Bài thuyết trình thiết kế hệ thống điều khiển bộ biến đổi PFC Bridgeless PFC

Thiết kế hệ thống điều khiển biến đổi PFC kiểu BridgelessPFC Tham số thiết kế: Điện áp 400VDC Công suất 1kW Điện áp lưới 220V ±10%/50Hz±1% Mơ Hình Hóa       Sử dụng phương pháp không gian trạng thái trung bình Với giả định sau : Cơng tắc coi lý tưởng Các phần tử thụ động L,C coi tuyến tính, bất biến theo thời gian Nguồn coi lý tưởng Tần số chuyển mạch cao nhiều so với tần số điện áp đầu vào Mơ Hình Hóa Xét chế độ hoạt động ta có: & & Mơ Hình Hóa & & Mơ Hình Hóa  Mơ hình tín hiệu lớn trung bình chuyển đổi PFC bridgeless - Mơ hình khơng gian trạng thái Q1 Q2 bật ( chế độ hoạt động 3) Mode & (1) Mode & - Mơ hình khơng gian trạng thái Q1 Q2 bị tắt ( chế độ hoạt động 4) Mode & (2) Mode & Mơ Hình Hóa • Từ (1), (2) tham gia hệ số điều chế D ta có: Với D’ = 1-D (3) Mơ Hình Hóa  Mơ hình tín hiệu nhỏ chuyển đổi PFC bridgeless

Giới thiệu về bộ biến đổi và các Tham số Thiết Kế

Thiết kế hệ thống điều khiển bộ biến đổi PFC kiểu BridgelessPFC

Mô Hình Hóa

 Sử dụng phương pháp không gian trạng thái trung bình

 Với các giả định như sau :

 Công tắc được coi là lý tưởng

 Các phần tử thụ động L,C được coi là tuyến tính, bất biến theo thời gian

 Nguồn được coi là lý tưởng

 Tần số chuyển mạch cao hơn nhiều so với tần số điện áp đầu vào

Mô Hình Hóa

Mô Hình Hóa

 Mô hình tín hiệu lớn trung bình của bộ chuyển đổi PFC bridgeless

- Mô hình không gian trạng thái khi Q1 hoặc Q2 được bật ( ở chế độ hoạt động 1 và 3)

Mô Hình Hóa

• Từ (1), (2) và sự tham gia của hệ số điều chế D ta có:

Với D’ = 1-D

(3)

Mô Hình Hóa

 Mô hình tín hiệu nhỏ của bộ chuyển đổi PFC bridgeless

 Những thay đổi xung quanh điểm cân bằng được hiển thị bằng :

 Mô hình trung bình (3) được viết lại, thay thế D, Vs và X từ (4) :

Mô Hình Hóa

 Vì mô hình trên là mô hình phi tuyến nên phải tuyến tính hóa xung quanh điểm làm việc, mô hình phi tuyến

được tuyến tính hóa dựa trên các giả định sau :

 Điểm hoạt động và mô hình trạng thái ổn định thu được bằng cách đặt

 Từ mô hình phi tuyến (6) và các giả định trên ta được :

1 2

( )

v

c s

G s

RCs V

i s



Cấu Trúc Điều Khiển

- Cấu trúc điều khiển gồm 2 vòng điều chỉnh: + vòng trong điều khiển dòng điện.

+ Vòng ngoài điều khiển điện áp

+ Băng thông của bộ điều khiển dòng điện

phải nhỏ hơn so với fsw Chọn fi = 1500hz

+ Băng thông của bộ điều khiển điện áp

phải nhỏ hơn với fi Chọn fv = 15hz

- Vòng điều khiển dòng điện được thiết kế

để theo dõi dạng sóng của Vs, phải thể hiện động lực nhanh có băng thông cao và đáp ứng thời gian nhanh

- Vòng điều khiển điện áp được thiết kế

để điều chỉnh Vdc

Tổng Hợp Bộ Điều Chỉnh

 Vòng điều khiển dòng điện

 Sử dụng bộ điều chỉnh PR với mong muốn độ dự trữ pha , tần số cắt fi = 1500Hz

• Tính toán tham số bộ điều chỉnh PR

Tổng Hợp Bộ Điều Chỉnh

Từ đồ thị bode ta có :

1 ( ) |

 Vòng điều khiển điện áp

1 2

( )

v

c s

G s

RCs V

i s

 



 Lựa chọn bộ bù loại 2 cho mạch vòng điều chỉnh dòng điện, để hệ hở có PM =

Mô Phỏng bằng matlab và Kết quả mô phỏng

 Mô phỏng cấu trúc điều khiển bằng matlab kiểm tra phản ứng của mạch khi xảy ra các điều kiện sau :

• Tải đầu ra thay đổi

• Lưới điện thay đổi

• Nhận xét kết quả mô phỏng

Điện áp vào 220 10%Vac Công suất 1KW

Cuộn dây (L1=L2) 4.0mH

Tụ đầu ra 2.5mF Điện áp đầu ra 400Vdc

Mô Phỏng bằng matlab và Kết quả mô phỏng

 Thông số mạch mô phỏng

Điện trở 100





Mô Phỏng bằng matlab và Kết quả mô phỏng

 Kịch bản mô phỏng 1

 Lúc chưa thay đổi

Mô Phỏng bằng matlab và Kết quả mô phỏng

 Kịch bản mô phỏng 1

 Không thay đổi

 Kịch bản mô phỏng 2

Mô Phỏng bằng matlab và Kết quả mô phỏng

 Tải thay đổi từ R  2R

 Kịch bản mô phỏng 2

Mô Phỏng bằng matlab và Kết quả mô phỏng

 Tải thay đổi từ R  2R

Mô Phỏng bằng matlab và Kết quả mô phỏng

 Kịch bản mô phỏng 3

 Lưới điện thay đổi từ 220Vac  110 Vac

Mô Phỏng bằng matlab và Kết quả mô phỏng

 Kịch bản mô phỏng 3

 Lưới điện thay đổi từ 220Vac  110 Vac

Kết Luận

 Kết quả thử nghiệm chứng minh rằng bộ chuyển đổi tăng áp PFC bridgeless cho phép nâng cos 1, THD giảm và cũng cho thấy tính chính xác và ổn định của bộ điều khiển đề xuất

 Mô hình hệ thống Bridgeless PFC trên đã đáp ứng tốt với điều kiện thay đổi tải và điện áp vào, đạt được

hiệu suất cao

 

YOU