Đồ án: Ứng dụng biến tần ma trận cho hệ truyền động động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc”

Biến tần ma trận (Matrix Converter) là bộ biến tần trực tiếp sử dụng hoàn toàn các van bán dẫn hai chiều, có nhiều ưu điểm hơn so với các loại biến tần truyền thống có khâu trung gian một chiều như không có thành phần trung gian một chiều nên có thiết kế nhỏ gọn hơn, độ tin cậy cao hơn do không có thành phần tụ hóa. Có dòng điện đầu vào dạng sin, điện áp và dòng điện đầu ra có dạng sin, có thể điều chỉnh được hệ số công suất, hoạt động được trên bốn góc phần tư nên sẽ là xu thế của các bộ biến đổi ngày nay.Em được thầy giáo TS. Trần Trọng Minh giao đề tài tốt nghiệp “Ứng dụng biến tần ma trận trong hệ truyền động động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc”, dưới sự hướng dẫn tận tình của TS. Trần Trọng Minh cùng sự giúp đỡ của TS. Vũ Hoàng Phương em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS. Trần Trọng Minh và TS. Vũ Hoàng Phương đã giúp em hoàn thành đề tài.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HÀ NỘI, 6-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG BIẾN TẦN MA TRẬN CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTOR LỒNG SĨC Trưởng mơn : TS Trần Trọng Minh Giáo viên hướng dẫn : TS Trần Trọng Minh Sinh viên thực : Phan Văn Long Lớp : ĐK&TĐH MSSV : 20102691 HÀ NỘI, 6-2015 BCN Bộ môn Cán hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ, tên) ( Ký, ghi rõ họ, tên) Người duyệt Sinh viên ( Ký, ghi rõ họ, tên) (Ký, ghi rõ họ, tên) LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: “Ứng dụng biến tần ma trận cho hệ truyền động động không đồng rotor lồng sóc” em tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo TS Trần Trọng Minh 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 hồn tồn trách nhiệm Hà Nội, ngày 17 tháng 06 năm 2015 Sinh viên thực Phan Văn Long MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ iv DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii LỜI MỞ ĐẦU Chương GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN MA TRẬN 1.1 Lịch sử hình thành phát triển 1.2 Cấu hình MC 1.3 Phân tích phận cấu thành MC 1.3.1 Mạch lọc đầu vào 1.3.2 Mạch bảo vệ 1.3.3 Khóa bán dẫn hai chiều 1.3.4 So sánh MC với biến tần có khâu trung gian 10 1.4 Ứng dụng biến tần ma trận điều khiển động 13 Chương CHUYỂN MẠCH VÀ ĐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN CHO BIẾN TẦN MA TRẬN 14 2.1 Chuyển mạch cho MC 14 2.1.1 Quy tắc trình chuyển mạch 14 2.1.2 Các phương pháp chuyển mạch đơn giản 15 2.1.3 Chuyển mạch bốn bước dựa dấu dòng điện tải 16 2.1.4 Chuyển mạch bốn bước dựa dấu điện áp đầu vào 17 2.2 Điều chế vector không gian trực tiếp cho MC 18 2.2.1 Vấn đề biến điệu độ rộng xung biến tần ma trận 18 2.2.2 Phương pháp vector không gian cho biến tần ma trận 19 2.2.3 Xác định vector không gian 20 2.2.4 Xác định vector điện áp đầu vector dòng điện đầu vào 23 2.2.5 Xác định hệ số biến điệu 24 2.2.6 Trường hợp hệ số công