(Luận văn thạc sĩ hcmute) nghiên cứu giải thuật điều chế sóng mang 3 pha 5 bậc triệt tiêu điện áp common mode

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ THỊ LÝ NGHIÊN CỨU GIẢI THUẬT ĐIỀU CHẾ SÓNG MANG PHA BẬC TRIỆT TIÊU ĐIỆN ÁP COMMON MODE NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203 S K C0 1 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2019 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ THỊ LÝ NGHIÊN CỨU GIẢI THUẬT ĐIỀU CHẾ SÓNG MANG PHA BẬC TRIỆT TIÊU ĐIỆN ÁP COMMON MODE NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203 Hướng dẫn khoa học: TS QUÁCH THANH HẢI Tp.Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 Luan van i Luan van ii Luan van iii Luan van iv Luan van v Luan van vi Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: Lê Thị Lý Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 26/02/1984 Nơi sinh: Nghệ An Quê quán: Nghệ An Dân tộc: Kinh Tôn giáo: không Địa thường trú: Phường Phú Cường, Thủ Dầu Một, Bình Dương Điện thoại: 0984201404 E-mail: Bacsihoasung128@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC: Đại học Hệ đào tạo đại học: Chính quy Thời gian đào tạo từ 9/2008 đến 3/2010 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật điện - Điện tử Thạc sĩ Hệ đào tạo đại học: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2016 đến 5/2018 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật điện tử III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2012 - Nay Thủ Dầu Một, Bình Dương Giáo viên vii Luan van LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 02 năm 2019 (Ký tên ghi rõ họ tên) Lê Thị Lý viii Luan van trị hiệu dụng 3,19 V giảm 82% Như ta thấy điện áp common mode không triệt tiêu hồn tồn mơ ta sử dụng nguồn điện áp thấp, chất lượng nguồn DC pha không hoàn toàn giống nhau, tổn hao linh kiện khác Sau áp dụng giải thuật giá trị hiệu dụng điện áp pha tải hài bậc không đổi 58 V Phân tích FFT UAN trước sử dụng giải thuật Phân tích FFT UAN sau sử dụng giải thuật Hình 15: Phân tích FFT UAN trước sau sử dụng giải thuật (m = 0,866) Nhận xét: Kết phân tích FFT cho thấy điện áp pha tải trước sau sử dụng giải thuật (hình 5.15) biên độ hài bậc không đổi Sau sử dụng giải thuật biên độ thành phần hài bậc cao cao dẫn đến hệ số méo hài tổng THDu (tới thành phần hài bậc 49 (2,5kHz)) tăng từ 2,4 % lên %, đảm bảo tiêu chuẩn TCVN 2008-2-2 43 Luan van  Kết thực nghiệm trước sau áp dụng giải thuật triệt tiêu điện áp common mode giá trị m khác nhau: Bảng 3: Kết thực nghiệm áp dụng không áp dụng giải thuật đề xuất UNO m = 0,4 đến 0,7 0,4 Chỉ số m 0,5 0,6 0,7 Không Áp Không Áp Không Áp Không Áp áp dụng áp dụng áp dụng áp dụng dụng giải dụng giải dụng giải dụng giải giải thuật giải thuật giải thuật giải thuật thuật thuật thuật thuật UAN(V)rms 27 27 33 33 40 40 46 46 UAO(V)rms 27 27 33 33 40 40 46 46 UAB(V)rms 46 46 58 58 68 68 79 79 IA(V)rms 0,58 0,57 0,75 0,75 0,9 0,9 1,05 1,05 THDu tải (%) 5,7 6,8 5,04 6,3 4,2 4,9 3,6 4,4 18,1 3,2 13,3 2,45 15 2,65 16,3 2,88 UNO(V)rms Tỉ lệ triệt tiêu UNO (%) 82,3 81,5 44 Luan van 82,3 82,3 Bảng 4: Kết thực nghiệm áp dụng không áp dụng giải thuật đề xuất UNO m = 0,8 đến 0,8 Chỉ số m 0,866 0,9 Không Áp Không Áp Không Áp Không Áp áp dụng áp dụng áp dụng áp dụng dụng giải dụng giải dụng giải dụng giải giải thuật giải thuật giải thuật giải thuật thuật thuật thuật thuật UAN(V)rms 53 53 58 58 59 59 66 66 UAO(V)rms 53 53 58 58 