PWM Methods

Các kỹ thuật điều chế độ rộng xung Nghịch lưu nguồn áp (VSI) Các phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) a) Sin PWM b) Bang bang c) SVPWM

Các Kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM) GV: Ths. Hà Xuân Hòa - Bộ môn Thiết bị điện - Điện tử I. Bộ nghịch lưu nguồn áp - Voltage Source Inverter (VSI) A. VSI sáu bước (Six-Step) - điều chế 180 o B. VSI điều chế độ rộng xung (Pulse-Width Modulated) II. Các phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM Methods) A. Sine PWM B. Hysteresis (Bang-bang) C. Điều chế vectơ không gian (Space Vector PWM) III. Tài li ệ u đ ọ c thêm I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI) A. Six-Step VSI (1)  Bộ nghịch lưu nguồn áp ba pha điều chế sau bước H. 1 Bộ nghịch lưu nguồn áp ba pha. Động cơ xoay chiều I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI) A. Six-Step VSI (2) H. 2 Dạng sóng các tín hiệu điều khiển van, trình tự chuyển mạch và các điện áp pha của bộ nghịch lưu nguồn áp sáu bước.  Các tín hiệu điều khiển van, trình tự chuyển mạch và các điện áp pha so với trung tính một chiều N: I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI) A. Six-Step VSI (3) Trong đó, 561 có nghĩ ĩĩ ĩa là S 5 , S 6 và S 1 dẫn/mở/on H. 3 Sáu vectơ điện áp của bộ nghịch lưu áp sáu bước.  Trình tự chuyển mạch: 561 (V 1 ) → →→ → 612 (V 2 ) → →→ → 123 (V 3 ) → →→ → 234 (V 4 ) → →→ → 345 (V 5 ) → →→ → 456 (V 6 ) → →→ → 561 (V 1 ) I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI) A. Six-Step VSI (4) H. 4 Dạng sóng các điện áp pha và điện áp dây của bộ nghịch lưu nguồn áp điều chế sáu bước.  Các điện áp dây (V ab , V bc , V ca ) và các điện áp pha (V an , V bn , V cn )  V ab = V aN - V bN  V bc = V bN - V cN  V ca = V cN - V aN  Các điện áp dây  V an = 2/3V aN - 1/3V bN - 1/3V cN  Các điện áp pha  V bn = -1/3V aN + 2/3V bN - 1/3V cN  V cn = -1/3V aN - 1/3V bN + 2/3V cN I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI) A. Six-Step VSI (5)  Biên độ điện áp dây (V ab , V bc , V ca )  Thành phần tần số cơ bản - bậc 1 (V ab ) 1  Các thành phần tần số hài bậc h (V ab ) h : biên độ của các hài tỷ lệ nghịch với bậc của hài đó dcdc dc V78.0V 6 2 V4 2 3 ≈== ππ (rms))(V 1ab ab dc 0.78 V trong do, h 6n 1 (n 1, 2, 3, .) h = = ± = h (V ) (rms) I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI) A. Six-Step VSI (6)  Đặc điểm của VSI điều chế sáu bước:  Dạng sóng điện áp pha thể hiện rõ “sáu bước”; vì vậy gọi là điều chế sáu bước.  Không có các hài bậc ba và bội số bậc ba của điện áp pha và dây và tương tự với các dòng điện hài bậc ba và bội bậc ba.  Điện áp ra của bộ nghịch lưu ba này chỉ có thể điều khiển bằng cách thay đổi điện áp một chiều đầu vào “DC-link” (V dc )  Mỗi van trong VSI dẫn liên tục trong 180 o ; vì vậy cũ ũũ ũng gọi là điều chế 180 o . I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI) B. VSI điều chế độ rộng xung PWM (1)  Mục đích áp dụng PWM  Nhược điểm khi áp dụng PWM  Tăng tổn thất chuyển mạch do tần số chuyển mạch PWM lớn  Giảm điện áp đầu ra  Phát EMI do nó tạo ra các hài bậc cao  Điều khiển điện áp đầu ra bộ nghịch lưu  Giảm các hài I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI) B. VSI điều chế độ rộng xung PWM (2)  Điều biến độ rộng xung (PWM) H. 5 Điều biến độ rộng xung. Điện thế điểm A (pha A) I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI) B. VSI điều chế độ rộng xung PWM (3)  Điện áp đầu ra bộ nghịch lưu  Khi v control > v tri , V A0 = V dc /2  Khi v control < v tri , V A0 = -V dc /2 0 1 ( ) / 2 control A tri dc v peak of V m v V = =  Chỉ số điều biến (m)  Điều khiển điện áp đầu ra bộ nghịch lưu  Biên độ của điện áp ra được điều khiển bằng biên độ của sóng điều khiển v control  Tần số cơ bản được điều khiển bằng tần số của sóng điều khiển v control  Tần số PWM bằng tần số của sóng mang v tri Trong đó, (V A0 ) 1 là thành phần tần số cơ bản của (VA0) [...]