suất gần lý tưởng 28 2.2.7 Thứ tự thực tổ hợp van 29 2.2.8 Tính tốn thời gian đóng ngắt xuất van 30 Chương MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM 51 3.1 Mô mạch vòng hở biến tần ma trận 51 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu hình MC Hình 1.2 Mạch lọc đầu vào Hình 1.3 Mạch bảo vệ khởi động Hình 1.4 Mạch Clamp Hình 1.5 Mạch bảo vệ sử dụng Varistors Hình 1.6 Bảo vệ IGBT cách thêm diode Zenner Hình 1.7 Cấu trúc khóa bán dẫn hai chiều Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý module 1200V – 100A Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý module Standard Econo3 1200V – 30A Hình 1.10 Module 600V – 300A Hình 1.11 Module 1700V – 600A 10 Hình 1.12 Sơ đồ nguyên lý module 1200V – 100A sử dụng RB – IGBTs 10 Hình 1.13 Cấu trúc biến tần có khâu trung gian chiều AC – DC – AC 10 Hình 1.14 Biến tần ma trận 11 Hình 1.15 Biến tần nguồn áp 11 Hình 1.16 Biến tần B2B 12 Hình 2.1 Các trường hợp vi phạm: a) Ngắn mạch phía lưới b) Hở mạch phía tải 14 Hình 2.2 Chuyển mạch từ pha a sang pha b 15 Hình 2.3 Biểu đồ thời gian phương pháp chuyển mạch bốn bước 17 dựa dấu dòng điện tải 17 Hình 2.4 Biểu đồ logic trạng thái phương pháp chuyển mạch bốn bước dựa dấu dòng điện tải cho pha đầu 18 Hình 2.5 Sơ đồ cấu trúc biến tần ma trận 19 Hình 2.6 Các tổ hợp van ma trận khóa hai chiều 22 Hình 2.7 a) Vector không gian điện áp đầu b) Vector không gian dòng điện đầu vào 23 Hình 2.8 Phân tích thời gian khóa đóng cắt cho pha đầu 30 Hình 3.1 Mơ hình mơ điều chế vector không gian trực tiếp cho MC 51 Hình 3.2 Mơ hình mơ MC MATLAB & SIMULINK SIMPOWER 52 Hình 3.3 Bên khối điều khiển mơ hình mơ MC 52 Hình 3.4 Khối PWM thực tổ hợp van theo trình tự 53 Hình 3.5 Van bán dẫn hai chiều sử dụng cấu trúc E chung 53 Hình 3.6 Khối chuyển mạch bước cho van bán dẫn hai chiều 54 Hình 3.7 Xây dựng khối chuyển mạch bước theo dấu dòng điện cho pha đầu Stateflow 54 Hình 3.8 Điện áp đầu (trên), dòng điện đầu (dưới) với fout=25hz 55 Hình 3.9 Dòng điện điện áp đầu vào (trên), dòng điện đầu vào (dưới), fout=25hz ( chưa có lọc đầu vào) 55 Hình 3.10 Dòng điện điện áp đầu vào(trên), dòng điện đầu vào (dưới), 56 fout=25hz, có lọc đầu vào với L=1mH, C=7uF 56 Hình 3.11 Điện áp (trên), dòng điện đầu (dưới) với fout=50hz 56 Hình 3.12 Dòng điện điện áp đầu vào (trên), dòng điện đầu vào (dưới), fout =50hz (chưa có lọc đầu vào) 57 Hình 3.13 Dòng điện điện áp đầu vào (trên), dòng điện đầu vào (dưới), 57 fout=50hz, có lọc đầu vào với L=1mH, C=7uF 57 DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 1.1 So sánh cấu trúc khóa bán dẫn hai chiều Bảng 2.1 Các tổ hợp van giá trị vector biên chuẩn tương ứng điện áp dòng điện đầu vào 25 Bảng 2.2 Thứ tự thực vector chuẩn, ứng với vị trí vector điện áp dòng điện đầu vào góc phần sáu tương ứng 31 Bảng 2.3 Thời gian xuất van 32 Danh mục từ viết tắt DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Viết tắt cho Nghĩa tiếng việt MC Matrix Converter Biến tần ma trận VSI Voltage Source