Xây dựng hệ truyền động biến tần ma trận động cơ không đồng bộ điều khiển trực tiếp momen

Xây dựng hệ truyền động biến tần ma trận động cơ không đồng bộ điều khiển trực tiếp momen

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ CÔNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN MA TRẬN - ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP MOMEN Trưởng môn : Ts Trần Trọng Minh Giáo viên hướng dẫn : Ths Vũ Thụy Nguyên Sinh viên thực : Nguyễn Trung Hiếu Lớp : TĐH3 - K55 MSSV : 20102653 Hà Nội, - 2015 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: Xây dựng hệ truyền động biến tần ma trận - động không đồng điều khiển trực tiếp momen em tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo ThS Vũ Thụy Nguyên Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành đồ án em sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực Nguyễn Trung Hiếu Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công MỤC LỤC Chương 1.1 tổng quan biến tần ma trận Giới thiệu biến tần kiểu ma trận 1.1.1 Tổng quan biến tần 1.1.2 Giới thiệu biến tần kiểu ma trận 1.1.3 Mô hình biến tần kiểu ma trận 1.1.4 Hoạt động biến tần ma trận 1.1.5 Các phần tử MCs 11 1.2 Quá trình chuyển mạch MC 15 1.2.1 Quy tắc thực trình chuyển mạch 15 1.2.2 Phương pháp chuyển mạch bốn bước (Four steps comutation) 17 Chương Vấn đề điều khiển biến tần ma trận 19 2.1 Mô hình toán học biến tần ma trận 21 2.2 Phương pháp vector không gian biến tần ma trận 22 2.2.1 Xác định vector không gian 23 2.2.2 Tổng hợp vector điện áp vector dòng điện vào 29 2.2.3 Xác định hệ số biến điệu 30 2.2.4 Xác định vị trí vector không gian 35 2.3 Kết luận 37 Chương HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN MA TRẬN – ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ SỬ ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP MOMEN 38 3.1 Phương pháp điều khiển trực tiếp momen DTC truyền thống 39 3.2 Hệ truyền động MC – DTC 41 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công Hình 1.1 Mô hình MC Hình 1.2 Điện áp đầu VSI (a) – Điện áp đầu MCs (b) 10 Hình 1.3 – Dòng điện đầu vào phân tích phổ Furier 10 Hình 1.4 Điện áp dòng điện đầu vào 11 Hình 1.5 Cấu hình biến tần ma trận đóng lưới 12 Hình 1.6 – Sơ đồ IGBT lắp E chung (a) – C chung (b) 12 Hình 1.7 Sơ đồ mạch lưc sử dụng cấu hình E chung (a) – C chung (b) 13 Hình 1.8 Mạch lọc LC 14 Hình 1.9 Mạch clamp 15 Hình 1.10 Mạch điện tương đương pha a,b 16 Hình 1.11 Sơ đồ mô tả trình chuyển mạch 17 Hình 1.12 Đồ thị tín hiệu điều khiển chuyển mạch 18 Hình 2.1 Cấu hình biến tần ma trận 21 Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc MC 23 Hình 2.3 Các tổ hợp van matrix converter 25 Hình 2.4 Vector không gian điện áp đầu (a) dòng điện đầu vào (b), ứng với tổ hợp van abb, bcc, caa 27 Hình 2.5 Vector không gian điện áp (a) vector không gian dòng điện vào (b) 29 Hình 2.6 Mô hình mô MCs theo phương pháp SVM 36 Hình 2.7 Mô hình thuật toán SVM MATLAB/SIMULINK 36 Hình 2.10 Điện áp đầu vào dòng điện đầu vào 37 Hình 2.11 Điện áp đầu vào dòng điện đầu vào sử dụng mạch lọc 37 Hình 2.12 Điện áp đầu dòng điện đầu 37 Hình 2.13 Điện áp đầu dòng điện đầu sử dụng mạch lọc 37 