Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Buck theo chế độ dòng điện đỉnh

Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Buck theo chế độ dòng điện đỉnh. Mô hình hóa, xây dựng cấu trúc điều khiển, tổng hợp bộ điều chỉnh, kết quả mô phỏng, kết luận. Điệna ps vào U= 32V, điện áp ra U0=20V, dòng điện tải định mức 5A, điện cảm L = 100uF, tần số đóng cắt fs= 100kHz, độ đạp mạch 1%

Đề tài

Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho

bộ biến đổi Buck theo chế độ dòng

điện đỉnh NHÓM 3

6

Kết Quả Mô Phỏng Kết Luận

Yêu cầu thiết Kế

Điện dung Tần số đóng cắt

Đập mạch điện ápĐập mạch dòng điện

NHÓM 3

9/30/2021

 Sử dụng phương pháp không gian trạng thái trung bình

-Với giả thiết xét ở điều kiện :

+Các phần tử thụ động L,C là tuyến tính

+Van bán dẫn đóng cắt lí tưởng

Mô hình hóa

4

 Sử dụng phương pháp không gian trạng thái trung bình

-Trạng thái 1 (van Q dẫn ,D Khóa ) :

c L

c

v i

L v

i v

Mô Hình Hóa

-Do mô hình trung bình của bộ biến đổi buck là tuyến tính nên ta có

hàm truyền điện áp tải và dòng điện trên cuộn cảm như sau:

( )

c vi

NHÓM 3

9/30/2021

Cấu Trúc Điều Khiển

8

* Cấu trúc điều khiển gồm 2 vòng điều chỉnh:

- Vòng trong phản hồi dòng điện qua van

- Vòng ngoài phản hồi điện áp tải

Tổng Hợp Bộ Điều Khiển

Để đơn giản ta coi hàm truyền mạch vòng trong xấp xỉ 1

=>hàm truyền giữa điện áp và dòng điện đặt là :

T

- Biến động dòng điện ở thời điểm thứ k:

- Biến động dòng điện ở thời điểm thứ k+1:

- Tỉ số sai lệch dòng điện giữa 2 giai đoạn :

( 1)

1 ( )

c L

c

m m

m   

Chọn m c 125.000

Tổng Hợp Bộ Điều Khiển

* Khâu điều chỉnh dòng điện phản hồi dòng điện qua van

NHÓM 3

9/30/2021

* Mô phỏng hoạt động của mạch trên matlab , kiểm tra phản ứng của

mạch khi xảy ra các điều kiện sau :

- Giá trị đặt thay đổi ( và )

- Nguồn đầu vào thay đổi

- Tải thay đổi (định mức-quá tải 80%)

Kết Quả Mô Phỏng

NHÓM 3

9/30/2021

Kết Quả Mô Phỏng

18

* Giá trị đặt thay đổi (D<0.5 và D>0.5)

Thay đổi điện áp đặt từ 15V lên 20V hay hệ số điều chế thay đổi từ 0.468 lên 0.625

Điện áp đầu ra bám theo sát giá trị đặt:

Kết Quả Mô Phỏng

- Dòng điện trên cuộn cảm

Dòng trung bình khi D=0.468 là 4A và độ đập mạch là 0.8A

Khi D=0.625 (chưa có bù độ nghiêng mc ) thì dòng trên cảm mất ổn

định

Kết Quả Mô Phỏng

- Dạng tín hiệu khâu điều chỉnh dòng điện

NHÓM 3

9/30/2021

Kết Quả Mô Phỏng

22

*Nguồn đầu vào thay đổi (± 10%)

-Điện áp trên tải vẫn bám theo giá trị đặt , dòng diện trên cuộn cảm khá

ổn định, có độ đập mạch lớn nhất là 0.9A

Kết Quả Mô Phỏng

* Tải thay đổi (từ định mức đến quá tải 80%)

Tại thời điểm xảy ra hiện tương quá tải thì áp sụt xuống 17V, sau khoảng thờigian 0.01s thì lại ổn định trở lại và dòng điện quá tải tăng từ 5A đến 9A

NHÓM 3

9/30/2021

Kết Luận

24

-Độ đập mạch điện áp và dòng điện đúng với yêu cầu đề bài

- Bộ điều khiển dòng đỉnh buck converter có lợi thế là không cần tạo chênh nhau

về hằng số thời gian giữa 2 mạch vòng trong và mạch vòng ngoài

- Thiết kế bộ điều chỉnh đơn giản do đối tượng điều khiển có dạng đơn giản

- Có khả năng bảo vệ van vì khi dòng đỉnh qua van vượt quá dòng đặt thì van sẽkhóa lại

-Bộ biến đổi Buck là mô hình tuyến tính, việc mô hình hóa với tín hiệu nhỏ

là không cần thiết

Thank You