Nghiên cứu ứng dụng bộ biến đổi nghịch lưu nguồn z cho hệ phát điện sức gió

====o0o==== BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Ngô Tuấn Dũng NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỘ BIẾN ĐỔI NGHỊCH LƯU NGUỒN Z CHO HỆ PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ Chuyên ngành: Điều khiển tự động hóa LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Trần Trọng Minh Hà Nội - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng biến đổi nghịch lưu nguồn Z cho hệ phát điện sức gió tơi tự nghiên cứu hướng dẫn giảng viên TS Trần Trọng Minh Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành luận văn sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày 06 tháng năm 2014 Học viên Ngô Tuấn Dũng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i DANH MỤC HÌNH VẼ i DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii LỜI NÓI ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung nguồn lượng tái tạo 1.1.1 Lý phải phát triển nguồn lượng tái tạo 1.1.2 Đặc điểm nguồn lượng tái tạo 1.2 Tình hình sử dụng điện gió triển vọng tương lai 1.3 Tiền khai thác lượng gió Việt Nam 1.4 Cấu hình chung hệ thống Wind Turbine 1.5 Cấu trúc điện tử công suất 10 1.5.1 Cấu trúc điện tử công suất sử dụng hệ thống công suất lớn (MW) 10 1.5.2 Cấu trúc điện tử công suất sử dụng hệ thống công suất nhỏ 11 1.6 Cơng suất tuabin gió 11 1.7 Yêu cầu nối lưới hệ thống điện gió 14 1.7.1 Đan Mạch 16 1.7.2 Đức 17 1.8 Yêu cầu phải chế tạo nguồn cho nguồn phát lượng tái tạo 19 1.9 Bộ nghịch lưu nguồn Z 19 1.9.1 Giới thiệu chung nghịch lưu nguồn Z 19 1.9.2 Nguyên lý làm việc nghịch lưu nguồn Z 21 1.10 Kết luận chương 26 Chương ĐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN VÀ MƠ HÌNH TỐN HỌC CỦA NGHỊCH LƯU NGUỒN Z 27 2.1 Các phương pháp điều chế độ rộng xung cho nghịch lưu pha nguồn Z 27 2.2 Phương pháp điều chế vector không gian cho nghịch lưu nguồn Z 27 2.2.1 Giải pháp thực điều chế vector không gian 27 2.2.3 Giới hạn vùng làm việc nghịch lưu nguồn Z pha 33 2.3 Mơ hình tốn học nghịch lưu nguồn Z 35 2.3.1 Mơ hình nghịch lưu nguồn Z phía xoay chiều 35 2.3.1 Mơ hình nghịch lưu nguồn Z phía chiều với đầu vào nguồn áp 37 2.4 Tính tốn thơng số L C cho nguồn Z 41 2.5 Kết luận chương 42 Chương NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 44 3.1 Cấu trúc tổng quát 44 3.2 Thiết kế mạch vòng điều khiển điện áp tụ phía chiều 45 3.3 Thiết kế điều khiển phía xoay chiều 49 3.4 Thiết kế PLL 54 3.5 Kết luận chương 56 Chương MÔ PHỎNG BỘ NGHỊCH LƯU NGUỒN Z VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 57 4.1 Mô hệ thống Matlab – Simulink 57 4.2 Mô mơ hình tương đương phần chiều 57 4.3 Mô mơ hình nghịch lưu nguồn Z nối lưới với nguồn chiều 59 4.4 Mô mô hình nghịch lưu nguồn Z nối lưới với nguồn chiều nối qua máy phát 63 4.5 Kết luận chương 71 Chương XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM BỘ NGHỊCH LƯU NGUỒN Z 72 5.1 Mô hình thực nghiệm cho nghịch lưu ngn Z làm việc chế độ độc lập 72 5.1.1 Xây dựng mơ hình 72 5.1.2 Kết thực nghiệm 73 5.2 Mơ hình thực nghiệm cho nghịch lưu nguôn Z làm việc chế nối lưới 75 5.2.1 Xây dựng mơ hình 75 5.2.2 Kết thực nghiệm 76 5.3 Kết luận chương 78 KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 PHỤ LỤC 82 Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Nhu cầu nguồn lượng giới dự kiến đến năm 2035 Hình 1.2 Tiềm gió đất liền độ cao 65m Hình 1.3 Cấu trúc hệ thống tua bin gió Hình 1.4 Hệ thống dùng IG khơng có điện tử công suất Hình 1.5 Hệ thống với modul điện tử công suất a, Hệ thống DFIG ; b) Hệ thống IG Hình 1.6 Cấu hình đồng điện tử công suất 10 Hình 1.7 Hệ thống máy phát cơng suất lớn sử dụng biến đổi AC-DC-AC 10 Hình 1.8 Hệ thống máy phát cơng suất nhỏ sử dụng biến đổi (DC-DC boost) 11 Hình 1.9 Thể mối quan hệ C p với  12 Hình 1.10 Mối quan hệ C p với  đường công suất cực đại 13 Hình 1.11 Cơng suất tua bin gió theo tốc độ quay tua bin 14 Hình 1.12 Tần số điện áp hoạt động grid code Đan Mạch 16 Hình1.13 Tần số điện áp hoạt động grid code Đức [18] 18 Hình 1.14 Tiêu chuẩn điện áp dòng điện từ lưới tương ứng vùng làm việc 18 Hình 1.15 Bộ nghịch lưu nguồn Z pha 20 Hình 1.16 So sánh cấu hình nguồn nghịch lưu tiêu chuẩn cấu hình nguồn Z 20 Hình 1.17 Mạch điện tương đương phía chiều NLNZ trạng thái 22 Hình 1.18 Mạch điện tương đương phía chiều NLNZ trạng thái (Trạng thái vector tích cực) 23 Hình 1.19 Mạch điện tương đương phía chiều NLNZ trạng thái (Trạng thái vector không) 23 Hình 1.20 Mạch điện tương đương phía chiều NLNZ trạng thái 24 Hình 1.21 Mạch điện tương đương phía chiều NLNZ trạng thái 24 Hình 1.22 Mạch điện tương đương phía chiều NLNZ trạng thái 25 Hình 2.1 Vị trí vector chuẩn hệ tọa độ tĩnh αβ 28 Hình 2.2 Thuật tốn xác định vector điện áp đặt sector 28 i Danh mục hình vẽ Hình 2.3 Thực vector điện áp từ hai vector biên 29 Hình 2.4 Mẫu xung van sector 31 Hình 2.5 Giới hạn làm việc nghịch lưu nguồn Z 34 Hình 2.6 Mơ hình NLNZ nối lưới 35 Hình 2.7 Sơ đồ tương đương với khóa đóng cắt 37 Hình 2.8 Trạng thái tích cực 38 Hình 2.9 Trạng thái trùng dẫn 39 Hình 2.10 Mơ hình mạch tín hiệu nhỏ tương đương tải cảm kháng RL 40 Hình 2.11 Sự thay đổi tuyến tính điện áp tụ (a) dịng điện qua cuộn cảm (b) 41 Hình 3.1 Cấu trúc điều khiển tổng quát nghịch lưu nguồn Z nối lưới dành cho hệ phát điện sức gió 44 Hình 3.2 Xác định độ dự trữ biên độ độ dự trữ pha từ đồ thị bode 47 Hình 3.3 Đồ thị bode vịng hở mạch vịng hở có hàm truyền k p * Gi ( s ) 48 Hình 3.4 Đồ thị bode vòng hở mạch vòng điện áp Uc 49 Hình 3.7 Mơ hình đối tượng hệ trục tọa độ dq 50 Hình 3.8 Cấu trúc mạch vịng dịng điện 52 Hình 3.9 Sơ đồ khối hệ thống thu gọn 52 Hình 3.10 Sơ đồ khối mạch vịng dịng điện 53 Hình 3.11 Sơ đồ điều khiển dịng điện sau