1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Điều khiển véc tơ không gian điện áp trong điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ

108 29 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Điều Chỉnh Véc Tơ Không Gian Điện Áp Trong Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ
Tác giả Trần Kim Thành
Người hướng dẫn TS. Phạm Hùng Phi
Trường học Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành Kỹ thuật điện
Thể loại Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản 2012
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 108
Dung lượng 5,04 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Cấu trúc

  • MỤC LỤC

  • LỜI NÓI ĐẦU

  • CHƯƠNG 1

  • CHƯƠNG 2

  • CHƯƠNG 3

  • CHƯƠNG 4

  • KẾT LUẬN

  • TÀI LIỆU THAM KHẢO

Nội dung

Điều khiển véc tơ không gian điện áp trong điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ Điều khiển véc tơ không gian điện áp trong điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ Điều khiển véc tơ không gian điện áp trong điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

S l c v đ ng c không đồng b (KĐB)

Động cơ điện, đặc biệt là động cơ xoay chiều, đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và cung cấp động lực cho hầu hết các hệ thống sản xuất Vào thế kỷ XIX, động cơ một chiều và động cơ xoay chiều lần lượt ra đời, với khoảng 80% hệ thống truyền động điện không yêu cầu điều chỉnh tốc độ sử dụng động cơ xoay chiều Đến thập kỷ 70 của thế kỷ XX, khi khủng hoảng dầu mỏ diễn ra, các nước công nghiệp tiên tiến đã chuyển hướng nghiên cứu sang hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều hiệu suất cao Sau hơn 10 năm, đến thập kỷ 80, những nỗ lực này đã đạt được thành tựu lớn, đánh dấu bước đột phá trong công nghệ truyền động xoay chiều Động cơ điện xoay chiều được chia thành hai nhóm chính: động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ, với mỗi loại có những ưu nhược điểm và phương pháp điều chỉnh tốc độ riêng Đặc biệt, động cơ không đồng bộ có nhiều ưu điểm hơn so với động cơ một chiều, dẫn đến xu hướng thay thế trong ngành công nghiệp.

Động cơ không đồng bộ, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống, yêu cầu độ tin cậy cao, kích thước nhỏ gọn, giá thành thấp và khả năng hoạt động trong môi trường độc hại hoặc có nguy cơ cháy nổ Trước đây, ứng dụng của động cơ này chủ yếu giới hạn ở các hệ thống có tốc độ không đổi, do chi phí cao và hiệu suất thấp của các bộ điều khiển tốc độ.

Với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật bán dẫn công suất cao và vi xử lý, bộ điều khiển động cơ không đồng bộ hiện nay được chế tạo với hiệu suất cao hơn và giá thành rẻ hơn so với bộ điều khiển động cơ DC Điều này cho phép động cơ không đồng bộ thay thế động cơ DC trong nhiều ứng dụng khác nhau Động cơ không đồng bộ thường được chia thành hai loại.

- Động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc: Có các thanh dẫn điện đặt trong các rưnh roto và đ ợc làm ngắn m ch haiđầu.

Động cơ không đồng bộ rotor dây quấn có cấu tạo rotor là dây quấn ba pha được sắp xếp trong các rãnh tương tự như stator Các cực dây của rotor được đưa ra ngoài thông qua vành góp.

Các ph ng pháp đi u ch nh tốc đ đ ng c KĐB

Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách thay đổi điện áp stator

Mômen của động cơ không đồng bộ tỷ lệ với bình phương điện áp stator, cho phép điều chỉnh mômen và tốc độ bằng cách thay đổi điện áp stator trong khi giữ nguyên tần số Phương pháp này đơn giản, sử dụng bộ biến đổi như biến áp và điều áp xoay chiều với Triac, Thiristor để điều chỉnh điện áp cho các cuộn stator Mặc dù phương pháp này kinh tế, nhưng đặc tính cơ thu được không tốt, phù hợp với phụ tải máy bơm và quạt gió.

Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách thay đổi điện tr m ch rotor

Phương án này dễ thực hiện, tạo ra đặc tính cơ với mômen lớn, phù hợp cho hệ thống nâng h Tuy nhiên, nó chỉ áp dụng cho động cơ rotor dây quấn và gặp phải tổn thất lớn trên máy rotor.

