(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bộ nguồn AC DC 1 pha dạng Cascade 5 bậc

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bộ nguồn AC DC 1 pha dạng Cascade 5 bậc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bộ nguồn AC DC 1 pha dạng Cascade 5 bậc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bộ nguồn AC DC 1 pha dạng Cascade 5 bậc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bộ nguồn AC DC 1 pha dạng Cascade 5 bậc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bộ nguồn AC DC 1 pha dạng Cascade 5 bậc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bộ nguồn AC DC 1 pha dạng Cascade 5 bậc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bộ nguồn AC DC 1 pha dạng Cascade 5 bậc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bộ nguồn AC DC 1 pha dạng Cascade 5 bậc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bộ nguồn AC DC 1 pha dạng Cascade 5 bậc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bộ nguồn AC DC 1 pha dạng Cascade 5 bậc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bộ nguồn AC DC 1 pha dạng Cascade 5 bậc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bộ nguồn AC DC 1 pha dạng Cascade 5 bậc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bộ nguồn AC DC 1 pha dạng Cascade 5 bậc(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bộ nguồn AC DC 1 pha dạng Cascade 5 bậc

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp.Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2013 (Ký tên ghi rõ họ tên) Phan Tấn Phƣớc ii LỜI CẢM TẠ Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tập thể Trường Trung cấp Kinh tế Kỹ thuật Cà Mau, UBND tỉnh Cà Mau tạo điều kiện thuận lợi cho học Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tồn thể q thầy cô Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh giảng dạy, hướng dẫn tạo điều kiện, môi trường học tập tốt cho Xin cảm ơn anh em học viên lớp KĐT2011A ngành Kỹ thuật điện tử anh chị học viên nghiên cứu phịng thí nghiệm B107 trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh chia sẽ, hỗ trợ, giúp đỡ suốt trình học tập Đặc biệt xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Văn Nhờ tận tình hướng dẫn tơi hồn thành luận văn iii TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài thực kỹ thuật điều chế độ rộng xung để điều khiển nguồn AC/DC pha dạng cascade bậc Kỹ thuật điều chế PWM sử dụng hỗ trợ phần mềm MATLAB nhằm kiểm tra trạng thái hoạt động, thực tải R Với cấu trúc cascade bậc làm cho hệ số cơng suất gần một, chất lượng dịng điện nguồn cải thiện, điện áp linh kiện giảm, tăng công suất cho mạch Việc điều khiển chuyển đổi lượng AC/DC cân điện áp tụ DC tải không cân đưa vào nghiên cứu đề tài Giải thuật điều khiển thực nghiệm việc sử dụng vi xử lý điều khiển tín hiệu số DSP TMS320F28335 với kỹ thuật lập trình nhúng từ phần mềm MATLAB kết hợp chương trình CCS 3.0 biên dịch nạp cho vi xử lý ABSTRACT This thesis presents PWM method to control single phase AC/DC Power supply (5 level cascade structure) PWM method used in this thesis is supported by MATLAB software to check the