Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi boost theo chế độ dòng điện đỉnh

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đề tài: “Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho biến đổi Boost theo chế độ dòng điện đỉnh” GVHD : PGS TS Trần Trọng Minh Nhóm : Họ tên : Vũ Trí Thành - 20209501 Phạm Đức Long- 20209502 Phạm Đình Đức - 20209583 Trần Ngọc Diệu - 20209578 download by : skknchat@gmail.com NỘI DUNG 4 U CẦU THIẾT KẾ MƠ HÌNH HĨA BỘ BIẾN ĐỔI BOOST CONVERTER CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN TỔNG HỢP CÁC BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ) KẾT QUẢ MÔ PHỎNG KẾT LUẬN download by : skknchat@gmail.com YÊU CẦU THIẾT KẾ: Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho biến đổi Boost theo chế độ dòng điện đỉnh + Nội dung thiết kế: Mơ hình hóa, Cấu trúc điều khiển cách thức tính tốn điều chỉnh (bộ bù) + Mô cấu trúc điều khiển: - Tải thay đổi - Nguồn thay đổi ±10% - Nhận xét kết mơ download by : skknchat@gmail.com TÍNH TỐN MẠCH LỰC • Điện áp vào Uin = 5V • Điện áp Uo =18V • Tải R = 10 • rL=rC=0; fs = 200khz Từ thông số trên: Hệ số điều chế : D = 1= 0.72 Dòng điện trung bình qua cuộn cảm: IL= = = 6.4 (A) download by : skknchat@gmail.com TÍNH TỐN MẠCH LỰC TÍNH CHỌN L,C - Đối với biến đổi boost: + Điện cảm tính theo cơng thức: L = + Điện kháng tính theo cơng thức: C= Với độ đập mạch dòng điện qua cuộn cảm: = 10%-20% IL : = 0.1% - 1% Uo Chọn =15% IL =0.5% Uo ta tính L C: L = 5.25e-06 (H) C = 260.00e-06 (F) download by : skknchat@gmail.com MƠ HÌNH HĨA BỘ BIẾN ĐỔI BOOST CONVERTER Mạch lực BBĐ Boost (1-D):1 Mơ hình BBĐ DC/DC điểm xác lập Mơ hình trung bình download by : skknchat@gmail.com MƠ HÌNH HĨA BỘ BIẾN ĐỔI BOOST CONVERTER MƠ HÌNH HĨA BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRUNG BÌNH MẠNG PHẦN TỬ ĐÓNG CẮT Trạng thái van ON Trạng thái van OFF (D=0) => U1=U2 (D=1) Þ U1=0 Từ mơ hình điểm làm việc xác lập Từ mơ hình trung bình 1( )=[1− ( )] 2( ) download by : skknchat@gmail.com MƠ HÌNH HĨA BỘ BIẾN ĐỔI BOOST CONVERTER MƠ HÌNH HĨA BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRUNG BÌNH MẠNG PHẦN TỬ ĐĨNG CẮT Ta có sơ đồ biến đổi boost converter với tín hiệu nhỏ Tuyến tính hóa điểm làm việc cân bằng: download by : skknchat@gmail.com MƠ HÌNH HĨA BỘ BIẾN ĐỔI BOOST CONVERTER Thay (2) vào (1) ta có: Với : Từ (4) ta có: download by : skknchat@gmail.com MƠ HÌNH HĨA BỘ BIẾN ĐỔI BOOST CONVERTER Viết phương trình mạch vịng dịng điện qua cuộn cảm: Thay (5) vào (7): Từ PT ta có hàm truyền điện áp hệ số điều chế: download by : skknchat@gmail.com MƠ HÌNH HĨA BỘ BIẾN ĐỔI BOOST CONVERTER MƠ HÌNH HĨA BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRUNG BÌNH MẠNG PHẦN TỬ ĐĨNG CẮT Hàm truyền điện áp dòng điện biến đổi Boost: Với: download by : skknchat@gmail.com CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN: SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN THEO NGUYÊN LÝ DÒNG ĐỈNH download by : skknchat@gmail.com CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN: - Thiết kế theo chế độ dòng điện đỉnh ta cần chọn hệ số bù D> 0.5 thỏa mãn: Với: + + - Ngồi ra, chọn =  Ở thiết kế này, chọn = download by : skknchat@gmail.com CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN: Từ m file matlab ta có hàm truyền điện áp đầu