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 18 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách thay đổi công suất tr ợt

Trong các hệ thống truyền động điện công suất lớn, việc điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ thông qua việc làm mềm đặc tính có thể dẫn đến công suất trượt P_S = sP_dt bị tiêu tán trên điện trở rotor Tổn hao này là đáng kể, vì vậy để vừa điều chỉnh tốc độ truyền động vừa tận dụng công suất trượt, người ta thường sử dụng các sơ đồ công suất trượt như sơ đồ nối tầng hoặc nối cấp.

Nếu lấy PStr l i l ới thì tiết kiệm đ ợc năng l ợng.

- Khi điều chỉnh với 1: đ ợc gọi là điều chỉnh nối cấp d ới đồng bộ (lấy năng l ợng PSra phát lên l ới).

- Khi điều chỉnh với 1 (s 0): Điều chỉnh công suất tr ợt trên đồng bộ

(nhận năng l ợng PS vào) hay còn gọi là điều chỉnh nối cấp trên đồng bộ hoặc truyền động động cơ hai nguồn cung cấp.

Tái sử dụng năng lượng PS để tạo ra P cơ được gọi là truyền động nối cấp cơ Tuy nhiên, phương pháp này không mang lại nhiều ý nghĩa, bởi khi giảm còn 1/3, PS chỉ đạt 2/3P1t, tức là công suất một chiều cần tận dụng PS phải gần bằng động cơ chính (xoay chiều) Nếu không, việc điều chỉnh sâu là không nên Thực tế cho thấy phương pháp này không được sử dụng.

Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách thay đổi tần số

Nguyên lý chung c a điều khiển tần số xuất phát từ công th c:

Trong đó: ω: tốc độ đồng bộ f: tần số nguồn p: số đôi cực s: hệ số tr ợt

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 19 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

Hình 1.2 Đặc tính cơ động cơ không đồngbộ khi điều chỉnh tần số.

Khi động cơ hoạt động với số đôi cực (p) cố định, việc thay đổi tần số (f) sẽ làm thay đổi tốc độ động cơ Tuy nhiên, tổng trở xoay chiều của động cơ tỷ lệ thuận với tần số, vì vậy khi thay đổi tần số, điện áp cũng cần được điều chỉnh theo một quy luật tương ứng Phương án này hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong các bộ biến tần công nghiệp.

C u trúc mạch l c m t số loại bi n t n trong th c t

Biến tần trực tiếp (xoay chiều - xoay chiều)

Bộ biến tần trực tiếp, như mô tả trong hình 1.3, sử dụng một khâu biến đổi duy nhất để chuyển đổi nguồn điện xoay chiều với điện áp và tần số không đổi thành nguồn điện xoay chiều có điện áp và tần số điều chỉnh được Quá trình biến đổi này không qua khâu trung gian, do đó được gọi là bộ biến tần trực tiếp (Cycloconverter).

Hình 1.3 Sơ đồ biến tần trực tiếp

Biến tần này có hiệu suất cao trong việc chuyển đổi năng lượng, nhưng lại có số lượng van lớn và sơ đồ mạch van phức tạp Sự thay đổi tần số ra là một quá trình phức tạp và phụ thuộc vào lưới đầu vào.

Biến tần gián tiếp 2 m c

Cấu trúc của biến tần gián tiếp bao gồm một khâu trung gian đầu vào một chiều trước khi đến khâu nghịch lưu, cho phép điều chỉnh tần số ra độc lập với tần số vào Hiện tại, ngành công nghiệp sử dụng nhiều loại biến tần với các cấu hình khác nhau Các hình ảnh 1.5, 1.6, và 1.7 mô tả cấu trúc của ba loại biến tần phổ biến nhất hiện nay.

Bộ biến tần AC-DC-AC là cấu trúc phổ biến nhất hiện nay, bao gồm cầu chỉnh lưu diode đầu vào, mạch nghịch lưu sử dụng van IGBT đầu ra, và tụ điện trung gian cùng khâu hưm dập động năng Cấu trúc này nổi bật với tính đơn giản, độ tin cậy và khả năng điều khiển dễ dàng Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất là động cơ không thể tái sử dụng năng lượng về lưới, dẫn đến việc năng lượng thừa bị dập bởi điện trở hưm Hơn nữa, hệ số cosφ thấp và không thể điều khiển được.