operating states, was tested with resistance load Using level cascade makes the Power factor reach the unit, the output current quality is improved, element voltages is lower and the power of system is larger The controlling of AC/DC inverting and balance the voltages of DC capacitors when the loads unbalance was mentioned in this thesis The control algorithm was implemented using DSP TMS320F28335 microprocessor with embedded code generator technique from MATLAB, compile to C language by CCS 3.0 and download to microprocessor iv MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Lời cảm tạ iii Tóm tắt luận văn iv Mục lục v Danh sách chữ viết tắt viii Danh sách hình ix Danh sách bảng xiii Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu nƣớc 1.1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu 1.1.2 Một số kết nghiên cứu nước 1.2 Mục đích đề tài nghiên cứu 1.3 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT BỘ CHỈNH LƢU PHA 2.1 Tổng quan chỉnh lƣu 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Phân loại 2.1.3 Các cấu trúc chỉnh lưu pha 2.1.4 Các phương pháp điều khiển 2.1.4.1 Kỹ thuật điều chế theo dòng điện yêu cầu (còn gọi dòng điện đặt) 10 2.1.4.2 Kỹ thuật điều chế Delta-Sigma 11 2.1.4.3 Kỹ thuật điều chế sóng mang 13 2.2 Bộ chỉnh lƣu dạng cầu H (full-bridge) 15 2.2.1 Phân tích trạng thái làm việc cấu trúc 15 v 2.2.2 Nguyên lý làm việc 16 2.2.3 Chiến lược điều khiển chế độ hai bậc 18 2.2.4 Chiến lược điều khiển chế độ ba bậc 19 2.3 Bộ chỉnh lƣu dạng cascade bậc 19 2.3.1 Phân tích trạng thái làm việc cấu trúc 19 2.3.2 Nguyên lý làm việc 22 2.3.3 Mơ hình toán chỉnh lưu 25 2.4 Các tính tốn cho chỉnh lƣu 27 2.4.1 Tìm dịng điện nguồn 27 2.4.2 Giới hạn giá trị cuộn kháng lọc ngõ vào 28 2.5 Thiết kế điều khiển cho chỉnh lƣu 28 2.5.1 Phương pháp 1: Chiến lược điều khiển theo kỹ thuật điều chế dòng điện đặt 28 2.5.2 Phương pháp 2: Chiến lược điều khiển theo kỹ thuật điều chế sóng mang 34 Chƣơng 3: MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 3.1 Bộ chỉnh lƣu pha dạng cầu H 37 3.1.1 Mơ hình mô chỉnh lưu 37 3.1.2 Bộ điều khiển thực theo chế độ bậc 40 3.1.3 Phân tích thành phần hài 42 3.1.4 Kết mô chỉnh lưu bậc 44 3.1.5 Bộ điều khiển thực theo chế độ bậc 47 3.2 Bộ chỉnh lƣu pha dạng cascade bậc 49 3.2.1 Mơ hình mơ chỉnh lưu 49 3.2.2 Điều khiển theo phương pháp (kỹ thuật điều chế theo dòng điện đặt) 50 3.2.3 Điều khiển theo phương pháp (kỹ thuật điều chế sóng mang) 55 3.3 Nhận xét 60 Chƣơng 4: THI CÔNG PHẦN CỨNG, THỰC NGHIỆM VÀ CÁC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 4.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống chỉnh lƣu 61 4.1.1 Sơ đồ tổng quan mạch công suất 62 4.1.2 Sơ đồ triển khai mạch bảo vệ IGBT 63 4.1.3 Sơ đồ triển khai mạch kích xung 63 vi 4.1.3.1 Sơ đồ tổng quan 63 4.1.3.2 Sơ đồ ngun lý thi cơng mạch kích xung 64 4.1.4 Sơ đồ triển khai mạch cảm biến điện áp 66 4.1.4.1 Sơ đồ tổng quan 66 4.1.4.2 Sơ đồ nguyên lý thi công mạch cảm biến điện áp 67 4.1.5 Sơ đồ triển khai mạch cảm biến dòng điện 68 4.1.5.1 Sơ đồ tổng quan 68 4.1.5.2 Sơ đồ nguyên lý thi cơng mạch cảm biến