Báo cáo thực tập tốt nghiệp trung tâm viễn thông nghĩa hưng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO CUỐI KỲ ỨNG DỤNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TÊN ĐÈ TÀI: MÔ PHỎNG NGHỊCH LƯU PHA BẬC KỸ THUẬT SINPWM ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ GVHD: Thầy Đỗ Đức Trí SVTH Phạm Tấn Quang Hồ Lê Duy Kiên Nguyễn Duy Bảo Lâm Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 10 năm 2023 i MSSV 2014256 2014251 2014252 2014255 LỜI CẢM ƠN Hiện kỹ thuật vi mạch tin học ngày phát triển tạo nên thiết bị điện tử cơng suất có điều khiển với tính ngày phong phú, đáp ứng đòi hỏi thực tế sản xuất Điều tạo cho kỹ thuật điện tử cơng suất có vai trị vơ quan trọng sản xuất công ngiệp Tuy nhiên để đáp ứng nhu cầu ngày nhiều phức tạp cơng nghiệp ngành điện tử cơng suất ln phải nghiên cứu để tìm giải pháp tối ưu Đặc biệt với chủ trương công nghiệp hoá đại hoá kinh tế, ngày phát triển nhà máy, khu công nghiệp, nhiều dây chuyền sản xuất đại, sử dụng máy móc cơng cụ chủ yếu, đặc biệt loại động đồng bộ, động không đồng Bởi tác động nhanh dễ vận hành cho suất cao, địi hỏi phải có thiết bị phương pháp điều khiển an tồn, xác Đó nhiệm vụ ngành điện tử cơng suất cần phải giải Chính mơn học "Điện tử công suất" môn học quan trọng chương trình sinh viên khoa Điện Để giúp sinh viên có cách nhìn đắn mơn học để làm quen với việc thiết kế ứng dụng thực tế mà nhóm giao làm báo cáo môn học với đề tài là: "Mô nghịch lưu ba pha hai bậc kỹ thuật SinPWM điều khiển động khơng đồng bộ“ Qua đây, nhóm xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM, trực tiếp dạy dỗ trang bị kiến thức kỹ chuyên ngành bổ ích Nhóm xin gửi lời cảm ơn thầy Đỗ Đức Trí người trực tiếp tận tình hướng dẫn nhóm hồn thành báo cáo mơn học MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong kỹ thuật truyền động điện đại nghịch lưu áp, nghịch lưu áp đa bậc pha ứng dụng, nhiều nhà sản xuất sử dụng để chế tạo thiết bị biến đổi lượng điện từ nguồn lượng điện chiều sang lượng điện xoay chiều Trong thực tế nghịch lưu áp đa bậc nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Bộ nghịch lưu điện áp đa bậc pha nghiên cứu phương pháp điều khiển nghịch lưu phương pháp: phương pháp điều chế độ rộng xung (SinPWM), phương pháp điều chế độ rộng xung cải biến, phương pháp điều chế biên độ Thời gian gần nghịch lưu áp pha bậc điều chế độ rộng xung PWM quan tâm nghiên cứu đặc biệt Xuất phát từ tình hình thực tế trên, nhằm góp phần thiết thực vào bổ sung nghiên cứu lý thuyết sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung vào điều khiển nghịch lưu điện áp pha bậc phát triển ngành tự động hố nói riêng, nhóm lựa chọn đề tài: “Mơ nghịch lưu ba pha hai bậc kỹ thuật SinPWM điều khiển động không đồng bộ” làm báo cáo môn học Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu cấu trúc phương pháp điều khiển nghịch lưu pha hai bậc Đánh giá ưu, nhược điểm phương pháp điều khiển Nghiên cứu ứng dụng phương pháp điều chế độ rộng xung thiết kế điều khiển nghịch lưu áp pha hai bậc SinPWM Xây dựng mô điều khiển phần mềm PSIM Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu + Cấu trúc, nguyên lý điều khiển bộ nghịch lưu áp pha hai bậc kỹ thuật SinPWM + Phương pháp điều chế độ rộng xung điều khiển nghịch lưu áp pha hai bậc kỹ thuật SinPWM - Phạm vi nghiên cứu + Xây dựng, tính tốn, thiết kế điều khiển cho nghịch lưu áp pha hai bậc phương pháp điều chế độ rộng xung + Xây dựng mô hoạt động điều khiển phần mềm PSIM Nhiệm vụ phương pháp nghiên cứu - Nhiệm vụ nghiên cứu: + Nghiên cứu sở lý thuyết biến đổi nghịch lưu pha, ứng dụng PWM điều khiển nghịch lưu pha hoạt động + Thiết kế mạch điều khiển: Xây dựng mạch điều khiển bao gồm thiết kế điều khiển, so sánh tạo xung PWM + Đánh giá hiệu suất hệ thống cách kiểm tra thông số kỹ thuật, chẳng hạn liệu thu thập được, so sánh với thông số mục tiêu đưa kết luận khả điều khiển hệ thống - Phương pháp nghiên cứu: + Nghiên cứu tài liệu nghịch lưu điện áp phương pháp điều khiển nghịch lưu, phương pháp điều chế độ rộng xung + Nghiên cứu xây dựng mơ hình mạch điều khiển