Hình 3.1 - Điều khiển mômen cách quay từ thông stato 39 Hình 3.2 Phương pháp DTC truyền thống với biến tần nguồn áp 40 Hình 3.3 Vector điện áp biến tần nguồn áp biến thiên từ thông stator tương ứng 41 Hình 3.4 Sơ đồ cấu trúc hệ MC - DTC 42 Hình 3.5 - Đồ thị vector từ thông stato ψS (a) vector dòng điện đầu vào Ii (b) 43 Hình 3.6 - Đồng điện áp 45 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công Đại Học Bách Khoa nghiệp Chương Bộ môn Tự động hóa công TỔNG QUAN VỀ BIẾN TẦN MA TRẬN Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công 1.1 Giới thiệu biến tần kiểu ma trận 1.1.1 Tổng quan biến tần Biến tần tập hợp biến đổi bán dẫn công suất có nhiệm vụ biến đổi nguồn điện từ lưới điện, với tần số điện áp không đổi thành nguồn điện có tần số điện áp thay đổi được, cung cấp cho phụ tải xoay chiều Các biến tần công nghiệp chủ yếu gồm hai loại: biến tần gián tiếp biến tần trực tiếp Biến tần gián tiếp xây dựng dựa cấu trúc biến tần có khâu trung gian chiều, nghịch lưu, điện áp xoay chiều từ lưới điện chỉnh lưu, trở thành nguồn áp nhờ khâu trung gian chiều dùng tụ điện, sau nghịch lưu biến đổi thành nguồn điện áp xoay chiều cung cấp cho phụ tải Cấu trúc có ưu điểm làm cho chỉnh lưu nghịch lưu hoạt động tương đối độc lập với nhau, phương pháp biến điệu áp dụng đơn giản Tuy nhiên nhược điểm cấu trúc tổn hao công suất lớn, kích thước biến đổi lớn, độ tin cậy không cao Biến tần trực tiếp biến đổi AC-AC, với sơ đồ van nối trực tiếp phụ tải luân phiên vào pha điện áp xoay chiều đầu vào, giảm tổn hao công suất van Mỗi pha biến tần trực tiếp cấu tạo từ sơ đồ chỉnh lưu có đảo chiều, có khả trao đổi công suất với lưới theo hai chiều Tuy nhiên biến tần trực tiếp hưởng nhược điểm sơ đồ chỉnh lưu dòng đầu vào không sin, hệ số công suất thấp Các nhược điểm biến tần dẫn đến nhu cầu nghiên cứu biến đổi với yêu cầu: điện áp dòng đầu vào hình sin, hiệu suất biến đổi cao, hệ số công suất cao, có khả trao đổi lượng với lưới theo hai chiều, nhỏ gọn tin cậy Biến tần ma trận đáp ứng yêu cầu 1.1.2 Giới thiệu biến tần kiểu ma trận Biến tần ma trận biến đổi tần số trực tiếp AC/AC sử dụng van bán dẫn hai chiều Tên gọi ma trận xuất phát từ kết cấu mạch lực có dạng ma trận 3x3 van bán dẫn hai chiều, đồng thời điện áp đầu tổng hợp từ ba điện áp đầu vào Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công 1.1.2.1 Ưu điểm Biến tần ma trận có số đặc tính ưu việt so với biến tần phổ biến tạo điện áp hình sin với biên độ tần số thay đổi được, dòng đầu vào hình sin, hệ số công suất 1, có khả áp dụng cho dải công suất, từ nhỏ đến lớn So với biến tần gián tiếp, biến tần ma trận có ưu tỷ số công suất khối lượng công suất thể tích cao Trong biến tần ma trận phần công suất hoàn toàn dùng phần tử bán dẫn, nhiệt độ chịu đựng cao hơn, lên đến 60o, độ tin cậy cao, tuổi thọ cao, kích thước giảm nhỏ cách đáng kể Khả làm việc bốn góc phần tư mà không cần thêm vào phần tử phụ với kích thước nhỏ gọn đưa đến khả tích hợp biến tần với động cơ, tạo nên hệ thống truyền động thống 1.1.2.2 Khả ứng dụng Biến tần ma trận ứng dụng số lĩnh vực sau: - Trong lĩnh vực truyền động, biến tần ma trận phát huy ưu điểm gọn nhẹ, làm việc