Biến tần gián tiếp với điện trở hãm dập động năng được cải tiến bằng cách thay thế cầu chỉnh lưu diode bằng hai cầu chỉnh lưu khác Cấu trúc này giúp khắc phục những nhược điểm của hệ thống trước đó, nâng cao hiệu suất và độ tin cậy trong quá trình hoạt động.

Thyristor mắc song song ngược cho phép năng lượng được truyền về lưới, tuy nhiên hệ số cosφ vẫn thấp và không thể điều khiển, dẫn đến dòng điện đầu vào không có dạng sine Hệ thống này cũng trở nên cồng kềnh và tốn kém hơn.

Hình 1.6 Biến tầngián tiếp với cầu Thyristor hãm tái sinh.

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 22 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

Cấu trúc th 3 với cấu hình gồm 3 cuộn kháng và 6 van IGBT đầu vào (hình

Cấu trúc biến tần 4 góc phần t hay biến tần chỉnh lưu tích cực khắc phục nhược điểm của các cấu trúc trước đó bằng cách cho phép trao đổi năng lượng theo cả hai chiều và điều chỉnh hệ số cosφ Tuy nhiên, nhược điểm chính của nó là việc điều khiển phức tạp, do cần phải điều khiển cả hai phía: chỉnh lưu tích cực và nghịch lưu, dẫn đến việc đây là loại biến tần có chi phí cao nhất hiện nay.

Hình 1.7.Biến tần 4Q sử dụng chỉnh lưu tích cực ở đầu vào.

Biến tần gián tiếp nhiều m c

Đối với hệ truyền động xoay chiều có công suất lớn hoặc yêu cầu chất lượng điện áp và dòng điện cao, bộ biến tần với cấu trúc một mức không đáp ứng được yêu cầu Vì vậy, việc sử dụng sơ đồ nhiều mức là cần thiết Nhiều sơ đồ đã được nghiên cứu và áp dụng thực tế, trong đó có sơ đồ đa mức sử dụng diode kẹp.

Sơ đồ nghịch lưu 3 mức kẹp điểm trung tính (3L-NPC) là phương pháp phổ biến nhất cho các ứng dụng công suất lớn (MW) với điện áp trung bình, thường là 6kV Trong bài viết này, tác giả sẽ tập trung trình bày chi tiết về bộ nghịch lưu loại này trong phần nghịch lưu đa mức, trong khi các sơ đồ khác như tụ bay và sơ đồ ghép nối tầng nhiều cầu H sẽ được đề cập ít hơn.

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 23 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12 ảình 1.8 Bộ nghịch lưu 3 mức điốt kẹp (3L-NPC)

Hình 1.9 Bộ nghịch lưu 3 mức d ng tụ bay (ạlying Capacitor)

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 24 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

Trong thực tế sản xuất hiện nay, bộ biến tần 2 mức được sử dụng phổ biến cho công suất nhỏ và trung bình (dưới 200kW) với điện áp hạ (400Vac) Đối với hệ truyền động công suất lớn (MW), bộ nghịch lưu 3 mức với diode kẹp thường được áp dụng với cấp điện áp trung áp Bài luận văn này sẽ tập trung nghiên cứu hai cấu trúc phổ biến này, do tính đa dạng và phức tạp về cấu trúc cũng như thuật điều khiển của các loại biến tần.

- Thuật toán điều chế véc tơkhông gian cho nghịch l u 2 m c, 3 m c

- ng dụng trong điều khiển động cơ KĐB 3 pha rotor lồng sóc

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 25 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

NGH CH L U 2 M C không gian cho ngh ch l u 2 m c

ảình 2.1.Cấu trúc m ch lực của nghịch lưu 2 mức.

Gọi a, b, c và a', b', c' là tr ng thái đóng cắt lần l ợt c a các van nhánh trên

(S 1 , S 3 , S 5 ) và nhánh d ới (S4, S 6 , S 2 ).Các tr ng thái này ph i tho mưn điều kiện

(gi sử xét trên pha A):

Từ đó có thể mô t mối quan hệ giữa điên áp dây trên t i với tr ng thái đóng/ngắt c a các van:

T ơng tự, mối quan hệ giữa điện áp pha với tr ng thái đóng/ngắt c a các van:

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 26 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

Theo mô hình cấu trúc mạch lực 2.1, mỗi nhánh có 2 van mắc nối tiếp với trạng thái đối nghịch nhằm ngăn ngừa hiện tượng ngắn mạch Điều này dẫn đến việc có tổng cộng 8 trạng thái điện áp trên 3 pha Hình 2.2 minh họa các trạng thái đóng ngắt cho phép của nghịch lưu 2 mức.

