Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi chỉnh lưu tích cực (nghịch lưu 1 pha chế độ nối lưới)

Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi chỉnh lưu tích cực (nghịch lưu 1 pha chế độ nối lưới). Yêu cầu thiết kế, mô hình hoá bộ biến đổi, thiết kế mạch vòng điều chỉnh, kết quả mô phỏng. Nguồn 220V 50Hz, cuộn cảm lọc L= 0.5mH, rL= 0.1 ohm. tần số đóng cắt 5 kHz. Vo= 400V DC, công suất 2kVA, tụ lọc DC 2200uF.

Bài tập lớn Điều khiển điện tử công suất

Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho

bộ biến đổi chỉnh lưu tích cực

( nghịch lưu 1 pha chế độ nối lưới )

Nhóm 18:

Nội dung

1 2 3 4

Mô hình hóa bộ biến đổi

1 Yêu cầu thiết kế

Nguồn ( Lưới điện ) 220V / 50Hz

Cuộn cảm lọc L = 0.5mH, rL = 0.1 ohmsTần số đóng cắt van 5 kHz

2 Mô hình hóa bộ biến đổi

Hình 2.1 Mô hình tương đương bộ biến đổi

Hệ phương trình không gian trạng thái của bộ biến đổi:

2 Mô hình hóa bộ biến đổi

Tuyến tính hóa xung quanh điểm làm việc cân bằng, ta thu được

Trong đó, là sự thay đổi nhỏ của dòng tải khi điện trở tải thay đổi.

Giả thiết điện áp trên tụ thay đổi chậm hơn nhiều so với dòng điện, như vậy ở phương trình đầu, ta có thể coi như , số hạng cuối cùng bên vế phải chứa thành phần với tần số thấp, coi như là nhiễu đối với , nhiễu thay đổi chậm có thể dễ dàng loại bỏ dễ dàng nhờ vào

2 Mô hình hóa bộ biến đổi

Khi đó, hàm truyền mạch vòng dòng điện có dạng đơn giản như sau:

Khi đó, đối tượng bộ điều chỉnh điện áp có dạng:

3 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh

3 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh

A Tính toán tham số bộ PR

 Thông qua lệnh

[mag, phase] = bode( Gmi, 2*pi*500

) ta tìm được biên độ và pha của đối

tượng tại tần số 500Hz

 Thông qua việc sử dụng các lệnh

ở trên Matlab với các số ở trên, ta

rút được thông số bộ điều chỉnh

Kpr = 1/mag/t2Kir = t1*Kpinum = [Kpr Kir Kpr*w1*w1];

3 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh

3 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh

3 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh

B Tính toán tham số bộ PI điều chỉnh điện áp

 Chọn đối tượng bộ điều khiển =

 Bộ điều khiển PI tương ứng là

 Hằng số thời gian tích phân , khi đó hàm truyền kín mạch vòng dòng điện

được xác định như sau:

 Hệ số ,

𝑚 e 𝑅 𝑅𝐶𝑠+1

3 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh

B Tính toán tham số bộ PI điều chỉnh điện áp

%hàm truyen bo bien doi PI + doi tuong dieu khiển

To = 0.02;

% To = 10.Ts = 10*1/500 = 0.02(s)

Re=(Voe^2)/P;

Tiv = Re*C;

Kpv = C/(To*me) Kiv = Kpv/Tiv

 Hằng số thời gian của mạch vòng

dòng điện nhanh hơn 10 lần mạch

vòng điện áp, tương đương:



 Thông qua sử dụng các lệnh trên

matlab, m-file; Ta tìm được thông

số bộ điều khiển PI như sau:

 = 0,1419 ; = 0,8065

3 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh

B Tính toán tham số bộ PI điều chỉnh điện áp

3 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh

C Phương pháp điều chế đơn cực

 Phương pháp điều chế đơn cực sử dụng hai tín hiệu điều khiển m, -m ; so

sánh với chuỗi xung răng cưa để tạo tín hiệu điều khiển hai cặp van S1, S3

 Các van còn lại được điều khiển phụ thuộc vào hai van S1, S3 Cụ thể: tín

hiệu điều khiển của van S4 là phủ định của tín hiệu điều khiển S1, tín hiệu

điều khiển của van S2 là phủ định của tín hiệu điều khiển S2

3 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh

C Phương pháp điều chế đơn cực

 Phương pháp điều chế đơn cực sử dụng hai tín hiệu điều khiển m, -m ; so

sánh với chuỗi xung răng cưa để tạo tín hiệu điều khiển hai cặp van S1, S3

3 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh

D Sơ đồ mạch lực

3 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh

D Cấu trúc điều khiển

4 Kết quả mô phỏng

 Mô phỏng kiểm nghiệm kết quả

 Sơ đồ hệ thống mô phỏng trên Simulink

Kết quả mô phỏng

4

M-file

• %tham so mach chinh luu tich

cuc mot pha

•t2 = sqrt(t1^2*wc^2 + (w1^2 - wc^2)^2)/(-w1^2 + wc^2);

Kết quả mô phỏng

4

M-file

• %ham truyen cua doi tuong dieu

khien ( dieu chinh dien ap )

Kết quả mô phỏng

4

Kết quả mô phỏng

4

Kết quả mô phỏng

4

Kết quả mô phỏng

4

Kết quả mô phỏng

4

Kết quả mô phỏng

4

Kết quả mô phỏng

4

Kết quả mô phỏng

4

Kết quả mô phỏng

4

 Nhận xét

• Giá trị ra bám theo giá trị đặt

• Dòng điện đầu ra còn đập mạch nhiều, cần cải thiện bộ điều khiển

• Mô phỏng được hai chế độ làm việc

• Cần thêm bộ lọc LCL để cải thiện hệ số THD của dòng điện bơm vào lưới.

5 Kết luận

 Bài trình bày đã đưa ra cách mô hình hóa bộ biến đổi

nghịch lưu một pha hoạt động chế độ nối lưới, từ đó thiết

kế cấu trúc điều khiển với 2 mạch vòng điều chỉnh, có nhiệm vụ điều khiển điện áp trên tụ điện và dòng điện trên cuộn dây.

 Kết quả mô phỏng chứng minh tính đúng đắn của cấu trúc

điều khiển.

 Tuy nhiên cần cải thiện bộ điều khiển để chất lượng hệ

thống tốt hơn.

Trân trọng cảm ơn thầy và các bạn đã lắng nghe bài trình bày!