đồ án tốt nghiệp biến tần trung thế cầu h xếp chồng các vấn đề về điều khiển và khởi động theo nguyên lý hòa đồng bộ lưới

Hình 1.1 Biế ầ đa mứn t n c PowerFlex 6000 c a hãng Rockwell-Automation ủ1.2 Ưu điểm và nhược điểm Biến tần đa mức có nhiều ưu điểm như sau:• Điện áp đầu ra d ng hình thang vạ ới độ méo

ĐẠ I H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ

ĐỒ ÁN T T NGHI P Ố Ệ

BIẾ N T N TRUNG TH C U H X P CH Ầ Ế Ầ Ế ỒNG – CÁC VẤN ĐỀ Ề V ĐIỀ U KHI N VÀ KHỞI ĐỘNG THEO NGUYÊN LÝ HÒA ĐỒNG Ể

BỘ LƯỚI

HỒ ĐÌNH HÙNG

hung.hd181503@sis.hust.edu.vn

Ngành KT Điều khi n & T ng hóa ể ự độ

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn M nh Linh ạ

Trường: Điện –Điện tử

HÀ NỘI, 8/2023

Chữ ký c a GVHD ủ

B GIÁO DỘ ỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI

CỘNG HÒA XÃ H I CH Ộ Ủ NGHĨA VIỆT NAM

Độ ậ – c l p Tự do - Hạnh phúc

NHI M V Ệ Ụ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: H ồ Đình Hùng

Khóa 63 Trường: Điện- Điện t ử Ngành: KT ĐK &TĐH

1 Tên đề tài:

Biến tần trung th c u H x p chế ầ ế ồng – Các vấn đề điều khi n và khể ởi động theo nguyên lý hòa đồng bộ lưới

2 Nội dung đề tài:

Nội dung án t t nghi p c a em bao gđồ ố ệ ủ ồm 6 chương:

Chương 1: Giới thi u chung v ệ ề biến t n trung th ầ ế

Chương 2: C u trúc m ch l c c a bi n t n trung th cấ ạ ự ủ ế ầ ế ầu H x p chế ồng

Chương 3: Phương pháp điều chế cho biến tần trung thế cầu H xếp

3 Thời gian giao đề tài: 4/2023

4 Thời gian hoàn thành: 8/2023

Ngày tháng … năm 2023

Lời cảm ơn

Lời đầu tiên, cho phép em xin cảm ơn các thầy cô trong khoa T ự động hóa, Trường

Điện – ệĐin tử, Đại học Bách khoa Hà N i ộ đã truyền đạt cho em những ki n thức ế

vô cùng quý báu trong su t quá trình h c t p tố ọ ậ ại trường Em xin cảm ơn các bạn trong nhóm đã cùng đồng hành với nhau trong suốt quá trình thực hiện đề tài Đặc

bi t, em xin ệ được chân thành cảm ơn sâu sắc đến th y ầ TS.Nguy n M nh Linh ễ ạ đã

tận tình hướng d n, ẫ chỉ ả b o và giải đáp những th c mắ ắc khó khăn để em có th ểhoàn thiện đồ án này Em cũng xin gửi l i cờ ảm ơn đến thầy TS Đỗ Trọng Hiếu đã giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu tại Lab Rockwell Automation

Và lời cuối cùng, em xin được cảm ơn gia đình đã luôn tin tưởng, ng h ủ ộ và đồng hành cùng em trong suốt chặng đường 5 năm ọc ừa qua.h v

Em xin chân thành cảm ơn!

Tóm tắt nội dung đồ án Biến tần trung th c u H x p chế ầ ế ồng được s d ng r ng rãi trong các ử ụ ộ ứng d ng công ụnghi p v i dệ ớ ải điện áp cao và công su t lấ ớn như bộ bù đồng bộ tĩnh, bộ ến đổi bicấp nguồn cho động cơ, bộ biến đổi cho nguồn năng lượng tái t o nạ ối lưới Nội dung trong đề tài này bao gồm:

- Tìm hiểu c u trúc bi n t n trung th c u H x p ch ng ấ ế ầ ế ầ ế ồ

- Các phương pháp điều ch ế cho nghịch lưu đa mức cầu H x p ch ng ế ồ

- Kĩ thuật dịch điểm trung tính trong trường hợp l i module cầu H cho biến ỗ

t n trung th c u H x p ch ng ầ ế ầ ế ồ

- Thi t k cế ế ấu trúc điều khi n khể ởi động mềm theo nguyên lý hòa đồng b ộlưới cho động cơ không đồng bộ ba pha công suất lớn dùng biến tần trung thế c u H x p ch ng ầ ế ồ

- Thi t k ế ế điều khi n h truyể ệ ền động FOC cho động cơ không đồng b ba pha ộcông suất l n cớ ấp ngu n b i biồ ở ến tần trung th cế ầu H xếp chồng trong điều

ki n bình tệ hường và điều ki n l ệ ỗi

Ở đồ án này em sử d ng phần mụ ềm Matlab & Simulink để mô phỏng, các kết quả

mô phỏng thu được đã giải quyết được các vấn đề đã đặt ra Qua đồ án này em đã

v n dậ ụng được các ki n th c tế ứ ừ các môn cơ sở ngành như: Lý thuyết điều khi n, ểđiện tử công suất và truyền động điện vào quá trình thực hiện đồ án Ngoài ra, em còn học được các kĩ năng tìm tài liệu, làm việc nhóm và thuyết trình

Sinh viên thực hiện Ký và ghi rõ h tên ọ

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BIẾN TẦN TRUNG THẾ 1

1.1 Tổng quan v bi n t n trung th 1ề ế ấ ế 1.2 Ưu điểm và nhược điểm 1

1.3 Các c u trúc cấ ủa biến t n trung th 2ầ ế 1.4 Mục tiêu đề tài 3

CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC M CH L C C A BI N T N TRUNG TH C Ạ Ự Ủ Ế Ầ Ế ẦU H XẾP CH ỒNG 4

2.1 Chỉnh lưu đa xung 4

2.1.1 Biến áp l ch pha 5ệ 2.1.2 Chỉnh lưu 6 xung 8

2.2 Nghịch lưu đa mức 8

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ CHO BIẾN TẦN TRUNG THẾ CẦU H XẾP CHỒNG 12

