Thiết kế điều khiển nghịch lưu 3 pha độc lập trên hệ tọa độ tĩnh

Trang 1

Power Electronics Laboratory

Power Electronics Laboratory - Hanoi University of Science and Technology

Bài Tập Lớn:Thiết Kế Điều Khiển Điện Tử

Công Suất

• Đề Tài: Thiết kế điều khiển nghịch lưu 3 pha độc

lập trên hệ tọa độ tĩnh theo chế độ điện áp

Trang 2

PELAB - HUST

Nội dung • Mạch lực • Điều chế vector không gian SVM

• Bộ điều khiển dòng điện

• Bộ điều khiển điện áp

• Mô phỏng và nhận xét

2

Trang 4

(van coi là lý tưởng)

Mô hình nghịch lưu mô tả bởi các khóa chuyển mạch

• Điện áp giữa điểm trung tính của sơ đồ mạch nghịch lưu và điểm

trung tính của tải:

Trang 9

PELAB - HUST

2 Điều chế vector không gian

• Các vector biên chuẩn chia

không gian vector thành 6

sector đều nhau

• Các vector điều chế này có thể ở

bất cứ vị trí nào, do vậy bước

đầu tiên trong thuật toán là xác

định được vị trí hiện tại của

vetor điều chế.

Trang 10

PELAB - HUST

2 Điều chế vector không gian

• Bước 2: Xác định vị trí vector điện áp đặt us

Thuật toán xác định vector điện áp đặt trong mỗi sector

Trang 16

PELAB - HUST

3 Bộ điều khiển dòng điện

• 3.1 Xây dựng mạch vòng điều chỉnh dòng điện

• Phương trình cân bằng điện áp mạch điện tương đương

u r i L u

di dt

u r i L u

di dt

Trang 17

PELAB - HUST

3.Bộ điều khiển dòng điện

• Cấu trúc điều khiển dòng điện trên hệ tọa độ tĩnh

• Sẽ có hai kênh điều khiển dòng điện tương ứng với từng thành phần dòng điện trên hệ tọa độ tĩnh

•

Trang 18

PELAB - HUST

• Xuất phát từ cấu trúc bộ điều khiển PI:

• Thay thế s bằng s-jh vào hàm truyền

: Thành phần thứ tự thuận

Trong đó : là tần số góc cơ bản của dòng điện, h bậc sóng hài.

• Thay thế s bằng s+jh vào hàm truyền (s)

: Thành phần thứ tự ngược

• Xếp chồng 2 thành phần thứ tự thuận và ngược ở trên ta thu được bộ điều chỉnh cộng hưởng có cấu trúc như sau:

• Bộ điều chỉnh cộng hưởng PR được viết lại:

• Phương pháp thiết kế bộ điều khiển này được thiết kế trên miền tần số, trên

cơ sở lựa chọn băng thông cho hàm truyền hệ thống Băng thông được lựa chọn trong khoảng 10 lần tần số cơ bản và 1/10 tần số phát xung.

•

Trang 19

PELAB - HUST

• Hàm truyền kín mạch vòng dòng điện ( xét ở tần số cơ bản nghĩa là h=1)

• Bước 1: Cho

Nếu băng thông được xác định thì hệ số được xác định như sau để có hệ

số suy giảm biên độ là -3dB ( hay = )

•

Trang 20

PELAB - HUST

• Bước 2: Đưa thành phần tích phân vào biểu thức biên độ

Chọn băng thông

Lấy dấu cộng trong biểu thức ta được:

Lấy dấu trừ trong biểu thức ta được:

Khảo sát trên miền tần số hàm truyền hệ kín sau khi có Bộ điều chỉnh với thông số tính toán như trên

Trang 21

- Nhận xét: Với bộ điều chỉnh PR có Kp=25;Ki=7893 cho thấy rõ đặc tính biên độ

có hệ số khuếch đại rất lớn tại đúng tần số công hưởng, dự thay đổi biên pha gần như một khâu cộng hưởng lý tưởng.