B ng 2.1 Mối quan hệ giữa điện áp các pha theo hàm tr ng thái.

Vector điện áp Hàm tr ng thái Điện áp pha Điện áp dây a b c Van Vbn Vcn Vab Vbc Vca

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 27 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

* điện áp ph i nhân với Udc. Để đơn gi n hoá trong việc biểu diễn các đ i l ợng 3 pha điện áp đ i diện theo công th c:

Điện áp không gian, với biên độ không đổi bằng biên độ của các đại lượng pha và tần số góc tương ứng, cho phép chúng ta chỉ cần tập trung vào điện diện này thay vì phân tích từng pha riêng lẻ Áp dụng công thức (2.4) cho các giá trị từ V0 đến V7, chúng ta có thể thu được module và góc pha trên mặt phẳng tọa độ, như thể hiện trong hình 2.3 Điều này giúp mô tả không gian điện áp pha trên mặt phẳng tọa độ abc, đồng thời cung cấp cái nhìn rõ ràng về nghịch lưu hai mức.

Nh đư mô t mục (2.1.1), hệ thống điện áp 3 pha qua ph ơng trình (2- duy nhất đ i diện Do đó, để t o ra một hệ thống điện áp

3 pha, điện áp không gian duy nhất, rồi từ đó quy đổi ng ợc tr l i hệ 3 pha

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 28 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

Cũng theo phân tích mục (2.1.1), cấu trúc phần c ng c a nghịch l u 2

Trong không gian quay liên tục trong mặt phẳng, điện áp không bị thay đổi Tuy nhiên, chúng ta vẫn có thể tạo ra không gian "trung bình" quay tròn liên tục với tần số mong muốn thông qua kỹ thuật điều chế độ rộng xung, đây chính là ý tưởng cốt lõi của không gian SVM.

- điện áp V0 ÷ V 7 chia mặt phẳng to độ thành 6 sector lệch nhau 60 0

- điện áp không gian Vref trong sector 1 (Hình

2.4), nằm giữa 2 điện áp chuẩn là V1 và V 2 , ta chỉ cần thực hiện các V 1 và V2 trong kho ng th i gian lần l ợt T1 và T2, là hình chiếu c a Vref lên các trục

V1, V2 Hay nói cách khác, trong từng chu kỳ điều chế TS, các V1 và V2 đ ợc đóng với kho ng th i gian t ơng đối:

Tóm lại, thay vì áp dụng trực tiếp điện áp không gian tham chiếu Vref, chúng ta thực hiện các "biên phải, biên trái" trong không gian tương ứng Do đó, thuật toán SVM có thể được tóm tắt qua ba bước chính.

- B ớc 1: Xác định xem điện áp tham chiếu thuộc sector nào

- B ớc 2: Xác định th i gian thực hiện các biên trái, biên ph i.

Bước 3: Xác định thời gian đóng/ngắt của các van Để thuận tiện cho việc tính toán, các đại lượng trong hệ thống ba pha abc được quy đổi về hệ thống hai pha, hay còn gọi là hệ tọa độ tĩnh dsqs Ký hiệu „s‟ đại diện cho hệ tọa độ tĩnh (Stationary), trong khi ký hiệu „e‟ đại diện cho hệ tọa độ quay.

