Thiết kế bộ điều khiển cho bộ nghịch lưu ba pha trên hệ tọa độ tĩnh

Thiết kế bộ điều khiển cho bộ nghịch lưu ba pha trên hệ tọa độ tĩnh

Bài thuyết trình môn học

Nguyễn Văn Tiềm

Đại học Bách Khoa Hà NộiViện Điện

Phép biến đổi Clarke

Hình 1.1: Biên độ và góc pha của Uα và Uβ

 

Giản đồ không gian cho phép biến đổi Clarke

Hình 1.2: (a) không gian 3 chiều, (b) không gian 2 chiều

Vector không gian

Vector không gian

Vector không gian điện áp stator trong hệ trục αβ

Hình 1.3: Điện áp stator trong hệ trục αβ

Phép biến đổi Park

Trong đó , thay vì sử dụng ma trận hàm sin, ta cũng có thể biểu diễn phép biến đổi Park đơn giản như sau:

Giản đồ không gian cho phép biến đổi Park

Hình 1.5: Giản đồ không gian cho phép biến đổi Park

Điện áp ra của bộ nghịch lưu ba pha

Hình 1.6: Bộ nghịch lưu ba pha

Các van nhóm trên: S1, S3, S5Các van nhóm dưới: S4, S6, S2Các vector chuyển mạch: a,b,c

8 khả năng kết hợp – 8 vector điện áp

Vectorđiện

Nguyên lý của phương pháp điều chế SVM

•Chuyển đổi từ hệ trục abc sang hệ trục tọa độ αβ, xem điện áp hình sin như một vectơ có biên độ không đổi và quay với tốc độ (tần số) không đổi

•Kỹ thuật PWM thực hiện xấp xỉ điện áp đặt Vref bằng sự kết hợp của 8 vector chuyển mạch (từ V0 đến V7), trong đó gồm 2 vector tích cực và 2 vector zero

6 phần – sector (mỗi sector – 60ᵒ)

Các vector chuyển mạch cơ sở và các sector

Hình 1.7: Các vector chuyển mạch và các sector

đưa tới tải

Các bước thực hiện phương pháp SVM

của nhóm van tích cực

Hình 1.8: Các bước thực hiện SVM

θ

Bước 2: Xác định các khoảng thời gian T1, T2, T3

Hình 1.10: Vector đặt bằng tổng 2 vector liền

kề trong sector

:(sector

,

3

dcrefs

Bước 2: Xác định các khoảng thời gian T1, T2, T3

Hình 1.11: Mô tả các khoảng thời gian T1, T2, T3

Bước 3: Xác định thời gian chuyển mạch d1, d3, d5

Sector 1Sector 2Sector 3

Sector 4Sector 5Sector 6

Hình 1.12: Mẫu xung chuyển mạch ở mỗi sector

Bước 3: Xác định thời gian chuyển mạch d1, d3, d5

Bảng 1.2: Thời gian chuyển mạch ở mỗi sector

Bước 3: Xác định thời gian chuyển mạch d1, d3, d5

Hình 1.12: Mẫu xung chuyển mạch ở nhóm van tính cực

theo phương pháp SVMd1 d3 d5

Bước 4: Thực hiện PWM tạo tín hiệu điều khiển

Hình 1.13: (a) PWM trong MATLAB, (b) tạo tín hiệu điều khiển g1

(a)      (b)

Mô hình điều khiển truyền thẳng trong Matlab

Hình 1.14: Điều khiển truyền thẳng trong Matlab

Hình 1.15: Khối VSI trong MatlabHình 1.16: Dòng điện và điện áp ra

Sơ đồ cấu trúc điều khiển tổng quan

Hình 2.1: Cấu trúc điều khiển dòng điện trên hệ tọa độ αβ

Mô hình bộ nghịch lưu ba pha

Hình 2.1: Sơ đồ VSI ba pha với tải RL

Từ hình 2.1 ta có:

(2.1)

Mô hình bộ nghịch lưu ba phaTheo phép biến đổi trục:

Thay (2.1) vào (2.2) ta được:

𝑅 +𝐿𝑠

 

Mô hình bộ điều khiển

hưởng PR

–Thành phần I quay:

 

Cấu trúc điều khiển dạng mô hình toán học

Thiết kế bộ điều khiển RP trên miền tần số

Thiết kế bộ điều khiển trên miền tần số

 

Kiểm tra băng thông của hệ kín với Ki = 1000

Kiểm tra băng thông của hệ kín với Ki = 15000

Mô hình mô phỏng trên Matlab

Hình 2.3: Điều khiển dòng điện cho bộ nghịch lưu nguồn áp ba phatrên hệ tọa độ tĩnh αβ

sử dụng bộ điều khiển cộng hưởng PR

Kết quả mô phỏng

Hình 2.4: Đáp ứng dòng Iα và Iβ

Kết quả mô phỏng

Hình 2.5: Đáp ứng dòng - áp tải và tín hiệu điều chế

Sơ đồ cấu trúc điều khiển tổng quan

Hình 3.1: Cấu trúc điều khiển dòng điện trên hệ tọa độ dq

Mô hình toán học bộ nghịch lưu trong tọa độ dq

Hình 3.2: Sơ đồ tương đương của bộ nghịch lưu

(3.1)(3.2)(3.3)

Các phương trình dòng điện và điện áp

Hình 3.3: Coupling giữa dq

De-coupling loại 1

Hình 3.4: Nguyên lý decoupling loại 1

De-coupling loại 2

Hình 3.5: Nguyên lý decoupling loại 2

Sơ đồ cấu trúc điều khiển với coupling loại 2

de-Hình 3.6: Cấu trúc điều khiển dòng điện với de-coupling loại 2

Thiết kế bộ điều khiển PI theo chuẩn tối ưu Modul

𝑢𝑠∗(𝑠 )=𝐺𝑆𝑉𝑀 (𝑠) ∙ 𝐺 (𝑠 )=

11+𝑠𝑇𝑠

Mô hình mô phỏng trên Matlab

Hình 3.7: Điều khiển dòng điện cho bộ nghịch lưu nguồn áp ba phatrên hệ tọa độ tĩnh dq sử dụng bộ điều khiển PI

Kết quả mô phỏng

Hình 3.7: Đáp ứng dòng Id (25A-15A) và Iq (10A-30A)

Kết quả mô phỏng

Hình 3.8: Đáp ứng dòng - áp tải và tín hiệu điều chế