dòng điện : wRHP=1.5e+5 wP =769.2308 download by : skknchat@gmail.com CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN: Đồ thị Bode hàm truyền Gvi : Nhận xét : Tần số cắt 118 , độ dự trữ pha 136 Hệ ổn định có sai lệch tĩnh Để giảm độ dự trữ pha tăng tần số cắt ( đáp ứng nhanh hơn) ta sử dụng “bộ bù loại II”, khâu tích phân để triệt tiêu sai lệch tĩnh download by : skknchat@gmail.com TỔNG HỢP CÁC BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ) : Bộ bù loại II: Sử dụng điểm không điểm cực kết hợp với khâu tích phân để triệt tiêu sai lệch tĩnh - Độ dự trữ pha bù tính bởi: = (-90) + PM –phase1 với + PM: độ dự trữ pha hệ hở = -306.0597 + phase1: góc pha đối tượng tần số fc + : góc pha bù loại II tần số cắt Tần số điểm điểm cực xác định công thức: fz = fc* = 488.2434 fp = fc* = 4.6084e+03 - Tần số cắt chọn nhỏ 1/10 tần số phát xung Tần số cắt fc nên nhỏ 1/5 tần số f_RHP Hệ số khuếch đại kc= 1/(mag1*mag2) download by : skknchat@gmail.com TỔNG HỢP CÁC BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ) :  Hai khâu Lead conpensator có tác dụng bù Bộ bù loại II: 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 Ta thiết kế bù để : + Hệ hở có fc=1500hz +Độ dự trữ pha PM=55 download by : skknchat@gmail.com TỔNG HỢP CÁC BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ) : Đồ thị bode hệ hở có bù: Ta thấy hệ hở ổn định tần số fc độ dự trữ pha PM thiết kế download by : skknchat@gmail.com TỔNG HỢP CÁC BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ) : Ta có hàm truyền đạt điều khiển ( bù loại II): download by : skknchat@gmail.com KẾT QUẢ MƠ PHỎNG: Sơ đồ khối mơ cấu trúc dịng điện đỉnh Matlab Simulink : Kết mô xét tới ảnh hưởng : Điện áp đặt thay đổi Tải thay đổi Điện áp vào dao động download by : skknchat@gmail.com KẾT QUẢ MÔ PHỎNG: Kết mô xét tới ảnh hưởng : Thay đổi điện áp đặt từ 15V lên18V Ta thấy thay đổi điện áp đặt điện áp bám giá trị đặt Điên áp đập mạch nhỏ 1% điện áp download by : skknchat@gmail.com KẾT QUẢ MƠ PHỎNG: Kết mơ xét tới ảnh hưởng : Khi điện áp đầu vào dao động 0.5V với tần số khz: download by : skknchat@gmail.com KẾT QUẢ MƠ PHỎNG: Kết mơ xét tới ảnh hưởng : Khi tải thay đổi: R’=2 R R’=1/2 R  Điện áp đập mạch lớn  Điện áp đập mạnh nhỏ download by : skknchat@gmail.com KẾT LUẬN: • • • • • Phù hợp với đa số biến đổi DC/DC Bộ điều khiển cho chất lượng điện áp tốt Khơng có độ q điều chỉnh Thời gian đáp ứng nhanh ( 0.06s) Điện áp đạp mạch nhỏ cỡ (1.6%) download by : skknchat@gmail.com ... Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho biến đổi Boost theo chế độ dịng điện đỉnh + Nội dung thiết kế: Mơ hình hóa, Cấu trúc điều khiển cách thức tính tốn điều chỉnh (bộ bù) + Mơ cấu trúc điều khiển:... THIẾT KẾ MƠ HÌNH HĨA BỘ BIẾN ĐỔI BOOST CONVERTER CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN TỔNG HỢP CÁC BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ) KẾT QUẢ MÔ PHỎNG KẾT LUẬN download by : skknchat@gmail.com YÊU CẦU THIẾT KẾ: Thiết kế mạch. .. skknchat@gmail.com CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN: SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN THEO NGUYÊN LÝ DÒNG ĐỈNH download by : skknchat@gmail.com CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN: - Thiết kế theo chế độ dòng điện đỉnh ta cần chọn hệ số bù D> 0.5 thỏa