Bài giảng Điện tử công suất: Bộ nghịch lưu, biến tần Power Inverter (phần 3) - PGS.TS Lê Minh Phương

Bài giảng Điện tử công suất: Bộ nghịch lưu, biến tần Power Inverter (phần 3) trình bày những nội dung sau: Hệ tọa độ ba pha, biến hình không gian - Space transformation, điện áp dây, các vector điện áp,...và nhiều nội dung liên quan khác. Mời các bạn cùng tham khảo.

1

Ho Chi Minh City University of

Technology

PGS.TS Lê Minh Phương

Khoa Điện –Điện Tử

Trường Đại Học Bách Khoa

TPHCM

2012

c Phương pháp điều khiển

d Mô hình hóa bằng Matlab-Simulink

3 Bộ nghịch lưu áp

a Cấu hình

b Nguyên lý làm việc

c Phương pháp điều khiển

d Mô hình hóa bằng Matlab-Simulink

Contents – Nội dung

Space-Vector Modulation Techniques

Phương pháp điều chế vector không gian (SVPWM) thực

hiện bằng kỹ thuật số

 Là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất hiện nay trong

lãnh vực điện tử công suất

Ứng dụng trong điều khiển truyền động điện xoay chiều 3

pha, điều khiển các mạch lọc tích cực, điều khiển các thiết bị

công suất trên hệ thống truyền tải điện

Vector điện áp v là tổng hình học 3 vector (va, vb, vc)     v va vb vc

 Sau mỗi khoảng thời gian t, vector v quay một góc là wt ngược

11

Bộ nghịch lưu áp - VSI

PGS.TS Le Minh Phuong

1/21/2013

Biến hình không gian - Space transformation

Vector V(t) trong hệ trục (abc)

Biến đổi theo dạng số phức

( ) ( ) ( )

v t  v t  jv t

(2/3) (2/3)2

a b c

v

v

v v

Như vậy, trong hệ trục  vector

không gian V(t) có biên độ Vm sẽ

phân q1, q2, q3, q4, q5, q6, khi q k = 1 transistor dẫn và ngược lại khi q k =

0, transistor ngắt Các cặp q1q4, q3q6,

q5q2 bù cho nhau, nghĩa là,

q4 = 1- q1, q6 = 1- q3, q2 = 1- q5

lưu hình thành chứa nhiều thành phần sóng hài bậc cao Hệ quả

là quỹ đạo vector không gian

bị biến đổi về pha và modul so với trường hợp áp ba pha tải dạng sin Mặt khác, phương pháp

điều chế độ rộng xung dạng sin dù tạo ra điện áp pha tải gần dạng sin nhưng chỉ có thể đảm

bảo phạm vi điều khiển thành phần điện áp cơ bản của pha tải đến biên độ Vd/2

Phương pháp điều chế vector không gian khắc phục các nhược điểm của hai phương

pháp nêu trên

Ý tưởng của phương pháp điều chế vector không gian là tạo nên

sự dịch chuyển liên tục của vector không gian tương đương trên quỹ đạo đường tròn của vector điện áp bộ

nghịch lưu, tương tự như trường hợp vector không gian của đại lượng sin ba pha tạo được

Với sự dịch chuyển đều đặn của vector không gian trên quỹ đạo tròn, các sóng hài bậc

cao được loại bỏ và quan hệ giữa tín hiệu điều khiển và biên độ

Space Vector Modulation

Điện áp pha được tính dựa vào trạng thái đóng ngắt

V

3

s b V

3

s c V

1 3 5

q v

s a

V

v 

0 1

23

j s

3

s b V

v  

3

s c V

v  

( 1) 323

Space Vector Modulation

Trong vùng điều chế tuyến tính: Nếu tín hiệu điện áp tham chiếu

là dạng sóng ba pha cân bằng với biên độ Ac = 1 và tần số góc là

ω, ta có vector điện áp V với biên độ không đổi M A c (= M) quay

với tần số góc ω và tạo ra đường tròn với bán kính là M nội tiếp

hình lục giác

26

Chuyển mạch vector không gian -Space vector switching

PGS.TS Le Minh Phuong

1/21/2013

Space Vector Modulation

SV switching là nội suy tín hiệu sin Vr bởi 8 vector (Vk, 0,1….7)