3.1 Điều ch cho nghế ịch lưu cầu H 1 pha 12

3.1.1 Điều ch ế lưỡng c c 12ự 3.1.2 Điều ch ế đơn cực 13

3.2 Điều ch cho nghế ịch lưu đa mức 14

3.2.1 Điều ch ế đơn cực dịch pha sóng mang 14

3.2.2 Điều ch ế đơn cực dịch mức sóng mang 15

3.2.3 Mô phỏng v i CHB-MLI 13 m c 16ớ ứ 3.3 Kĩ thuật dịch điểm trung tính 19

CHƯƠNG 4 KHỞI ĐỘNG THEO NGUYÊN LÝ HÒA ĐỒNG BỘ LƯỚI CHO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 24

4.1 Giới thiệu chung v ề động cơ không đồng b ba pha 24ộ 4.1.1 C u t o 24ấ ạ 4.1.2 Nguyên lý làm việc 26

4.1.3 Các vấn đề khi khởi động động cơ công suất lớn 26

4.2 Khởi động động cơ công suất lớn dùng bi n t n 26ế ầ 4.2.1 Phương pháp điều khi n t n s ể ầ ố vô hướng 27

4.2.2 Thiết kế vòng khóa pha PLL 29

4.2.3 B l c thông th p 31ộ ọ ấ 4.2.4 Thiết kế điều khi n khể ởi động b ng bi n t n 32ằ ế ầ 4.3 Mô phỏng và đánh giá kết quả 35

4.3.1 Sơ đồ mô ph ng 35ỏ

4.3.2 Kết quả mô phỏng và đánh giá 36

CHƯƠNG 5 THIẾ T KẾ HỆ ĐIỀU KHI ỂN FOC CHO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG B BA PHA 45Ộ 5.1 Mô hình hóa ĐCKĐB-3P trên h tệ ọa độ quay 45dq 5.1.1 Phương trình điện áp stator trên h tệ ọa đ dqộ 47

5.1.2 Phương trình điện áp rotor trên h tệ ọa đ dqộ 47

5.1.3 Mô hình tr ng thái liên t c cạ ụ ủa động cơ không đồng b ba pha ộ trên hệ tọa đ dqộ 48

5.2 Phương pháp điều khi n tể ựa từ thông rotor 50

5.2.1 Khâu chuyển h tệ ọa độ 51

5.2.2 Khâu khắc phục sự ố ỗ c l i 52

5.2.3 Khâu giớ ạ ốc độ đặi h n t t 53

5.2.4 Khâu tạo lượng đặt từ thông 53

5.2.5 Thiết kế mô hình t thông 54ừ 5.2.6 Thiết kế các b ộ điều khi n 54ể 5.3 Mô phỏng và đánh giá ết quảk 58

5.3.1 Sơ đồ mô ph ng 58ỏ 5.3.2 Kết quả mô ph ng 59ỏ CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KH O 67 Ả PHỤ L C 68 Ụ

DANH M C Ụ CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

CHB-MLI Cascaded H-Bridge Multileve

Inverter Biến tần đa mức c u H x p chồng ầ ếFOC Field Oriented Control Điều khi n tựa từ thông ểSinPWM Sinusoidal Pulse Width Modulation Điều ch độ ộế r ng xung

hình sin THD Total Harmonic Distortion Tổng độ méo sóng hài ĐCKĐB-3P Động cơ không đồng bộ ba pha

SRF Synchronous Reference Frame Khung tham chiếu đồng

b ộ

PI Proportional Integral Bộ điều khi n t l tích ể ỷ ệ

phân

DANH MỤC HÌNH V Ẽ

Hình 1.1 Biến tần đa mức PowerFlex 6000 của hãng Rockwell-Automation 1

Hình 1.2 Cấu trúc 1 pha của nghịch lưu 5 mức c u H x p ch ng 2ầ ế ồ Hình 1.3 Cấu trúc 1 pha của nghịch lưu 5 mức diode k p 2ẹ Hình 1.4 Cấu trúc 1 pha của nghịch lưu 5 mứ ụ điện thay đổc t i 3

Hình 2.1 C u trúc m ch lấ ạ ực của biến t n c u H x p ch ng 13 m c 4ầ ầ ế ồ ứ Hình 2.2 Một số c u trúc chấ ỉnh lưu đa xung và dòng điện phía đầu vào 5

Hình 2.3 Cấu trúc chỉnh lưu 36 xung 5

Hình 2.4 Sơ đồ đấu dây c a biến áp Y/Z-1 6ủ Hình 2.5 Biểu diễn vector điện áp của biến áp Y/Z-1 6

Hình 2.6 Sơ đồ đấu dây c a biến áp Y/Z-2 7ủ Hình 2.7 Biểu diễn vector điện áp của biến áp Y/Z-2 7

Hình 2.8 C u trúc chấ ỉnh lưu diode 6 xung 8

Hình 2.9 Điện áp đầu vào và điện áp đầu ra của chỉnh lưu diode 6 xung 8

Hình 2.10 Trạng thái đóng cắt của mỗ ầu H 9i c Hình 2.11 Cấu trúc 1 pha của nghịch lưu 13 mức cầu H x p ch ng 10ế ồ Hình 2.12 Sơ đồ cấu trúc của nghịch lưu 3 pha 13 mức c u H x p ch ng 11ầ ế ồ Hình 3.1 Sơ đồ điều chế lư ng cực cho nghỡ ịch lưu cầu H 1 pha 12

Hình 3.2 Điều ch PWM lưỡế ng cực cho nghịch lưu cầu 1 pha 12

Hình 3.3 Sơ đồ điều chế đơn cực cho nghịch lưu cầu H 1 pha 13

Hình 3.4 Điều ch PWM đơn cựế c cho nghịch lưu cầu H 1 pha 13

Hình 3.5 Dạng sóng mang dịch pha và điện áp đầu ra c a nghủ ịch lưu 13 mức 14

Hình 3.6 a Sóng mang ki u IPD; b Dể ạng điện áp ra vAN ứng v i ki u sóng mang ớ ể IPD; c Sóng mang ki u APOD; d Sóng mang ki u POD 15ể ể Hình 3.7 Cấu trúc CHB-MLI 13 m c 16ứ Hình 3.8 Khối phát xung theo d ng sóng mang IPD 16ạ Hình 3.9 Khối mạch lực 1 pha của CHB-MLI 13 m c 16ứ Hình 3.10 Khối nghịch lưu cầu H 1 pha 17

Hình 3.11 Điện áp ba pha đầu ra 17

Hình 3.12 Phân tích phổ sóng hài điện áp pha A 17

Hình 3.13 Dòng điện đầu ra pha A 18

Hình 3.14 Phân tích phổ sóng hài của dòng điện pha A 18

Hình 3.15 Dòng điện phía đầu vào 18

Hình 3.16 Phân tích phổ sóng hài của dòng điện đầu vào 18

Hình 3.17 C u hình c u H có thêm contactor u ra 19ấ ầ ở đầ Hình 3.18 Kĩ thuật dịch điểm trung tính khi lỗi 2 cầu H pha A cho CHB-MLI 13 m c 20ứ Hình 3.19 Điện áp dây khi bi n tần ế ở trạng thái bình thường 20

