Nghiên cứu bộ biến tần một pha bất đối xứng 5 bậc loại t (a single phase asymmetrical t type five level inverter)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN QUỐC HOÀN NGHIÊN CỨU BỘ BIẾN TẦN MỘT PHA BẤT ĐỐI XỨNG BẬC LOẠI T Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số: 60520202 LUẬN VÃN THẠC SĨ TP HỊ CHÍ MINH, tháng năm 2019 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS.TS Nguyễn Đình Tuyên Cán chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỊNG TRƯỞNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập-Tự Do-Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ •••• Họ tên học viên : Nguyễn Quốc Hoàn MSHV: 1570869 Ngày, tháng, năm sinh: 30/01/1982 Nơi sinh: Hà Nam Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 60520202 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu biến tần pha bất đối xứng bậc loại T (A singlePhase Asymmetrical T-Type Five-level Inverter) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG - Phân tích hoạt động, điều khiển biến tần pha bất đối xứng bậc loại T (A single-Phase Asymmetrical T-Type Five-level Inverter) - Sử dụng PSIM mô biến tần pha bất đối xứng bậc loại T - Thiết kế, thực chạy thực nghiệm nghịch lưu sử dụng Kit vi điều khiển TMS320F28379D - Kết luận đưa hướng phát triển đề tài III NGÀY GIAO NHIỆM vụ : 14/02/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 1/6/2019 V CÁN Bộ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Đình Tuyên Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẢN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký ) (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Trong thực tế, khơng có thành cơng mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù nhiều hay ít, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập trường đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ q Thầy Cơ, gia đình bạn bè Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến thầy PGS.TS.Nguyễn Đĩnh Tuyên trực tiếp hướng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm quý báu, tận tĩnh giúp đỡ em suốt thòi gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn Khoa Điện - Điện Tử, Phòng Đào Tạo Sau Đại Học, trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học Quốc Gia TP.HCM tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập nghiên Đồng thời xin ghi nhớ tình cảm giúp đỡ anh chị em PTN Nghiên cứu điện tử công suất 115B1, bạn cao học đồng hành, hỗ trợ, chia sẻ giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Cuối cùng, xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đĩnh, người thân bạn bè, ngưịi ln dành cho tơi quan tâm động viên, tĩnh yêu thương tạo điều kiện tốt để tơi có động lực học tập, phấn đấu suốt thời gian qua Do thời gian trình độ nhiều hạn chế nên luận văn chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp ý kiến q thầy bạn để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 Nguyễn Quốc Hồn TĨM TẮT LUẬN VĂN Nội dung luận văn dựa việc sử dụng báo tạp chí IEEE để thiết kế thực nghiệm biến tần pha bất đối xứng bậc loại T (5T- L-AHB) để giảm dịng điện rị, cấu trúc bao gồm nhánh thơng thường nhánh loại T , nối điểm nguồn DC nhánh Luận văn phân tích biến tần pha bất đối xứng bậc loại T (5T-LAHB) thực phưong pháp điều chế độ rộng xung PWM nhiều mức điện áp hệ số điều chế khác Xác minh thực nghiệm tải pha ABSTRACT The main content of the thesis is based on the use article of the IEEE to design and and experiment an asymmetric multiphase T-inverter (5T-L-AHB) to reduce leakage current, the structure consists of usual two leg and one T-leg, connecting points between the DC source and