Inverter Biến tần nguồn áp BS Bi-directional Switch Khóa bán dẫn hai chiều D-SVM Direct - Space Vector Modulation Điều chế vector không gian trực tiếp FOC Field Oriented Control Tựa từ thông rotor Lời mở đầu LỜI MỞ ĐẦU Biến tần ma trận (Matrix Converter) biến tần trực tiếp sử dụng hoàn toàn van bán dẫn hai chiều, có nhiều ưu điểm so với loại biến tần truyền thống có khâu trung gian chiều khơng có thành phần trung gian chiều nên có thiết kế nhỏ gọn hơn, độ tin cậy cao khơng có thành phần tụ hóa Có dòng điện đầu vào dạng sin, điện áp dòng điện đầu có dạng sin, điều chỉnh hệ số công suất, hoạt động bốn góc phần tư nên xu biến đổi ngày Em thầy giáo TS Trần Trọng Minh giao đề tài tốt nghiệp “Ứng dụng biến tần ma trận hệ truyền động động khơng đồng rotor lồng sóc”, hướng dẫn tận tình TS Trần Trọng Minh giúp đỡ TS Vũ Hoàng Phương em hồn thành đề tài tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS Trần Trọng Minh TS Vũ Hoàng Phương giúp em hoàn thành đề tài Nội dung đồ án bao gồm chương: Chương 1: Giới thiệu biến tần ma trận Chương 2: Chuyển mạch điều chế vector không gian cho biến tần ma trận Chương 3: Mô thực nghiệm Do kiến thức em hạn chế, thời gian làm đồ án khơng dài nên đồ án không tránh khỏi sai sót, kính mong thầy, bạn bảo Cuối em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô Viện Điện nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức chuyên mơn cho em thời gian ngồi ghế nhà trường Chương GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN MA TRẬN 1.1 Lịch sử hình thành phát triển Biến tần ma trận (Matrix Converter – MC) đưa lần Gyugi Pelly năm 1976 tạp chí xuất Daniels and Slattery năm 1978, lần xuất gọi Cycloconverter chuyển mạch cưỡng bức, sử dụng khóa bán dẫn hai chiều điều khiển hồn tồn Nhược điểm mơ hình tạo lượng lớn sóng hài khơng mong muốn dòng đầu vào áp ra, sóng hài khơng dễ dang lọc bỏ lọc Vấn đề giải Venturini Alesina năm 1980, cách đưa thuật toán PWM Thuật toán cho phép đạt dòng đầu vào điện áp đầu có dạng gần sin, góc lệch pha dòng điện điện áp đầu vào điều khiển để đạt hệ số công suất cos( ) Đến năm 1989 Venturini Alesina cải tiến thuật toán nâng tỷ số truyền áp lên tới 0.866 Năm 1991, Ishiguro, In Roy April đưa lớp thuật tốn vơ hướng Dựa việc so sánh vô hướng giá trị tức thời điện áp vào, dòng điện vào pha, theo ngun tắc tỷ lệ hai đại lượng khơng đổi chu kỳ lấy mẫu Thuật toán điều khiển yêu cầu so sánh nhiều lần chu kỳ lấy mẫu Do để giải vấn đề thời gian thực, thuật tốn đòi hỏi phải sử dụng vi xử lý có tốc độ tính tốn cao Tiếp theo, phương pháp điều biến vector không gian (Space Vector Modulation SVM) áp dụng cho Matrix Converter Phương pháp nhiều người ý đưa thuật toán điều khiển đơn giản hơn, tính tốn Nhờ dễ dàng thực vi xử lý Sau nhiều thập kỷ nghiên cứu phát triển, trình phát triển biến đổi đạt ứng dụng cơng nghiệp, có nhà sản xuất biến đổi (Yaskawa) sản xuất dòng biến tần ma trận với dải công suất – 114 kVA (điện áp 200 400V) cho MC điện áp thấp 200 – 600 kVA (điện