dịng 68 4.1.6 Sơ đồ triển khai mạch đệm bảo vệ DSP 69 4.2 Mơ hình nhúng chỉnh lƣu hoạt động chế độ bậc 70 4.2.1 Mơ hình nhúng thiết lập thơng số 70 4.2.2 Kết thực nghiệm 75 4.3 Mơ hình nhúng chỉnh lƣu hoạt động chế độ bậc 76 4.3.1 Mơ hình nhúng thiết lập thông số 76 4.3.2 Kết thực nghiệm 79 4.4 Bộ chỉnh lƣu pha dạng cascade bậc 80 4.4.1 Điều khiển theo phương pháp (kỹ thuật điều chế theo dịng điện đặt) 80 4.4.1.1 Mơ hình thiết lập thông số 80 4.4.1.2 Kết thực nghiệm 81 4.4.2 Điều khiển theo phương pháp (kỹ thuật điều chế sóng mang) 82 4.4.2.1 Mơ hình thiết lập thông số 82 4.4.2.2 Kết thực nghiệm 83 4.5 Nhận xét 84 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận 86 5.2 Hướng phát triển 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO BÀI BÁO vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT AC Alternating Current DC Direct Current ADC Analog-to-Digital Converter DSP Digital Signal Processor I/O Input/Output IGBT Insulated-Gate Bipolar Transistor GTO Gate-Turn-Off thyristor IGCT Integrated Gate Controlled Thyristor KCL Kirchhoff's Current Law KVL Kirchhoff's Voltage Law NPC Neutral Point Clamped PI Proportional-Integral PWM Pulse Width Modulation SPWM Sine Wave Pulse Width Modulation THD Total Harmonic Distortion PFC Power-Factor Correction AFE Active Front End NPC Neutral Point Clamped CPWM Carrier Based Pulse Width Modulation DM Delta Modulation PLL Phase-Locked Loop IEC International Electrotechnical Commission PD Phase Dispostion APOD Alternative Phase Opposition Dispostion POD Phase Opposition Dispostion viii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH Trang Hình 2.1 Phân loại tổng quan chỉnh lưu Hình 2.2 Cấu trúc H-Bridge sử dụng điốt Hình 2.3 Cấu trúc H-Bridge sử dụng IGBT Hình 2.4 Cấu trúc chỉnh lưu bậc Hình 2.5 Cấu trúc chỉnh lưu dạng NPC bậc Hình 2.6 Cấu trúc chỉnh lưu dạng cascade bậc Hình 2.7 Đồ thị điều chế xung kích 10 Hình 2.8 Sơ đồ khối kỹ thuật điều chế dòng điện yêu cầu 11 Hình 2.9 Ngun lý xuất xung kích kỹ thuật điều chế dịng điện u cầu 11 Hình 2.10 Sơ đồ khối kỹ thuật điều chế Delta-sigma 12 Hình 2.11 Nguyên lý xuất xung kích kỹ thuật điều chế Delta-sigma 12 Hình 2.12 Sơ đồ khối kỹ thuật điều chế CPWM 13 Hình 2.13 Ngun lý xuất xung kích kỹ thuật điều chế CPWM 13 Hình 2.14 Nguyên lý xuất xung kích kỹ thuật điều chế SPWM 13 Hình 2.15 Sóng mang dạng PD 14 Hình 2.16 Sóng mang dạng APOD 14 Hình 2.17 Sóng mang dạng POD 15 Hình 2.18 Cấu trúc chỉnh lưu dạng cầu H 15 Hình 2.19 Tổ hợp trạng thái hoạt động chỉnh lưu dạng cầu H 16 Hình 2.20 Biểu đồ pha chỉnh lưu dạng cầu H 17 Hình 2.21 Sơ đồ điều khiển chỉnh lưu dạng cầu H chế độ bậc 18 Hình 2.22 Sơ đồ điều khiển chỉnh lưu dạng cầu H chế độ bậc 19 Hình 2.23 Cấu trúc chỉnh lưu dạng Cascade bậc 20 Hình 2.24 Đơn giản hóa cấu trúc chỉnh lưu dạng Cascade bậc 20 Hình 2.25 Mẫu điện áp bậc ngõ vào phần cơng suất 22 Hình 2.26 Các chế độ hoạt động chỉnh lưu dạng Cascade bậc 23 Phƣơng pháp 1: Chiến lƣợc điều khiển theo kỹ thuật điều chế dòng điện đặt Hình 2.27 Sơ đồ khối điều khiển 29 Hình 2.28 Chiến lược chỉnh lưu 31 Hình 2.29 Lưu đồ giải thuật điều khiển