(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu giải thuật điều chế vector không gian cho bộ nghịch lưu tăng áp ba pha

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TUỜNG DUY THIỆN NGHIÊN CỨU GIẢI THUẬT ÐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN CHO BỘ NGHỊCH LƯU TĂNG ÁP BA PHA NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN TỬ - 60520203 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TƯỜNG DUY THIỆN NGHIÊN CỨU GIẢI THUẬT ĐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN CHO BỘ NGHỊCH LƯU TĂNG ÁP BA PHA NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TƯỜNG DUY THIỆN NGHIÊN CỨU GIẢI THUẬT ĐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN CHO BỘ NGHỊCH LƯU TĂNG ÁP BA PHA NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203 Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN MINH KHAI Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2018 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ tên học viên: Tường Duy Thiện MSHV: 1620710 Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử Khóa: 2016-2018 Tên đề tài: Nghiên cứu giải thuật điều chế vector không gian cho nghịch lưu tăng áp ba pha Học viên hoàn thành LVTN theo yêu cầu nội dung hình thức (theo qui định) luận văn thạc sĩ Tp Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 09 năm 2018 Giảng viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) TS Nguyễn Minh Khai LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Vm: biên độ điện áp xoay chiều ngõ G: độ lợi điện áp DC – AC 4.2.2.2 Tải trở R (50 Ω) Việc khảo sát phương pháp SVM2 cho cấu hình qSBI thực tải R thông số bảng 4.1 Quá trình thực nghiệm thực sau: ta tăng điện áp ngõ vào Vdc từ 0V đến 50V sau đo điện áp ngõ vào Vdc, điện áp ngõ tụ Vc, Vc với điện áp dây Vab ngõra, theo giá trị điện áp ngõ vào Vdc là10.5, 20.2, 32.2, 39.5 để kiểm tra hệ số tăng áp mạch  Khi hệ số ngắn mạch (D = 0.2) ta có kết Vab thực nghiệm vàmơ sau: Hình 4.29 cho thấy tăng điện áp chiều ngõ vào 39.5V điện áp đo tụ 176V, biên độ điện áp dây thực nghiệm ngõ 176V điện áp dây hiệu dụng ngõ 125V hệ số tăng áp B = 4.45 Hình 29 Hình chụp kết thực nghiệm Vdc = 39.5V (D = 0.2) Tương tự chạy kết thực nghiệm với điện áp ngõ vào 20.2V, 32.2V, 39.5V điện áp ngõvào mô chạy thông số ta thu kết biên độ điện áp dây ngõ Vab thực nghiệm mô đồ thị Hình 4.30 53 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 250 Vab Biên độ điện áp dây ngõ mô (Vab) 184 176 200 154152 150 95 100 50 Biên độ điện áp dây ngõ thực nghiệm (Vab) 49 90 41 Vdc 10.5 20.2 32.2 39.5 Hình 30 Đồ thị kết mơ thực nghiệm D = 0.2 Như ta tăng điện áp ngõ vào Vdc là:10.5, 20.2, 32.2, 39.5 thìbiên độ điện áp ngõ thực nghiệm 41V, 90V, 152V, 176V, hệ số tăng áp (B) theo thực nghiệm là: 3.91, 4.46, 4.52, 4.45  Khi thay đổi tỷ số ngắn mạch (D = 0.3) ta thu kết sau: Hình 4.31 cho thấy tăng điện áp chiều ngõ vào 10.5V điện áp đo tụ 61V, biên độ điện áp dây thực nghiệm ngõ là61V điện áp dây hiệu dụng ngõ 43,2V hệ số tăng áp B = 5.81 54 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hình 31 Hình chụp kết thực nghiệm Vdc = 10.5V (D = 0.3) Tương tự chạy kết thực nghiệm với điện áp ngõ vào 10.5V, 20.1V, 30.4V, 41V, 51.1 điện áp ngõ vào mô chạy thông số ta thu kết biên độ điện áp dây ngõ Vab thực nghiệm mô đồ thị 350 Vab 310 302 300 249 241 250 183 178 200 122 150 100 Biên độ điện áp dây ngõ mô (Vab) Biên độ điện áp dây ngõ thực nghiệm (Vab) 119 63 61 50 Vdc 10.5 20.1 30.4 41 51.1 Hình 32 Đồ thị kết mô thực nghiệm D = 0.3 Hình 4.32 cho thấy tăng điện áp chiều ngõ vào từ 10.5V, 20.1V, 30.4V, 41V, 51.1 biên độ điện áp ngõ thực nghiệm 61V, 119V, 178V, 241V, 302V, hệ số tăng áp (B) theo thực nghiệm là: 5.81, 5.92, 5.86, 5.87, 5.91 55 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG KẾT LUẬN Luận văn đưa kết hợp phương pháp điều chế vector không gian (SVM2) với nghịch lưu tăng áp ba pha qSBI với ưu điểm sau SVM có hệ số tăng áp cao, có số lần chuyển mạch chu kỳ điều chế nhỏ SVM6, SVM4 giảm số lần đóng cắt khóa bán dẫn, chất lượng dịng điện