Hình 3.20 Điện áp dây khi pha A m t 2 module 21ấ

Hình 3.21 Điện áp dây khi bypass 2 module pha B và 2 module pha C 21

Hình 3.22 Điện áp dây khi sử d ng dụ ịch điểm trung tính 22

Hình 4.1 Cấu tạo động cơ không đồng b ba pha 24ộ Hình 4.2 Phần stator 25

Hình 4.3 Rotor dây qu n và l ng sóc 26ấ ồ Hình 4.4 Sơ đồ ộ m t sợi hệ khởi động mềm b ng bi n tằ ế ần hòa đồng bộ lưới 27

Hình 4.5 Quy trình khởi động theo nguyên lý hòa đồng bộ 27

Hình 4.6 Đặc tích cơ và cấu trúc điều khi n V/F 28ể Hình 4.7 Cấu trúc vòng khóa pha cho lưới điện 3 pha 29

Hình 4.8 Sơ đồ đơn giản mạch vòng điều chỉnh góc pha PLL 30

Hình 4.9 Cấu trúc điều khiển khởi động bằng biến tần 32

Hình 4.10 Vector lượng đặt áp ba pha cho biến tần trên hệ trục dqg 33

Hình 4.11 Cấu trúc vòng điều khiển bám góc pha 34

Hình 4.12 Mạch vòng điều chỉnh bám biên độ 34

Hình 4.13 Sơ đồ cấu trúc mô ph ng 36ỏ Hình 4.14 Bên trong khối biến t n 36ầ Hình 4.15 Điện áp động cơ trong quá trình tăng tốc và hòa đồng bộ 36

Hình 4.16 Điện áp t i thời đi m nối lưới 37ạ ể Hình 4.17 Dòng điện trong quá trình tăng tốc và hòa đồng bộ 37

Hình 4.18 Dòng điện tại thời đi m nối lưới 38ể Hình 4.19 Thành phần trục d,q và góc pha của điện áp lưới 38

Hình 4.20 Điện áp tr c d và sai lụ ệch góc pha trong quá trình đồng b ộ lưới 39

Hình 4.21 Điện áp và góc pha bi n t n so vế ầ ới lưới khi hòa đồng bộ 39

Hình 4.22 Điện áp trục d và điện áp pha khi hòa đồng bộ 40

Hình 4.23 Mô men và tốc đ cộ ủa động cơ 40

Hình 4.24 Momen và tốc đ tộ ại thời điểm nối lưới 41

Hình 4.25 Dòng điện đầu vào phía lưới 41

Hình 4.26 Phổ sóng hài dòng đầu vào phía lưới 41

Hình 4.27 Dòng điện của quá trình nối lưới không đồng b 42ộ Hình 4.28 Dòng điện tại thời đi m nối lưới 42ể Hình 4.29 Mô men và tốc đ c a quá trình nộ ủ ối lưới không đồng b 43ộ Hình 4.30 Mô men và tốc đ tộ ại thời điểm nối lưới 43

Hình 5.1 Mô hình đơn giản của ĐCKĐB-3P 45

Hình 5.2 Vector dòng stator trên hệ tọa độ cố định αβ và hệ ọ t a độ quay dq 47

Hình 5.3 Mô hình của động cơ không đồng bộ ba pha trên hệ tọa độ dq 50

Hình 5.4 Cấu trúc FOC kết hợp thu t toán khậ ắc phục lỗi cho ĐCKĐB-3P 50

Hình 5.5 Khâu chuyển h tệ ọa đ abc sang αβ trong Simulinkộ 51

Hình 5.6 Khâu chuyển h tệ ọa đ dq sang αβ trên Simulinkộ 52

Hình 5.7 Khâu chuyển h tệ ọa đ αβ sang dq trên Simulinkộ 52

Hình 5.8 Minh họa phương pháp dịch điểm trung tính 53

Hình 5.9 Mô hình từ thông trên Simulink 54

Hình 5.10 Cấu trúc mạch vòng điều khi n dòng i 55ể s. Hình 5.11 Bộ điều khiển dòng điện trên Simulink 56

Hình 5.12 Cấu trúc mạch vòng điều khi n t thông rotor ể ừ rd 56

Hình 5.13 C u trúc mấ ạch vòng điều khi n tể ốc độ 57

Hình 5.14 Sơ đồ mô phỏng điều khiển FOC cho ĐCKĐB-3P sử dụng CHB-MLI 59

Hình 5.15 Đáp ứng từ thông rô to 59

Hình 5.16 Đáp ứng tốc độ 60

Hình 5.17 Đáp ứng dòng điện i 60sd Hình 5.18 Đáp ứng dòng điện i 61sq Hình 5.19 Mô men đầu trục động cơ 61

Hình 5.20 Điện áp pha và điện áp dây 62

Hình 5.21 Điện áp pha và dây khi khi l i 2 module pha A 62ỗ Hình 5.22 Dòng điện ba pha động cơ 63

Hình 5.23 Phổ sóng hài của dòng điện pha A 63

Hình 5.24 Điện áp pha và dây khi bypass 2 module pha B và 2 module pha C 64

Hình 5.25 Tốc độ động cơ khi bypass 2 module pha B và 2 module pha C 64

DANH M C Ụ BẢNG

B ng 1.1 So sánh linh ki n 1 pha giả ệ ữa các cấu trúc của nghịch lưu đa mức 3

B ng 2.1 M t sả ộ ố trạng thái đóng cắt của van tương ứng v i giá trớ ị điện áp của nghịch lưu 13 mức 10

B ng 4.1 Tham s ả ố trên nhãn ĐCKĐB-3P 35

1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BIẾN TẦN TRUNG THẾ

1.1 T ng quan vổ ề biến tấn trung th ế

Trong những năm gần đây nhiề ứu ng d ng trong công nghi p yêu c u nâng cao ụ ệ ầcông suất của máy móc và thiết bị Các động cơ sử dụng cấp điện áp trung thế với công su t c hàng mega-oát ấ ỡ ngày càng tăng lên Đố ới lưới điệi v n trung th viế ệc

k t n i tr c ti p van bán d n công suế ố ự ế ẫ ất là vấn đề ết sứ h c ph c t p B biứ ạ ộ ến tần đa

mức được đề xuất nhằm đáp ứng cho các ng d ng s d ng cứ ụ ử ụ ấp điện áp trung th ế

có công su t lấ ớn như trong các hệ thống bơm, quạt, máy nghiền… Ngoài ra bộ

bi n tế ần đa mức còn được s d ng trong các ng d ng công su t nh , trong các ử ụ ứ ụ ấ ỏnguồn năng lượng tái tạo như gió, pin mặt trời