theo kỹ thuật điều chế dòng điện yêu cầu 33 ix Phƣơng pháp 2: Chiến lƣợc điều khiển theo kỹ thuật điều chế sóng mang Hình 2.30 Sơ đồ khối vịng lặp dịng điện 34 Hình 2.31 Sơ đồ khối vòng lặp điện áp 34 Hình 2.32 Sơ đồ khối điều khiển 35 Hình 2.33 Lưu đồ giải thuật điều khiển theo kỹ thuật điều chế sóng mang 36 Hình 3.1 Sơ đồ khối tổng quan chỉnh lưu pha 37 Hình 3.2 Mạch nguồn cửa sổ thơng số 38 Hình 3.3 Cửa sổ thơng số cho cuộn cảm L phía Ac chỉnh lưu 38 Hình 3.4 Mạch cơng suất cửa sổ thơng số tụ C 39 Hình 3.5 Mạch tải thông số cho tải 39 Hình 3.6 Bộ điều khiển chế độ bậc 40 Hình 3.7 Sơ đồ khối PI 40 Hình 3.8 Sơ đồ khối PLL cửa sổ thông số 41 Hình 3.9 Giao diện tiện ích Powergui 42 Hình 3.10 Powergui cho phép quan sát thành phần sóng hài dạng biểu đồ 43 Hình 3.11 Powergui cho phép quan sát thành phần sóng hài dạng liệu 43 Hình 3.12 Dạng sóng điện áp tụ DC, điện áp nguồn vs dịng điện nguồn is 44 Hình 3.13 Dạng sóng điện áp nguồn vs, điện áp dạng bậc vab dạng sóng hệ số cơng suất (đóng tải thời điểm 0.7x105μs) 44 Hình 3.14 Phân tích FFT dịng điện nguồn is 45 Hình 3.15 Dạng sóng điện áp tụ DC thời gian q độ 45 Hình 3.16 Dạng sóng dịng điện qua tải dạng sóng điện áp DC ngõ q trình hoạt động đóng tải chỉnh lưu 46 Hình 3.17 Dạng sóng điện áp nguồn vs dịng điện nguồn is có tải 46 Hình 3.18 Độ nhấp nhơ dịng điện qua tải R độ nhấp nhô điện áp tụ C trạng thái xác lập 46 Hình 3.19 Bộ điều khiển chế độ bậc 47 Hình 3.20 Cửa sổ thơng số cho khối tạo sóng mang 47 Hình 3.21 Dạng sóng điện áp nguồn vs, dịng điện nguồn is, điện áp dạng bậc vab 48 Hình 3.22 Phân tích FFT dịng điện nguồn is, dạng sóng hệ số cơng suất đóng tải thời điểm 0.7x105μs 49 Hình 3.23 Mơ hình mơ chỉnh lưu dạng Cascade bậc 49 x Hình 3.24 Sơ đồ điều khiển chế độ mơ 50 Hình 3.25 Dạng sóng điện áp tụ DC, điện áp nguồn vs dịng điện nguồn is 52 Hình 3.26 Dạng sóng điện áp nguồn vs, điện áp dạng bậc vab hệ số cơng suất (đóng tải thời điểm 0.5x105μs) 53 Hình 3.27 Phân tích FFT dạng phổ dòng điện nguồn is 53 Hình 3.28 Độ nhấp nhơ dịng điện qua tải R độ nhấp nhô điện áp tụ C trạng thái xác lập với tải cân 54 Hình 3.29 Dạng sóng điện áp tụ DC với tải khơng cân 54 Hình 3.30 Dạng sóng dịng điện tải, điện áp nguồn vs dịng điện nguồn is với tải khơng cân 54 Hình 3.31 Sơ đồ điều khiển chế độ mô 55 Hình 3.32 Dạng sóng điện áp tụ DC, điện áp nguồn vs dòng điện nguồn is 58 Hình 3.33 Dạng sóng điện áp nguồn vs, điện áp dạng bậc vab hệ số cơng suất (đóng tải thời điểm 0.5x105μs) 58 Hình 3.34 Phân tích FFT dòng điện nguồn is 58 Hình 3.35 Độ nhấp nhơ dịng điện qua tải R độ nhấp nhô điện áp tụ C trạng thái xác lập với tải cân 59 Hình 3.36 Dạng sóng điện áp tụ DC với tải không cân 59 Hình 3.37 Dạng sóng dịng điện qua tải, điện áp nguồn vs dịng điện nguồn is với tải khơng cân 59 Hình 4.1 Sơ đồ khối tổng quan chỉnh lưu pha 61 Hình 4.2 Sơ đồ triển khai mạch công suất 62 Hình 4.3 Sơ đồ thi cơng mạch công suất 62 Hình 4.4 Thi cơng sơ đồ kết nối IGBT 63 Hình 4.5 Mạch RC bảo vệ IGBT 63 Hình 4.6 Sơ đồ tổng quan khối tạo xung 64 Hình 4.7 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn 64 Hình 4.8 Thi cơng