Mô hình hóa và thiết kế điều khiển bộ biến đổi buck converter

Mơ hình hóa thiết kế điều khiển biến đổi Buck Converter Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Trần Trọng Minh Sinh viên thực : Vũ Mạnh Hùng - 20181513 Đỗ Tuấn Quang - 20181710 Nội dung 01 Cơ sở lý thuyết 02 Mơ hình hóa 03 Thiết kế điều khiển trực tiếp 04 Thiết kế điều khiển gián tiếp Cơ sở lý thuyết a Sơ đồ Buck Converter Thông số yêu cầu Điện áp đầu vào (𝑈𝑔) Điện áp đầu (𝑈0) iin 24 (VDC) L V (A) Tần số đóng cắt (𝑓𝑠 ) 30(kHz) Độ đập mạch dòng điện (∆𝑖𝐿) 24%𝐼𝐿 Độ đập mạch điện áp (∆𝑢0) 0.8%𝑈0 io iC (VDC) Dòng điện đầu (𝐼0) iL rL vg D rC C vo vc Cơ sở lý thuyết b Tính tốn tham số Chu kì đóng cắt : Độ tự cảm L : Hệ số điều chế : Điện trở : Dòng qua L : Dòng đập mạch : Điện dung C : Điện áp qua tụ : Điện áp đập mạch : Cơ sở lý thuyết c Dạng dòng áp qua phần tử mạch Nội dung 01 Cơ sở lý thuyết 02 Mô hình hóa 03 Thiết kế điều khiển trực tiếp 04 Thiết kế điều khiển gián tiếp Mơ hình hóa a Mơ hình trạng thái đóng cắt (Mơ hình xác – Exact model) + Khi ≤ 𝑡 < 𝑡𝑥: Van dẫn, Diod khóa + Khi 𝑡𝑥 ≤ 𝑡 < 𝑇𝑠 : Van khóa, Diod dẫn  diL  diL  diL  diL L E L vC  vC L  vC  L dt  E  vC     dt  dt  dt ,0 t  dTs ;  (1) ,0  t , dT dTss  ;t Ts , dTs  t  Ts  C dvC  i  vC C dvC iC dvvCC  i  vC C dvC  i  vC L L L L  dt   R R R  dt  dtR  dt (2) Mơ hình hóa a Mơ hình trạng thái đóng cắt (Mơ hình xác – Exact model) • Đưa vào hai hàm chứng nhận h1, h2 :                    iL   iL    L  iL     L      L  E  h1          h2          1 1    vC      vC    vC          C RC C RC             b     A1 A2     (3) • Đưa vào hàm đóng cắt u = {0,1}:                    iL    L  iL     L  iL         L  E u        1  u           1 v 1 v     C    vC    C               b1   C  RC    C  RC  A1 A2     • Từ phương trình có dạng tuyến tính:    1 iL   L  iL         L  E u    1 v   vC     C       C RC       b A1 (4) (5) Mơ hình hóa b.1 Mơ hình trung bình tín hiệu lớn (DC) • Từ mơ hình đóng cắt Buck Converter : (6) • Đặt • Giá trị xác lập • Mơ hình trung bình { 𝐸 𝑥˙ 1=− 𝑥2 + 𝑑 𝐿 𝐿 1 𝑥˙ = 𝑥 − 𝑥2 𝐶 𝑅𝐶 ¿ (7) (8) d đầu vào điều khiển mơ hình trung bình (9) de hệ số lấp đầy xung điểm làm việc cân Mơ hình hóa b.2 Mơ hình trung bình tín hiệu nhỏ (AC) • Tuyến tính hóa quanh điểm làm việc cân với biến động nhỏ : (10) • Thay biến động vào phương trình trạng thái : (11) • Bỏ qua tích hai biến động nhỏ : (12) • Viết lại dạng ma trận hệ phương trình trạng thái : (13) 10 ... Mơ hình hóa 03 Thiết kế điều khiển trực tiếp 04 Thiết kế điều khiển gián tiếp 15 Thiết kế điều khiển trực tiếp a Mơ hình cấu trúc điều khiển: Cấu trúc điều khiển DC/DC theo điện áp Cấu trúc điều. .. Gvd 20 Thiết kế điều khiển trực tiếp b Tính tốn điều khiển : Cấu trúc bù PID: (14) - Pha điều khiển: - Tần số điểm cực điểm không: (15) (16) 21 Thiết kế điều khiển trực tiếp b Tính tốn điều khiển. .. 01 Cơ sở lý thuyết 02 Mơ hình hóa 03 Thiết kế điều khiển trực tiếp 04 Thiết kế điều khiển gián tiếp Cơ sở lý thuyết a Sơ đồ Buck Converter Thông số yêu cầu Điện áp đầu vào (