góc phần tư - Biến tần ma trận có tiềm ứng dụng lĩnh vực truyền tải điện biến đổi hai lưới điện có tần số tiêu chuẩn khác - Biến tần ma trận ứng dụng lọc tích cực nối trực tiếp với lưới điện Với dòng đầu vào đầu hình sin hệ số công suất thay đổi được, tụ lọc tĩnh điều khiển chế độ tối ưu - Biến tần ma trận biến đổi đầu ra, có nhiệm vụ ổn định điện áp tần số cho hệ máy phát phân tán turbine khí turbine gió Khi máy phát phát điện áp tần số cao thay đổi, nhờ kích thước máy phát giảm nhỏ yêu cầu điều tốc không khắt khe 1.1.3 Mô hình biến tần kiểu ma trận Biến tần ma trận gồm có chín khóa hai chiều cho phép pha đầu nối trực tiếp với pha đầu vào Hình 1.1 mô hình MCs: Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công Hình 1.1 Mô hình MC Sử dụng chín khóa hai chiều, theo lý thuyết biến tần ma trận tạo 29 = 512 tổ hợp trạng thái khóa, nhiên tất trạng thái đo sử dụng Tùy theo phương pháp điều khiển sử dụng, tổ hợp trạng thái khóa lựa chọn tương ứng dựa hai nguyên tắc bản: không ngắn mạch pha không hở mạch tải Đứng góc độ thực tiễn, thường sử dụng 27 trạng thái tổ hợp van (sẽ trình bày kỹ phần sau) 1.1.4 Hoạt động biến tần ma trận 1.1.4.1 Điện áp đầu Biến tần ma trận không sử dụng khâu dự trữ lượng trung gian, điện áp đầu tạo trực tiếp từ điện áp đầu vào Điện áp đầu tổng hợp từ chuỗi lần trích mẫu điện áp đầu vào Tần số trích mẫu để tổng hợp cần phải lớn nhiều tần số đầu vào đầu Hình 1.2 so sánh dạng điện áp đầu biến tần VSI truyền thống biến tần ma trận Điện áp đầu VSI lựa chọn hai giá trị cố định +Udc –Udc, đầu biến tần ma trận chọn điện áp đầu vào a, b, c giá trị đầu vào thay đổi theo thời gian, đặc điểm làm giảm sóng hài chuyển mạch Đại Học Bách Khoa nghiệp (a) Bộ môn Tự động hóa công (b) Hình 1.2 Điện áp đầu VSI (a) – Điện áp đầu MCs (b) 1.1.4.2 Dòng điện đầu vào Tương tự điện áp đầu ra, dòng điện đầu vào tạo trực tiếp từ dòng điện đầu cách tổng hợp chuỗi lần trích mẫu dòng điện đầu Dòng điện đầu vào biến tần ma trận có dạng sin Phân tích phổ sóng hài cho thấy tồn thành phần sóng hài mong muốn thành phần sóng hài tần số chuyển mạch Hình 1.3 dòng điện đầu vào biến tần ma trận với tần số chuyển mạch 2kHz Ta thấy biên độ thành phần sóng hài chuyển mạch lớn so với thành phần bản, cần thiết sử dụng lọc đầu vào Hình 1.3 – Dòng điện đầu vào phân tích phổ Furier 10 Đại Học Bách Khoa nghiệp m Uo Ui Bộ môn Tự động hóa công (2.21) Trong điều kiện lý tưởng để đạt hệ số công suất một, (2.21) chứng tỏ giới hạn tỷ số truyền áp Matric Converter √3 / xấp xỉ 0.866 2.2.3.1 Trường hợp hệ số công suất gần lý tưởng Quy luật điều khiển trường hợp gần lý tưởng, với hệ số công suất đầu vào xấp xỉ thực sử dụng biểu thức (2.14),…, (2.17), coi i = Vectơ không gian hình 2.4,  o ,  i thay đổi góc pha điện áp dòng điện vào góc phần sáu mặt phẳng tọa độ Trong bảng 2.2 liệt kê tổ hợp van đóng cắt lựa chọn theo vị trí vectơ điện áp vectơ dòng điện vào góc phần sáu tương ứng Giới hạn (2.21) trở thành U o  U i 3 Coi U i biên độ lớn 2 mà điện áp đạt được, gọi tỷ số (2.22) hệ số truyền áp, 0 d4 -> d2 -> d0 (2.24) - Cho hai góc phần sáu có tổng số lẻ, nửa chu kỳ biến điệu chuyển mạch theo trật tự: d3 -> d1 -> d2 -> d4 -> d0 (2.25) Thứ tự chuyển mạch cột cuối bảng 2.3 2.2.3.2 Thực quy luật biến điệu Quy luật biến điệu cho MC bao gồm bước: Xác định vị trí vectơ điện áp đầu mong muốn vectơ dòng điện đầu vào mặt phẳng tọa độ góc phần sáu Tính toán thời gian đóng điện tương đối vectơ sử dụng d1, d2, d3, d4 , d0, theo công thức (2.23) Lựa chọn tổ hợp van thứ tự vectơ chuẩn sử dụng theo trật tự lôgic bảng 2.3 34 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công Xuất tín hiệu điểu khiển mạch 2.2.4 Xác định vị trí vector không gian Việc xác định vị trí vectơ không gian mặt phẳng tọa độ có vai trò quan trọng xác định tính xác thuật toán điều khiển Vị trí vectơ xác định vị trí tức thời góc  i ,  o Vectơ không gian điện áp thường cho dạng hai tọa độ mặt phẳng 0αβ (Uα, Uβ) Khi góc pha xác định theo (2.26) o  arctg U U (2.26) Việc tính toán theo arctg đòi hỏi nhiều thời gian từ CPU, cần tránh tính toán thực tiếp góc  o theo (2.26) Vị trí vectơ không gian xác định theo tọa độ cách sử dụng thuật toán vòng khóa pha PLL Kết mô phương pháp điều biến vector không gian trực tiếp SVM Sơ đồ mô thực với điện áp vào 220V, 50Hz, tải R = 2Ω, L = 1mH, hệ số truyền áp , tần số điện áp f o = 100Hz Tần số cắt mẫu PWM f = 5kHz Các kết cho thấy dòng điện đầu vào biến tần có dạng xung dòng với sóng trùng pha với điện áp đầu vào Dạng điện áp đầu xung áp lặp lại giá trị điện áp dây đầu và, áp tỏ tính đắn logic điều khiển chuyển mạch 35 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công Hình 2.6 Mô hình mô MCs theo phương pháp SVM Hình 2.7 Mô hình thuật toán SVM MATLAB/SIMULINK 36 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công Mạch điều khiển bao gồm khối đồng điện áp vào, đầu góc  i số góc phần sáu vector dòng điện vào Khối phase O có lượng đặt tần số f o , đầu góc pha  o Qua phép tính thời gian đóng cắt d , d1 , d , d , d Các giá trị tính đưa đến khối biến điệu PWM – chất khối xung tam giác để tạo xung có độ mở tương ứng Kết hợp với tín hiệu số góc phần sáu để tạo tín hiệu điều khiển đưa đến khối mô mạch lực Hình 2.10 Điện áp đầu vào dòng điện đầu vào Hình 2.11 Điện áp đầu vào dòng điện đầu vào sử dụng mạch lọc Hình 2.12 Điện áp đầu dòng điện đầu Hình 2.13 Điện áp đầu dòng điện đầu sử dụng mạch lọc 2.3 Kết luận Qua phân tích lý thuyết kết thu từ mô cho thấy Matrix Converter loại biến đổi có tính ưu việt, nhiên 37 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công vấn đề điều khiển chúng lại phức tạp nhiều so với biến tần PWM thông thường Tuy khả thực MC hoàn toàn với việc ứng dụng vi điều khiển mạch logic lớn lập trình Mô hình mô xây dựng bám sát khả thực chúng phương tiện hành, từ mạch lực đến mạch điều khiển Điều giúp ích nhiều cho bước nghiên cứu xây dựng mô hình thực tế Chương HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN MA TRẬN – ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ SỬ ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP MOMEN 38 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công 3.1 Phương pháp điều khiển trực tiếp momen DTC truyền thống Phương pháp DTC cho phép điều khiển trực tiếp mômen điện từ nguyên lý đơn giản M pp  s is  K m  r  s sin  Hình 