ĐIỀU KHIỂN điện tử CÔNG SUẤT đề tài thiết kế điều khiển cho bộ biến đổi chỉnh lưu tia 3 pha sử dụng thyristor

ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đề tài: Thiết kế điều khiển cho biến đổi chỉnh lưu tia pha sử dụng thyristor GVHD: Sinh viên thực hiện: Nội dung trình bày Yêu cầu thiết kế Sơ đồ mạch lực, tính tốn mơ hình hóa Cấu trúc điều khiển Tổng hợp điều khiển Mô kết mô Kết luận nhận xét 1.Yêu cầu thiết kế Thiết kế điều khiển cho biến đổi chỉnh lưu tia pha sử dụng thyristor với thông số : • Điện áp xoay chiều đầu vào: • Điều khiển ổn định dòng điện tải đầu ra, với điểm làm việc • Thơng số tải: = 2.Sơ đồ mạch lực 𝜋 𝑉 =𝑉 × sin ⁡( )×cos⁡(𝛼) 𝜋 𝑚 𝑑𝛼 Hình 1: Sơ đồ chỉnh lưu tia pha sử dụng thyristor Các tín hiệu kích mở G1 G3 lấy khâu phát xung kép 2.Sơ đồ mạch lực Khâu đồng pha giúp xác định điểm kích mở thysistor Khâu phát xung kép mở Thysistor theo góc u cầu 2.Tính tốn mạch lực • Chu kỳ mạch: f = 50Hz  T=0,02 • Điểm làm việc : => • Góc mở thysistor điểm làm việc: Có: => => => 2.Tính tốn thiết kế mạch lực - Ta có cơng thức tính hệ số biến đổi DC-DC - Đồng thời có điều chỉnh Gc(s) ta có quan hệ hàm truyền mới: 2.Tính tốn thiết kế mạch lực - Ta tính tốn thơng số bản: = 5V , C = 480uF, R = 6ohm, rC = 80ohm, f = 20kHz D = = 0.7222 = = = 4.1447 kHz = = = 3.6841 kHz = = = 64.8 = = = 451.2134 Hz Q = (1-D).R = 8.1650 - Từ tính tốn hàm truyền đạt: 2.Tính tốn thiết kế mạch lực - Sử dụng M-file để xét độ ổn định hệ thông qua đồ thị bode: 10 Thi ế t   k ế  b ộ đ i ề u   ể n Có phương pháp sử dụng bù loại III bù PID: 12 Thi ế t   k ế  b ộ đ i ề u   ể n Thiết kế bù PID - Ta thiết kế bù có cấu trúc theo bù PID để có tần số cắt đạt kHz có độ dự trữ pha mong muốn PM = Tần số cắt (fc) nên bé 1/10 tần số phát xung biến đổi Tần số cắt (fc) nên bé 1/5 tần số RHP của đối tượng (hàm truyền quan hệ điện áp đầu hệ số điều chế) Tần số cắt (fc) nên lớn tần số cộng hưởng của đối tượng (hàm truyền quan hệ điện áp đầu hệ số điều chế) – Ta thực Matlab sau: Sử dụng lệnh [mag,phase]=bode(,2*pi*1000) ta có: |) = 17,6151 = arcG(j= 13 3.Thiết kế điều khiển Thiết kế bù PID - Dựa vào độ trữ pha hàm truyền đạt PM = - độ dự trữ pha mong muốn PM = , ta xác định điểm không điểm cực bù : Tần số cắt (fc) nên bé 1/10 tần số phát xung biến đổi Tần số cắt (fc) nên bé 1/5 tần số RHP của đối tượng (hàm truyền quan hệ điện áp đầu hệ số điều chế) Tần số cắt (fc) nên lớn tần số cộng hưởng của đối tượng (hàm truyền quan hệ điện áp đầu hệ số điều chế) – Ta thực Matlab sau: = 0,25 kHz = 4,01 kHz 14 3.Thiết kế điều khiển Tiếp tục sử dụng M-file để xác định đồ thị Bode 15 3.Thiết kế điều khiển Bode Diagram 40 Magnitude (dB) 30 20 10 -10 -20 405 Phase (deg) 360 315 System: untitled1 Phase Margin (deg): 57.1 Delay Margin (sec): 0.000159 At frequency (kHz): Closed loop stable? Yes 270 225 180 10 -3 10 -2 10 -1 Frequency (kHz) 10 10 10 Thấy tần số cắt kHz pha dự trữ sát với yêu cầu đặt nên chấp nhận được, hệ hở ổn định 16 3.Thiết kế điều khiển Thiết kế bù loại III - Ta thiết kế bù có cấu trúc theo bù loại III để có tần số cắt đạt 1,5 kHz - Ta thực Matlab sau: Sử dụng lệnh [mag,phase]=bode(,2*pi*1500) ta có: |) = 7,3965 = arcG(j= Sử dụng lệnh [mag,phase]=bode(,2*pi*1500) ta có: |) = 0,0053 = arc (j= 17 3.Thiết kế điều khiển Thiết kế bù loại III Chọn = = = 200 Hz Biên độ bù xác định: = = = 25,5 18 3.Thiết kế điều khiển Tiếp tục sử dụng M-file để xác định đồ thị Bode 19 3.Thiết kế điều khiển Bode Diagram 60 50 Magnitude (dB) 40 30 20 System: untitled1 Gain Margin (dB): 7.68 At frequency (kHz): 3.32 Closed loop stable? Yes 10 -10 -20 -30 -40 450 Phase (deg) 360 System: untitled1 Phase Margin (deg): 32.8 Delay Margin (sec): 6.08e-05 At frequency (kHz): 1.5 Closed loop stable? Yes 270 180 90 10 -3 10 -2 10 -1 Frequency (kHz) 10 10 102 Hàm truyền có tần số cắt 1,5 kHz đặt có độ dự trữ pha PM = nên hệ hở ổn định 20 4.Mơ Mơ hình tổng thể 21 4.MƠ PHỎNG Mơ hình mơ khối Boost Converter 22 4.Mô d Bộ bù PID iL(A) vC(V) 23 4.Mô d Bộ bù loại III iL(A) vC(V) 24 5.Kết luận • Giá trị điện áp phương pháp bám giá trị điện áp đặt • Hệ hở ổn định • Đầu điện áp bị dao động nhẹ quanh giá trị đặt • Giá trị giao động điện áp theo điều khiển bù loại III nhỏ so với điều khiển PID 25 THANK YOU ! 26 ...ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đề tài: Thiết kế điều khiển cho biến đổi chỉnh lưu tia pha sử dụng thyristor GVHD: Sinh viên thực hiện: Nội dung trình bày Yêu cầu thiết kế Sơ đồ mạch... hóa Cấu trúc điều khiển Tổng hợp điều khiển Mô kết mô Kết luận nhận xét 1.Yêu cầu thiết kế Thiết kế điều khiển cho biến đổi chỉnh lưu tia pha sử dụng thyristor với thông số : • Điện áp xoay chiều... Matlab sau: Sử dụng lệnh [mag,phase]=bode(,2*pi*1500) ta có: |) = 7 ,39 65 = arcG(j= Sử dụng lệnh [mag,phase]=bode(,2*pi*1500) ta có: |) = 0,00 53 = arc (j= 17 3 .Thiết kế điều khiển Thiết kế bù loại