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 download by : skknchat@gmail.com 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 download by : skknchat@gmail.com 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 download by : skknchat@gmail.com 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 : download by : skknchat@gmail.com Cơ sở lý thuyết c Dạng dòng áp qua phần tử mạch download by : skknchat@gmail.com 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 download by : skknchat@gmail.com 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 download by : skknchat@gmail.com (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 download by : skknchat@gmail.com (4) (5) Mô 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) (9) (8) d đầu vào điều khiển mơ hình trung bình de hệ số lấp đầy xung điểm làm việc cân download by : skknchat@gmail.com Mô 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) download by : skknchat@gmail.com 10 ... Mơ hình hóa 03 Thiết kế điều khiển trực tiếp 04 Thiết kế điều khiển gián tiếp download by : skknchat@gmail.com 15 Thiết kế điều khiển trực tiếp a Mơ hình cấu trúc điều khiển: Cấu trúc điều khiển. .. sở lý thuyết 02 Mơ hình hóa 03 Thiết kế điều khiển trực tiếp 04 Thiết kế điều khiển gián tiếp download by : skknchat@gmail.com Mơ hình hóa a Mơ hình trạng thái đóng cắt (Mơ hình xác – Exact model)... thuyết 02 Mơ hình hóa 03 Thiết kế điều khiển trực tiếp 04 Thiết kế điều khiển gián tiếp download by : skknchat@gmail.com Cơ sở lý thuyết a Sơ đồ Buck Converter Thông số yêu cầu Điện áp đầu vào (