... phương pháp “Sine PWM và SV PWM (SVM) (1) Fig 12 So sánh vùng tuy n tính khi i u khi n i n áp gi a hai phương pháp “Sine PWM và SV PWM II Các phương pháp i u ch r ng xung PWM C Phương pháp i u ch vectơ không gian SVM (8) So sánh gi a phương pháp “Sine PWM và SV PWM (SVM) (1) Phương pháp i u ch SVM t o ít sóng hài trong i n áp và dòng i n ra hơn so v i phương pháp i u ch “sine PWM SVM t n d ng...II Các phương pháp i u ch A r ng xung PWM i u bi n PWM hình sin (Sine PWM) (1) B ngh ch lưu ba pha H 6 B ngh ch lưu ba pha II Các phương pháp i u ch r ng xung PWM A Sine PWM (2) Các d ng sóng PWM ba pha vtri vcontrol_B vcontrol_A vcontrol_C T n s c a vtri và vcontrol Trong ó, fs = t n s PWM VB0 T n s c a vcontrol = f1 VA0 T n s c a vtri = fs VC0 f1 = t n s cơ b... ra mf nên là b i c a 3 i v i b ngh ch lưu PWM ba pha Hài b i l c a 3 và các hài ch n s b kh II Các phương pháp i u ch r ng xung PWM B Hysteresis (Bang-bang) PWM (1) B VSI ba pha áp d ng phương pháp i u khi n dòng ki u hysteresis H 8 B VSI ba pha áp d ng phương pháp i u khi n dòng ki u hysteresis II Các phương pháp i u ch r ng xung PWM B Hysteresis (Bang-bang) PWM (2) B i u khi n dòng i n ki u Hysteresis... “sine PWM SVM t n d ng hi u qu hơn i n áp m t chi u u vào so v i “sine PWM : Sine PWM: Vùng i u ch ư c n m phía trong ư ng tròn có bán kính b ng 1/2 Vdc Space Vector PWM: Vùng i u ch ư c n m phía trong ư ng tròn có bán kính b ng 1/√3 Vdc √ ∴ T n d ng i n áp: SVM = 2/√3 ≈ 1,15 l n so v i “Sine PWM √ II Các phương pháp i u ch r ng xung PWM C Phương pháp i u ch vectơ không gian SVM (9) Các bư c th c hi n... vtri, VA0 = Vdc/2 t H 7 Các d ng sóng c a b ngh ch lưu khi i u ch PWM II Các phương pháp i u ch r ng xung PWM A Sine PWM (3) T s ma = i u bi n biên peak (ma) amplitude of vcontrol peak = amplitude of vtri value of Vdc / 2 (VA0 )1 Trong ó, (VA0)1 là thành ph n t n s cơ b n c a (VA0) T s i u bi n t n s (mf) mf = fs f1 trong ó, fs là t n s PWM và f1 là t n s cơ b n mf nên là s nguyên l n u mf không ph i... c 3 Xác nh th i gian chuy n m ch c a m i transistor (S1 → S6) (4) B ng 1 B ng th i gian chuy n m ch m i Sector II Các phương pháp i u ch r ng xung PWM D M t s phương pháp khác Phương pháp i u bi n “Sin PWM + “ZSS” Phương pháp i u bi n ng u nhiên – Random PWM III Tài li u c thêm [1] N Mohan, W P Robbin, and T Undeland, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, 2nd ed New York: Wiley,... chuy n m ch ( i n áp ra nhân tương ng v i Vdc) i n áp pha u ra i n áp dây II Các phương pháp i u ch r ng xung PWM C Phương pháp i u ch vectơ không gian SVM (5) Nguyên lý c a phương pháp i u ch vectơ không gian SVM Xem i n áp hình sin như m t vectơ có biên s ) không i và quay v i t c (t n i K thu t PWM th c hi n x p x chuy n m ch (t Chuy n không it a V0 i n áp t Vref b ng m t k t h p c a tám vectơ n V7... i u ch r ng xung PWM C Phương pháp i u ch vectơ không gian SVM (6) Các vectơ chuy n m ch cơ s và các góc Sector 6 vectơ tích c c (V1,V2, V3, V4, V5, V6) Các tr c c a hình l c giác i n áp m t chi u u vào “DC link” ư c ưa t i t i M i sector (1 → 6): 60 2 vectơ zero (V0, V7) g ch t a Không có i n áp ư c ưa t i t i H 11 Các vectơ cơ s và các sector II Các phương pháp i u ch r ng xung PWM C Phương pháp... pháp i u ch r ng xung PWM B Hysteresis (Bang-bang) PWM (2) B i u khi n dòng i n ki u Hysteresis H 9 B i u khi n dòng i n ki u Hysteresis cho pha “a” II Các phương pháp i u ch r ng xung PWM B Hysteresis (Bang-bang) PWM (3) c i m c a phương pháp i u khi n dòng ki u hysteresis Ưu i m áp ng ng r t t t Th c hi n d dàng và chi phí th p Như c i m nh p nhô dòng i n trong ch Thay n nh l n i t n s chuy n m... b n (subharmonic components) II Các phương pháp i u ch r ng xung PWM C Phương pháp i u ch vectơ không gian SVM (1) i n áp ra c a b ngh ch lưu ba pha (1) Trong ó, các transistors nhóm trên: S1, S3, S5 các transistors nhóm dư i: S4, S6, S2 các vector bi n chuy n m nh: a, b, c H 10 B ngh ch lưu ba pha II Các phương pháp i u ch r ng xung PWM C Phương pháp i u ch vectơ không gian SVM (2) i n áp ra c a b . pháp điều chế độ rộng xung (PWM Methods) A. Sine PWM B. Hysteresis (Bang-bang) C. Điều chế vectơ không gian (Space Vector PWM) III. Tài li ệ u đ ọ c thêm. điều chế độ rộng xung PWM (1)  Mục đích áp dụng PWM  Nhược điểm khi áp dụng PWM  Tăng tổn thất chuyển mạch do tần số chuyển mạch PWM lớn  Giảm điện áp