59 59 66 66 UAB(V)rms 91 91 99 99 103 103 114 114 IA(V)rms 1,24 1,24 1,35 1,35 1,4 1,4 1,56 1,56 THDu tải (%) 2,8 4,1 2,4 2,7 3,6 2,6 3,2 17,6 3,08 18,4 3,19 18 3,08 14,2 2,46 UNO(V)rms Tỉ lệ triệt tiêu UNO (%) 82,4 82,6 82,8 82,6  Nhận xét giải thuật: Ta thấy điện áp pha, điện áp pha tải, điện áp dây tải thực nghiệm có dạng sóng giống với mơ Các giá trị hiệu dụng điện áp pha tải, điện áp pha nguồn, điện áp dây tải hài bậc trước sau áp dụng giải thuật không đổi Các thực nghiệm tồn tổn hao linh kiện, chất lượng linh kiện nên giá trị điện áp thực nghiệm có giá trị điện áp giảm so với mô Điện áp common mode chưa triệt tiêu hoàn toàn giảm đáng kể khoảng 82% giá trị m khác Do THDu tăng sau triệt tiêu nên dòng điện có tượng nhiễu sau sử dụng giải thuật, m = 0,4 m = 0,5 nên sử dụng mạch lọc để mạch hoạt động tốt 45 Luan van Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Sau thực luận văn, tơi tìm hiểu dạng nghịch lưu cascade bậc cách tạo mạch nghịch lưu bậc từ mạch nghịch lưu cầu pha Đề tài nghiên cứu giải thuật điều chế sóng mang ba pha bậc triệt tiêu điện áp common mode thu kết sau: Khi áp dụng giải thuật đề xuất triệt tiêu điện áp common mode ta thấy giải thuật sử dụng khoảng điều chế rộng (m = 0,4 đến m = 1), trường hợp mô điện áp common mode triệt tiêu hoàn toàn 99,9 %, trường hợp thực nghiệm điện áp common mode giảm 82% với nguồn DC thấp 50V Như ta thấy mô điện áp common mode bị triệt tiêu hoàn toàn Nhưng thực nghiệm thiết kế mạch, tính tốn sai số, tổn hao, … linh kiện mạch chưa xác với mơ thực tế nên điện áp common mode giá trị thấp (18%) So với đề tài tác giả Phạm Thị Kim Thê [14] ta thấy giải thuật đề xuất có đặc điểm bật điện áp common mode giảm biên độ mà giảm mật độ, giải thuật tác giả [14] giảm biên độ mà khơng giảm mật độ Vì giá trị hiệu dụng điện áp common mode sau giảm tác [14] cao (trong khoảng 22% đến 32%) so với giải thuật đề xuất (khoảng 82%) Ngoài ra, sau áp dụng giải thuật giá trị hiệu dụng điện áp pha tải, điện áp dây tải có chứa hài bậc cao tăng so với giá trị hiệu dụng điện áp pha tải, điện áp dây tải trước sử dụng giải thuật THDu tăng Sau áp dụng giải thuật đề xuất THDu tăng nên dịng điện có tượng nhiễu, số điều chế m = 0,6 đến m = THDu tăng đảm bảo tiêu chuẩn TCVN 2008-2-2 nên không cần sử dụng mạch lọc, trường 46 Luan van hợp m = 0,4 m = 0,5 THDu tăng không đảm bảo tiêu chuẩn TCVN 2008-2-2 nên cần sử dụng mạch lọc để mạch hoạt động tốt 6.2 Hướng phát triển Đề tài nghiên cứu giải thuật điều chế sóng mang ba pha bậc triệt tiêu điện áp common mode cịn có số hạn chế sau: Trong trình thiết kế mạch sử dụng nguồn DC thấp, chưa tính tốn xác sai số, tổn hao mạch Do thực nghiệm điện áp common mode mạch tồn với giá trị thấp THDu tăng nên dịng điện có tượng nhiễu, số điều chế m = 0,4 m = 0,5 THDu tăng không đảm bảo tiêu chuẩn TCVN 2008-2-2 Hạn chế thiết bị nghiên cứu nên áp dụng thử nghiệm với điện áp thấp (50V) Vì hướng phát triển đề tài là: Tiếp tục nghiên để triệt tiêu hoàn toàn điện áp common mode mạch cascade bậc Nghiên cứu giảm THDu sau điện áp common mode giảm Thực nghiệm với điện áp cao Phát triển giải thuật điều khiển với mạch Cascade có bậc cao 47 Luan van TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J Rodriguez, L G Franquelo, S Kouro, J I Leon, R C Portillo, M A M Prats, M A Perez, “Multilevel Converters: An Enabling Technology for High-Power Applications,” Proceedings of the IEEE, vol 97, no 11, pp 1786-1817, Nov 2009 [2] Y Liu, F L Luo, “Multilevel inverter with the ability of self-voltage balancing,” IEE Proceedings - Electric Power Applications, vol 153, no 1, pp 105-115, Jan 2006 [3] S Kouro, M Malinowski, K Gopakumar, J Pou, L Franquelo, B Wu, J Rodriguez, M Perez and J Leon, “Recent advances and industrial applications of multilevel converters,” IEEE Trans Ind Electron., vol 57, no 8, pp 25532580, Aug 2010 [4] J Rodriguez, J.