điện áp ngõ cao, tăng tuổi thọ linh kiện Cấu hình qSBI cóưu điểm so với nghịch lưu áp truyền thống ZSI - Cho phép ngắn hai mạch nhánh khóa mạch nghịch lưu - Mạch có khả tăng điện áp trực tiếp qua q trình chuyển đổi cơng suất - Mạch linh kiện so với cấu ZSI giảm tổn hao công suất mạch 5.1 Hướng phát triển đề tài tương lai - Các kết khảo sát phương pháp SVM2 cho nghịch lưu qSBI thực nghiệm tải R, RL, tiếp tục thực nghiệm với tải động - Thêm mạch đệm để chống sụt áp card DSP - Thêm điều khiển hồi tiếp PID (Proportional Integral Derivative): để ổn định điện áp ngõra 56 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] M R Baiju, K K Mohapatra, R S Kanchan and K Gopakumar, "A dual two- level inverter scheme with common mode voltage elimination for an induction motor drive," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol 19, no 3, pp 794805, May 2004 [2] A Somani, R K Gupta, K K Mohapatra and N Mohan, "Circulating currents in open-end winding PWM ac drives," IECON 2010 - 36th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society, Glendale, AZ, pp 798-804, 2010 [3] M Alam, J Jana and H Saha, "Switched boost inverter applicable for solar photovoltaic system based micro-grid," 2016 2nd International Conference on Control, Instrumentation, Energy & Communication (CIEC), Kolkata, pp 422-426, 2016 [4] F Z Peng, M Shen, and K Holland, “Application of Z-source inverter for traction drive of fuel cell-battery hybrid electric vehicles,” IEEE Trans Power Electron., vol 22, no 3, pp 1054-1061, May 2007 [5] B Ge, H Abu-Rub, F Peng, Q Lei, A de Almeida, F Ferreira, D Sun, and Y Liu, “.An energy stored quasi-Z-source inverter for application to photovoltaic power system,” IEEE Trans Ind Electron., vol 60, no 10, pp 4468–4481, Oct 2013 [6] H Abu-Rub, M Malinowski, and K Al-Haddad, Power Electronics for Renewable Energy Systems, Transportation and Industrial Applications, Hoboken, NJ, USA Wiley, 2014 [7] D Cao, S Jiang, Y Xianhao, and F Z Peng, “Low-cost semi-Z-source 57 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP inverter for single-phase photovoltaic systems,” IEEE Trans Power Electron., vol 26, no 12, pp 3514–3523, Dec 2011 [8] F Guo, L Fu, C.-H Lin, and C Li, “Development of an 85-kW bidirectional quasi-Z-source inverter with DC-link feed-forward compensation for electric vehicle applications,” IEEE Trans Power Electron., vol 28, no 12, pp 5477–5488, Dec 2013 [9] M Shen, A Joseph, J Wang, and F Z Peng, “Comparison of traditional inverters and Z-source inverter for fuel cell vehicles,” IEEE Trans Power Electron., vol 22, no 4, pp 1453–1463, Jul 2007 [10] S J Amodeo, H G Chiacchiarini, and A R Oliva, “High-performance control of a DC–DC Z-source converter used for an excitation field driver,” IEEE Trans Power Electron., vol 27, no 6, pp 2947–2957, Jun 2012 [11] Y Huang, M Shen, F Z Peng, and J Wang, “Z-source inverter for residential photovoltaic systems,” IEEE Trans Power Electron., vol 21, no 6, pp 1776-1782, Nov 2006 [12] Remus Teodorescu, Marco Liserre, Pedro Rodruguez (2011) “Grid converters for photovolotaic and wind power systems”, John Wiley & Sons, Ltd, 2011 [13] Ryszard Strzelecki, Grzegorz Benysek (2008) Power electronics in Smart electrical Energy net work Spinger, 2008 [14] F Z Peng, “Z-source inverter,” IEEE Trans Ind Appl., vol 39, no 2, pp 504- 510, March/April 2003 [15] E S Asl, E Babaei and M Sabahi, "High voltage gain half-bridge quasi- switched boost inverter with reduced voltage stress on capacitors," in IET Power Electronics, vol 10, no 9, pp 1095-1108, 28 2017 58 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP [16] F Z Peng, M Shen and K Holland, "Application of Z-Source Inverter for Traction Drive of Fuel Cell—Battery Hybrid Electric Vehicles," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol 22, no 3, pp 1054-1061, May 2007 [17] M K Nguyen, Y C Lim and S J Park, "A Comparison Between Single-Phase Quasi- Z-Source and Quasi-Switched Boost Inverters," in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol 62, no 10, pp 6336-6344, Oct 2015 [18] Tô Thanh Lợi, “Điều khiển động ba pha sáu dây hai nghịch lưu nguồn đơn”, Luận văn Thạc sỹ, Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM, 2017 [19] M Alam, J Jana and H Saha, "Switched boost inverter applicable for solar photovoltaic system based micro-grid," 2016 2nd International Conference on Control, Instrumentation, Energy & Communication (CIEC), Kolkata, pp 422-426, 2016 [20] M K Nguyen, T V Le, S J Park, Y C Lim, “A Class of Quasi-Switched Boost Inverters” IEEE transaction on industrial electronics, vol 62, no 3, pp 15261536, March 2015 [21] Đỗ Đức Trí, Nguyễn Minh Khai “Theree-Level Quasi-Switched Boost T-Type Inverter: Analysis, PWM Control, and Verification”, IEEE Trans.Ind.Electron, vol 65, Issue: 10, pp 8320-8329, Jan 2018 [22] Ngô Bắc Biển, “ Nghiên cứu, phát triển nghịch lưu đa bậc giảm số lượng công tắc bán dẫn” Luận Văn Thạc Sĩ, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM,2017 [23] Lương Hoàn Tiến, “Nghiên cứu, phát triển nghịch lưu đa bậc giảm giảm số lượng công tắc bán dẫn” Luận văn Thạc Sĩ, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, 2017 59 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP [24] N Minh-Khai, “Cascaded five-level embedded-type switched boost inverter,” J of Advanced Engineering and Technology., vol 7, no 9, pp 107-112, 2014 [25] M K Nguyen, T V Le, S J Park, Y C Lim and J Y Yoo, "Class of high boost inverters based on switched-inductor structure," in IET Power Electronics, vol 8, no 5, pp 750-759, 5, 2015 [26] M K Nguyen; Y O Choi, "PWM Control Scheme for Quasi-Switched-Boost Inverter to Improve Modulation Index," in IEEE Transactions on Power Electronics , vol.PP, no.99, pp.1-1, 2017 [27] Trần Tấn Tài “Ghép tần nghịch lưu tăng áp hòa lưới điện pha” Luận văn thạc sĩ, Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM, 2016 [28] Võ Đại Vân , “Nghịch lưu tăng áp đa bậc pha “ Luận văn thạc sĩ, Trường đại học sư phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, 2017 [29] Tô Thanh Lợi, Nguyễn Minh Khai, Đỗ Đức Trí, Trần Tấn Tài, “Bộ nghịch lưu kép tăng áp cho động không đồng ba pha sáu đầu dây” tạp trí Khoa học cơng nghệ Đà Nẵng, Trang: 43-46 1(122).2018 [30] Tae-Won Chun, Quang –Vinh Tran,Jung-Ryol Ahn,Jih – Sheng Lai ” AC Output Voltage Control with Minimization of Voltage Stress Across Devices in the Z- Source Inverter Using Modified SVPWM conference on Power Electronics Specialists”,pp.1-5, 2006 [31] Mori ts von Zimmermann, Martin Lechler, Bernhard Piepenbreier “Z-source drive inverter using modified SVPWM for low Output Voltage and regenerating Operation; European Conference on power Electronics and Applications”, pp.1-10, 2009 60 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP [32] Yushan Liu “Overview of Space Vector Modulations for Three-Phase Z Source/Quasi-Z-Source Inverters “IEEE Trans Power Electronics, Vol 29, No 4, April 2014 [33] Y Liu, B.Ge, F.J.T.E Ferreira,A.T.de Almeida, and H.Abu-Rub, “Modeling and SVM control of quasi-Z-source inverter,” in Proc 11 th Int Conf Electr Power Quality Utilisation,pp 1–7, Oct 17–19, 2011 [34] U.S.Ali and V.Kamaraj,“A novel space vector PWM for Z-source inverter,” in Proc 1st Int Conf Electr Energy Syst, pp 82–85, Jan 3–5, 2011 [35] Võ Minh chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh, “Điện tử công suất”, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 2005 61 ... Phương pháp điều chế vector không gian cho nghịch lưu qSBI 17 CHƯƠNG GIẢI THUẬT ĐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN CHO BỘ NGHỊCH LƯU TĂNG ÁP( qSBI) 22 3.1 Cấu hình nghịch lưu tăng áp ba pha (qSBI)... luận văn trình bày ? ?Nghiên cứu giải thuật điều chế vector không gian cho nghịch lưu tăng áp ba pha? ?? Đây kết hợp phương pháp điều khiển vector khơng gian (SVM2) với cấu hình mạch nghịch lưu tăng áp. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TƯỜNG DUY THIỆN NGHIÊN CỨU GIẢI THUẬT ĐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN CHO BỘ NGHỊCH LƯU TĂNG ÁP BA PHA