áp 3.3 6.6 kV) cho MC điện áp trung thế, sau nhiều năm liên tục nỗ lực nghiên cứu thuật toán điều biến điều khiển ứng dụng MC Các giá trị tuyệt đối hệ số điều biến d1 , d3 , d4 , thể thời gian đóng điện d6 tương đối vector sử dụng chu kỳ trích mẫu Ts Vector khơng sử dụng để hoàn tất chu kỳ tabb  d1 Ts ; tacc  d3 Ts ;taba  d4 Ts t aca  d6 Ts ; (2.22) Để quy luật biến điệu thực tổng giá trị tuyệt đối thời gian đóng điện tương đối phải nhỏ d1  d  d  d  (2.23) Áp dụng (2.21) (2.23) ta suy được: (2.24) cos i Uo  Ui Biểu thức (2.24) cho thấy tỷ số truyền áp Matrix Converter có giới hạn  0.866 cos   2.2.6 Trường hợp hệ số công suất gần lý tưởng Với trường hợp hệ số cos   ta có công thức tổng quát xác định hệ số biến điệu sau: d1 U0    i) sin 0 cos( 3Ui d 2 U0 sin  i ) sin 0 3Ui d  U0 cos(  Ui U0   ) cos(  ) 6  ) sin  d  cos(   i Ui d  1-(d1  d  d  d ) (2.25) i Trong  o,  i thay đổi góc pha điện áp dòng điện đầu vào góc phần sáu mặt phẳng  Với điện áp đầu mong muốn U o , m  Uo / U i gọi tỷ số truyền áp,  m  ta có hệ số biến điệu:    i) d  m sin  cos( d  m sin  sin i d  m cos(    ) cos(   i ) 6  d  m cos(   ) sin  i d  1-(d1  d  d  d 4) (2.26) Việc lựa chọn tổ hợp van đóng ngắt tương ứng với vị trí vector điện áp đầu hệ trục toạ độ vector không gian điện áp vector dòng điện đầu vào hệ toạ độ vector khơng gian dòng điện đầu vào góc phần sáu tương ứng liệt kê Bảng 3.2 Các hệ số biến điệu tính tốn theo (2.26) Biểu thức tính tốn giống vector biên chuẩn sử dụng tổ hợp van lựa chọn cột tương ứng 2.2.7 Thứ tự thực tổ hợp van Mặc dù thứ tự thực tổ hợp van chu kỳ biến điệu Ts tùy ý, nhiên thứ tự thực tổ hợp van ảnh hưởng tới:  Số lần chuyển mạch van chu kỳ biến điệu  Hệ số méo phi tuyến dòng điện đầu Số lần chuyển mạch xác định tổn thất van trình chuyển mạch, cần phải giảm thiểu Để trình chuyển mạch tổn thất bé nhất, lần yêu cầu có chuyển mạch có cặp khóa hai chiều phải đóng ngắt Để dòng đầu có dạng sin phải áp dụng quy luật điều chế PWM đối xứng Từ yêu cầu phân tích tổ hợp van lựa chọn sector, thứ tự thực cần phải tuân theo quy luật sau:  Nếu hai góc phần sáu có tổng số chẵn, nửa chu kỳ ngắt mẫu chuyển mạch sau : d3d1d2d4d0  Nếu hai góc phần sáu có tổng số lẻ, nửa chu kỳ ngắt mẫu chuyển mạch sau : d1d3d4d2d0 Các quy luật thể bảng 2.2 2.2.8 Tính tốn thời gian đóng ngắt xuất van Sau tính tốn hệ số điều chế d0 , d1 , d2 , d3 , cho bốn tổ hợp van tổ d4 hợp vector khơng sử dụng để hồn thành chu kỳ điều chế, cần phải tính tốn thời gian xuất khóa bán dẫn hai chiều để thực đóng ngắt, khóa đóng ngắt với thời gian Ví dụ, vị trí vector dòng điện đầu vào điện áp đầu tương ứng nằm (U1-I1) (U4-I4) ta có tổ hợp van đóng ngắt trình tự thực bảng 2.2 Thứ tự thực sau: abb – aba – aca – acc – ccc – acc – aca – aba – abb, với tổ hợp abb có nghĩa pha A đầu đóng vào pha a đầu vào, pha B đầu đóng vào pha b đầu vào pha C đầu đóng vào pha b đầu vào Bằng cách phân tích cho pha đầu ra, ta biết khóa bán dẫn hai chiều phải đóng ngắt thứ thự thực hình 2.8 