mạch nguồn 65 Hình 4.9 Sơ đồ nguyên lý mạch lái IGBT 65 Hình 4.10 Thi cơng mạch lái IGBT 66 Hình 4.11 Sơ đồ tổng quan mạch cảm biến áp 66 Hình 4.12 Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến áp 67 xi Hình 4.25 Dạng sóng điện áp DC ngõ q trình hoạt động đóng tải 4.3 Mơ hình nhúng chỉnh lƣu hoạt động chế độ bậc 4.3.1 Mơ hình nhúng thiết lập thông số Cũng tương tự mô hình nhúng hoạt động chế độ bậc, khác khối xuất xung (khối tác động) Khối nhận giá trị áp điều khiển chia thành tín hiệu xi để so sánh với sóng mang chuẩn dạng tam giác ePWM DSP tạo xung kích Trong thí nghiệm ta yêu cầu tần số sóng mang 10KHz Hình 4.26 Sơ đồ tổng quan khối xuất xung Các hàm khối tác động: function [T1,T1p,T2,T2p] = TACDONG(vdk,GPIO9) if vdk>=0 xi1= vdk; xi2=0; 76 else xi1=0; xi2 = -vdk; end if GPIO9==0 T1=xi1; T1p=T1; T2=xi2; T2p=T2; end Để IGBT nhánh (T1 T1p) tác động đối nghịch nhau, ta phải thiết lập thông số ePWM như: Thông số cửa sổ cài đặt sau: - Model: ePWM1 xuất xung GPIO0 GPIO1 - Timer period: giá trị cài đặt tham số so sánh xác định sau: Timerperiod=150MHz/(2*fc) - Counting mode: Up-down - Tỉ số chia xung clock=1 Hình 4.27 Cửa sổ thơng số ePWM1 77 Hình 4.28 Cửa sổ thơng số ePWMA Hình 4.29 Cửa sổ thơng số ePWMB 78 4.3.2 Kết thực nghiệm Cũng tương tự chỉnh lưu chế độ bậc, sau thực nghiệm mơ hình với chiến lược điều khiển theo chế độ bậc thiết lập sơ đồ nhúng theo thơng số bảng 4.2 ta có kết quả: Bảng 4.2 Bảng số liệu chỉnh lưu thực nghiệm theo chế độ bậc Diễn giải Thông số Diễn giải Thông số Nguồn điện xoay chiều 70Vrms – 50Hz Tụ lọc C 5600µF Điện áp ngõ 120Vdc Điện trở tải 120 Ω Cuộn kháng L 0.6 Ω – 10mH Thông số Kp, Ki PI 0.24 1.6 Thông số Kp PI2 121 Sau cài đặt thông số bảng 4.2 vào mô hình nhúng theo chế độ bậc nhúng xuống DSP TMS32F28335 để điều khiển, ta thu kết quả: Hình 4.30 Dạng sóng điện áp nguồn vs, dịng điện nguồn is điện áp dạng bậc vab Hình 4.31 Phân tích FFT dạng phổ dịng điện nguồn is 79 4.4 Bộ chỉnh lƣu pha dạng cascade bậc 4.4.1 Điều khiển theo phƣơng pháp (kỹ thuật điều chế dịng điện u cầu) 4.4.1.1Mơ hình nhúng thiết lập thông số Để thực việc điều khiển DSP TMS320F28335 ta phải thiết lập sơ đồ nhúng hình 4.32 cách thiết lập sơ đồ nhúng giống với sơ đồ nhúng chỉnh lưu hoạt động chế độ bậc Hình 4.32 Mơ hình lập trình nhúng điều khiển Khối ADC, GPIO DO trình bày mục 4.2.1, khối GPIO DO thêm ngõ thay ngõ mục 4.2.1 khối nội suy khối ADC thực hàm: function [is,Vdc1,Vdc2,vs] adc=double(ADC); = NOISUY(ADC) % gia tri ADC doc duoc vs_adc = ADC(1); is_adc = ADC(2); Vc1_adc= ADC(3); Vc2_adc= ADC(4); Vdc1=Vc1_adc*0.0596; % Tra ve gia tri cua Vdc1 Vdc2=Vc2_adc*0.0596; % Tra ve gia tri cua Vdc2 vs=(vs_adc-2048)*0.0953; % Tra ve gia tri bien dinh is=(is_adc-2048)*0.00586; %Tra ve gia tri bien dinh 80 Khối DRIVER xuất xung đối nghịch cho IGBT (T1 T1p) nhánh GPIO DI mức thấp (0V) Khối CONTROLER thực tạo tín hiệu điều khiển để đưa qua khối DRIVER phần mô 4.4.1.2 Kết thực nghiệm Bảng 4.3 Bảng số liệu chỉnh lưu thực nghiệm theo phương pháp Diễn giải Nguồn điện xoay chiều Điện áp ngõ Cuộn kháng L Thống số 110Vrms – 50Hz X 120Vdc 0.5 Ω – 8mH