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 29 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12 ảình 2.4.Ý tưởng thực hiện điều chế không gian SVM ảình 2.5 Mối quan hệ giữa hệ to độ abc và d s q s

Với phép chuyển to độ, ta đi đến chi tiết hoá các b ớc thực hiện thuật toán

- Từ Van, Vbn, Vcn, xác định Vd, Vq theo ph ơng trình (2-5)

- Tính toán biên độ c a Vref theo V d , V q :

- Tính góc lệch α c a Vrefso với trục d:

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 30 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

Hình 2.6 Đồ thị điện áp không gian V ref trên hệ to độ tĩnh dq b B ớc2: Tính toán thời gian thực hiện các biên ph i, biên trái

Hình 2.7 Đồ thị tính toán thời gian thực hiện các biên

Để đảm bảo tần số điều chế lớn, cần giữ điện áp tham chiếu không đổi trong một chu kỳ điều chế Thực tế, tần số điều chế thường từ 3 đến 8 kHz và đáp ứng được yêu cầu này Phương trình cân bằng áp dụng cho sector 1 là một phần quan trọng trong quá trình này.

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 31 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

* Xét trong một sector bất kỳ:

(2-9) Với: 1 ≤ n ≤ 6 , 0 0 ≤ α ≤ 60 0 c B ớc 3: Tính toán thời gian chuyển m ch cho từng van bán dẫn từ S 1 ÷S 6

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 32 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

Hình 2.8 Đồ thị xung điều khiển cho từng khoá chuyển m ch trong các sector

Dựa vào đồ thị xung điều khiển trong hình 2-8, chúng ta có thể sắp xếp để giảm thiểu số lần chuyển mạch giữa các van trong một chu kỳ điều chế Từ đó, thiết lập bảng tính toán thời gian chuyển mạch cho từng khoá (Bảng 2.2).

B ng 2.2.Tính toán thời gian chuyển m ch cho khoá bán dẫn

Sector Nhánh trên (S1, S3, S5) Nhánh d ới (S4, S6, S2)

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 33 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

2.2 Mô ph ng ngh ch l u 2 m c b ng Matlab-Simulink

Thông số mô phỏng: Điện áp một chiều: Udc = 500(Vdc) Điện tr t i: R = 10 (Ω). Điện c m t i: L = 4 (mH).

Tần số điều chế: 5 (kHz) ảình 2.9 Mô hình nghịch lưu 2 mức t i R-L

Three-Phase Series RLC Branch

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 34 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

Xu ng Ta m G ia c 5kh z z 1 1

Se ct or_ Se le ct or u y fcn

Se ct or_ De te ct

The article discusses the functionality of various sectors, specifically Sector 1 through Sector 6, highlighting their unique features Each sector is associated with specific alpha, beta, and theta functions, indicating their distinct roles and contributions These functions are essential for understanding the operational dynamics within each sector.

3 U_ dc 2 U_ be ta 1 U_ alp ha

Hình 2.10 Mô hình khối điều khiển SVM cho nghịch lưu 2 mức

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 35 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12 a Với điện áp đặt V ref = 200V, tần số 50ảz

Hình 2.11.a Dòng điện 3 pha phía t i

Hình 2.11.b Điện áp dây phía t i ảình 2.11.c Dòng điện trên pha A (trong kho ng 1 chu kỳ).

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 36 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12 ảình 2.12.a Phân tích phổ điện áp dây

Hình 2.12.b Phân tích phổ sóng hài dòng điện

Selected signal: 20 cycles FFT window (in red): 10 cycles

Selected signal: 20 cycles FFT window (in red): 10 cycles

Frequency (Hz) Fundamental (50Hz) = 19.72 , THD= 3.63%

Học viên Trần Kim Thịnh, chuyên ngành KTĐ - TBĐ, lớp 10-12b, đã thực hiện thí nghiệm với điện áp đặt V ref = 100V và tần số 25Hz Hình 2.13.a minh họa dòng điện 3 pha, trong khi hình 2.13.b thể hiện điện áp dây trên tải Cuối cùng, hình 2.13.c mô tả dòng điện tại tải trong khoảng 1 chu kỳ.

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 38 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12 ảình 2.14.a Phân tích phổ điện áp

Hình 2.14.b Phân tích phổ dòng điện

Selected signal: 10 cycles FFT window (in red): 5 cycles

Selected signal: 10 cycles FFT window (in red): 5 cycles

Frequency (Hz) Fundamental (25Hz) = 9.903 , THD= 5.34%

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 39 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

2.2.2 i động cơ xoay chiều 3 pha rotor lồng sóc

- Điện áp một chiều: Udc = 500(Vdc)

- Công suất động cơ P = 4(kW)

- Điện áp dây định m cđộng cơ: 400(V)

- Điện áp đặt lên 1 pha c a động cơ: 200(V)