3.1 - Điều khiển mômen cách quay từ thông stato Vector từ thông rôto thường biến thiên chậm vector từ thông stato, đạt giá trị mômen yêu cầu cách quay vector từ thông stato nhanh tốt theo hướng đó, làm thay đổi nhanh góc δ, gọi góc mômen Để điều khiển vị trí vector từ thông stato ψS, ta điều khiển vector điện áp stato Us cách thay đổi trạng thái đóng cắt van Hình 3.2 sơ đồ phương pháp DTC truyền thống Các giá trị đặt biên độ từ thông stato mômen so sánh với giá trị thực chúng Các giá trị sai lệch đưa vào điều khiển hai vị trí ba vị trí Dựa vào đầu điều khiển kết hợp với vị trí sector từ thông stator, người ta chọn vector điện áp theo bảng 2.1 39 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công Hình 3.2 Phương pháp DTC truyền thống với biến tần nguồn áp Bảng 3.1 - Bảng chọn vector điện áp DTC 40 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công Hình 3.3 Vector điện áp biến tần nguồn áp biến thiên từ thông stator tương ứng Dựa vào vector điện áp chọn ta thu trạng thái đóng mở tương ứng van bán dẫn Phương pháp DTC có ưu điểm cấu trúc đơn giản, khối lượng tính toán ít, đáp ứng mômen nhanh 3.2 Hệ truyền động MC – DTC Hình 2.4 sơ đồ cấu trúc hệ truyền động biến tần ma trận điều khiển trực tiếp mômen MC-DTC Ngoài yêu cầu với với hệ DTC truyền thống, hệ MC-DTC cần thêm yêu cầu đảm bảo dòng vào sin, bám điện áp lưới để hệ số công suất cosφ tiến tới Do hệ MC DTC có thêm điều khiển hai vị trí sinφ để điều khiển dòng vào Như để điều khiển bảng chọn trạng thái đóng cắt van cần có thông tin sau: - Hai tín hiệu điều khiển phương pháp DTC truyền thống : o CT đầu điều khiển mômen ba vị trí  -1 : giảm mômen  : giữ nguyên mômen  : tăng mômen o Cψ đầu điều khiển từ thông hai vị trí  -1 : giảm từ thông  : tăng từ thông 41 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công Hình 3.4 Sơ đồ cấu trúc hệ MC - DTC - Tín hiệu điều khiển thứ ba Cφ đầu điều khiển sinφ để đảm bảo dòng điện đầu vào bám lấy điện áp lưới  -1 : dịch pha sang phải ( ứng với φ < 0)  : dịch pha sang trái ( ứng với φ > 0) - Vị trí vector từ thông stator ψS vector điện áp đầu vào Ui Từ thông tin ta xác định trạng thái đóng cắt van thông qua bảng chọn MC-DTC Bảng chọn vector MC-DTC kết hợp bảng chọn vector sơ đồ DTC với bảng chọn MC-DTC Các ký hiệu ±1, ±2, ±3… tổ hợp trạng thái van có MC 42 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công (a) (b) Hình 3.5 - Đồ thị vector từ thông stato ψS (a) vector dòng điện đầu vào Ii (b) Bảng 3.2 - Bảng chọn DTC bảng chọn MC-DTC 43 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công Giả sử ta chọn vector điện áp V1, ta xem xét trạng thái van ±1, ±2, ±3 Vì biên độ hướng vector điện áp phụ thuộc vào vector điện áp vào nên chọn vector có hướng với V1 có biên độ lớn Nếu vector điện áp vào nằm sector , ta sử dụng trạng thái -3 +1 Nếu sinφ dương nghĩa vector Ii chậm pha Ei, cần dùng trạng thái -3 Nếu sinφ âm nghĩa vector Ii nhanh pha Ei, cần dùng trạng thái +1 Tương tự trường hợp khác Khi vector điện áp chọn V0 V7 chọn tổ hợp vector MC cho số van chuyển mạch để giảm tổn hao trình chuyển mạch Như để thực thuật toán MC-DTC ta cần thực nhiệm vụ sau: + Tính momen + Tính