Diễn giải Tụ lọc C Điện trở tải Thông số Kp, Ki PI Thông số X 5600µF X 120 Ω 0.31 4.5 Sau thực nghiệm mơ hình với chiến lược điều khiển hình 4.31, ta có kết quả: Hình 4.33 Dạng sóng điện áp tụ DC, điện áp nguồn vs dòng điện nguồn is Hình 4.34 Dạng sóng điện áp nguồn vs, điện áp dạng bậc vab dạng phổ dòng điện nguồn is 81 Để khảo sát việc điều khiển cân tụ chương trình điều khiển, ta thực nghiệm mơ hình với thơng số điện trở tải thay đổi theo thông số Là: tải 1: R1=240Ω; tải 2: R2=120Ω kết đạt được: Hình 4.35 Dạng sóng điện áp tụ DC đo sau cảm biến với tải không cân 4.4.2 Điều khiển theo phƣơng pháp (kỹ thuật điều chế sóng mang) 4.4.2.1 Mơ hình nhúng thiết lập thông số Cũng giống chỉnh lưu 2, bậc, để thực việc điều khiển DSP TMS320F28335 ta thiết lập mơ hình nhúng thể hình 4.36 Hình 4.36 Mơ hình lập trình nhúng điều khiển Khối ADC trình bày phần lập trình nhúng điều khiển áp dụng kỹ thuật điều chế dòng điện yêu cầu, Khối XUẤT XUNG trình bày mục 4.3.1 ta bổ sung thêm khối ePWM3 ePWM4 Thông số ePWM giống thông số ePWM1 82 4.4.2.2Kết thực nghiệm Bảng 4.4 Bảng số liệu chỉnh lưu thực nghiệm theo phương pháp Diễn giải Thông số Diễn giải Thông số Nguồn điện xoay chiều 60Vrms – 50Hz Tụ lọc C 2X5600µF Điện áp ngõ 2X70Vdc Thơng số Kp, Ki PI 0.26 4.67 Cuộn kháng L 0.5 Ω – 8mH Thông số Kp PI2 121 Điện trở tải 2X120 Ω Tần số sóng mang 10kHz Sau thực nghiệm mơ hình với chiến lược điều khiển theo kỹ thuật điều chế sóng mang ta có kết quả: Hình 4.37 Dạng sóng điện áp tụ DC, điện áp nguồn vs dòng điện nguồn is Hình 4.38 Dạng sóng điện áp nguồn vs, điện áp dạng bậc vab dạng phổ dòng điện nguồn is 83 Để khảo sát việc điều khiển cân tụ chương trình điều khiển, ta thực mơ thực nghiệm mơ hình với thơng số trên, thông số điện trở tải thay đổi theo thông số là: tải 1: R1 = 240Ω; tải 2: R2 = 120Ω kết đạt được: Hình 4.39 Dạng sóng điện áp tụ DC đo sau cảm biến với tải không cân 4.5 Nhận xét Qua việc thực nghiệm ta rút bảng kết thể bảng 4.5 Bảng 4.5: Bảng kết thực nghiệm chỉnh lưu bậc Các thông số bậc bậc Phƣơng pháp Phƣơng pháp L (mH) 10 10 8 PF xấp xỉ xấp xỉ xấp xỉ xấp xỉ bậc 3,5 4.47; 2.24 3.55; 2,8 2.8; 2.24 2.23; 1.78 bậc 7,9 4.47; 2.8 2.24; 2.8 2.8; 2.8 0.89; 1.41 VC1(V) 200 120 120 70 ∆VC1(V) 4 2.4 VC2(V) 120 70 ∆VC2(V) 2.4 THD(%) Từ thông số ta đưa nhận xét: 84  Theo kết thực nghiệm dạng sóng dịng điện ngõ vào theo phương pháp có dạng sin tốt phương pháp điều thỏa tiêu chí nêu  Méo dạng sóng hài dòng điện nguồn hài bậc 3, 5, 7, theo phương pháp thấp phương pháp 1và hai phương pháp điều thỏa tiêu chí nêu  Thực nghiệm với giá trị cuộn kháng L cho chỉnh lưu bậc 8mH, giá trị cuộn kháng chỉnh lưu 2, bậc 10mH  Tổng méo dạng hai phương pháp điều khiển chỉnh lưu bậc so với báo thực nghiệm mục 1.1.2 cao đạt tiêu chí nêu  Hệ số công suất chỉnh lưu đa bậc đạt xấp xỉ 85 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Trong luận văn, sử dụng kỹ thuật điều chế dòng điện yêu cầu kỹ thuật điều chế sóng mang cho chỉnh lưu bậc để cung cấp cho phụ tải thực Kết mô thực nghiệm thực với tải R cân không cân thể phần trước cho thấy chỉnh lưu đa bậc cho ta hệ số cơng suất