tách kênh 53 Hình 3.12 Cấu trúc khối đồng với điện áp lưới PLL 54 Hình 3.13 Sơ đồ đơn giản mạch vịng điều chỉnh góc pha PLL 55 Hình 4.2 Điện áp tụ C 58 Hình 4.3 Dịng qua điện cảm 58 Hình 4.4 Hệ số “ ngắn mạch ” 58 Hình 4.5 Mơ hình nghịch lưu nguồn Z nối lưới với nguồn chiều không đổi 59 Hình 4.6 Mạch lực mơ hình nghịch lưu nguồn Z nối lưới với nguồn chiều khơng đổi 60 Hình 4.7 Mơ hình điều khiển phần mạch chiều 60 Hình 4.8 Mơ hình điều khiển phần xoay chiều 61 ii Danh mục hình vẽ Hình 4.9 Điện áp tụ C 61 Hình 4.11 Dòng điện NLNZ khoảng thời gian 0.4s đến 0.5s 62 Hình 4.12 Dịng cuộn cảm L 62 Hình 4.13 Hệ số “ ngắn mạch ” 63 Hình 4.14 Hệ số công suất 63 Hình 4.15 Mơ hình điều khiển nghịch lưu nguồn Z nối lưới với nguồn chiều nối qua máy phát 65 Hình 4.17 Bộ điều khiển PI cho mạch vòng dòng điện xoay chiều 66 Hình 4.18 Công suất máy phát 66 Hình 4.19 Tốc độ quay tuabin tốc độ gió vào tuabin 67 Hình 4.20 Điện áp tụ C ổn định 67 Hình 4.21 Dịng điện NLNZ 68 Hình 4.22 Dịng điện qua NLNZ khoảng thời gian 0.7s đến 0.8s 68 Hình 4.23 Phổ dòng điện sau nghịch lưu 69 Hình 4.24 Điện áp chiều đặt vào NLNZ 69 Hình 4.25 Dòng điện qua cuộn cảm L 69 Hình 4.26 Hệ số Cp tuabin gió 70 Hình 4.27 Hệ số “ ngắn mạch ” 70 Hình 4.28 Hệ số cơng suất mạch 70 Hình 5.1 Cấu trúc hệ thống thí nghiệm nghịch lưu nguồn Z làm việc độc lập 73 Hình 5.2 Kết thực nghiệm nghịch lưu nguồn Z làm việc độc lập 74 Hình 5.3 Cấu trúc hệ thống thí nghiệm nghịch lưu nguồn Z làm việc nối lưới 75 Hình 5.4 Kết thực nghiệm nghịch lưu nguồn Z làm việc độc lập 77 iii Danh mục bảng số liệu DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 1.1 Grid code số nước với máy phát lượng gió cơng suất lớn 15 Bảng 2.1 Bảng chọn hai vector biên chuẩn 30 Bảng 2.3 Tỷ số thời gian đóng cắt sector 32 Bảng 4.1 Tham số mơ mơ hình mạch chiều 57 Bảng 4.2 Tham số mô mạch với nguồn chiều không đổi 59 Bảng 4.3 Tham số mô nguồn Z điều khiển 64 Bảng 4.4 Tham số máy phát tuabin 64 Bảng 5.1 Tham số thí nghiệm nghịch lưu nguồn Z làm việc độc lập 72 Bảng 5.2 Tham số thí nghiệm nghịch lưu nguồn Z làm việc nối lưới 75 ii Danh mục từ viết tắt DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Các chữ viết tắt: Ý nghĩa Ký hiệu NLNZ Nghịch lưu nguồn Z Z-Source Inverter ĐCVTKG Điều chế vector không gian Space Vector Modulation DSP Xử lý tín hiệu số Digital Signal Processing IGBT Van điều khiển hoàn toàn IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor AC Dòng xoay chiều Alternating Current DC Dòng chiều Direct Current EMI Nhiễu điện tử Electron Magnetic Interference IG Máy phát không đồng rotor lồng sóc Squirrel Case Induction Generator SG Máy phát đồng Synchronous Generator PMSG Máy phát đồng nam châm vĩnh cửu Permanent Generator DFIG Máy phát không đồng dùng nguồn kép Double Fed Induction Generator HSCS Hệ số công suất MBA Máy biến áp Transformer ADC Chuyển