Khái ni m v b bi n tệ ề ộ ế ần đa mức đã được gi i thi u tớ ệ ừ năm 1975 Thuật ngữ đa

mức bắ ầt đu với bộ ế bi n t n 3 mầ ức, sau đó một số ộ ế b bi n t n ầ đa mức v i các cớ ấu trúc khác đã được phát triển Tuy nhiên, khái niệm cơ bản của bộ bi n tần đa mức ế

là s d ng chu i van bán d n công su t v i m t s nguử ụ ỗ ẫ ấ ớ ộ ố ồn điện áp m t chi u ộ ề thấp

để thực hiện việc biến đổi công suất bằng cách t ng h p dổ ợ ạng sóng điện áp hình thang ở đầu ra Tụ điện, pin và các nguồn năng lượng tái t o có thạ ể được s d ng ử ụnhư nhiều nguồn điện áp m t chi u T h p các ộ ề ổ ợ chuyển mạch c a các van bán d n ủ ẫcông suất tạo ra được các nguồn điện áp cao u ra cở đầ ủa bộ biến tần đa mức

Hình 1.1 Biế ầ đa mứn t n c PowerFlex 6000 c a hãng Rockwell-Automation ủ

1.2 Ưu điểm và nhược điểm

Biến tần đa mức có nhiều ưu điểm như sau:

• Điện áp đầu ra d ng hình thang vạ ới độ méo sóng hài th p, gi m tấ ả ốc độ ế bi n thiên điện áp dv/dt, tốc độ biến thiên điện áp cao có thể dẫn đến phá hủy nhanh chóng lớp cách điện gi a các cuữ ộn dây động cơ do phóng điện Nó cũng là nguyên nhân gây ra nhiễu điện từ ảnh hưởng đến các thiết bị điện

t ử đặt gần cáp động lực

• Điện áp common - mode (CM) nh ỏ hơn so với biến t n h ầ ạ thế

• Dòng điện phía đầ vào có độu méo hài thấp, gần hình sin

• Biến tần đa mức có th hoể ạt động t n s chuy n mở ầ ố ể ạch cơ bản và t n s ầ ốchuyển mạch cao Khi t n s ầ ố chuyển mạch th p s giấ ẽ ảm đượ ổn hao đóng c tcắt

2

Tuy nhiên cũng có một vài nhược điểm Một nhược điểm lớn nhất đó là cần một

số lượng l n van bán d n công su t M c dù các van dùng trong bi n tớ ẫ ấ ặ ế ần đa mức chịu điện áp định mức thấp nhưng mỗi van lại yêu cầu có mạch điều khiển riêng Điều này làm cho h ệthống t n kém và phố ức tạp hơn

1.3 Các cấu trúc c a bi n t n trung th ủ ế ầ ế

Có 3 dạng c u trúc ph bi n cấ ổ ế ủa biến t n trung th : ầ ế

• C u H x p ch ng (Cascade H Bridge Inverters) ầ ế ồ

• Diode kẹp (Diode Clamped Inverters)

• Tụ điện thay đổi (FC - Fly Capacitor Inverters)

1.3.1.1 C u trúc c u H x p ch ng ấ ầ ế ồ

Biến tần đa mức c u H x p chầ ế ồng được c u thành t nhi u c u H m c n i ti p, ấ ừ ề ầ ắ ố ế

mỗi cầu H g m 4 van bán d n mồ ẫ ắc theo sơ đồ ầu, đượ c c c p b i ngu n m t chiấ ở ồ ộ ều

DC Hình 1.2 C u trúc 1 pha cấ ủa nghịch lưu 5 mức c u H x p ch ngầ ế ồ là sơ đồ ấu ctrúc 1 pha của bộ nghịch lưu 5 mức cầu H xếp chồng

Hình 1.2 C u trúc 1 pha c a nghấ ủ ịch lưu 5 mức c u H x p ch ng ầ ế ồ

1.3.1.2 C u trúc d ấ iode kẹp

Cấu trúc này được gi i thi u bớ ệ ởi A Nabae, I Takahashi và H Akagi vào năm

1981 S d ng phù h p khi các ngu n m t chi u ử ụ ợ ồ ộ ề được tạo nên t ngu n xoay chi u ừ ồ ề

S cố ấp điện áp trong bi n tế ần đa mức s d ng c u trúc diode kử ụ ấ ẹp được phân chia

nhỏ hơn nhờ chu i các tỗ ụ điện m c n i ti p ắ ố ế Hình 1.3 C u trúc 1 pha cấ ủa nghịchlưu 5 mức diode kẹp

Hình 1.3 C u trúc 1 pha c a nghấ ủ ịch lưu 5 mức diode k p ẹ

3

1.3.1.3 C u trúc t ấ ụ điện thay đổi

C u trúc tấ ụ điện thay đổi (FC), ấu trúc này được đề xuất năm 1993 bở c i Meynard

và Foch Hình 1.4 C u trúc 1 pha cấ ủa nghịch lưu 5 mức tụ điện thay đổi mô tả cấu trúc bộ biến đổi đa mức 1 pha dùng tụ điện thay đổ ới 5 mi v ức điện áp

Hình 1.4 C u trúc 1 pha c a nghấ ủ ịch lưu 5 mứ ụ điện thay đổc t i

Giữa các c u trúc nghấ ịch lưu đa mức ta th y c u trúc c u H x p ch ng chiấ ấ ầ ế ồ ếm ưu thế vì các ưu điểm sau:

• Tiết kiệm được số link ki n (B ng 1.1) ệ ả

• Dễ dàng thay đổi cấu hình bằng cách tăng, giảm số ạ m ch c u H ầ

• Đảm bảo được yêu cầu chất lượng về mặt điện áp và công suấ ớn t l

B ng 1.1 So sánh linh ki n 1 pha gi a các c u trúc c a nghả ệ ữ ấ ủ ịch lưu đa mức

C u hình nghấ ịch lưu Diode kẹp NPC Tụ thay đổi C u H x p ch ng ầ ế ồ

Vì những ưu điểm trên, trong đồ án này em s d ng c u trúc cử ụ ấ ầu H đa mức x p ế

chồng cho biến tần trung thế 13 mứ c

4

CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC MẠCH LỰC CỦA BIẾN TẦN TRUNG THẾ

