Bài báo này nghiên cứu so sánh các kỹ thuật điều chế độ rông xung phương pháp sóng mang (CPWM). Trong đó hai kỹ thuật điều chế sóng mang đồng pha (PD PWM) và điều chế sóng mang dịch pha (PS PWM) áp dụng trên bộ nghịch lưu một pha cascaded 5 bậc (CHB Inverter).
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 65 (08/2021) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SĨNG MANG NGHỊCH LƯU MỘT PHA CASCADED BẬC A STUDY OF CARRIER PULSE WIDTH MODULATION FOR SINGLE PHASE 5-LEVELS CASCADED INVERTER Nguyễn Phước Lộc1, Bùi Thanh Hiếu1, Võ Quốc Thái 1, Đào Thị Bé Dung1, Nguyễn Văn Nhờ2 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long, Việt Nam Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, Việt Nam Ngày soạn nhận 6/4/2021, ngày phản biện đánh giá 17/4/2021, ngày chấp nhận đăng 13/8/2021 TÓM TẮT Bài báo nghiên cứu so sánh kỹ thuật điều chế độ rơng xung phương pháp sóng mang (CPWM) Trong hai kỹ thuật điều chế sóng mang đồng pha (PD PWM) điều chế sóng mang dịch pha (PS PWM) áp dụng nghịch lưu pha cascaded bậc (CHB Inverter) Chất lượng thiết bị chuyển đổi đánh giá dựa tổng độ méo dạng hài (THD%) dòng điện điện áp ngõ nghịch lưu khảo sát, phân tích, đánh giá so sánh Việc mơ hình hóa mơ cho nghịch lưu pha cascaded bậc thực phần mềm MATLAB/SIMULINK kết mô kiểm chứng thực nghiệm mơ hình phần cứng nghịch lưu Cascaded bậc xây dựng theo dạng module linh hoạt điều khiển vi điều khiển DSP 28379D Từ khóa: Tổng độ méo dạng hài (THD%); Điều chế độ rộng xung sóng mang (CPWM); Kỹ thuật PWM đồng pha (PD PWM); Kỹ thuật PWM dịch pha (PS PWM); nghịch lưu cascaded (CHB_Inverter) ABSTRACT This paper studies and compares carrier-based pulse width modulation (CPWM) techniques In which, two techniques of co-phase carrier modulation (PD PWM) and phase shift carrier modulation (PS PWM) are applied on a 5-levels cascaded single-phase inverter (CHB Inverter) The quality of the converter is evaluated based on the total harmonic distortion (THD%) output current and voltage of the inverter to be investigated, analyzed, evaluated, and compared The modeling and simulation for the 5-levles cascaded single-phase inverter are done by MATLAB/SIMULINK software and the simulation results will be experimentally verified on the 5-levels Cascaded inverter hardware model built according to flexible module form and controlled by DSP 28379D microcontroller Keywords: Total harmonic distortion (THD%); carrier based pulse width modulation(CPWM); PWM technique in phase (PD PWM); phase-shift PWM technique (PS PWM);Cascaded inverter(CHB inverter) GIỚI THIỆU Bộ nghịch lưu đa bậc cascaded đề xuất vào năm 1975 Các cầu H với nguồn DC cách ly ghép nối tầng để tạo điện áp ngõ nhiều bậc [1] Bộ biến đổi cấu trúc nghịch lưu đa Doi: https://doi.org/10.54644/jte.65.2021.131 bậc Sau đó, nghịch lưu đa bậc phát triển Năm 1981, nghịch lưu dạng diode kẹp (NPC) đề xuất [2] Năm 1992, nghịch lưu đa bậc dạng tụ kẹp đề xuất Sơ đồ pha nghịch lưu đa bậc minh họa Hình 2 Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 65 (08/2021) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh CẤU TRÚC BỘ NGHỊCH LƯU CASCADE BẬC Bộ nghịch lưu hình tạo điện áp pha với năm bậc điện áp Khi khóa S1A, S2A, S3A, S4A đóng điện áp ngõ cầu cầu VH1=VH2=E, kết điện áp pha nghịch lưu VAG=VH1+VH2=2E Giá trị điện áp nghịch lưu VAG theo trạng thái khóa S1A, S2A, S3A, S4A mơ tả đầy đủ bảng Hình Sơ đồ dạng nghịch lưu đa bậc Bộ nghịch lưu dạng cascaded nghịch lưu gồm module cầu H ghép xếp tầng Nó có ưu điểm nghịch lưu khác không cần diode tụ kẹp có tính module nên dễ dàng thực hiện, tăng giảm số bậc sửa chữa, thay cách linh hoạt [3] Tần số đóng ngắt module dạng mạch giảm n lần dv/dt giảm Điện áp đặt linh kiện giảm 0.5n lần [4] Trong báo này, tác giả so sánh tổng độ méo dạng hài (THD%) nghịch lưu pha cascaded bậc với phương pháp điều chế sóng mang [5] Các kỹ thuật điều chế độ rộng xung đa sóng mang (CPWM) gồm bố trí sóng mang đồng pha (PD PWM), dịch pha (PS PWM) tương tự như[6] so sánh đánh giá Chất lượng phương pháp điều khiển PWM BNL áp pha bậc cascade đánh giá, so sánh thông qua thơng số độ méo dạng dịng điện ngõ (THD%) Tổng độ méo dạng hài THD% (Total Harmonic Distortion), tính theo: I THDI = j 1 ( j) (1) I (1) Độ méo dạng trường hợp dịng điện khơng chứa thành phần DC tính theo hệ thức sau: I THDI = j =2 ( j) I (1) = I − I (1) (2) I (1) Trong đó: I(j): trị hiệu dụng sóng hài bậc j, j≥ I (1): trị hiệu dụng thành phần hài dòng điện A S1A S A E VH1 S S2A A Các phần báo gồm: • Kỹ thuật điều chế độ rộng xung sóng mang (CPWM) cấu trúc cascaded bậc • Phân tích mơ phỏng, thực nghiệm kiểm chứng kỹ thuật sóng mang nghịch lưu • So sánh phương pháp điều khiển S3A S A E S VH2 A S4A G Hình Cấu trúc nghịch lưu cascaded pha Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 65 (08/2021) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Bảng Trạng thái chuyển mạch nghịch lưu pha cascaded bậc Điện áp pha (VAG) -2E -E E 2E Trạng thái khóa S1A S2A S3A S4A Điện áp cầu H thứ (VH1) Điện áp cầu H thứ hai (VH ) 0 0 -E -E 0 0 -E 0 -E 0 -E 0 0 -E 1 0 E -E 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 -E E 1 E 1 E 1 E 1 E 1 1 E E 1