đổi tương tự sang số Analoge to Digital Converter DAC Chuyển đổi từ số sang tương tự Digital to Analoge Converter iii Magnet Synchronous Danh mục từ viết tắt Các ký hiệu : Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa L1 & L2 H Giá trị điện cảm mạch trở kháng nguồn Z C1 & C2 F Giá trị tụ điện mạch trở kháng nguồn Z Udc , udc V Giá trị xác lập, trung bình điện áp chiều đặt vào NLNZ uinv ,uˆ inv V Điện áp tức thời điện áp đỉnh đặt lên nhánh van mạch nghịch lưu idc A Dịng điện trung bình chảy qua diode nguồn Z iL , I L A Giá trị trung bình xác lập dịng điện chảy qua cuộn cảm (L1&L2) nghịch lưu nguồn Z uC ,U C V Giá trị trung bình xác lập điện áp tụ (C1&C2) nghịch lưu nguồn Z iinv , I inv A Giá trị trung bình, xác lập dòng điện chảy vào nhánh van mạch nghịch lưu us V Vector điện áp đầu NLNZ is A Vector dòng điện đầu NLNZ S rad Góc pha đồng điện áp lưới S rad/s Tần số lưới điện en V Vector điện áp lưới isd , isq A Thành phần dòng điện đầu NLNZ theo trục d, q hệ tọa độ tựa điện áp lưới VOC d Hệ số điều chế “ ngắn mạch ” NLNZ ( ≤ d ≤ 0,5 ) iv Phụ lục DlogCh1 = (int16)_IQtoIQ15(svm1.T1); DlogCh2 = (int16)_IQtoIQ15(svm1.T2); DlogCh3 = (int16)_IQtoIQ15(svm1.T3); DlogCh4 = (int16)_IQtoIQ15(svm1.T4); dlog.update(&dlog); #endif // (Ket thuc LEVEL1) //===================================== // LEVEL2 So tuong duong pha #if (BUILDLEVEL==LEVEL2) // Doc gia tri Uc meas1.read(&meas1); Udc = _IQ15toIQ((int32)meas1.VdcMeas); Udc -= _IQ(0.05); // Loc gia tri Uc filter1.x = Udc; filter1.calc(filter1); // Tinh toan bo dieu chinh PID pid1.Uc_ref = _IQ(Uc/Ucmax); pid1.Uc_fb = filter1.y; pid1.calc(&pid1); /* // Loc gia tri Dsh filter2.Tc = _IQ(0.00015); filter2.x = pid1.Out; filter2.calc(&filter2); */ // Convert to ranged (-1,1) temp = _IQmpy(_IQ(2.0),(pid1.Out - _IQ(0.5))); Phụ lục pwm1.MfuncC1 = (int16)_IQtoIQ15(temp); pwm1.update_pwm(&pwm1); DlogCh1 = (int16)_IQtoIQ15(filter1.y); // Uc DlogCh2 = (int16)_IQtoIQ15(pid1.Out); // Dsd dlog.update(&dlog); #endif // ( Ket thuc LEVEL2) //======================================= // LEVEL3 closed loop #if (BUILDLEVEL==LEVEL3) EnableStartStop(); // Ramgen rg1.Freq = _IQ(F_ref/F_max); rg1.calc(&rg1); // Doc gia tri Uc meas1.read(&meas1); Udc = _IQ15toIQ((int32)meas1.VdcMeas); Udc -=_IQ(0.025); // 0.03 - 140 // Loc gia tri Uc filter1.Tc = _IQ(0.0008); filter1.x = Udc; filter1.calc(filter1); // gioi han Uc if(filter1.y >=_IQ(Ucmax)) filter1.y=_IQ(Ucmax); // Bo dieu chinh PID tinh toan Dsh pid1.Uc_ref = _IQ(Ucref/Ucmax); pid1.Uc_fb = filter1.y; // Udc; Phụ lục pid1.calc(&pid1); // Loc gia tri Dsh filter2.Tc = _IQ(0.0005); filter2.x = pid1.Out; filter2.calc(&filter2); // Dieu che vecto pwm2 svm1.D = filter2.y ; svm1.Ui = _IQdiv( _IQ(Ucref/Ucmax),(_IQ(1.0)- filter2.y)); // Ui= Uc/(1Dsh),_IQmpy(filter1.y,_IQ(Ucmax/Uimax)),_IQ(Uc/Uimax) //svm1.Ui = _IQdiv(Udc,(_IQ(1.0)- filter2.y)); svm1.theta = rg1.Out; svm1.absUref = _IQ(abs_Uref/Umax); svm1.a=_IQ(Umax/Ucmax); svm1.calc(&svm1); pwm1.MfuncC1 = (int16)_IQtoIQ15(svm1.T1); pwm1.MfuncC2 = (int16)_IQtoIQ15(svm1.T2); pwm1.MfuncC3 = (int16)_IQtoIQ15(svm1.T3); pwm1.MfuncC4 = (int16)_IQtoIQ15(svm1.T4); pwm1.update_pwm(&pwm1); // Hien thi len Grap DlogCh1 = (int16)_IQtoIQ15(Udc); // hien thi dien ap mot chieu vao DlogCh2 = (int16)_IQtoIQ15(filter2.y); // hien thi Dsh sau loc DlogCh3 = (int16)_IQtoIQ15(svm1.T1); // DlogCh4 = (int16)_IQtoIQ15(svm1.T2); // dlog.update(&dlog); #endif // (Ket thuc LEVEL3) dlog.update(&dlog); //======================================== Phụ lục #if (DSP_TARGET==F2812) EvaRegs.EVAIMRA.bit.T1UFINT = 1; EvaRegs.EVAIFRA.all = BIT9; PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP2; #endif } void EnableStartStop(void) { if ( GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB6 == && GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB7 == 1)StartStop = 1; // Run if ( GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB7 == )StartStop = 0; // Stop if ( StartStop == ) // Stop { EALLOW; GpioMuxRegs.GPAMUX.all = 0; GpioMuxRegs.GPBMUX.all = 0; // Setting PWM1-6 as I/O pins // Setting PWM7-12 as I/O pins GpioMuxRegs.GPADIR.all = 0x003F; // Output GpioMuxRegs.GPBDIR.all = 0x003F; // Output GpioDataRegs.GPADAT.all = 0; GpioDataRegs.GPBDAT.all = 0; GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB4=1; GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB5=0; EDIS; } if ( StartStop == ) // Run { EALLOW; GpioMuxRegs.GPAMUX.all |= 0x003F; // Setting PWM1-6 as primary output pins GpioMuxRegs.GPBMUX.all |= 0x000F; // Setting PWM7-10 as primary output pins GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB4=0; GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB5=1; EDIS; Phụ lục } } //=========================== END================================== Chương trình điều chế vector không gian File header Target: TMS320F281x family =================================================================== ================== */ #ifndef F281XPWM_DONGBO_H #define F281XPWM_DONGBO_H #include "f281xbmsk.h" /* -Initialization constant for the F281X Timer TxCON for PWM Generation Sets up the timer to run free upon emulation suspend, continuous up-down mode prescaler 1, timer enabled */ #define PWM_INIT_STATE (FREE_RUN_FLAG + TIMER_CONT_UPDN + \ \ TIMER_CLK_PRESCALE_X_1 + \ TIMER_ENABLE_BY_OWN +\ TIMER_ENABLE) /* -Initialization constant for the F281X ACTRx register for PWM Generation Sets up PWM polarities */ Phụ lục #define ACTR_INIT_STATE ( COMPARE1_AH + \ COMPARE2_AL + \ COMPARE3_AL + \ COMPARE4_AH + \ COMPARE5_AH + \ COMPARE6_AL ) /* Define the structure of the PWM Driver Object -*/ typedef struct { Uint16 PeriodMax; // Parameter: PeriodMax is PWM Half-Period in CPU clock cycles int16 