abb aba SAa Pha A SBb Pha B Pha C aca SCb acc ccc SAc acc aca SCc abb SAa SBb SBc SCa aba SCa SCb Hình 2.8 Phân tích thời gian khóa đóng cắt cho pha đầu Bảng 2.2 Thứ tự thực vector chuẩn, ứng với vị trí vector điện áp dòng điện đầu vào góc phần sáu tương ứng Tổ hợp van d4 d3 d2 d1 d0 Thứ tự chuyển mạch U1-I1 U4-I4 aca aba acc abb ccc d1-d3-d4-d2-d0-d2-d4-d3-d1 U1-I2 U4-I5 bcb aca bcc acc bbb d3-d1-d2-d4-d0-d4-d2-d1-d3 U1-I3 U4-I6 bab bcb baa bcc aaa d1-d3-d4-d2-d0-d2-d4-d3-d1 U1-I4 U4-I1 cac bab caa baa ccc d3-d1-d2-d4-d0-d4-d2-d1-d3 U1-I5 U4-I2 cbc cac cbb caa bbb d1-d3-d4-d2-d0-d2-d4-d3-d1 U1-I6 U4-I3 aba cbc abb cbb aaa d3-d1-d2-d4-d0-d4-d2-d1-d3 U2-I1 U5-I4 acc abb aac aab ccc d1-d3-d4-d2-d0-d2-d4-d3-d1 U2-I2 U5-I5 bcc acc bbc aac bbb d3-d1-d2-d4-d0-d4-d2-d1-d3 U2-I3 U5-I6 bba bcc bba bbc aaa d1-d3-d4-d2-d0-d2-d4-d3-d1 U4-I4 U5-I1 caa baa cca bba ccc d3-d1-d2-d4-d0-d4-d2-d1-d3 U4-I5 U5-I2 cbb caa ccb cca bbb d1-d3-d4-d2-d0-d2-d4-d3-d1 U4-I6 U5-I3 abb cbb aab ccb aaa d3-d1-d2-d4-d0-d4-d2-d1-d3 U3-I1 U6-I4 aac aab cac bab ccc d1-d3-d4-d2-d0-d2-d4-d3-d1 U3-I2 U6-I5 bbc aac cbc cac bbb d3-d1-d2-d4-d0-d4-d2-d1-d3 U3-I3 U6-I6 bba bbc aba cbc aaa d1-d3-d4-d2-d0-d2-d4-d3-d1 U3-I4 U6-I1 cca bba cac aba ccc d3-d1-d2-d4-d0-d4-d2-d1-d3 U3-I5 U6-I2 ccb cca bcb aca bbb d1-d3-d4-d2-d0-d2-d4-d3-d1 U3-I6 U6-I3 aab ccb bab bcb aaa d3-d1-d2-d4-d0-d4-d2-d1-d3 Tương tự ta tính thời gian đóng ngắt xuất khóa hai chiều cho 36 tổ hợp vector dòng điện đầu vào điện áp đầu ra: Bảng 2.3 Thời gian xuất van SAa  d1  d3  d  d (U1-I1) SAb  SAc  d (U4-I4) (U1-I2) (U4-I5) (U1-I3) (U4-I6) (U1-I4) (U4-I1) (U4-I2) SBc  d 2 d  d SAa  d1  d3 SAb  d  d  d SAc  SBa  SBb  d SCa  d3 SCb  d  d SBc  d 1 d  d  d SCc  d 1 d SAa  d0 SAb  d1  d  d3  d SAc  SBa  d  d  d SCa  d  d SBb  SBc  d 1 d SCb  d3  d SAa  SAb  d1  d3 SBa  d1  d  d3  d SBb  SBc  d SCa  d1  d SCb  d3 SCc  d 4 d SBa  d1  d3 SBb  d  d  d SBc  30 SCa  d1 SCb  d  d SCa  d  d SCa  SCb  d1  d3 SCc  d  d  d SAa  SAb  d SAc  d  d  d  d (U4-I3) SAb  SAc  d 1 d SBa  d0 SBb  d1  d  d3  d SBc  (U2-I1) SAa  d1  d  d3  d SBa  d1  d SAb  SAc  d SBb  d34 (U1-I6) (U5-I4) (U2-I2) (U5-I5) (U2-I3) (U5-I6) SCa  d3  d SCb  d1 SCc  d 2 d SAc  d 2 d 4 d (U1-I5) SBa  SBb  d1  d3 SAa  d  d  d 0 SBc  d  d SCc  d SCc  d  d SCb  d1  d SCc  d SAa  d1  d3 SAb  d  d  d SAc  SBa  d1 SBb  d 23 d 04 SCa  SCb  d SBc  d  d SCc  d  d  d  d SAa  d0 SAb  d1  d  d3  d SAc  SBa  d  d SCa  d  d  d SBb  d13 d SBc  d SCb  SCc  d  d (U2-I4) (U5-I1) (U2-I5) (U5-I2) (U2-I6) (U5-I3) (U3-I1) (U6-I4) (U3-I2) (U6-I5) (U3-I3) (U6-I6) (U3-I4) (U6-I1) (U3-I5) (U6-I2) (U3-I6) (U6-I3) SAa  SAb  d1  d3 SBa  d3  d SBb  d1 SBc  d 2 d SCa  d1  d  d3  d SCb  SCc  d 0/ SAa  SAb  d0 SAc  d  d  d3  d4 SBa  d3 SCa  d1  d3 SCb  d  d  d SCc  SAa  d  d  d SBa  d  d SAb  SAc  d 1 d SBb  d3  d SAa  d3  d SAb  d1 SAc  d  d SBa  d1  d  d3  d SBb  SBc  d SCa  SCb  d1  d3 SAa  d3 SAb  d  d SBa  d1  d3 SBb  d  d  d SBc  SCa  SCb  d SBa  d0 SBb  d1  d  d3  d SBc  