phần mềm PSIM Bố cục tiểu luận Đề tài có cấu trúc gồm chương: Chương 1: Tổng quan nghịch lưu điện áp Chương 2: Các nghiên cứu tiêu biểu Chương 3: Phương pháp điều chế độ rộng xung SinPWM Chương 4: Kết luận hướng phát triển Danh mục tài liệu tham khảo CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ NGHỊCH LƯU ĐIỆN ÁP 1.1 Giới thiệu tổng quan nghịch lưu 1.1.1 Bộ nghịch lưu 1.1.2 Bộ nghịch lưu áp hai bậc 1.1.3 Bộ nghịch lưu áp đa bậc 1.2 Các dạng cấu trúc nghịch lưu áp đa bậc Có dạng thường sử dụng nghịch lưu áp đa bậc: - Dạng diode kẹp NPC (Diode Clamped Multilevel Inverter) - Dạng dùng tụ điện thay đổi (Flying Capacitor Multilevel Inverter) - Dạng ghép tầng cascade (Cascade Inverter) 1.2.1 Cấu trúc dạng diode kẹp NPC (Diode Clamped Multilevel Inverter) 1.2.2 Cấu trúc dạng dùng tụ điện thay đổi (Flying Capacitor Multilevel Inverter) 1.2.3 Cấu trúc dạng ghép tầng cascade (Cascade Inverter) 1.3 Các phương pháp điều khiển nghịch lưu đa bậc Có nhiều phương pháp thuật toán đưa để điều khiển nghịch lưu đa bậc Nhưng có ba phương pháp thường chọn sử dụng phương pháp sau: - Phương pháp điều chế độ rộng xung (SINPWM) - Phương pháp điều chế độ rộng xung cải biến (SFO –PWM) - Phương pháp điều chế vector không gian.(SVM) CHƯƠNG 2: CÁC NGHIÊN CỨU TIÊU BIỂU SIMULATION AND COMPARISON OF SPWM AND SVPWM CONTROL FOR THREE PHASE INVERTE 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.1.1 SPWM Để tạo tín hiệu hình sin túy, SPWM kỹ thuật phổ biến Trong SPWM, dạng sóng kỹ thuật số tạo chu kỳ hoạt động điều chế cho điện áp trung bình dạng sóng tương ứng với sóng hình sin túy SPWM di chuyển thành phần hài điện áp tới tần số cao Kỹ thuật SPWM xử lý điện áp điều chế tín hiệu riêng biệt so sánh với dạng sóng tam giác sóng mang chung SPWM thực cách so sánh sóng hình sin với sóng tam giác tạo tạo xung Khi sóng hình sin nằm phía sóng tam giác xung ngồi "bật," sóng hình sin nằm phía sóng tam giác, xung "tắt." Tỷ lệ thời gian "bật" "tắt" chu kỳ điều chỉnh để tạo xung điều khiển SPWM với biên độ tần số mong muốn SPWM ứng dụng rộng rãi biến tần hệ thống điều khiển động để tạo tín hiệu điều khiển tương tự sóng hình sin, giúp điều khiển cơng suất tốc độ quay động hiệu 2.1.2 SVPWM Điều chế vectơ không gian (SVM) ban đầu phát triển dạng phương pháp vectơ cho Điều chế độ rộng xung (PWM) cho nghịch lưu ba pha Đây kỹ thuật phức tạp để tạo sóng hình sin cung cấp điện áp cao cho động với tổng độ méo sóng hài thấp Mục đích kỹ thuật điều chế thu đầu thay đổi có thành phần tối đa với sóng hài tối thiểu Phương pháp Space Vector PWM (SVPWM) phương pháp nâng cao; phương pháp điều khiển tần số thay đổi kỹ thuật tính tốn chun sâu Khái niệm vectơ không gian, bắt nguồn từ trường quay động cảm ứng, sử dụng để điều chỉnh điện áp đầu biến tần Trong kỹ thuật điều chế này, đại lượng ba pha biến đổi thành đại lượng hai pha tương đương chúng khung quay đồng (hoặc) khung tĩnh Từ thành phần hai pha này, cường độ vectơ tham chiếu tìm thấy sử dụng để điều chỉnh đầu biến tần Quá trình thu vectơ khơng gian quay giải thích phần sau, xem xét hệ quy chiếu đứng yên Xét hệ quy chiếu đứng yên cho thành phần điện áp hình sin ba pha là: V a = VmSinωtt V b = VmSin(ωtt-2π/3) V c = VmSin(ωtt-4π/3) Khi điện áp ba pha đưa vào máy điện xoay chiều, tạo dịng điện quay khe hở khơng khí máy điện xoay chiều Thơng lượng kết quay biểu diễn dạng vectơ điện áp quay đơn Độ lớn góc vectơ quay tìm thấy Phép biến đổi Clark giải thích bên hệ quy chiếu đứng yên Để thực vectơ khơng gian PWM, phương trình điện áp hệ quy chiếu abc chuyển thành khung tham chiếu dq cố định bao gồm trục ngang (d) trục dọc (q) mô tả Hình-2 Từ Hình 2, mối quan hệ hai khung tham chiếu sau f dq 0=K s f abc Ks= −1 − √3 2 −1 −√ , f =[f f f ]T , f =[f f f ] T dq d q abc a b c 2 [ ] Hình Mối quan hệ hệ quy chiếu abc hệ quy chiếu dq cố định Như mơ tả Hình-2 Sự chuyển đổi tương đương với hình chiếu trực giao [abc ]t lên hai chiều vng góc với vectơ [111]t (mặt phẳng dq tương đương) hệ tọa độ ba chiều Kết có sáu vectơ khác hai vectơ Sáu vectơ khác (V1-V6) định hình trục hình lục giác