xấp xỉ một, độ méo dạng sóng hài dòng điện nguồn is giảm so với chỉnh lưu bậc chỉnh lưu thông thường Và với kỹ thuật lập trình nhúng từ phần mềm MATLAB kết hợp chương trình CCS 3.0 biên dịch nạp cho vi xử lý DSP TMS320F28335 nhanh gọn, dễ thực bên cạnh cịn có số khuyết điểm người thực chưa kiểm sốt kiểm tra tín hiệu qua khối, khâu mô phỏng, thời gian thực chu kỳ lệnh, nhúng khối có nhiều chứng xuống vi xử lý chương trình hoạt động sử dụng chức khối Khuyết điểm luận văn tác giả chưa khử nhiễu nên trình thực nghiệm chưa nâng điện áp lên cao kỹ thuật điều chế sóng mang Hƣớng phát triển đề tài 5.2 Do thời gian có hạn nên đề tài dừng lại mức độ mô thực nghiệm với công suất nhỏ, việc thi cơng phần cứng cịn thơ sơ, chưa tẩm mỹ Mơ hình kết thu đề tài làm sở cho nghiên cứu chỉnh lưu bậc, 11 bậc … Việc khử nhiểu cho bộ chỉnh lưu bậc trong trình thực nghiệm mà đề tài chưa làm được nghiên cứu để chỉnh lưu bậc hoàn chỉnh Ứng dụng phương pháp lập trình nhúng vào mơ hình điều khiển khác 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Văn Nhờ, “Giáo trình Điện Tử Cơng Suất 1” NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2002 [2] Nguyễn Minh Chính – Phạm Quốc Hải, “Giáo trình Điện Tử Cơng Suất” NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 2007 TIẾNG NƢỚC NGOÀI [3] Bor-Ren Lin and Zong-Liang Hung, ―A Single-phase Bidirectional Rectifier With Power Factor corection‖ Department of Electrical Engineering, National Yunlin University of Science and Technology, Touliu City, Yunlin 640, Taiwan, ROC; IEEE Catalogue No 01 CH37239, ©2001 IEEE, pp:601-604 [4] Zhang Zhi, Xie Yun-xiang, Le Jiang-yuan, Chen Lin, ―Lyapunov-Based Control for Single-Phase Three-Level NPC AC/DC Voltage-Source Converters‖, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong Province, China [5] Bor-Ren Lin, Member, Yi-Lang Hou, and Huann-Keng Chiang, ―Implementation of a Three-Level Rectifier for Power Factor Correction‖, IEEE Transactions on power electronics, Vol 15, No 5, September 2000, pp.891-900 [6] Carlo Cecati, Antonio Dell‘Aquila, Marco Liserre, Vito Giuseppe Monopoli, ―Design of H-Bridge Multilevel Active Rectifier for Traction Systems‖ IEEE Transactions on industry applications, vol 39, No 5, September/October 2003, pp 1541–1550, 1996 [7] J Shen and N Butterworth, ―Analysis and design of a three-level PWM converter system for railway-traction applications‖ Proc Inst Elect Eng.— Electric Power Applicat., vol 144, no 5, pp 357–371, 1997 [8] Antonio Dell‘Aquila, Marco Liserre, Vito Giuseppe Monopoli, and Paola Rotondo, ―Overview of PI-Based Solutions for the Control of DC Buses of a Single-Phase H-Bridge Multilevel Active Rectifier‖, IEEE Transactions on industry applications, Vol 44, No 3, May/June 2008, pp.857-866 87 [9] Bor-Ren Lin, Hsin-Hung Lu, Shuh-Chuan Tsay, ―Control Technique for High Power Factor Multilevel Rectifier‖, IEEE Transactions on aerospace and electronic systems, Vol 37, No January 2001 pp.226-241 [10] Bor-Ren Lin, Der-Jan Chen and Hui-Ru Tsay, ―Bi-dirctional AC/DC converter based on neutral point clamped‖ ISIE 2001, Pusan, KOREA (Power Electronics Research Laboratory, Department of Electrical Engineering, National Yunlin University of Science and Technology, Touliu City, Yunlin 640, Taiwan, ROC; Email:linbr@pine.yuntech.edu.tw), ©2001 IEEE pp:619-624 [11] S Vazquez; J.I Leon; J.M Carrasco; L.G Franquelo; E Galvan; J.A Sanchez; E Domínguez Avda, ―Controller Design for a Single-Phase Two-Cell Multilevel Cascade H-Bridge Converter‖, De los descubrimientos s/n; Escuela Superior de Ingenieros; University of Seville; Seville; SPAIN, ©2008 IEEE, pp.2342-2347 [12] Elena Villanueva, Pablo Correa, Jose Rodriguez, ―Control of a single phase HBridge multilevel inverter for grid-connected PV applications‖, 2008 13th International Power Electronics and Motion Control Conference (EPE-PEMC 2008), ©2008 IEEE, pp.451-455 [13] Carlo Cecati, Antonio Dell‘Aquila, Marco Liserre, and Vito Giuseppe Monopoli, ―A Passivity-Based Multilevel Active Rectifier With Adaptive Compensation for Traction Applications‖, IEEE Transactions on industry applications, Vol 39, No 5, September/October 2003, pp.1404-1413 [14] Mohammad Ali Rezaei, Shahrokh Farhangi and Hossein Iman-Eini, ―Extending the Operating Range of Cascaded H-bridge Based Multilevel Rectifier Under Unbalanced Load Conditions‖, 2010 IEEE International Conference on Power and Energy (PECon2010), Nov 29-Dec 1, 2010, Kuala Lumpur, Malaysia, pp.780-785 [15] Jose I Leon, Sergio Vazquez, Ramon Portillo, Leopoldo G Franquelo and Eugenio Dominguez, ―Two-Dimensional Modulation Technique with DC Voltage Control for Single-phase Two-Cell Cascaded Converters‖, Electronic Engineering Department University of Seville, Seville, Spain 41092, ©2010 IEEE, pp.1365-1370 88 [16] K.G Pavlou M Vasiladiotis S.N Manias, ―Constrained model predictive control strategy for single-phase switch-mode rectifiers‖, IET Power Electron., 2012, Vol 5, Iss 1, pp 31–40 [17] Kasmierkowski Marian P., Blaabjerg F., Krishnan R., ―Control in power electronics, selected problem‖ Elsevier Science, USA 2002 518p ISBN : 0-12402772-5 [18] José R Rodríguez, Juan W Dixon, José R Espinoza, Jorge Pontt, Pablo Lezana, “PWM Regenerative Rectifiers: State of the Art”, IEEE Transactions on industrial electronic, Vol 52, No February 2005, pp.5-22 [19].www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/tic2000 [20] http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/tms320f28335.pdf [21] Brian R Copeland, ―The Design of PID Controllers using Ziegler Nichols Tuning‖, March 2008, pp.1-4 89 ... chỉnh lưu bậc T1 T2 T3T4 va0 v0b vab = va0+ v0b 10 10 vC1 vC2 2v0 10 00 vC1 v0 10 11 vC1 v0 0 010 vC2 v0 11 10 vC2 v0 10 01 vC1 - vC2 011 0 - vC1 vC2 0000 0 0 011 0 11 00 0 11 11 0 00 01 - vC2 -v0 11 01 - vC2... khiển d1d2d3d4 với hàm chuyển mạch T1T2T3T4 theo bảng 2.3 Bảng 2.3 Mối quan hệ d1d2d3d4 T1T2T3T4 d1 d4 d3 d2 T1 T2 T3 T4 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0... dạng NPC bậc L T1 T3 + Vdc S1 C1 C2 S2 T4 T2 - T 11 L T 21 T12 T 31 + Vdc T 41 C1 (a) T32 C2 T22 T42 - Hình 2 .5 Cấu trúc chỉnh lưu bậc L T 11 T 31 T 21 T 41 + Vdc1 C1 - T12 T32 T22 T42 + Vdc2 C2 - Hình