Điện áp tham chiếu được tạo nhờ 2 vector khác không và 1 vector zero

Nếu vector tham chiếu Vref nằm giữa vector bất kỳ Vn và V n+1, thì hai

vector này và vector zero (V z = V 0 hoặc V7) tạo điện áp pha tải yêu cầu

với tối thiểu số lần chuyển mạch

27

PGS.TS Le Minh Phuong

1/21/2013

Vector điện áp V ref trong

sector 1 được tạo ra bởi hai

vector V1, V2 và vector zero

(V0 hoặc V7)

Vector V1 tồn tại trong thời

gian Ta, vector V2 tồn tại

trong thời gian Tb và vector

zero (V0 hoặc V7) tồn tại

trong thời gian Tz

Space Vector Modulation

Chuyển mạch vector không gian -Space vector switching

28

Chuyển mạch vector không gian -Space vector switching

PGS.TS Le Minh Phuong

1/21/2013

Space Vector Modulation

Xét góc một phần sáu thứ nhất của hình lục giác tạo thành bởi đỉnh của

ba vector V1, V2, Vo Các vector đỉnh V1, V2, Vo tạo thành các vector

cơ bản của góc phần sáu trên Giả sử rằng trong thời gian lấy mẫu Ts, ta

cho tác dụng vector V1 trong thời gian T1, vector V2 trong thời gian T2

và vector 0 v tác dụng trong thời gian còn lại (Ts-T1-T2)

Vector tương đương được tính bằng vector trung bình bởi chuỗi tác

động liên tiếp nêu trên, tức là:

s r a

s

s r b

s

T V T

V

T V T

s

s r b

V m V



V

38

Switching Sequence Design Basic Requirement:

Trình tự đóng ngắt phải được thực hiện sao cho

chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác thì chỉ

có một pha chuyển mạch

Implementation:

Ví dụ, vector điện áp nằm trong sector 1, trình tự

đóng ngắt sẽ là V0,V1,V2,V7,V7,V2,V1,V0

Thời gian Tz ( = T0 = T7) được chia và phân bố ở

thời điểm đầu và cuối của chu kỳ Ts

Vector Vs in Sector 2

V0 To/2

Vector Vs in Sector 4

V0 To/2

Vector Vs in Sector 6

Khi ma=2/  3 Six-step

Quá điều chế cho phép tận dụng điện áp nguồn DC nhiều hơn kỹ thuật

điều chế vector chuẩn, nhưng điện áp ra dạng không sin với hệ số méo

dạng cao, đặc biệt khi tần số điện áp ngõ ra thấp

62

Bộ nghịch lưu áp - VSI

PGS.TS Le Minh Phuong

1/21/2013

Overmodulation - Quá điều chế

Trong quá điều chế, vector tham chiếu có quỹ đạo nằm ngoài đường

tròn nội tiếp hình lục giác

Phần đường tròn nằm phía bên trong hình lục giác sử dụng biểu thức

điều chế SVM tuyến tính

Phần đường tròn nằm ngoài hình lục giác bị giới hạn bởi ranh giới lục

giác thì thời gian của các vector sẽ được tính bằng các biểu thức sau

1 Tính các giá trị V, V, Vref, và góc α giữa và trục 

2 Tính các khoảng thời gian T1, T2 và T0

3 Xác định thời gian chuyển mạch cho từng transistor (q1,

V V

V V

69

Power Electronics

For Building

THANK YOU FOR YOUR ATTENTION



1/21/2013