CẦU H XẾP CHỒNG

CHB-MLI được c u t o t nhi u module công su t c u H m c n i ti p v i nhau ấ ạ ừ ề ấ ầ ắ ố ế ớ

M i module c u H bao g m m t b nghỗ ầ ồ ộ ộ ịch lưu cầu H 1 pha, 1 tụ điện DC-link, 1

bộ chỉnh lưu cầu diode 3 pha 6 xung v i nguớ ồn điện áp đầu vào đượ ấ ừc l y t phía thứ c p cấ ủa biến áp l ch pha ệ

Hình 2.1 C u trúc m ch l c c a bi n t n c u H x p ch ng 13 m c ấ ạ ự ủ ế ầ ầ ế ồ ứ

2.1 Chỉnh lưu đa xung

Biến t n trung th c u H x p ch ng s d ng c u trúc chầ ế ầ ế ồ ử ụ ấ ỉnh lưu đa xung Bộ chỉnh lưu đa xung gồm các cầu chỉnh lưu diode 6 xung riêng biệt, được cấp nguồn bởi

m t máy bi n áp l ch pha vộ ế ệ ới m t sộ ố cuộn dây th c p ứ ấ

Ưu điểm chính của bộ chỉnh lưu đa xung nằm ở khả năng giảm sóng hài ở dòng điện phía đầu vào mà không cần sử dụng các bộ lọc, qua đó giúp hạn chế ảnh hưởng của sóng hài lên phía lưới Điều này đạt được nh máy biờ ến áp đặt l ch pha, ệqua đó một số thành phần dòng điện sóng hài bậc th p do bộ chấ ỉnh lưu 6 xung tạo

ra bị triệt tiêu trong cuộn sơ cấp c a máy bi n áp Khi sủ ế ố lượng xung chỉnh lưu càng cao thì độ méo hài dòng điện càng thấp, kèm theo đó là độ phức tạp của sơ

đồ mạch cũng tăng lên Vì vậy cấu trúc chỉnh lưu đa xung thường được dùng với

h ệ thống công su t l n ấ ớ

5

Hình 2.2 M t s c u trúc chộ ố ấ ỉnh lưu đa xung và dòng điệ phía đần u vào

Trong Hình 2.3 là sơ đồ ấ c u trúc c a chủ ỉnh lưu 36 xung, gồm có 6 c u chầ ỉnh lưu diode 6 xung m c theo ki u riêng bi t, máy biắ ể ệ ến áp đầu vào thu c d ng máy biộ ạ ến

áp nhi u cu n dây v i 1 cuề ộ ớ ộn dây phía sơ cấp và 6 cu n dây phía th c p nhộ ứ ấ ằm mục đích tạo ra 6 nguồn điện áp 3 pha l ch pha nhau 10ệ cung c p cho 6 c u ch nh ấ ầ ỉlưu tương ứng Tụ điện phía đầu ra dùng để san phẳng điện áp sau chỉnh lưu

Biến áp lệch pha được sử dụng để ạ t o chỉnh lưu đa xung trong biến tần đa mức cầu

H xếp ch ng Nó có ba chồ ức năng chính bao gồm:

• Dịch chuyển góc pha giữa điện áp dây phía th cứ ấp và phía sơ cấp

6

• Chuyển t ừ điện áp quy chu n cẩ ủa lưới điện xoay chiều sang điện áp th ứcấp thích h p v i yêu cợ ớ ầu của tải

• Cách ly giữa bộ chỉnh lưu và lưới điện

Theo cách b trí cu n dây, máy bi n áp có thố ộ ế ể được phân lo i thành các c u hình ạ ấY/Z và / Z , trong đó cuộn dây phía thứ cấp được đấu zigzag Với đề tài này, em dùng c u hình ấ Y/Z nên trong phạm vi đồ án ch d ng l i tìm hi u c u hình ỉ ừ ạ ể ấ Y/Z Tùy thu c vào cách k t n i cuộ ế ố ộn dây, điện áp dây phía th c p có th s m ho c tr ứ ấ ể ớ ặ ễpha so với điện áp phía sơ cấp m t góc ộ Bi n áp ế Y/Z-1 ạo ra điệ t n áp phía th ứcấp sớm pha hơn điện áp sơ cấp, trong khi đó biến áp Y/Z-2 tạo ra điện áp phía th ứcấp tr ễ pha hơn điện áp phía th c p ứ ấ

N3, cách đấu nối như vậy được gọi là đấu theo kiểu zigzag

Hình 2.4 Sơ đồ đấ u dây c a bi n áp Y/Z-1 ủ ế

Hình 2.5 Biểu diễn vector điện áp c a bi n áp Y/Z-1 ủ ế

Trong sơ đồ góc pha có thể th y rằng, máy biến áp có thể tạo ra góc lệch pha ấ , được xác đ nh bởi ị

= Vab−VAB PT 2.2

Q ax

AB ab

VN

Hình 2.6 Sơ đồ đấ u dây c a bi n áp Y/Z-2 ủ ế

Hình 2.7 Biểu diễn vector điện áp c a bi n áp Y/Z-2 ủ ế

C u hình máy bi n áp ấ ế Y/Z-2 được trình bày như Hình 2.6 Cu n dây phía th cộ ứ ấp đấu hình sao, trong khi đó các cuộn dây N2 ở phía thứ cấp được đấu theo thứ tự ngược lại so v i cấu trúc ớ Y/Z-1 Với cấu trúc này thì điện áp dây phía thứ cấp sẽ chậm pha hơn so với điện áp dây phía sơ cấp một góc M i quan h gi a t s ố ệ ữ ỷ ốvòng dây c a 2 cu n dây và phía th c p v i góc l ch pha ủ ộ N2 N3 ứ ấ ớ ệ và t s bi n ỷ ố ếáp:

( ) ( )

8

2.1.2 Chỉnh lưu 6 xung

Chỉnh lưu đa xung có cấu trúc từ nhiều cầu chỉnh lưu 6 xung, cấu trúc của cầu chỉnh lưu 6 xung như Hình 2.8 Mạch van gồm 2 nhóm, các diode D , D và D 1 3 5

đấu kiểu catot chung nên hoạt động như sau: D d1 ẫn khi điện áp vadương nhất, D3

d n khi ẫ vb dương nhất, D d n khi 5 ẫ vc dương nhất Các diode D , D , D2 4 6 đấu theo

ki u anot chung nên D d n khi ể 2 ẫ vc âm nh t, D d n khi ấ 4 ẫ va âm nh t và D d n khi ấ 6 ẫ vb

