THIẾT kế cấu TRÚC điều KHIỂN TRỰC TIẾP bộ BIẾN đổi DCDC BOOST điều khiển điện tử công suất

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THIẾT kế cấu TRÚC điều KHIỂN TRỰC TIẾP bộ BIẾN đổi DCDC BOOST điều khiển điện tử công suất

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THIẾT KẾ CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP BỘ BIẾN ĐỔI DC/DC BOOST Điều khiển Điện tử cơng suất Nhóm Nội dung trình bày I Mơ hình hóa biến đổi Boost II Mơ hình trung bình tín hiệu lớn DC III Mơ hình trung bình tín hiệu nhỏ AC IV Mơ mơ hình thiết kế điều khiển V Kết luận I Mơ hình hóa biến đổi Boost iL L io D iC E u V C vc vo Sơ đồ biến đổi kiểu Boost THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat I Mơ hình hóa biến đổi Boost Trạng thái 1: V dẫn, D khóa iL L D io iL L D iC iC E V u=1 C io vc vo E V C vc Phương trình trạng thái  diL L E vo   dt ,  t  dTs  dv v C C C   dt R u=0 THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat I Mơ hình hóa biến đổi Boost Trạng thái 2: V khóa, D dẫn iL L D io iL L D V u=1 C Phương trình trạng thái iC iC E io vc vo E V C vc vo  diL  L dt  E  vc , dTs  t  Ts  dv v C C C  iL   dt R u=0 THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat I Mơ hình hóa biến đổi Boost ● Đưa vào hàm chứng nhận iL L D iC E u 0 ][ [ ] ) ¿ 𝑖𝐿 + ¿ 𝐿 𝐸 h1+ − ¿ 𝑣𝑐 𝑅𝐶 ¿0 ] ● Đưa vào đóng cắt vc C V ([ [ ] ¿ 𝑖˙𝐿 = io ¿ 𝑣˙𝑐 vo ([ ][ [ ] 1 𝐿 ¿𝑖 𝐿 + ¿ 𝐿 𝐸 ¿ 𝑣 𝑐 − ¿0 𝑅𝐶 − 𝐶 ] Chọn hàm đóng cắt cho V dẫn =1, V khơng dẫn =0; thay ([ ¿ 𝑖˙𝐿 = ¿ 𝑣˙𝑐 [ ] ][ ] [ ] ) ¿ 𝑖𝐿 + ¿ 𝐿 𝐸 𝑢+ − ¿ 𝑣𝑐 𝑅𝐶 ¿0 ([ 𝐶 ][ ][ ] ● Biến đổi phương trình dạng bilinear [ ¿ 𝑖˙𝐿 = ¿ 𝑣˙𝑐 𝐶 [ ] ][ ] [ ][ 𝐿 ¿𝑖 𝐿 + 1 ¿ 𝑣𝑐 − − 𝑅𝐶 𝐶 − 𝐿 [ ] 𝐸 ¿ 𝑖𝐿 ¿ 𝑢+ 𝐿 ¿ 𝑣𝑐 ¿0 THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat ] ) 1 𝐿 ¿ 𝑖𝐿 + ¿ 𝐿 𝐸 ( − 𝑢) ¿ 𝑣𝑐 − ¿0 𝑅𝐶 − ) THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat II Mơ hình trung bình tín hiệu lớn DC ● Mơ hình đóng cắt ● Đặt: x1  iL , x2  vC , d  u      E     iL  iL  L L  iL          u   L       1 v v v   C    C      C   C RC   C         d A B ● Sau đơn giản hóa Mơ hình trung bình x2 E   x1   L 1  d   L   x  x1 1  d   x2  C RC Giá trị xác lập    1 u  E    iL  iL    L    L    1 v  vC  0   C   1  u      C       RC   d E   x1e  1  de  R   x  E  e 1  d e   A THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat 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THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat III Mô hình trung bình tín hiệu nhỏ AC ● Viết lại dạng ma trận hệ phương trình trạng thái ● Hàm E   1  de      L 1  d   0  e L    d x   x   1  d   e     RC   C  RC 1  de   y s  1 G s   C  sI  A  B+D truyền có dạng: u s  Trong đó:  1 de   E  0    L 1  de   L    d x A= x    1  de          C RC   RC 1  de    1 de   E  0    L 1  de   L    d x B= x   1  de     2     C RC   RC 1  de   C ma trận đơn vị D ma trận khơng THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat 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mạch vòng điện áp bên ngồi 10 THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat IV Mơ mơ hình thiết kế điều khiển Sử dụng matlab để tính tốn cho kết hàm truyền sau thêm bù %Ham truyen sau co bo bu fc=400; PM=60; [mag1,phase1]=bode(Gvd,2*pi*fc); theta=PM-(phase1+180); fz=fc*sqrt((1-sin(theta*pi/180)) /(1+sin(theta*pi/180))) fp=fc*sqrt((1+sin(theta*pi/180)) /(1-sin(theta*pi/180))) fl=fc/20 numc=[1/(2*pi*fz) 1]; denc=[1/(2*pi*fp) 1]; Gc1=tf(numc,denc)*tf([1 2*pi*fl],[1 0]); [mag2,phase2]=bode(Gc1,2*pi*fc); kc=1/(mag1*mag2) Gc=kc*Gc1 Gh=Gc*Gvd; k=bodeplot(Gh); margin(Gh); setoptions(k,'FreqUnits','Hz'); THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat 17 THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat IV Mơ mơ hình thiết kế điều khiển Sử dụng matlab để tính tóan cho kết hàm truyền sau thêm bù Độ dự trữ biên độ: Gm=0.785 dB Độ dự trữ pha: Pm=57.1 deg (mong muốn 60 deg) Hệ ổn định 18 THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat IV Mơ mơ hình thiết kế điều khiển Mô kiểm chứng qua Matlab/Simulink với mơ sau 19 THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat 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THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat IV Mơ mơ hình thiết kế điều khiển Thời gian xác lập s 7ms s 7ms Ban đầu Khi thay đổi giá trị đặt 21 THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat 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THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat IV Mơ mơ hình thiết kế điều khiển Độ đập mạch 2,7% 6,4% 2% Ban đầu % Khi giảm tải 25 THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat 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THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat THIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suatTHIET.ke.cau.TRUC.dieu.KHIEN.TRUC.TIEP.bo.BIEN.doi.DCDC.BOOST.dieu.khien.dien.tu.cong.suat 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Ngày đăng: 24/12/2023, 15:45

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