Trang 22

PELAB - HUST

4 Bộ điều khiển điện áp

• Cấu trúc bộ điều khiển điện áp

• Hàm tryền vòng kín của mạch vòng điện áp:

• Thay s= j ta có:

•

Trang 23

• Bước 2: Cho thành phần tích phân vào

• Lấy dấu trừ trong biểu thức ta được:

• Lấy dấu cộng trong biểu thức ta được:

•

Trang 24

- Nhận xét: Với bộ điều chỉnh PR có Kp=0.125;Ki=32 cho thấy rõ đặc tính biên độ

có hệ số khuếch đại rất lớn tại đúng tần số công hưởng, dự thay đổi biên pha gần như một khâu cộng hưởng lý tưởng.

Trang 25

PELAB - HUST

5 Mô phỏng trên Matlab và kết quả

Tải điện trở 30 Ohm

Kp ( bộ điều khiển dòng điện ) 25.2331

Ki ( bộ điều khiển dòng điện ) 7.8932e+05

Kp ( bộ điều khiển điện áp ) 0.1257

Ki ( bộ điều khiển điện áp ) 32.2824

Tải điện trở 30 Ohm

Kp ( bộ điều khiển dòng điện ) 25.2331

Ki ( bộ điều khiển dòng điện ) 7.8932e+05

Kp ( bộ điều khiển điện áp ) 0.1257

Ki ( bộ điều khiển điện áp ) 32.2824

Trang 26

PELAB - HUST

Sơ đồ tổng quát:

Trang 27

PELAB - HUST

Hệ số điều chế:

Trang 28

PELAB - HUST

Điện áp ra phía nghịch lưu:

Trang 29

PELAB - HUST

Dòng điện ra phía nghịch lưu:

Độ đập mạch dòng điện bằng 4%

Trang 30

PELAB - HUST

Dòng điện trên tải:

Trang 31

PELAB - HUST

Dòng điện lúc khởi động Dòng điện khi tải thay đổi

Ban đầu giá trị dòng điện khởi động trên tải khá lớn nhưng sau đó ổn định khá nhanh.Khi tải

Trang 32

PELAB - HUST

• Phân tích phổ dòng điện

Trang 33

PELAB - HUST

Điện áp trên tải:

Trang 34

PELAB - HUST

Điện áp trên tải khi thay đổi giá trị của tải:

Khi tải thay đổi giá trị điện áp có bị nhiễu trong khoảng thời gian ngắn và sau

Đó ổn định trở lại và bám theo giá trị đặt

Trang 35

PELAB - HUST

• Phân tích phổ điện áp

Trang 36

PELAB - HUST

Nhận xét

phù hợp với giá trị đặt Tại thời điểm ban đầu có sự dao động điện áp gây ra sai lệch ban đầu khá lớn, gây độ quá điều chỉnh lớn.

• Bộ nghịch lưu xác lập sau 0.02s, tức là cỡ 1 chu kì điện áp

• Hệ số méo dạng sóng hài của điện áp ra rất nhỏ THD=0.21%

• Khi tải giảm còn 1/2 , dòng điện tăng lên gấp đôi Tuy nhiên giai đoạn đầu khi thay đổi tải, điện áp và dòng điện ở hai pha b,c cũng bị méo và có dao động.

Trang 37

PELAB - HUST

Phụ lục

• Khối điều chế vector SVM

Trang 38

PELAB - HUST

Phụ lục

• Bộ điều khiển điện áp:

Bộ PR

Trang 39

PELAB - HUST

Phụ lục

• M file

Trang 40

PELAB - HUST

Phụ lục

Hệ số điều chế vector:

Trang 41

PELAB - HUST

Phụ lục

Xác định Sector 2

Trang 42

PELAB - HUST

Phụ lục

Hệ số điều chế IGBT da, db, dc

Trang 43

PELAB - HUST

Tài liệu tham khảo

• Bài giảng Thiết kế điện tử công suất – thầy Vũ

Hoàng Phương

• Giáo trình Thiết kế điều khiển cho các bộ biến đổi điện tử công suất – Trần Trọng Minh, Vũ Hoàng Phương

Trang 44

PELAB - HUST

CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG

NGHE

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	2,89 MB