Thiết kế bộ điều khiển cho bộ biến đổi DC DC boost converter 1

Thiết kế điều khiển cho biến đổi DC-DC Boost Converter Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Trần Trọng Minh Nhóm sinh viên thực hiện: Đào Cơng Dũng - 20181419 Vũ Văn Phương - 20181699 Nguyễn Việt Ưng - 20181833 Power Electronics Laboratdownloadry- by Hanoi :skknchat@gmail UniversityofScien comeand Technology Mục lục I II III IV V Cơ sở lý thuyết Mơ hình hóa đối tượng Thiết kế điều khiển Mô kiểm chứng Tài liệu tham khảo download by : skknchat@gmail.com PELAB - HUST I Cơ sở lý thuyết Sơ đồ mạch lực iL L D io iC E u V C vc • Điện áp đầu vào: E = 12(V) • Điện áp đầu ra: (V) • Cơng suất đầu ra: (W) • Tần số đóng cắt van bán dẫn(Hz) • Độ đập mạch điện áp đầu ra: (V) () • Độ đập mạch dịng điện qua cuộn cảm: (A) ( download by : skknchat@gmail.com PELAB - HUST I Cơ sở lý thuyết Tính tốn phần tử mạch  Hệ số điều chế d:  Điện trở R:  Tụ điện C: (F)  Cuộn cảm L: (H) download by : skknchat@gmail.com PELAB - HUST II Mơ hình hóa đối tượng Mơ hình trạng thái đóng cắt  V_on, D_off  V_off, D_on download by : skknchat@gmail.com PELAB - HUST II Mô hình hóa đối tượng Mơ hình trạng thái đóng cắt  Đưa vào hai hàm chứng nhận h1, h2: L E h RC C A E h2 Tính tốn Matlab download by : skknchat@gmail.com PELAB - HUST III Thiết kế điều khiển  Thực tìm hàm truyền cơng cụ Matlab Đồ thị bode: Hàm truyền Gvd Tần số cắt: 13.353kHZ Độ dự trữ pha: -83.2 degree => Hệ không ổn định cần cải thiện độ dự trữ pha download by : skknchat@gmail.com PELAB - HUST III Thiết kế điều khiển Thiết kế điều khiển trực tiếp điện áp đầu  Sử dụng điều khiển PID có dạng: Trong đó: góc pha điều chỉnh tần số cắt fc  Hai khâu Lead conpensator có tác dụng bù pha cho hệ thống tần số cắt mong muốn  Khâu Lag compensator có tác dụng làm tăng biên độ hệ thống vùng tần số thấp để giảm sai lệch tĩnh download by : skknchat@gmail.com PELAB - HUST III Thiết kế điều khiển Thiết kế điều khiển trực tiếp điện áp đầu  Chuyển hàm truyền dạng tiêu chuẩn theo tần số ứng với điểm zero điểm cực Trong đó: download by : skknchat@gmail.com PELAB - HUST III Thiết kế điều khiển Thiết kế điều khiển trực tiếp điện áp đầu Xác định tần số cắt: • Tần số cắt (fc) nên bé 1/10 tần số phát xung biến đổi • Tần số cắt (fc) nên bé 1/5 tần số của đối tượng • Tần số cắt (fc) nên lớn tần số cộng hưởng đối tượng => Lựa chọn fc = 600Hz độ dự trữ pha mong muốn 50° download by : skknchat@gmail.com PELAB - HUST III Thiết kế điều khiển Thiết kế điều khiển trực tiếp điện áp đầu  Hàm truyền bù Các đại lượng bù: kc=0.0313 fz=1.2586e+3 Hz fl=30 fp=286.0380 Hz Hàm truyền bù: Tính tốn matlab download by : skknchat@gmail.com PELAB - HUST III Thiết kế điều khiển Thiết kế điều khiển trực tiếp điện áp đầu  Đồ thị bode hệ sau có bù Tại tần số cắt 600Hz (3.76e+03 rad/s):  Độ trữ biên độ: Gm = 2.23dB >  Độ trữ pha: Pm = 47.6 deg ( Mong muốn 50 deg) => Hệ ổn định Bode hàm truyền Gvd(s)*Gc(s) download by : skknchat@gmail.com PELAB - HUST IV Mô kiểm chứng Mơ hình đóng cắt mơ hình trung bình tín hiệu lớn DC  Sơ đồ mô Khối Matlab Fcn download by : skknchat@gmail.com PELAB - HUST function y = ssBoost(u) %Constants L=480e-6;C=40e-6;R=10; %inputs Vg=u(1); d=u(2); iL=u(3); vC=u(4); %%%% diL=(Vg-vC*(1-d))/L; diC =(iL*(1-d)-vC/R)/C; y = [diL diC]; 17 IV Mô kiểm chứng Mơ hình đóng cắt mơ hình trung bình tín hiệu lớn DC  Kết mơ Mơ hình đóng cắt: ∆h=9 20.38 ∆ =0.8 19.58 3.128 Nhận xét: • Độ điều chỉnh lớn • Việc tính tốn lựa chọn phần tử mạch xác • Tín hiệu đầu ổn định sau 0.004s download by : skknchat@gmail.com PELAB - HUST IV Mơ kiểm chứng Mơ hình đóng cắt mơ hình trung bình tín hiệu lớn DC ... PELAB - HUST III Thiết kế điều khiển Thiết kế điều khiển trực tiếp điện áp đầu Xác định tần số cắt: • Tần số cắt (fc) nên bé 1/ 10 tần số phát xung biến đổi • Tần số cắt (fc) nên bé 1/ 5 tần số của... by : skknchat@gmail.com PELAB - HUST III Thiết kế điều khiển Thiết kế điều khiển trực tiếp điện áp đầu  Hàm truyền bù Các đại lượng bù: kc=0.0 313 fz =1. 2586e+3 Hz fl=30 fp=286.0380 Hz Hàm truyền... Tần số cắt: 13 .353kHZ Độ dự trữ pha: -83.2 degree => Hệ không ổn định cần cải thiện độ dự trữ pha download by : skknchat@gmail.com PELAB - HUST III Thiết kế điều khiển Thiết kế điều khiển trực