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

Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Flyback theo chế độ dòng điện đỉnh. Giới thiệu tổng quan bộ biến đổi, mô hình hoá bộ biến đổi, thông số mạch lực, tính toán bộ điều chỉnh (bộ bù), mô phỏng cấu trúc điều khiển. Điện áp vào Uin= 30V, điện áp ra Uout= 15V, R= 5 ohm, Rc= 0,01 ohm, L= 444 uH, C= 133 uC, tần số phát xung f= 100kHz.

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

ABBBBB

Nhóm 17: Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Flyback theo chế độ dòng điện đỉnh

I Giới thiệu tổng quan bộ biến đổi.

II Mô hình hóa bộ biến đổi.

III Thông số mạch lực

IV Tính toán bộ điều chỉnh (bộ bù).

V Mô phỏng cấu trúc điều khiển.

VI Nhận xét kết quả

NỘI DUNG TRÌNH BÀY

1.Mô hình bộ biến đổi Flyback

I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN BỘ BIẾN ĐỔI

 Đây là kiểu nguồn xung truyền công suất gián tiếp thông qua biến áp.

 Cho điện áp đầu ra lớn hơn hay nhỏ hơn điện áp đầu vào.

 Từ 1 đầu vào có thể cho nhiều điện áp đầu ra.

Flyback có 2 trạng thái làm việc :

Trạng thái 1 : Van Q1 thông và Diode 1 khóa Trạng thái 2 : Van Q1 khóa và Diode 1 thông

II MÔ HÌNH HÓA BỘ BIẾN ĐỔI

 Phương pháp trung bình không gian trạng thái

Trạng thái 1: van thông, diode

 Phương pháp trung bình không gian trạng thái

II MÔ HÌNH HÓA BỘ BIẾN ĐỔI

Tổng hợp mô hình trên không gian trạng thái ta có :

 Mô hình trung bình tín hiệu lớn DC

II MÔ HÌNH HÓA BỘ BIẾN ĐỔI

 Mô hình trung bình tín hiệu nhỏ AC

Ta tuyến tính hóa quanh điểm làm việc với các biến động nhỏ

Thay các biến động vào phương trình trạng thái và bỏ qua tích của 2 biến động nhỏ, ta được:

, 1, , , 1, ,

, 1, , , 1, ,

 Sau quá trình biến đổi Laplace ta thu được hàm truyền giữa điện áp đầu ra và dòng điện qua cuộn cảm là: 

 Hàm truyền bộ biến đổi được viết lại dưới dạng:

III THÔNG SỐ MẠCH LỰC

 Thông số mạch lực :

• Điện áp vào: Uin = 30 (V)

• Điện áp ra: Uout = 15 (V)

• Tải: R= 5 () , =0.01 () , =0

• L =444 ( , C =133(

• Tần số phát xung: f=100 KHz

 (rad/s)

IV TÍNH TOÁN BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ)

Sử dụng phần mềm Matlab để tìm hàm truyền Gvi và đồ thị bode của hệ thống :

IV TÍNH TOÁN BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ)

Cấu trúc điều khiển theo chế độ dòng điện đỉnh :

 Lựa chọn bộ bù loại II cho mạch vòng điều khiển điện áp để hệ có độ dự trữ pha mong muốn là 55 (độ dự trữ pha trong khoảng 30 đến 60) tại tần số cắt là 1 kHz

 Cấu trúc bộ bù loại II :

IV TÍNH TOÁN BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ)

 Góc pha của bộ bù là:

 là độ dữ trữ pha mong muốn của hệ hở ( ta chọn

 phase góc pha của đối tượng tại tần số cắt fc

 Tần số điểm 0 và điểm cực được xác định bởi công thức:

 Tần số cắt lựa chọn nhỏ hơn hoặc bằng 1/10 tần số phát xung

 Tần số cắt được lựa chọn bé hơn hoặc bằng 1/5 tần số điểm khôn

 Chọn

IV TÍNH TOÁN BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ)

 Sử dụng lệnh [mag1,phase1]=bode(Gvi,2*pi*1000) ta có biên độ và pha của đối tượng Gvi tại tần số 1000 Hz là:

 Sử dụng lệnh [mag2,phase2]=bode(Gc1,2*pi*1000) ta có biên độ và pha của hàm truyền Gc1(s) tại tần số 1000 Hz là:

 Biên độ bộ bù được xác định:

Kc = = 2.0770e+03

Sử dụng phần mềm Matlab để tìm hàm truyền bộ bù Gc và đồ thị bode của hệ thống khi có bộ bù :

IV TÍNH TOÁN BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ)

Hệ ổn định

Sơ đồ mạch vòng dòng điện

Sơ đồ mạch lực flyback xây dựng trên matlab simulink

Kết quả mô phỏng điện áp ra Kết quả mô phỏng dòng qua van

Nhận xét: thời gian xác lập nhanh, điện áp ra bám sát giá trị đặt, dòng qua van đúng với lý thuyết

V MÔ PHỎNG CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN

Kết quả mô phỏng điện áp ra

Nhận xét: điện áp ra bám sát giá trị đặt, độ đập mạch nhỏ 0,73%.

Thay đổi tải ( mắc song song tải 5Ω )

Nhận xét: - Điện áp ra tại thời điểm thay đổi tải giảm xuống nhưng ngay sau đó chưa tới 0,005s đã quay lại trạng thái ổn định với độ đập mạch khá nhỏ, bộ điều chỉnh làm việc rất tốt

- Dòng qua van cũng rất chính xác

V MÔ PHỎNG CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN

Thay đổi nguồn 10%

Nhận xét: Bộ điều chỉnh làm việc tốt,độ đập mạch vẫn nhỏ

Thời gian xác lập nhanh

VI NHẬN XÉT KẾT QUẢ

Nhận xét chung :