Hình 2.15.Mô hình nghịch lưu 2 mức với t i động cơ ảình 2.16.Đáp ứng Dòng điện-Tốc độ - Mômen động cơ

R ot or S pe ed ( ra d/ s)

E le ct ro ni c T or qu e (N m )

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 40 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

* Qua các kết qu mô phỏng, ta có thể rút ra một số nhận xét:

- D ng sóng điện áp có d ng chuỗi xung chữ nhật với độ rộng xung biến điệu theo quy luật hình sine

- Dòng điện khi qua t i có tính điện c m nh cuộn kháng, động cơ, có d ng hình sine

- Các kết qu c a phép phân tích phổ cho thấy các đ i l ợng dòng – áp bám sát giá trị đặt Cụ thể:

+ Với tr ng hợp (a): Điện áp pha đặt là 200(V), phép phân tích phổ FFT cho kết qu điện áp dây 344.3(V) t ơng đ ơng điện áp pha là 198.78(V)

+ Với tr ng hợp (b): Điện áp pha đặt là 100(V), phép phân tích phổ FFT cho kết qu điện áp dây 171.8(V), t ơng đ ơng điện áp pha là 99.19(V)

+ Khi gi m điện áp, tần số, tổng tổn thất sóng hài THD tăng lên

Qua đó có thể kết không gian SVM cho nghịch l u 2 m c đư trình bày trên là hoàn toàn chính xác

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 41 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

CH NG 3: KHÔNG GIAN CHO NGH CH

3.1 Nguyên lý hoạt đ ng c a ngh ch l u 3L-NPC.

Hình 3.1 ộ nghịch lưu 3 mức diode kẹp (3L-NPC)

3.1.1 Tr ng thái của khoá chuyển m ch

Cấu trúc mạch lực của bộ nghịch lưu 3 mức được mô tả trong hình 3.1, với đầu vào bao gồm 2 tụ mắc nối tiếp tại điểm trung tính O Cấu trúc này cho phép mỗi pha có 3 trạng thái chuyển mạch khác nhau, được trình bày chi tiết trong bảng 3.1 và hình 3.2.

3 tr ng thái điện ápP, O, N t ơng ng với các m c điện áp: +E, 0, -E

B ng 3.1 B ng tr ng thái chuyển m ch (pha A) của bộ nghịch lưu 3L-NPC

Tr ng thái các khoá chuyển m ch Điện áp ra U AZ

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 42 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

Hình 3.2.Các tr ng thái dẫn của nghịch lưu 3L-NPC Các khoá chuyển m ch S1, S3 và S2, S4ho t động theo nguyên tắc đối nghịch

Điện áp pha UBZ và UCZ có dạng tương tự như UAZ nhưng có sự dịch chuyển pha 2/3 Điện áp dây UAB được tính bằng UAZ trừ đi UBZ, dẫn đến việc tạo ra 5 mức điện áp: E, 2E.

Hình 3.3 Tr ng thái chuyển m ch và điện áp pha, dây nghịch lưu 3L-NPC

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 43 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

Quá trình chuyển mạch của các khoá trong bộ nghịch lưu 3L-NPC được nghiên cứu với giả thiết rằng dòng điện pha I Ak không đổi chiều Trong quá trình này, các tụ điện Cd1 và Cd2 được giữ ở giá trị lớn, đảm bảo điện áp đặt lên mỗi tụ điện duy trì ở mức E Các khoá chuyển mạch được coi là lý tưởng, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.

- Tr ng hợp 1: dòng điện t i iA> 0 (hình 3.4a, b)

Hình 3.4 Quá trình chuyển m ch từ tr ng thái O (a) sang tr ng thái P (b) với dòng điện t i i A> 0

Mô ph ng ngh ch l u 2 m c b ng Matlab-Simulink

Thông số mô phỏng: Điện áp một chiều: Udc = 500(Vdc) Điện tr t i: R = 10 (Ω). Điện c m t i: L = 4 (mH).