âm nhất

Hình 2.8 C u trúc chấ ỉnh lưu diode 6 xung

Điện áp đầu ra cud ủa chỉnh lưu là:

2

2.34

d

Trong đó U2là giá trị hiệu d ng cụ ủa điện áp pha đầu vào

Trong Hình 2.9 là dạng điện áp đầu ra c a m ch chủ ạ ỉnh lưu có dạng g n sóng, không ợ

phẳng và đập m ch 6 l n trong m t chu kì cạ ầ ộ ủa điện áp đầu vào

Hình 2.9 Điện áp đầu vào và điện áp đầu ra c a chủ ỉnh lưu diode 6 xung

2.2 Nghịch lưu đa mức

Đúng với tên gọi của biến tần đa mức cầu H xếp chồng, nghịch lưu trong CHBMLI s d ng các c u H m c n i tiử ụ ầ ắ ố ếp v i nhau, m i cớ ỗ ầu H gồm 4 van bán d n m c ẫ ắtheo sơ đồ ầu, đượ c c cấp bởi nguồn một chiều được tạo ra bởi bộ chỉnh lưu đa xung như đã đề cập ở phần trên Mỗi cầu H sẽ tạo ra 3 mức điện áp (Vdc, 0, -Vdc) tương ứng với các trạng thái (1, 0, -1) Các trạng thái đóng cắt ứng với mỗi mức điện áp được thể hiện như trong Hình 2.10

-9

Hình 2.10 Trạng thái đóng cắ ủt c a m cỗi ầu H

T ừ đây có thể thấy được với n ầ c u H trên m i pha c a CHB-MLI s t o ra mỗ ủ ẽ ạ m ức điện áp dương, mức điện áp 0 và m mức điện áp âm Như vậy với biến tần đa mức cầu H x p ch ng có c u H trên m i pha thì s mế ồ n ầ ỗ ố ức điện áp đầu ra s ẽ là:

m= n+ PT 2.6

Với m là số ức điệ m n áp của biến t n ầ

Hình 2.11 là c u trúc m t pha c a nghấ ộ ủ ịch lưu 13 mức dùng 6 c u H nầ ối tầng Khi các van S1i và S4i i =( 1,6) cùng dẫn thì điện áp đầu ra trên cầu Hi (i =1,6) là vHi

= Vdc, khi đó điện áp đầu ra của pha A là 6

1

6

AN Hi dc i

10

Hình 2.11 C u trúc 1 pha c a nghấ ủ ịch lưu 13 mức c u H x p ch ng ầ ế ồ

Vì s ng thái chuy n mố trạ ể ạch để thu được các mức điện áp c a nghủ ịch lưu 13 mức

là r t nhi u nên B ng chấ ề ả ỉ đưa ra một số trạng thái chuy n mể ạch để thu được các

11

Trong đề tài đồ án này em sử dụng CHB-MLI 13 mức, mỗi pha có 6 cầu H như trong Hình 2.12, dùng cho ứng d ng khụ ởi động và điều khi n tể ốc độ động cơ không

đồng b rotor l ng sóc có công suất l n ộ ồ ớ

Hình 2.12 Sơ đồ ấ c u trúc c a nghủ ịch lưu 3 pha 13 mức c u H x p ch ng ầ ế ồ

26

cách điện với trục Ba chổi than cố định và luôn tỳ trên vành trượt này để

dẫn điện vào m t bi n trộ ế ở cũng nối sao nằm ngoài động cơ để khởi động

hoặc điều ch nh tỉ ốc độ

Hình 4.3 Rotor dây qu n và l ng sócấ ồ

4.1.2 Nguyên lý làm việc

Ba cuộn dây stator của động cơ được bố trí lệch nhau 120 , khi nối với nguồn điện

áp ba pha đối xứng 120 điện, trong các cuộn dây stator có dòng điện chạy qua tạo

ra một từ trường quay, quay với tốc độ n 1 = 60f/p (f là tần số điện áp ba pha, p là

số đôi cực của động cơ) Từ trường quay cắt qua các thanh dẫn của dây quấn rotor, tạo ra các sức điện động cảm ứng Vì trong dây quấn rotor nối ngắn mạch, nên sức điện động cả ứng sinh ra dòng điện chạy trong các thanh dẫn của rotor Lực tác m dụng tương hỗ giữa từ trường quay với các thanh dẫn rotor có dòng điện chạy qua làm rotor quay cùng chiều quay vớ ừ trường vớ ốc độ n < ni t i t 1

4.1.3 Các vấn đề khi khởi độ ng đ ộng cơ công suấ t lớn

Đối với các hệ truyền động ĐCKĐB-3P công su t l n vấ ớ ấn đề ề khởi động là một v trong nh ng vữ ấn đề chính c n ph i quan tâm Vi c khầ ả ệ ởi động tr c tiự ếp ĐCKĐB-3P công su t l n khiấ ớ ến cho mô men điện từ tăng đột ng t ộ và dao động m nh d n ạ ẫđến độ giật lớn, có thể gây ảnh hưởng xấu đến các kết cấu cơ khí của hệ thống Đối với lưới điện và động cơ, việc khởi động tr c ti p khiự ế ến dòng điện có th ể tăng

t ừ 5 đến 8 lần dòng định m c cứ ủa động cơ, dẫn đến hiện tượng sụt áp trên lưới điện gây ảnh hưởng tr c tiự ếp đến các thi b ết ị khác Ngoài ra khi điện áp b suy gi m thì ị ả

mô men điện từ cũng bị suy giảm theo dẫn đến quá trình tăng tốc của động cơ chậm đi, khiến thời gian duy trì dòng điện lớn hơn dòng định m c b kéo dài và d ứ ị ễ

dẫn đến quá nhi t, gây t n hệ ổ ạ ếi đ n lớp cách điện c a ủ động cơ

4.2 Khởi động động cơ công suất lớn dùng bi n t n ế ầ

Khởi động mềm cho động cơ công suấ ớn hay đượt l c sử dụng rộng rãi là bộ điều

áp xoay chi u ba pha về ới các tính năng như điều khiển điện áp, điều khi n dòng ểđiện và điều khiển trực tiếp momen có thể giải quyết hầu hết các bài toán về khởi động trong thực t Tuy nhiên trong m t s ế ộ ố trường hợp đặc biệt như hệ ống bơm thtrung th c n c yêu c u v khế ầ ả ầ ề ởi động lẫn điều ch nh tỉ ốc độ thì bộ điều áp xoay chiều lại không đáp ứng được, để giải quyết được vấn đề rên t thì biến tần ngoài chức năng điều chỉnh tốc độ cần phải có khả năng khởi động và nối lưới Thông thường, điện áp phía đầu ra của biến tần luôn khác với lưới điện về giá trị tức thời

