Nghiên cứu giải thuật điều chế sóng mang 3 pha 5 bậc triệt tiêu điện áp common mode docx DANHMỤC CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG x là tên pha (x = A, B, C) SxTj, SxTjN Các khóa bên trái pha x của bộ nghịch lưu cầ[.]
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG x: tên pha (x = A, B, C) SxTj, SxTjN: Các khóa bên trái pha x nghịch lưu cầu pha SXPj, SXPjN: Các khóa bên phải pha x nghịch lưu cầu pha UDC: Điện áp nguồn chiều cung cấp cho nghịch lưu ma: số biên độ (amplitude modulation ratio) fc: Tần số sóng mang fm: Tần số sóng điều khiển Ac: Biên độ đỉnh sóng mang Am: Biên độ đỉnh sóng điều khiển UxN: Điện áp pha tải (pha x) Sxi: Trạng thái khóa chuyển mạch thứ i nhánh pha x SxiN: Trạng thái khóa chuyển mạch thứ i nhánh pha x SxTi: Trạng thái khóa chuyển mạch bên trái nhánh nghịch lưu cầu thứ i pha x SxTiN: Trạng thái khóa chuyển mạch bên trái nhánh nghịch lưu cầu thứ i pha x SxPi: Trạng thái khóa chuyển mạch bên phải nhánh nghịch lưu cầu thứ i pha x SxPiN: Trạng thái khóa chuyển mạch bên phải nhánh nghịch lưu cầu thứ i pha x Sx: Trạng thái tổ hợp khóa pha x n: Số bậc mạch nghịch lưu DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH TRANG Hình 1:Nghịch lưu cầu pha Hình 2: Mạch nghịch lưu cascade pha bậc Hình 3: Sơ đồ mạch nghịch lưu cascade pha bậc Hình 4: Dạng sóng mang, sóng điều khiển xung kích điều chế liên tục 10 Hình 5: Dạng sóng mang, sóng điều khiển xung kích điều chế gián đoạn 11 Hình 6: Điện áp common mode mạch nghịch lưu bậc 13 Hình 1: So sánh vx với sóng mang 15 Hình 2: Giản đồ chuyển mạch SA, SB, SC 18 Hình 3: Giản đồ chuyển mạch triệt tiêu điện áp common mode 19 Hình 4: Lưu đồ giải thuật triệt tiêu điện áp common mode pha bậc 22 Hình 1:Sơ đồ khối 23 Hình 2: Khối tạo sóng mang 23 Hình 3: Khối tạo sóng điều khiển 24 Hình 4: Mạch kích cho pha A,B pha C sử dụng mạch so sánh 25 Hình 5: Mạch kích cho pha A, B, C sử dụng F28335 25 Hình 6: Mạch cơng suất cho pha A,B,C 26 Hình 7: Tải RL 26 Hình 8: Dạng sóng điều khiển trước sau điều chế (m = 0,866) 27 Hình 9: Điện áp pha nguồn trước sau sử dụng giải thuật (m = 0,866) 28 Hình 10: Điện áp dây tải trước sau sử dụng giải thuật (m = 0,866) 28 Hình 11: Dịng điện pha tải trước sau sử dụng giải thuật (m = 0,866) 29 Hình 12: Điện áp UAN, UNO trước sau sử dụng giải thuật (m = 0,866) 29 Hình 13:Phân tích FFT UAN trước sau sử dụng giải thuật (m = 0,866) 30 Hình 1: Sơ đồ khối 33 Hình 2: Mơ hình thí nghiệm thực tế 33 xv Hình 3: Nguồn mạch kích 34 Hình 4: Kit vi xử lý DSP TMS320 F82335 35 Hình 5: Mạch đệm 36 Hình 6: Mạch kích 36 Hình 7:Nguồn mạch cơng suất 37 Hình 8: Mạch cơng suất cho pha A,B,C 39 Hình 9: Tải RL 39 Hình 10: Điện áp pha nguồn trước sau sử dụng giải thuật (m = 0,866) 40 Hình 11: Điện áp pha tải trước sau sử dụng giải thuật (m = 0,866) 41 Hình 12: Điện áp dây tải trước sau sử dụng giải thuật (m = 0,866) 41 Hình 13: Dòng điện pha tải trước sau sử dụng giải thuật (m = 0,866) 42 Hình 14: Điện áp UAN, UNO trước sau sử dụng giải thuật (m = 0,866) 42 Hình 15: Phân tích FFT UAN trước sau sử dụng giải thuật (m = 0,866) 43 xvi DANH MỤC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: Trạng thái ngõ nghịch lưu cầu pha Bảng 2:Tổ hợp trạng thái đóng ngắt (SP1 ,ST1N) Bảng 3:Quan hệ điện áp với trạng thái chuyển mạch nghịch lưu cầu Bảng 4: Quan hệ điện áp tổ hợp trạng thái khóa cơng suất Bảng 1: Trạng thái SA, SB, SC chu kì T 16 Bảng 2: Bảng điều kiện (ε A ; ε B , ε C ) giá trị K1 K3 Fε = 20 Bảng 3: Bảng điều kiện (ε A ; ε B , ε C ) giá trị K1 K3 Fε =1 21 Bảng 1: Quan hệ điện áp tổ hợp trạng thái khóa cơng suất 26 Bảng 2:Số liệu mơ 27 Bảng :Kết mô trước sau triệt tiêu UNO m = 0,4 đến 0,7 31 Bảng 4 : Kết mô trước sau triệt tiêu UNO m = 0,8 đến 32 Bảng 1: Thông số kỹ thuật IGBT FGA25N120ANTD 250C 1000C 38 Bảng 