Tần số điều chế: 5 (kHz) ảình 2.9 Mô hình nghịch lưu 2 mức t i R-L

Three-Phase Series RLC Branch

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 34 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

Xu ng Ta m G ia c 5kh z z 1 1

Se ct or_ Se le ct or u y fcn

Se ct or_ De te ct

The article discusses various sectors identified as Sector 1 through Sector 6, each incorporating elements labeled as U_alpha_N, U_beta_N, and their respective functions (fcn) or theta (Tet a) Each sector is designed to illustrate specific functionalities and characteristics associated with these elements, contributing to a comprehensive understanding of their roles within the overall framework.

3 U_ dc 2 U_ be ta 1 U_ alp ha

Hình 2.10 Mô hình khối điều khiển SVM cho nghịch lưu 2 mức

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 35 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12 a Với điện áp đặt V ref = 200V, tần số 50ảz

Hình 2.11.a Dòng điện 3 pha phía t i

Hình 2.11.b Điện áp dây phía t i ảình 2.11.c Dòng điện trên pha A (trong kho ng 1 chu kỳ).

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 36 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12 ảình 2.12.a Phân tích phổ điện áp dây

Hình 2.12.b Phân tích phổ sóng hài dòng điện

Selected signal: 20 cycles FFT window (in red): 10 cycles

Selected signal: 20 cycles FFT window (in red): 10 cycles

Frequency (Hz) Fundamental (50Hz) = 19.72 , THD= 3.63%

Học viên Trần Kim Thơnh, chuyên ngành Kỹ thuật Điện - Tự động hóa, đã thực hiện thí nghiệm với điện áp đặt V ref = 100V và tần số 25Hz Hình 2.13.a minh họa dòng điện 3 pha, trong khi hình 2.13.b thể hiện điện áp dây trên tải Cuối cùng, hình 2.13.c trình bày dòng điện tải trong khoảng 1 chu kỳ.

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 38 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12 ảình 2.14.a Phân tích phổ điện áp

Hình 2.14.b Phân tích phổ dòng điện

Selected signal: 10 cycles FFT window (in red): 5 cycles

Selected signal: 10 cycles FFT window (in red): 5 cycles

Frequency (Hz) Fundamental (25Hz) = 9.903 , THD= 5.34%

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 39 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

2.2.2 i động cơ xoay chiều 3 pha rotor lồng sóc

- Điện áp một chiều: Udc = 500(Vdc)

- Công suất động cơ P = 4(kW)

- Điện áp dây định m cđộng cơ: 400(V)

- Điện áp đặt lên 1 pha c a động cơ: 200(V)

Hình 2.15.Mô hình nghịch lưu 2 mức với t i động cơ ảình 2.16.Đáp ứng Dòng điện-Tốc độ - Mômen động cơ

R ot or S pe ed ( ra d/ s)

E le ct ro ni c T or qu e (N m )

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 40 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

* Qua các kết qu mô phỏng, ta có thể rút ra một số nhận xét:

- D ng sóng điện áp có d ng chuỗi xung chữ nhật với độ rộng xung biến điệu theo quy luật hình sine

- Dòng điện khi qua t i có tính điện c m nh cuộn kháng, động cơ, có d ng hình sine

- Các kết qu c a phép phân tích phổ cho thấy các đ i l ợng dòng – áp bám sát giá trị đặt Cụ thể:

+ Với tr ng hợp (a): Điện áp pha đặt là 200(V), phép phân tích phổ FFT cho kết qu điện áp dây 344.3(V) t ơng đ ơng điện áp pha là 198.78(V)

+ Với tr ng hợp (b): Điện áp pha đặt là 100(V), phép phân tích phổ FFT cho kết qu điện áp dây 171.8(V), t ơng đ ơng điện áp pha là 99.19(V)

+ Khi gi m điện áp, tần số, tổng tổn thất sóng hài THD tăng lên

Qua đó có thể kết không gian SVM cho nghịch l u 2 m c đư trình bày trên là hoàn toàn chính xác

H c viên: Tr n Kim ThƠnh 41 Chuyên ngành KTĐ - TBĐ 10-12

CH NG 3: KHÔNG GIAN CHO NGH CH

Nguyên lý hoạt đ ng c a ngh ch l u 3L -NPC

Hi n t ng m t cơn b ng đi n áp trên t đi n

Tổng h p mạch vòng đi u khiển từ thông

Tổng h p mạch vòng đi u ch nh mômen

Mô ph ng vƠ đánh giá

Ngày đăng: 29/04/2021, 18:53

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm