Tiểu luận điện tử công suất nâng cao

4 Mô hình và mô phỏng các phần tử mạch, mô phỏng mạch lái và tạo xung kích, các hàm trung gian phục vụ cho giải thuật Mô hình nguồn điện áp DC... Mô hình tải 3 pha Mô hình bộ điộu khiộn

BỘ NGHỊCH LƯU NPC CHO TẢI KHÔNG CÂN BẰNG 3 PHA - 4 DÂY

Cho số liệu:

Nguồn dc có Vdc = 500V Tải 3f RL: R=10[Ohm], L=10[mH]

Yêu cầu áp ba pha tải không đối xứng:

vt1=200cos(100

Tần số sóng mang: 10[kHz]

1) Vẽ sơ đồ mạch hệ thống gồm nguồn cung cấp, mạch công suất, mạch tải, mạch điều khiển và kích lái, với đầy đủ các ký hiệu áp, dòng, ký hiệu linh kiện

Hình 1: Sơ đồ khối của bộ nghịch lưu 3 bậc NPC 3pha-4dây

2) Phân tích kỹ thuật PWM dùng sóng mang cho nghịch lưu 3 bậc NPC 3f 4 dây: giải tích mạch điện, các trạng thái đóng ngắt, hàm offset, quan hệ áp yêu cầu và áp điều khiển cho các linh kiện

Theo số liệu ban đầu ta có:

vt1=200cos(100
Vt1 = 200∠0

vt2=160cos(100 ;
Vt2 = 160∠-120

vt3=180cos(100 ;
Vt3 = 180∠-240

Tìm điện áp trên nhánh thứ 4, ta có:

Vt4=- Vz = - (Vt1+Vt2+Vt3)/3= 11,547∠-150

vt4 = 11,547cos(100 ;

Tính tại thời điểm lấy mẫu (t=0)

Tìm điện áp offset:

vomax = Vdc – Max(vt1, vt2, vt3, vt4) = 500 – 200 = 300(V)

vomin = - Min(vt1, vt2, vt3, vt4) = 90(V)

vo = (vomax + vomin)/2 = 195(V)

Tìm áp nghịch lưu:

vA = vt1 + vo = 200 + 195 = 395V

vB = vt2 + vo = - 80 + 195 = 115V

vC = vt3 + vo = -90 + 195 = 105V

vN = vt4 + vo = -10 + 195 = 185V

Tìm áp điều khiển:

vdka = (vA*2)/Vd = 1.58V

vdkb = (vB*2)/Vd = 0,46V

vdkc = (vC*2)/Vd = 0,42

vdkn = (vN*2)/Vd = 0,74

Tìm dòng điện chạy qua tải:

It1 = (200∠0)/(10,481∠17,432) = 19.082∠17,432(A)

It2 = (160∠-120)/(10,481∠17,432) = 15.266∠102,568(A)

It3 = (180∠-240)/(10,481∠17,432) = 17,174∠222,568(A)

Với Z = R +jZL = 10 + j10.10-3.2.50.3,14 = 10 + j 3,14 = 10,481∠17,432(Ω)

3) Giải thuật PWM dưới dạng lưu đồ

4) Mô hình và mô phỏng các phần tử mạch, mô phỏng mạch lái và tạo xung kích, các hàm trung gian phục vụ cho giải thuật

Mô hình nguồn điện áp DC

Mô hình hệ thống công suất 3pha - 4 dây

Mô hình tải 3 pha

Mô hình bộ điộu khiộn và kích lái

Chương trình trong bộ điều khiển và kích lái:

function [Vdka, Vdkb, Vdkc, Vdkn, Vomax, Vomin, Voff, sa1, sa2, sb1, sb2, sc1, sc2, sn1, sn2] = fcn(t, m, f, Vd,

Vcarrier1, Vcarrier2)

% This block supports the Embedded MATLAB subset

% See the help menu for details

Va = 200*m*cos(2*pi*f*t) ;

Vb = 160*m*cos(2*pi*f*t-2*pi/3) ;

Vc = 180*m*cos(2*pi*f*t-4*pi/3) ;

Vn=-(Va+Vb+Vc)/3;

%Find Voff

Vomin=-min([Va,Vb,Vc,Vn]);

Vomax=Vd-max([Va,Vb,Vc,Vn]);

Voff= (Vomin+Vomax)/2;

%Vdk

Vdka=(Va+Voff)*2/Vd;

Vdkb=(Vb+Voff)*2/Vd;

Vdkc=(Vc+Voff)*2/Vd;

Vdkn=(Vn+Voff)*2/Vd;

%Controlling signal modulation

%level 1

if (Vdka >= Vcarrier1) sa1=1;

else sa1=0;

end

if (Vdkb >= Vcarrier1) sb1=1;

else sb1=0;

end

if (Vdkc >= Vcarrier1) sc1=1;

else sc1=0;

end

if (Vdkn >= Vcarrier1) sn1=1;

else sn1=0;

end

%level 2

if (Vdka >= Vcarrier2) sa2=1;

else sa2=0;

end

if (Vdkb >= Vcarrier2) sb2=1;

else sb2=0;

end

if (Vdkc >= Vcarrier2) sc2=1;

else sc2=0;

end

if (Vdkn >= Vcarrier2) sn2=1;

else sn2=0;

end

5) Mô phỏng hệ thống và kết quả: mô tả hệ thống, các số liệu đầu vào, các kết quả ngỏ ra Trong đó, có vẽ đồ thị ở trạng thái xác lập (trong 2 chu kỳ áp tải) quá trình áp điều khiển và xung kích của các cặp linh kiện, áp nghịch lưu, áp pha và áp dây tải, dòng tải Phân tích FFT áp tải dạng Bảng giá trị

Dạng sóng dòng điện của tải 3 pha