2: Số liệu thực nghiệm 40 Bảng 3: Kết thực nghiệm áp dụng không áp dụng giải thuật đề xuất UNO m = 0,4 đến 0,7 44 Bảng 4: Kết thực nghiệm áp dụng không áp dụng giải thuật đề xuất UNO m = 0,8 đến 45 xvii Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu Trong năm gần điện tử công suất ngày phát triển giới Ở Việt Nam, thấy tầm quan trọng công nghệ điện tử cơng suất, năm 2010 phủ phê duyệt công nhận điện tử công suất lĩnh vực ưu tiên đầu tư phát triển Việc nghiên cứu phương pháp điều khiển nghịch lưu thực ngày nhiều với phát triển nhanh khoa học kỹ thuật công nghệ giới, Việt Nam ngày hội nhập tiếp nhận thành tựu khoa học công nghệ Đặc biệt công nghiệp điện tử, thiết bị điện tử công suất sản xất ngày nhiều, ứng dụng công nghiệp đời sống ngày phát triển mạnh mẽ, kèm theo yêu cầu khâu kỹ thuật truyền động phải có độ xác cao cấu trúc nghiên cứu đưa vào ứng dụng để điều khiển nghịch lưu đa bậc tạo dạng sóng điện áp có dạng bậc thang đầu từ điện áp ngõ có chất lượng cao, tổng méo hài thấp (THD), tổn hao chuyển mạch thấp [1] không cần lọc ngõ lớn [2], [3] Các điều kiện để tạo số lượng cấp điện áp ngõ khác sử dụng nhiều nguồn DC độc lập liên kết nguồn DC ảo tụ điện máy biến áp kết hợp với nhiều thiết bị chuyển mạch [4] Các cấu hình đa bậc phổ biến như: điốt kẹp (NPC) [5], kẹp tụ (FC) [6] ghép tầng cascade (CHB) [7], [8], [9] Nhưng phần lớn q trình đóng ngắt chuyển mạch khóa nghịch lưu sinh điện áp Common mode ảnh hưởng đến tải, tác động lên động xoay chiều làm cho ổ bi bị bào mòn làm giảm tuổi thọ động tác giả Nguyen-Van Nho, Myung - Bok Kim chứng minh [10] Vì vấn đề đặt làm để giảm điện áp common mode nghịch lưu mà điển hình nghịch lưu cascade Vì tơi chọn chun đề : “ NGHIÊN CỨU GIẢI THUẬT ĐIỀU CHẾ SÓNG MANG PHA BẬC TRIỆT TIÊU ĐIỆN ÁP COMMON MODE ” Các vấn đề điện áp common-mode nhiều tác giả nghiên cứu có tác giả Haoran Zhang [11], Hee-Jung Kim [12], Poh Chiang Loh [13] luận văn thạc sĩ Phạm Thị Kim Thê [14] Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TPHCM, họ đạt kết định, nhiều biện pháp khác đưa ra, biện pháp kỹ thuật điều chế độ rộng xung, điều chế vector không gian tập trung phát triển Kỹ thuật điều chế nhằm giảm điện áp common mode biện pháp chủ động triệt tiêu hoàn toàn giới hạn điện áp common mode khoảng thấp Đề tài tập trung giải toán triệt tiêu điện áp common-mode cho mạch pha bậc Dựa nguyên tắc sử dụng tổ hợp khóa có trạng thái đóng ngắt khơng sinh điện áp common mode.Từ ta có tổ hợp khóa có trạng thái chuyển mạch triệt tiêu điện áp common mode để điều chế điện áp điều khiển theo yêu cầu Đề tài xây dựng giải thuật đơn giản dựa kỹ thuật sóng mang cho phép dễ dàng kiểm soát triệt tiêu điện áp common mode Chương trình mơ kết kiểm chứng phần mềm Psim, thực nghiệm mơ hình điều khiển kit DSP TMS320F28355 sử dụng tải R - L 1.2 Mục đích đề tài Nghiên cứu cấu hình nghịch lưu 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 vụ giới hạn đề tài Đề tài có nhiệm vụ sau: - Tìm hiểu cấu hình nghịch lưu Cascade bậc, điện áp common mode - Đề xuất giải thuật triệt tiêu điện áp Common-mode - Mô nghịch lưu Cascade bậc theo giải thuật đề xuất - Thực nghiệm mơ hình điều khiển kit DSP TMS320F28355 46 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 có số hạn chế sau: Trong q 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 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 2553-2580, 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-point-clamped 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 [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 THÔNG TIN HỎI ĐÁP: -Bạn nhiều thắc mắc muốn tìm kiếm thêm nhiều tài liệu luận văn mẻ khác Trung tâm Best4Team , Liên hệ dịch vụ viết thuê luận văn Hoặc qua SĐT Zalo: 091.552.1220 email: best4team.com@gmail.com để hỗ trợ nhé!