từ thông + Xác định vị trí từ thông + Điều khiển dòng vào Để thực nhiệm vụ cần phải + Đo dòng đầu + Đo điện áp đầu vào + Đồng điện áp lưới Các phương pháp đồng khác có hiệu khác hệ số truyền điện áp, độ méo phi tuyến dòng điện tổn thất van trình chuyển mạch Có hai khả đồng đồng theo điện áp dây lớn đồng theo điện áp dây nhỏ Để có tỉ số truyền áp cao ta sử dụng phương pháp đồng theo điện áp dây lớn (hình 2.6a) 44 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công (b) (a) Hình 3.6 - Đồng điện áp (a) Đồng theo điện áp dây lớn (b) Đồng theo điện áp dây nhỏ + Ước lượng vector điện áp từ điện áp đầu vào trạng thái van U A (t )   SaA (t ) SbA (t ) ScA (t )  U a (t )  U (t )    S (t ) S (t ) S (t )  U (t )  bB cB  B   aB  b  U C (t )   SaC (t ) SbC (t ) ScC (t )  U c (t )  Hay Uo = S.Ui + Tổng hợp dòng điện đầu vào từ dòng điện đầu trạng thái van  I a (t )   S aA (t ) S aB (t ) SaC (t )   I A (t )   I (t )    S (t ) S (t ) S (t )   I (t )  bB bC  b   bA  B   I c (t )   ScA (t ) ScB (t ) S cC (t )   I C (t )  + Tính vector từ thông stato vị trí  s   U s  I s Rs  dt + Tính toán mômen a) M PP  S I S   S  I S  45 Hay Ii = ST.Io Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công Việc kết hợp MC-DTC mang lại hiệu cao yêu cầu tính toán tối thiểu đảm bảo đặc tính hệ truyền động Điều hứa hẹn ứng dụng thực tế hệ thống 46 [...]... nghiệp Bộ môn Tự động hóa công được các quy luật biến điệu khác nhau và tính tới các yếu tố ảnh hưởng từ lưới điện như nhiễu trên đường dây do có thành phần thứ tự không hoặc thứ tự ngược trong hệ thống điện áp ba pha 2.1 Mô hình toán học của biến tần ma trận Cấu hình cơ bản của biến tần ma trận ba pha đầu vào – ba pha đầu ra như sau: Hình 2.1 Cấu hình cơ bản của biến tần ma trận Mô hình biến tần ma trận. .. sau: Hình 1.12 Đồ thị tín hiệu điều khiển chuyển mạch Thời gian td tương đương với thời gian khóa của một IGBT cỡ 1÷2 µs 18 Đại Học Bách Khoa nghiệp Chương 2 Bộ môn Tự động hóa công VẤN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN MA TRẬN 19 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công Về thực chất MC là một dạng biến tần trực tiếp nhưng sử dụng các van bán dẫn hai chiều, do đó với quy luật biến điệu thích hợp có thể tạo...Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công 1.1.4.3 Hệ số công suất đầu vào Hệ số công suất đầu vào có thể điều khiển được là một đặc điểm rất nổi bật của biến tần ma trận, việc điều khiển hệ số công suất đầu vào hoàn toàn riêng biệt không phụ thuộc vào tải Hình 1.4 biểu diễn điện áp đầu vào, dòng điện tức thời và giá trị trung bình ở tần số chuyển mạch 2kHz Góc lệch pha giữa... hình toán học ma trận chuyển cho quá trình biến điệu, từ đó tìm ra được ma trận hệ số biến điệu Phương pháp này đòi hỏi tính toán phức tạp, chiếm nhiều thời gian của bộ sử lý tín hiệu  Phương pháp thứ hai áp dụng kỹ thuật biến điệu vector không gian mà nội dung cơ bản là trong các vector chuẩn, ứng với các các tổ hợp van được nối mạch nhất định, chọn các vector phù hợp thỏa mãn các quy luật biến điệu... nghiệp Bộ môn Tự động hóa công  Tạo ra mạch lọc thông thấp với tần số nhỏ hơn tần số đóng cắt  Tăng tối đa hệ số công suất đầu vào  Tối thiểu hoá kích thước, trọng lượng của các phần tử L, C với công suất phản kháng yêu cầu  Đảm bảo tính bền vững của cả hệ thống Một số cấu hình mạch lọc LC đầu vào đề xuất sử dụng cho biến tần ma trận: Hình 1.8 Mạch lọc LC Điện trở R được đưa vào lúc khởi động có... CPU, vì vậy cần tránh tính toán thực tiếp góc  o theo (2.26) Vị trí của vectơ không gian có thể được xác định theo tọa độ bằng cách sử dụng thuật toán vòng khóa pha PLL Kết quả mô phỏng phương pháp điều biến vector không gian trực tiếp SVM Sơ đồ mô phỏng thực hiện với điện áp vào 220V, 50Hz, tải R = 2Ω, L = 1mH, hệ số truyền áp bằng 3 , tần số điện áp ra f o = 100Hz Tần số cắt mẫu 2 PWM f = 5kHz Các... thuật biến điệu vector không gian (Space Vector Modulation-SVM) cho phép giải thích về lý thuyết hệ số biến điệu (xác định tỷ số giữa điện áp đầu ra với điện áp đầu vào), tạo ra dạng sóng hình sin của dòng đầu vào với hệ số công suất (cosφ) điều chỉnh được Kỹ thuật biến điệu vector không gian có hai hướng thực hiện chính Thứ nhất, người ta có thể sử dụng phương pháp đã áp dụng rộng rãi cho biến tần có... quá điện áp, MCs không sử dụng các phần tử phản kháng như tụ điện, điện cảm nào để làm các khâu trung gian dự trữ năng lượng 11 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công Hình 1.5 Cấu hình cơ bản của biến tần ma trận khi đóng lưới 1.1.5.1 Khóa đóng cắt dẫn hai chiều (BDS) MCs sử dụng các khóa đóng cắt dẫn hai chiều có khả năng dẫn dòng điện theo cả hai chiều tùy theo tín hiệu điều khiển, Hiện nay... gần như bằng không, hệ số công suất cos  xấp xỉ bằng 1 Hình 1.4 Điện áp và dòng điện đầu vào 1.1.5 Các phần tử cơ bản của MCs Cấu hình cơ bản của biến tần ma trận gồm có 9 khóa hai chiều (bidirection switch BDS) nối các pha đầu ra A, B, C với các pha điện áp đầu vào a, b, c theo quy tắc nhất định để tạo ra điện áp đầu ra Bộ lọc LC làm cho dòng đầu vào trở nên liên tục và gần với dạng sin Mach Clamp... Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công Trong các sơ đồ 3 pha vào, 3 pha ra, sơ đồ E chung cần sử dụng 9 nguồn cách ly, mỗi nguồn dùng để điều khiển hai IGBT có chung Emitter (hình 1.7a) Sơ đồ C chung có ưu điểm hơn vì chỉ cần 6 nguồn cung cấp cách ly để điều chỉnh 9 khóa, mỗi nguồn dùng để điều khiển 3 IGBT có Colector chung (hình 1.7b) Sơ đồ lắp C chung có nhược điểm là điện áp điều khiển khác nhau ... Chương HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN MA TRẬN – ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ SỬ ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP MOMEN 38 Đại Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công 3.1 Phương pháp điều khiển trực tiếp momen DTC truyền. .. hệ số biến điệu 30 2.2.4 Xác định vị trí vector không gian 35 2.3 Kết luận 37 Chương HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN MA TRẬN – ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ SỬ ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP MOMEN. .. Học Bách Khoa nghiệp Bộ môn Tự động hóa công LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: Xây dựng hệ truyền động biến tần ma trận - động không đồng điều khiển trực tiếp momen em tự thiết kế