-S Lai, F Z Peng, “Multilevel inverters: A survey of topologies, controls, and applications,” IEEE Trans Ind Electron., vol 49, no 4, pp 724-738, Aug 2002 [5] T B Soeiro, J W Kolar, “The new high-efficiency hybrid neutral-pointclamped converter,” IEEE Trans Ind Electron., vol 60, no 5, pp 1919-1935, May 2013 [6] S Dargahi, E Babaei, S Eskandari, V Dargahi, M Sabahi, “Flying-capacitor stacked multicell multilevel voltage source inverters: analysis and modelling,” IET Power Electron., , vol 7, no 12, pp 2929-2987, Dec 2014 [7] X Zha, L Xiong, J Gong, F Liu, “Cascaded multilevel converter for medium-voltage motor drive capable of regenerating with part of cells,” IET Power Electron., vol 7, no 5, pp 1313-1320, May 2014 [8] K Ding, K W E Cheng, Y P Zou, “Analysis of an asymmetric modulation methods for cascaded multilevel inverters,” IET Power Electron., vol 5, no 1, pp 74-85, Jan 2012 48 Luan van [9] Quách Thanh Hải, “Nghiên cứu kỹ thuật điều chế độ rộng xung điều khiển tối ưu nghịch lưu đa bậc”, Luận án tiến sĩ, Đại học Bách Khoa Tp.HCM, 2013 [10] Nguyen-Van Nho, Myung - Bok Kim, et al, “A Novel Carrier Based PWM Method In Three Phase Four Wire Inverters”, Busan, Korea, 2004 [11] Haoran Zhang, Annette von Jouanne, Shaoan Dai, Alan K.Wallace, Fei Wang, “Multilevel inverter modulation schemes to eliminate common-mode voltages” Industry Applications, IEEE Transactions on, Nov/Dec 2000, Volume: 36, Page(s): 1645- 1653 [12] Hee-Jung Kim, Hyeoun-Dong Lee, Seung-Ki Sul” A new PWM strategy for common-mode voltage reduction in neutral-point-clamped inverter-fed AC motor drives”, Industry Applications, IEEE Transactions on, Nov/Dec 2001, Volume: 37, Page(s): 1840- 1845 [13] Loh, P.C, Holmes, D.G , Fukuta, Y , Lipo, T.A “Reduced common mode carrier-based modulation strategies for cascaded multilevel inverters” Industry Applications Conference, 2002 37th IAS Annual Meeting Conference, Page(s): 2002- 2009 vol.3 [14] Phạm Thị Kim Thê, “Nghiên cứu điều khiển giảm điện áp Common mode cho nghịch lưu Cascade”, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM, 2015 [15] Nguyễn Văn Nhờ,“Điện tử công suất 1” NXB ĐHQG Tp.HCM – 2003 [16] D.G Holmes, T.A.Lipo, “ Modern Pulse Width Modulation Techniques for Power Converter”, IEEE Press, 2003 49 Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van S K L 0 Luan van ... dụng giải dụng giải dụng giải dụng giải giải thuật giải thuật giải thuật giải thuật thuật thuật thuật thuật UAN(V)rms 30 30 37 37 43 43 50 50 UAO(V)rms 30 30 37 37 43 43 50 50 UAB(V)rms 53 53 65. .. SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ THỊ LÝ NGHIÊN CỨU GIẢI THUẬT ĐIỀU CHẾ SÓNG MANG PHA BẬC TRIỆT TIÊU ĐIỆN ÁP COMMON MODE NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 6 052 02 03 Hướng dẫn... cascade pha bậc, giải thuật để triệt tiêu điện áp common mode q trình đóng ngắt chuyển mạch khóa nghịch lưu Từ đưa giải thuật triệt tiêu điện áp common mode cho mạch cascade pha bậc 1 .3 Nhiệm