Chuyên đề: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT NÂNG CAO Mô hình mạch biến đổi DCDC

1 Chuyên đề:ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT NÂNG CAONội dung: Mô hình mạch biến đổi DCDCHọc viên: 1. Dương Quang Thắng2. Nguyễn Anh Dũng3. Quyền Trường Giang NỘI DUNG Mô hình chính xác Mô hình trung bình 2 Tổng kết

Chuyên đề:

ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT NÂNG CAO

Nội dung: Mô hình mạch biến đổi DC-DC

Học viên: 1 Dương Quang Thắng

2 Nguyễn Anh Dũng

3 Quyền Trường Giang

Tổng quan bộ biến đổi DC - DC

 Nguyên lý chung

c) Buck-Boost Converter

 Thông số:𝐸 = 24𝑉; 𝐿 = 69𝜇𝐻; 𝐶 = 220𝜇𝐹; 𝑅 = 1; 𝑓 = 100𝑘𝐻𝑧

 Sơ đồ:

 Mô phỏng Matlab: Buck Converter

Time (seconds)

Time Series Plot:

 Thông số:𝐸 = 24𝑉; 𝐿 = 69𝜇𝐻; 𝐶 = 220𝜇𝐹; 𝑅 = 1; 𝑓 = 100𝑘𝐻𝑧

 Sơ đồ:

 Mô phỏng Matlab: Boost Converter

Time (seconds)

Time Series Plot:

 Thông số:𝐸 = 24𝑉; 𝐿 = 69𝜇𝐻; 𝐶 = 220𝜇𝐹; 𝑅 = 1; 𝑓 = 100𝑘𝐻𝑧

 Sơ đồ:

 Mô phỏng Matlab: Buck-Boost Converter

Time (seconds)

Time Series Plot:

Time (seconds)

Time Series Plot:

 Đặc điểm chung

 Sử dụng trực tiếp hàm đóng cắt của van bán dẫn để mô tả

 Mô hình gần với trạng thái làm việc thật của bộ biến đổi

 Mô hình chính xác thể hiện bộ biến đổi là hệ thống có cấu trúc

thay đổi, phi tuyến

 Là cơ sở để chuyển sang các mô hình trạng thái trung bình.

𝐶 −

1 𝑅𝐶

𝑖𝐿

𝑣𝐶 +

1 𝐿

0 𝐸 (2.1)

Hay:

𝑑𝑥

𝑑𝑡 = 𝐴1𝑥 + 𝐵1𝑒

𝐶 −

1 𝑅𝐶

 Đưa vào hàm điều khiển đóng cắt ℎ 0; 1 , ta được:

𝐶 −

1 𝑅𝐶

𝑖𝐿

𝑣𝐶 + ℎ

𝐸 𝐿

𝐶 −

1 𝑅𝐶

; 𝐵 = 0; 𝑏 =

𝐸 𝐿

0 ; 𝑑 = 0;

R= 1;

L= 69e-6;

C= 220e-6;

T=1/f;

 Mô phỏng: 𝛼 = 20%

4 4.5 5 5.5

0 𝐸 (2.4)

Hay:

𝑑𝑥

𝑑𝑡 = 𝐴1𝑥 + 𝐵1𝑒

𝐶 −

1 𝑅𝐶

𝑖𝐿

𝑣𝐶 +

1 𝐿

0 𝐸 (2.5)

Hay:

𝑑𝑥

𝑑𝑡 = 𝐴2𝑥 + 𝐵2𝑒

 Đưa vào hàm điều khiển đóng cắt ℎ 0; 1 , ta được:

𝐶 −

1 𝑅𝐶

 Mô phỏng

 Thông số: 𝐸 = 24𝑉; 𝐿 = 69𝜇𝐻; 𝐶 = 220𝜇𝐹; 𝑅 = 1; 𝑓 = 100𝑘𝐻𝑧

 Sơ đồ mô phỏng:

 Mô phỏng: 𝛼 = 20%

36.5 37 37.5 38 38.5

0 𝐸 (2.7)

Hay:

𝑑𝑥

𝑑𝑡 = 𝐴1𝑥 + 𝐵1𝑒

 Đưa vào hàm điều khiển đóng cắt ℎ 0; 1 , ta được:

𝑖𝐿

𝑣𝐶 + ℎ

0 − 1

𝐿 1

𝐶 0

𝑖𝐿

𝑣𝐶 + ℎ

𝐸 𝐿

𝐶 −

1 𝑅𝐶

0 ; 𝑑 = 0;

 Mô phỏng

 Thông số: 𝐸 = 24𝑉; 𝐿 = 69𝜇𝐻; 𝐶 = 220𝜇𝐹; 𝑅 = 1; 𝑓 = 100𝑘𝐻𝑧

 Sơ đồ mô phỏng:

 Đưa h vào biến đầu vào:

𝑖𝐿

𝑣𝐶 + ℎ

𝐸𝐿0

𝐴1 =

𝐿1

1𝑅𝐶

; 𝐵1 =

1𝐿0

𝐴2 =

𝐿1

1𝑅𝐶

1𝑅𝐶

; 𝐵 = ℎ

1𝐿0

 Ma trận 𝑩

𝐵𝑑 = 𝐴1 − 𝐴2 𝑥𝑒 + 𝐵1 − 𝐵2 𝐸

⇒ 𝐵𝑑 =

𝐸𝐿0

⇒ 𝐵 = 𝐵 𝐵𝑑 =

ℎ𝑒𝐿

𝐸𝐿

 Ma trận (𝒔𝑰 − 𝑨)(𝑠𝐼 − 𝐴) =

⇒ 𝑑𝑒𝑡 𝑠𝐼 − 𝐴 = 𝑠2 + 1

𝑅𝐶 𝑠 +

1𝐿𝐶𝑑𝑒𝑡 𝑠𝐼 − 𝐴 = 1

𝑠

𝐸𝐿

1𝐶

𝐸𝐿

1𝐶

𝑒 = 𝐺21 =

𝑅ℎ𝑒(𝑅𝐿𝐶𝑠2 + 𝐿𝑠 + 𝑅)

𝐿

ℎ = 𝐺12 =

𝑅𝐶𝐸𝑠 + 𝐸 (𝑅𝐿𝐶𝑠2 + 𝐿𝑠 + 𝑅)

𝑣𝑜

ℎ = 𝐺22 =

𝑅𝐸 (𝑅𝐿𝐶𝑠2 + 𝐿𝑠 + 𝑅)

𝐴2 =

𝐿1

1𝑅𝐶

; 𝐵2 =

1𝐿0

𝐴 =

𝐿(1 − ℎ) 1

1𝑅𝐶

; 𝐵 =

1𝐿0

 Điểm làm việc: 𝑥𝑒, ℎ𝑒, 𝑒𝑒 = 𝐸

−(1 − ℎ𝑒)𝑣𝑒+𝐸 = 0(1 − ℎ𝑒)𝑖𝑒 − 𝑣𝑒

 Ma trận 𝑩

𝐵𝑑 = 𝐴1 − 𝐴2 𝑥𝑒 + 𝐵1 − 𝐵2 𝐸

⇒ 𝐵𝑑 =

𝐸𝐿(1 − ℎ𝑒)

−𝐸(1 − ℎ𝑒)2𝑅𝐶

⇒ 𝐵 =

1𝐿

𝐸𝐿(1 − ℎ𝑒)

−𝐸

 Ma trận (𝒔𝑰 − 𝑨)(𝑠𝐼 − 𝐴) =

⇒ 𝑑𝑒𝑡 𝑠𝐼 − 𝐴 = 𝑠2 + 1

𝑅𝐶 𝑠 + (1 − ℎ𝑒)

2 1𝐿𝐶𝑑𝑒𝑡 𝑠𝐼 − 𝐴 = 1

𝐶 𝑠

1 𝐿

𝐸 𝐿(1 − ℎ𝑒)

(1 − ℎ𝑒) 2 𝑅𝐶 (𝑠𝐼 − 𝐴) −1𝐵

𝐿(1 − ℎ𝑒)

1 𝐶

𝐸

𝐿𝐶 −

𝐸 (1 − ℎ𝑒) 2 𝑅𝐶𝒔

1 − ℎ𝑒 𝑅 𝑅𝐸 − 𝐿𝐸

(1 − ℎ𝑒) 2 𝑠

⇒ 𝑮 = (𝒔𝑰 − 𝑨) −𝟏𝑩 = 𝑮𝟏𝟏 𝑮𝟏𝟐

𝑒 = 𝐺21 =

1 − ℎ𝑒 𝑅(𝑅𝐿𝐶𝑠2 + 𝐿𝑠 + (1 − ℎ𝑒)2𝑅)

𝐿

ℎ = 𝐺12 =

𝑅𝐶𝐸(1 − ℎ𝑒)𝑠 +

2𝐸(1 − ℎ𝑒)(𝑅𝐿𝐶𝑠2 + 𝐿𝑠 + (1 − ℎ𝑒)2𝑅)

𝐿𝐸 (1 − ℎ )2𝑠

𝑣𝐶 + ℎ

𝐿1

𝑖𝐿

𝑣𝐶 + ℎ

𝐸𝐿0

1𝑅𝐶

; 𝐵 =

ℎ𝐿0

 Điểm làm việc: 𝑥𝑒, ℎ𝑒, 𝑒𝑒 = 𝐸(1 − ℎ𝑒)𝑣𝑒+ℎ𝑒𝐸 = 0

 Ma trận 𝑩

𝐵𝑑 = 𝐴1 − 𝐴2 𝑥𝑒 + 𝐵1 − 𝐵2 𝐸

⇒ 𝐵𝑑 =

𝐸𝐿(1 − ℎ𝑒)

−𝐸(1 − ℎ𝑒)2𝑅𝐶

⇒ 𝐵 =

1𝐿

𝐸𝐿(1 − ℎ𝑒)

ℎ𝑒𝐸

 Ma trận (𝒔𝑰 − 𝑨)(𝑠𝐼 − 𝐴) =

𝑠 −(1 − ℎ𝑒)1

𝐿(1 − ℎ𝑒)1

1𝑅𝐶

⇒ 𝑑𝑒𝑡 𝑠𝐼 − 𝐴 = 𝑠2 + 1

𝑅𝐶 𝑠 + (1 − ℎ𝑒)

2 1𝐿𝐶𝑑𝑒𝑡 𝑠𝐼 − 𝐴 = 1

−(1 − ℎ𝑒)1

1 𝐿

𝐸 𝐿(1 − ℎ𝑒)

(1 − ℎ𝑒) 2 𝑅𝐶 (𝑠𝐼 − 𝐴) −1𝐵

−ℎ𝑒 1 − ℎ𝑒 𝑅 −𝑅𝐸 − ℎ𝑒𝐿𝐸

(1 − ℎ𝑒) 2 𝑠

⇒ 𝑮 = (𝒔𝑰 − 𝑨) −𝟏𝑩 = 𝑮𝟏𝟏 𝑮𝟏𝟐

𝑒 = 𝐺21 =

−ℎ𝑒 1 − ℎ𝑒 𝑅(𝑅𝐿𝐶𝑠2 + 𝐿𝑠 + (1 − ℎ𝑒)2𝑅)

𝐿

ℎ = 𝐺12 =

𝑅𝐶𝐸(1 − ℎ𝑒)𝑠 +

(1 + ℎ𝑒)𝐸(1 − ℎ𝑒)(𝑅𝐿𝐶𝑠2 + 𝐿𝑠 + (1 − ℎ𝑒)2𝑅)

−𝑅𝐸 − ℎ𝑒𝐿𝐸 𝑠

DC-DC Converter

Ru

-𝑖𝐿

𝑣𝐶ℎ

𝐸

𝑣𝑟𝑒𝑓

 Kết quả

 Bản chất vật lý

 Mô hình chính xác

 Mô hình trung bình