MfuncPeriod; // Input:MfuncPeriod is Period scaler (Q15) (Q0) int16 MfuncC1; // Input: PWM 1&2 Duty cycle ratio (Q15) int16 MfuncC2; // Input: PWM 3&4 Duty cycle ratio (Q15) int16 MfuncC3; // Input: PWM 5&6 Duty cycle ratio (Q15) int16 MfuncC4; // Input: PWM 7&8 Duty cycle ratio (Q15) //int16 MfuncC5; // Input: PWM 9&10 Duty cycle ratio (Q15) //int16 MfuncC6; // Input: PWM 11&12 Duty cycle ratio (Q15) void (*init_pwm)(); void (*update_pwm)(); // Pointer to the init function // Pointer to the update function } PWMGEN_DONGBO ; /* Define a PWMGEN_handle -*/ typedef PWMGEN_DONGBO *handle; /* -Default Initializers for the F281X PWMGEN Object */ #define F281X_PWM_GEN_DONGBO {1000, \ 0x7FFF, \ 0x4000, \ Phụ lục 0x4000, \ 0x4000, \ 0x4000, \ (void (*)(Uint32))F281X_EV_PWM_Init, \ (void (*)(Uint32))F281X_EV_PWM_Update \ } #define PWM_DEFAULTS F281X_PWM_GEN_DONGBO /* -Prototypes for the functions in F281XPWM.C */ void F281X_EV_PWM_Init(handle); void F281X_EV_PWM_Update(handle); #endif // F281X_PWM_DONGBO_H File source : #include "DSP281x_Device.h" #include "f281xpwm_dongbo.h" void F281X_EV_PWM_Init(PWMGEN_DONGBO *p) { volatile Uint16 *d1 = &EvaRegs.T1CON.all; volatile Uint16 *d2 = &EvbRegs.T3CON.all; EvaRegs.T1PR = p->PeriodMax; // Init Timer period Register EvbRegs.T3PR = p->PeriodMax; // Init Timer period Register // Init EVA *********************************** //EvaRegs.T1PR = p->PeriodMax; // Init Timer period Register //EvaRegs.T1CON.all = PWM_INIT_STATE; // Symmetrical Operation //EvaRegs.DBTCONA.all = DBTCON_INIT_STATE; // Init DBTCONA Register EvaRegs.DBTCONA.all = 0x0000; // 0x0FEC;// // Disable deadband Phụ lục //EvaRegs.ACTRA.all = ACTR_INIT_STATE; // Init ACTRA Register EvaRegs.ACTRA.all = 0x0A5A; EvaRegs.COMCONA.all = 0xA200; // Init COMCONA Register EvaRegs.CMPR1 = p->PeriodMax; // Init CMPR1 Register EvaRegs.CMPR2 = p->PeriodMax; // Init CMPR2 Register EvaRegs.CMPR3 = p->PeriodMax; // Init CMPR3 Register EALLOW; // Enable EALLOW GpioMuxRegs.GPAMUX.all |= 0x003F; // Setting PWM1-6 as primary output pins EDIS; // Init EVB ********************************* //EvbRegs.T3PR = p->PeriodMax; // Init Timer period Register //EvbRegs.DBTCONB.all = DBTCON_INIT_STATE; // Init DBTCONB Register EvbRegs.DBTCONB.all =0x0000; // 0x0FEC;// Disable deadband //EvbRegs.ACTRB.all = ACTR_INIT_STATE; // Init ACTRB Register EvbRegs.ACTRB.all = 0x0A55; EvbRegs.COMCONB.all = 0xA200; EvbRegs.CMPR4 = p->PeriodMax; // Init COMCONB Register // Init CMPR4 Register //EvbRegs.CMPR5 = p->PeriodMax; // Init CMPR5 Register //EvbRegs.CMPR6 = p->PeriodMax; // Init CMPR6 Register EALLOW; // Enable EALLOW GpioMuxRegs.GPBMUX.all |= 0x003F; EDIS; // Disable EALLOW // Sychronous EVA & EVB ************** //DINT *d1 = *d2 = PWM_INIT_STATE; // EINT // EvaRegs.T1CON.all = PWM_INIT_STATE; // Symmetrical Operation Phụ lục // EvbRegs.T3CON.all = PWM_INIT_STATE; // Symmetrical Operation } void F281X_EV_PWM_Update(PWMGEN_DONGBO *p) { int16 MPeriod; int32 Tmp; // Compute the timer period (Q0) from the period modulation input (Q15) Tmp = (int32)p->PeriodMax*(int32)p->MfuncPeriod; // Q15 = Q0*Q15 MPeriod = (int16)(Tmp>>16) + (int16)(p->PeriodMax>>1); (Q0/2) // Q0 = (Q15->Q0)/2 + EvaRegs.T1PR = MPeriod; EvbRegs.T3PR = MPeriod; // Compute the compare (Q0) from the PWM 1&2 duty cycle ratio (Q15) Tmp = (int32)MPeriod*(int32)p->MfuncC1; // Q15 = Q0*Q15 EvaRegs.CMPR1 = (int16)(Tmp>>16) + (int16)(MPeriod>>1); (Q0/2) // Q0 = (Q15->Q0)/2 + // Compute the compare (Q0) from the PWM 7&8 duty cycle ratio (Q15) Tmp = (int32)MPeriod*(int32)p->MfuncC4; EvbRegs.CMPR4 = (int16)(Tmp>>16) + (int16)(MPeriod>>1); // Compute the compare (Q0) from the PWM 3&4 duty cycle ratio (Q15) Tmp = (int32)MPeriod*(int32)p->MfuncC2; // Q15 = Q0*Q15 EvaRegs.CMPR2 = (int16)(Tmp>>16) + (int16)(MPeriod>>1); // Q0 = (Q15->Q0)/2 + (Q0/2) // Compute the compare (Q0) from the PWM 5&6 duty cycle ratio (Q15) Tmp = (int32)MPeriod*(int32)p->MfuncC3; // Q15 = Q0*Q15 EvaRegs.CMPR3 = (int16)(Tmp>>16) + (int16)(MPeriod>>1); // Q0 = (Q15->Q0)/2 + (Q0/2) } Phụ lục P2 Tính chọn thiết bị mạch lực P2.1 Tính chọn giá trị L, C Với công suất 20KAV , điện áp 380V , hệ số “ ngắn mạch ” dmax = 0.4 , điện áp chiều vào Udc = 570V Tuyến tính hóa ta có cơng thức gần sau : I L t U C IC  C t UL  L Trong t  DshTs  (P2.1) Dsh với fs tần số phát xung mạch điện tương đương fs nguồn Z, D giá trị xác lập tỷ số “ ngắn mạch ” Xét riêng chế độ “ ngắn mạch ” với việc ý giá trị trung bình UC=UL IC=IL, biểu thức viết lại sau: UC  L 2.I L f s k I f  L iL L s Dsh Dsh (P2.2) 2.U C f s 2k U f IL  C  C uC C s Dsh Dsh Với độ đập mạch điện áp dịng điện u cầu thơng qua giá trị kuC kiL, ta suy giá trị L C cần thỏa mãn : L Dsh U C f s kiL I L (P2.3) Dsh I L C f s kuC U C Dòng điện trung bình qua cuộn cảm :   1- D P U I  I U  I U C t 1- D L C L dc 1- D P 1- 0, 20000 I    105,3( A) L 1- D U 1- 2.0, 570 C (P2.4) Giả thiết giả sử ta sử dụng phương pháp SVM xung, : fs=6.5000=30(kHz) Cuộn cảm L Zsource có chức giảm độ đập mạch dịng điện cảm ( san phẳng dòng điện ), đồng thời làm tăng điện áp trạng thái “ngắn mạch” Phụ lục hay làm tăng khả boost áp Giá trị cuộn cảm yêu cầu: L Dsh U C 0, 4.570   0.36(mH ) f s kiL I L 2.30000.(0,1.105,3) (P2.5) Tụ C có chức giảm độ đập mạch dòng điện cảm điện áp đầu vào inverter Giá trị tụ điện yêu cầu : C Dsh I L 0, 4.105,3   123(  F ) f s kuC U c 2.30000.