SCa  d  d  d SAa  d1  d SAb  d3 SBa  SBb  d1  d3 SCa  d1  d  d3  d SAc  d  d SBc  d  d  d SAc  d 2 d 4 d SAc  d  d SAa  d  d SAb  d3  d SAc  d SBb  d  d SBc  d 1 d SCa  d SCb  d1  d  d3  d SCc  SBc  d SBa  SBb  d SAa  d  d SBa  d  d  d SAb  d13 d SAc  d SBb  SBc  d  d SBc  d  d  d  d SCc  d  d  d  d SCb  SCc  d  d SCb  0 SCc  d SAa  d1 SAb  d  d SAc  d  d SCc  d  d  d SCa  d1  d3 SCb  d  d  d SCc  SCa  d SCb  d1  d  d3  d SCc  Chương MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM 4.1 Mơ mạch vòng hở biến tần ma trận Mô khâu quan trọng bước để tới xây dựng thực nghiệm nhằm kiểm chứng lý thuyết nghiên cứu, mục chương trình mơ xây dựng phần mềm MATLAB & SIMULINK toolbox SIMPOWER, STATEFLOW Nguồn ba pha cân Bộ lọc đầu vào Matrix Converter Tải Khối tạo vector điện áp đầu Khối điều khiển MxC Khối tạo vector dòng điện đầu vào Hình 4.1 Mơ hình mô điều chế vector không gian trực tiếp cho MC Mơ hình mơ điều chế vector khơng gian bao gồm khối sau: - Khối nguồn ba pha cân bằng: tạo hệ thống điện áp ba pha cân đưa vào điều chế Bộ lọc đầu vào: có nhiệm vụ lọc sóng hài bậc cao khóa đóng cắt gây đồng thời giảm ảnh hưởng lưới tới MC Khối Matrix converter: bao gồm khóa bán dẫn hai chiều lý tưởng, đầu vào nối với hệ thống nguồn ba pha, đầu nối với tải - Khối điều khiển MC: có nhiệm vụ tính tốn thời gian, trình tự đóng ngắt xuất van bán dẫn hai chiều Khối tạo vector điện áp đầu ra: tạo vector điện áp đầu với tần số mong muốn - Khối tạo vector dòng điện đầu vào: với trường hợp cos   khối đồng với khối nguồn ba pha cân Để đơn giản ta mô trường hợp cos   , tín hiệu vector dòng điện đầu vào điện áp đầu vào trùng Hình 4.2 Mơ hình mơ MC MATLAB & SIMULINK SIMPOWER Hình 4.3 Bên khối điều khiển mơ hình mơ MC Hình 4.4 Khối PWM thực tổ hợp van theo trình tự Hình 4.5 Van bán dẫn hai chiều sử dụng cấu trúc E chung Từ hai khối tạo vector điện áp đầu vector dòng điện đầu vào ta tính tốn vị trí sector góc pha dòng điện đầu vào điện áp đầu ra, với hệ số điều chế m ta tính d1,d2,d3,d4 sau tín hiệu đưa vào khối PWM để thực vector theo thứ tự d3 – d1 – d2 – d4 – d0 tổng hai góc phần sáu sector dòng điện điện áp số chắn, d1 – d3 – d4 – d2 – d0 tổng hai góc phần sáu số lẻ, cuối tín hiệu đưa vào khối SVM logic để tính thời gian đóng ngắt xuất van bán dẫn hai chiều Hình 4.6 Khối chuyển mạch bước cho van bán dẫn hai chiều Hình 4.7 Xây dựng khối chuyển mạch bước theo dấu dòng điện cho pha đầu Stateflow Thơng số mô phỏng: - Nguồn ba pha cân bằng: biên độ U=220V, tần số fin=50hz - Lọc đầu vào : L=1mH, C=7uF - Tần số sóng mang fc=5Khz - Hệ số điều chế m=0.866 - Tải có thơng số : L=10mH, R=10 Ohm - Tần số đầu ra: mô với hai tần số fout=25 50 hz (có lọc đầu vào khơng có lọc đầu vào) Hình 4.8 Điện áp đầu (trên), dòng điện đầu (dưới) với fout=25hz Hình 4.9 Dòng điện điện áp đầu vào (trên), dòng điện đầu vào (dưới), fout=25hz ( chưa có lọc đầu vào) Hình 4.10 Dòng điện điện áp đầu vào(trên), dòng điện đầu vào (dưới), fout=25hz, có lọc đầu vào với L=1mH, C=7uF