N u thế ực hiện vi c nệ ối lưới theo nguyên tắc không đồng b tộ ức là ngắt ếbi n t n ra ầtrướ ồ ốc r i n i mới đóng động cơ vào lưới thì nguy cơ xảy ra sự cố quá dòng và dao

27

động momen thời điểở m nối lưới rất cao, gây ảnh hưởng đến hệ truyền động Nguyên nhân là do t i thạ ời điểm trước khi nối lưới, do phía rotor v n quay theo ẫquán tính và v n còn tẫ ừ dư nên cảm ứng sang phía stator m t sộ ức điện động cảm ứng mà các thông số như tần số, góc pha và biên độ khác với điện áp lưới Điều này khiến cho khi đóng ới ngay sau đó khiến dòng điện và momen tăng vọlư t lên khi n h ế ệ thống b ị dao động mạnh Do đó, biến t n phầ ải có chức năng hòa đồng b ộlưới thì mới có khả năng khở ộng động cơ.i đ

Sơ đồ một sợi của hệ thống khởi động mềm bằng biến tần như Hình 4.4, bao gồm

m t bộ ộ PLC để ử x lý các tín hi u logic, m t b bi n t n, m t contactor nệ ộ ộ ế ầ ộ ối lưới

K L1và một contactor phía đầu ra bi n t n ế ầ KM1

Hình 4.4 Sơ đồ m t s i h ộ ợ ệ khởi động m m b ng bi n tề ằ ế ần hòa đồng b ộ lưới

Quy trình khởi động theo nguyên lý hòa đồng b ộđược mô tả như Hình 4.5

Hình 4.5 Quy trình khởi động theo nguyên lý hòa đồng b ộ

4.2.1 Phương pháp điều khiển tần số vô hướng

Trong phương pháp khởi động động cơ dùng biến tần, ta sử dụng cấu trúc điều khi n ể V/F để thực hiện quá trình tăng tốc động cơ

Trong đó: s là độ trượt đặc trưng cho tải

zplà số ặ c p c c ự

ꞷs = 2πfs ( fslà tần s ngu n cố ồ ấp cho động cơ)

Khi điều khiển tần số cần đồng thời điều khiển điện áp nguồn, lý do là bởi vì khi điều ch nh giảm tần s xu ng thấp, tr kháng động cơ giảm theo tần s , nỉ ố ố ở ố ếu điện

áp nguồn gi nguyên giá tr nh mữ ị đị ức sẽ dẫn đến quá dòng động cơ

Điều khi n t n sể ầ ố vô hướng lấy từ thông stator làm đối tượng điều khiển và biên

độ từ thông stator đư c tính: ợ

s s s

Ekf

Hình 4.6 Đặc tích cơ và cấu trúc điều khi n V/F ể

Từ đặc tính cơ của động cơ ta thấy momen động cơ sinh ra suy giảm theo tốc độđộng cơ, do đó phương pháp điều khiển này phù hợp với nhóm tải bơm quạt có đặc tính momen:

29

2

c co

M =M +k PT 4.5

4.2.2 Thiết kế vòng khóa pha PLL

Để đồ ng b ộ được góc pha của điện áp bi n t n vế ầ ới điện áp lưới thì ta phải có được thông tin v góc pha cề ủa điện áp lưới Vòng khóa pha có nhi m v l y thông tin ệ ụ ấ

v góc pha cề ủa điện áp lưới để phục vụ việc đồng bộ góc pha Sau đây em sẽ nh trìbày c u trúc chi ti t vòng khóa pha ấ ế SRF PLL-

Hình 4.7 Cấu trúc vòng khóa pha cho lưới điện 3 pha

Trong Hình 4.7 là c u trúc vòng khóa pha SRF-PLL C u trúc này g m có khầ ấ ồ ối chuyển tọa độ ừ ệ ọa độ tĩnh sang hệ t t h t ọa độ quay, b ộ điều khi n PI và m t khâu ể ộtích phân Tín hiệu đầu vào là điện áp lưới và tín hiệu đầu ra là thông tin góc pha của điện áp lưới Dựa trên phép biến đổi hệ tọa độ abc-dq, vector điện áp ba pha

vg được biểu diễn trên hệ tọa độ quay đồng bộ ớ v i hai thành phần điện áp vdg và

vqg B ng viằ ệc điều khi n tể ốc độ quay c a hủ ệ trục tọa độ dq sao cho thành phần điện áp vqg = 0 thì vector điện áp lướ ẽ trùng v i truc i s ớ d Khi đó ta sẽ xác định được tần s và góc pha của điện áp lướố i thông qua tốc độ quay và góc quay c a h ủ ệtrục dq

S d ng phép biử ụ ến đổi Park, ta có:

a dg

qg

c

vv

là góc pha ước lượng được từ ộ PLL b

cos

sin

m dg

m qg

V Vv

Trong đó: Δθ sai lệch giữa góc pha ư c lướ ợng và góc pha thực

Để tuyến tính hóa vòng khóa pha, h ệ thống được gi ả định rằng nó đang ở trạng thái

có sai l ch là nh so v i tr ng thái th c cệ ỏ ớ ạ ự ủa lưới điện, nghĩa là có ˆ và ˆ Dưới điều kiện đó, ta có:

( )

ˆcos

V = đóng vai trò như tín hiệu sai l ch góc pha gi a góc pha thệ ữ ực

và góc pha ước lượng của vector điện áp Từ đây ta có thể xây dựng mạch vòng điều ch nh tuyỉ ến tính cho vòng khóa pha như Hình 4.8

Hình 4.8 Sơ đồ đơn giản mạch vòng điều ch nh góc pha PLL ỉ

H s ệ ố dao động t t dắ ần ξ = 0.71 và t n s cầ ố ắt ꞷc = 100π rad/s), ta thu đượ ( c tham

s cố ủa bộ khi n khi n PI: ể ể

2

p m c i m

KV

KV

=

=

PT 4.12

4.2.3 B l c thông th p ộ ọ ấ

B l c thông th p (LPF) là b l c cho phép tín hi u có t n sộ ọ ấ ộ ọ ệ ầ ố thấp hơn tần s cố ắt

đi qua và chặn lại các tín hiệu có tần số lớn hơn tần số cắt

Hàm truyền của bộ ọ l c thông th p trên miấ ền Laplace như sau:

c

= −

PT 4.14

Đáp ứng biên độ

Trong vùng t n s ầ ố thấp, biên độ của hàm đặc tính tần bằng 1, cho phép tín hi u có ệ

t n sầ ố thấp đi qua Ở vùng t n sầ ố cao biên độ suy gi m khi t n sả ầ ố tăng lên do đó tín hiệu có t n s cao b ầ ố ị suy giảm khi qua b lộ ọc

T n s cầ ố ắt ꞷc thường được ch n kho ng 1/10 t n s ọ ả ầ ố đóng cắt c a van bán d n trong ủ ẫnghịch lưu

4.2.4 T hiết kế đ ềi u khi n khể ởi động b ng biằ ến tần

Hình 4.9 C u trúc ấ điều khi n khể ởi động b ng bi n tằ ế ần

Hình 4.9 mô tả ấ c u trúc v quá trình khề ởi động động cơ, được chia thành 3 giai đoạn tương ứng với ba khối Giai đoạn tăng tốc (ACC), giai đoạn đồng bộ góc pha (PHASE_SYNC) và giai đoạn đồng b ộ biên độ AMP_SYNC) (

Mô tả các thành phần trong sơ đồ ấ c u trúc:

• Khối 1 + 4: Khâu ramp v i đớ ầu vào là lượng đặt biên độ và tần số nh đị

mức của điện áp lưới Nhiệm vụ tăng dần biên độ và t n s ầ ố điện áp theo đặc tính V/F

• Khối 2: Khâu chuyển t a đ từ sang ọ ộ dq abc

• Khối 3: Khâu điều chế độ rộng xung (PWM)

• Khối 5: Khâu tích phân dùng để tính giá trị góc pha từ tần số góc

• Khối 6+9: Khâu chuyển t a đ từ abc sang ọ ộ dq

33

• Khối 7: Bộ điều khiển PI dùng để điều khiển bám góc pha c a điện áp ủ

bi n t n vế ầ ới điện áp lưới

• Khối 8: Bộ điều khiển t lệ ỷ P dùng đểđiều khiển bám biên độđiện áp biến

t n vầ ới điện áp lưới

• Khối 10: B l c thông thộ ọ ấp (Low Pass Filter) dùng để loại bỏ thành phần sóng hài bậc cao của điện áp biến tần khi đo về

• Khối 11: Vòng khóa pha (Phase Locked Loop) dùng để lấy thông tin góc pha θgvà biên độ vdg của điện áp lưới phục vụ cho quá trình đồng bộ điện

áp biến tần và điện áp lưới

4.2.4.1. Quá trình tăng tốc

Khối ACC trong Hình 4.9 mô t cả ấu trúc điều khi n ể V/F VớV và i d = 2 flần lượt là biên độ và t n s ầ ố góc định m c cứ ủa điện áp lưới Sau khi qua khâu ramp biên độ v1 và t n s ầ ố *

1 sẽ được tăng dần đến giá trị định m c theo m i quan h ứ ố ệV/F = const Th c hi n phép chuy n tự ệ ể ọa độ dq-abc với vd=vd1, vq = 0 và góc pha của vector điện áp là θinv tạo ra điện áp đặt 3 pha vinv

4.2.4.2 Quá trình đồ ng b góc pha ộ

Sau khi đã đạt tần số định mức, khối PHASE_SYNC sẽ được kích hoạt để điện áp

đầu ra biến tần đồng pha với lưới điện Khối này có cấu trúc g m m t vòng khóa ồ ộpha (PLL) với đầu vào là điện áp ba pha của lưới Thông tin v góc pha cề ủa lưới

θg được s d ng cho b ử ụ ộ chuyển đổi tọa độ quay abc→dq v i ớ đầu vào là lượng đặt

áp ba pha mong muốnvinv

Hình 4.10 mô t vector ả lượng đặt áp ba pha vinv có góc pha θinv T vòng khóa pha ừ

ta có được thông tin v góc pha cề ủa điện áp lưới, chọn hệ tọa độ quay dqg t a theo ựvector điện áp lưới vg có trục dg trùng với vector điện áp lưới Từ sơ đồ vector ta thấy r ng nằ ếu điều khiển được tốc độ quay của vinvsao cho hình chi u cế ủa vector

inv

v n m trên trằ ục qg b ng 0 ằ (lúc ấy vinvs n m trên trẽ ằ ục dg) thì khi đó điện áp

bi n tế ần và điện áp lưới đồng pha v i nhau ớ

Hình 4.10 Vector lượng đặt áp ba pha cho bi n t n trên h c dqế ầ ệ trụ g

= − là góc lệch pha giữa vinv và vg

vdinv_GO là thành phần điện áp trên trục dg cvủa inv

Hình 4.11 Cấu trúc vòng điều khi n bám góc pha ể

C u trúc cấ ủa mạch vòng điều chỉnh nhưHình 4.11, đối tượng của mạch vòng điều khi n là m t khâu tích phân Do v y ta sể ộ ậ ẽ thiế ế ộ điềt k b u khiển PI tương tự như

b ộ điều khi n vòng khóa pha (PLL) ể ở

áp trên tr c ụ d c a ủ vinv, đây chính là biên độ điện áp đầu ra của biến t n ầ Vòng điều chỉnh bám biên độ sẽ sử dụng bộ điều khiển tỷ lệ để điều chỉnh lượng bù điện áp

Δvdvào biên độ điện áp đặt v1 sao cho e =dgv −vdInv→0

Hình 4.12 Mạch vòng điề chỉu nh bám biên độ

35

H s ệ ố Kpđượ tính như sau c d

p

vKv

=

Với Δvdlà lượng bù t b ừ ộ điều khi n, ể chọ Δvn d = 5%Δv

Δv là sai lệch giữa biên độ điện áp bi n tế ần vdinvvà biên độ điện áp lưới vdg

4.3 Mô phỏng và đánh giá kết qu ả

4.3.1 Sơ đồ mô phỏng

Tải được s d ng ử ụ ở đây là tải bơm quạt được ứng d ng nhi u trong công nghi p, ụ ề ệ

đặc tính cơ c a tải đượủ c mô tả như sau:

36

Hình 4.13 Sơ đồ ấ c u trúc mô ph ng ỏ

Hình 4.14 Bên trong kh i bi n t n ố ế ầ

4.3.2 K t qu mô ph ế ả ỏng và đánh giá

Mô phỏng quá trình khở ội đ ng trong kho ng thả ời gian 8s

Hình 4.15 Điện áp động cơ trong quá trình tăng tốc và hòa đồng b ộ

37

Hình 4.16 Điện áp t i thạ ời điểm ối lướn i

Hình 4.17 Dòng điện trong quá trình tăng tốc và hòa đồng b ộ