(0, 01.570) (P2.6) P2.2 Chọn van Điện áp trung bình đặt lên van điện áp tụ điện Uc ta có: Ungmax=Uc Để tính dịng điện trung bình qua van ta dựa vào dạng xung cung cấp cho van bán dẫn thời gian “ ngắn mạch ” (shoot-through) cụ thể ta sử dụng phương pháp phát xung xung (tức thời gian trích mẫu có lần xuất xung “ ngắn mạch ” ví dụ sector Dựa vào cơng thức tính tốn (sẽ trình bày phần phát xung) ta rút khoảng thời tích cực,trạng thái khơng thời gian trùng dẫn van sector ví dụ sector ta có tỉ số thời gian đóng cắt van: Bảng P2.1 Tỷ số biến điệu sector Sector Upper(dS1, dS3, dS5) Lower(dS4, dS6, dS2) dS1= d0/4- dsh/4 dS4= d0/4 dS3= d0/4+ d1/2 dS6= d0/4+ d1/2 dS5= d0/4+ d1/2+ d2/2 dS2= d0/4+ d1/2+ d2/2+ dsh/4 Từ ta đưa dạng dịng điện qua van bán dẫn sau: Phụ lục Ts / T1 / T0 / T2 / T0 / shoot through Tsh / S1 S4 2iL  ia ia iS iS 2iL ia iD ia Hình P2.11 Dạng dịng điện qua van với mẫu xung xung Với Ia dòng điện pha a IL dòng qua cuộn kháng mạng Z Các dịng tính từ mơ hình tín hiệu nhỏ (được trình bày phần mơ hình hóa để thực điều khiển ) ta có: Uc   I tdc  R t   (1  d sh )  I L  (1  2d ) I tdc sh   Rtdc  Rac U c2 / (3.U 2f )   I tdc U c  3.I a R (P2.7) Từ ta có: Dịng trung bình chảy qua IGBT S1 với mẫu xung xung xác định: d d   iS1  iL d sh  ia  d1  d   sh  2   (P2.8) Phụ lục Dịng trung bình chảy qua diode với mẫu xung xung xác định: iD  ia d sh  d0 Ta có : d sh (P2.9) d  d1  d  d sh   d  d1  d  1- d sh (P2.10) Do từ (P2.6), (P2.7) ta có:  d0 d0   iS  iL d sh  ia  d1  d       i  i d sh  D a (P2.11)  iS  iL d sh  ia 1- d sh   i  i d sh  D a (P2.12) Hay  iG1max  iL d sh  ia 1- d sh  Từ (P2.9) ta chọn thông số:  d sh i D max  ia  Với diode nguồn ta có :   I D  I L d sh   U ng  U c - U dc (P2.13) (P2.14) Từ (P2.10), (P2.11) chọn hệ số dự trữ ta có thơng số trung bình chọn van là:  2  iG1tb   iL d sh  ia 1  d sh      d sh  iD 4tb  2ia  U CE max  2U C   Thay số với UC=570(V), Rac=65(  ), dsh=0,32 ta : (P2.15) Phụ lục iG1tb  92.5( A)  iD 4tb  3.08( A) U  CEmax  1140(V ) (P2.16) Từ thông số ta chọn van S1 đến S6 van: BSM200GA170DLC với thơng số sau : Bảng 2.5 Bảng thơng số van BSM200GA170DLC BSM200GA170DLC UCEmax(V) IC(A) UCE (bão hịa) P (W) 1700 200 3.4 1750 Chọn hệ số dự trữ 1,4 ta có thơng số chọn diot nguồn:   I D  1.4  I Dmax  1.4  I L  d sh  117.89( A)   U ng  1, 4.U ng  D  1,  U c  U PV )  448.875(V ) (P2.17) Từ ta chọn diot đầu vào loại Fast Diode D438S 16-10 với thông số: Bảng 2.6 Bảng thông số diode Fast Diode D438S 16-10 D438S16-10 Ungmax(kV) Ihd (A) Itb(A) Sụt áp cực đại (V) U0 Rd 1.8 740 440 2.3 1.14 0.725 Phụ lục PL3 Hệ thống thí nghiệm ... thay đổi, phù hợp với đặc điểm làm việc hệ phát điện phân tán Do luận văn đặt nhiệm vụ ? ?Nghiên cứu ứng dụng biến đổi nghịch lưu nguồn Z cho hệ phát điện sức gió ” để nghiên cứu áp dụng nghịch lưu. .. nghịch lưu nguồn Z vào ứng dụng cụ thể, làm tiền đề áp dụng nghịch lưu nguồn Z cho nguồn lượng phân tán Kết nghiên cứu tiền đề cho việc ứng dụng nghịch lưu nguồn Z tích hợp vào hệ phát điện phân... nghịch lưu nguồn Z cho đề tài biến đổi thỏa mãn yêu cầu việc chế tạo biến đổi cho nguồn lượng tái tạo 1.9 Bộ nghịch lưu nguồn Z 1.9.1 Giới thiệu chung nghịch lưu nguồn Z Cấu hình nghịch lưu nguồn