Hình 4.11 Điện áp (trên), dòng điện đầu (dưới) với fout=50hz Hình 4.12 Dòng điện điện áp đầu vào (trên), dòng điện đầu vào (dưới), fout =50hz (chưa có lọc đầu vào) Hình 4.13 Dòng điện điện áp đầu vào (trên), dòng điện đầu vào (dưới), fout=50hz, có lọc đầu vào với L=1mH, C=7uF Nhận xét kết mô phỏng: Từ kết mô nhận cho thấy, điện áp đầu có dạng gần sin, dòng điện đầu vào sau lọc có dạng sin trùng pha với điện áp đầu vào (mơ với cos   1), dòng diện đầu có dạng sin, tần số đầu với tần số đặt KẾT LUẬN Do thời gian làm đồ án khơng dài, đề tài có nhiều công việc phải thực hiện, nên đồ án em thực xây dựng chương trình mơ MATLAB biến tần ma trận mạch vòng hở, cấu trúc điều khiển động không đồng ba pha rotor lồng sóc sử dụng biến tần ma trận phương pháp điều khiển tựa từ thông rotor, xây dựng mạch lực phần cứng cho biến tần ma trận Em xin chân thành cảm hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Trần Trọng Minh giúp đỡ TS Vũ Hoàng Phương giúp em hồn thành đồ án Do kiến thức hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót, kính mong thầy bạn góp ý Hà Nội, ngày 17 tháng năm 2015 Sinh viên thực Lê Văn Công TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Trọng Minh, “Xây dựng biến tần kiểu ma trận”, Luận án tiến sĩ chun ngành tự động hóa cơng nghiệp ĐHBKHN, 2007 [2] Nguyễn Phùng Quang, Truyền động điện thông minh, Nhà xuất khoa học kĩ thuật, 2006 [3] A Deihimi and F Khoshnevis, “Implementation of current commutation strategies of Matrix converter in FPGA and Simulation Using Max + PlusII”, International Journal of Recent Trends in Engineering, Vol 2, No 5, November 2009 [4] Jose Rodriguez, Marco Rivera, Johan W Kolar, Patrick W Wheeler, “A Review of Control and Modulation Methods for Matrix Converters”, IEEE Transactions On Industrial Electronics, Vol 59, No 1, January 2012 [5] Lee Empringham, Johann W Kolar, Jose Rodriguez, Pat W Wheeler, Jon C Clare, “Technological Issues and Industrial Application of Matrix Converters: A Review”, IEEE Transactions On Industrial Electronics, Vol.60, No.10, October 2013 [6] Ebubekir Erdem, Yetkin Tatar, and Sedat Sunte, “Modeling and simulation Matrix Converter using space vector control algorithm”, Serbia & Montenegro, Belgrade, November 22-24, 2005 [7] Marco Matteini, “Control techniques for matrix converter adjustable speed drives”, PhD thesis, Department of Electrical Engineering, Univesity of Bologna ... hợp với động tạo thành hệ truyền động, nên khả ứng dụng biến tần ma trận để điều khiển động cho ứng dụng cao Trong nội dung đồ án vào chi tiết ứng dụng biến tần hệ truyền động động không đồng ba... BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG BIẾN TẦN MA TRẬN CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTOR LỒNG SĨC Trưởng mơn : TS Trần... chỉnh hệ số cơng suất, hoạt động bốn góc phần tư nên xu biến đổi ngày Em thầy giáo TS Trần Trọng Minh giao đề tài tốt nghiệp Ứng dụng biến tần ma trận hệ truyền động động không đồng rotor lồng sóc”,