an up leg This thesis analyzes the 5T-L-AHB inverter and performs method modulation PWM pulse at different voltage levels and modulation coefficients Verification by experiment on 1-phase load LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận nêu luận văn trung thục Việc tham khảo tài liệu đuợc thục trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo theo yêu cầu MỤC LỤC •• CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Đối tượng thực mục tiêu nghiên cứu 1.3 Phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG 2: biến tần pha bất đối xứng bậc loại T 2.1 Tổng quan hệ thống điện mặt trời 2.1.1 Hê thống điên cho noi tiêu thu lương điên 2.1.2 Hệ thống điện mặt trời nông thôn 2.1.3 Hệ thống điện mặt trời vùng đô thị 2.1.4 Hệ thống nghịch lưu với nhiều chỉnh lưu 2.1.5 Hê thống điên măt trời sử dung nhiều bô nghich lưu 2.1.6 Hệ thống pin mặt trời tích họp nghịch lưu 2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động nghịch lưu pha năm bậc kiểu T 2.2.1 Tổng quát: 2.2.2 Nguyên lý hoạt động 2.2.3 Phương pháp điều chế độ rộng xung sin 14 2.2.3.1 Nguyên lý 14 2.2.3.2 Phương pháp Sin PWM cho nghịch lưu đa bậc 17 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG Bộ NGHỊCH LƯU MỘT PHA ĐA BẬC 5L- TAHB .' 20 3.1 Mơ luật điều khiển đóng cắt khóa cơng suất 20 3.1.1 Xây dựng mơ hình nghịch lưu pha năm bậc PSIM 3.1.2 Kết mô 22 3.1.3 Kết luận chương 31 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THựC HIỆN PHẦN CƯNG 32 4.1 Thiết kế mạch 32 4.1.1 Mạch nguồn DC 32 4.1.2 Mạch điều khiển 33 4.1.3 Mạch lái 34 4.1.4 Mạch công suất 35 4.1.5 Cổng logic 36 4.1.6 Tải R-L 37 CHƯƠNG 5: THựC NGHIỆM Bộ NGHỊCH Lưu MỘT PHA ĐA BẬC 5LT-AHB 38 5.1 Phương pháp thực nghiệm 38 5.2 Kết thực nghiệm 39 5.3 Kết luận chương 66 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 67 6.1 Kết luận 67 6.2 Những hạn chế 67 6.3 Hưởng phát triển đề tài 68 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Hệ thống điện cabin (từ Microchip Technology Inc) Hình 2.2: Hệ thống điện mặt trời nông thôn (từ Microchip Technology Inc) Hình 2.3: Hệ thống điện mặt trời đô thị (từ Microchip Technology Inc) Hình 2.4: Hệ thong điện mặt trời nghịch lưu với nhiều chỉnh lưu (từ Microchip Technology Inc) Hình 2.5: Hệ thống điện mặt trời sử dụng nhiều nghịch lưu (từ Microchip Technology Inc) Hình 2.6: Hệ thong pin mặt trời tích họp biến tần (từ Microchip TechnologyInc) Hình 2.7: Mơ hình nghịch lưu pha khơng biến áp Hình 2.8: Mạch theo mơ hình 5L-T-AHB Hình 2.9: Trạng thái 10 Hình 2.10: Trạng thái 10 Hình 2.11: Trạng thái 11 Hình 2.12: Trạng thái 12 Hình 2.13: Trạng thái 3, cấu hình 12 Hình 2.14: Trạng thái 3, cấu hình 13 Hình 2.15: Mơ hình chế độ chung cho biến tần pha không biến áp 5L-T-AHB 13 Hình 2.16: Giải thích việc sử dụng sóng tam giác để so sánh 15 Hình 2.17: Điều chế độrộng xung 16 Hình 2.18: Phương pháp Sin PWM đa bậc bố trí theo kiểu POD 17 Hình 2.19: Phương pháp Sin PWM đa bậc bố trí theo kiểu DP 18 Hình 2.20: Phương pháp Sin PWM đa bậc bố trí theo kiểu APOD 18 Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch điều khiến công suất 20 Hình 3.2: Sơ đồ khối công suất 5L-T-AHB 21 Hình 3.3: Sơ đồ khối điều khiển 5L-T-AHB 21 Hình 3.4: Sóng điều khiến sóng mang bố trí đối xủng qua trục (POD) 22 Hình 3.5: Xung điều khiến khóa Sỉ 23 Hình 3.6: Xung điều khiến khóa S2 23 Hình 3.7: Xung điều khiến khóa S3 23 Hình 3.8: Xung điều khiến khóa S4 24 Hình 3.9: Xung điều khiến khóa S5, S6 24 Hình 3.10: Điện áp đầu VAB m = 0.8, RG = 25Q 25 Hình 3.11: Phân tích FFT điện áp đầu VAB m = 0.8,RG = 25Q 25 Hình 3.12: Dòng điện đầu ỈL qua tải R-L m = 0.8, RG = 25Q 26 Hình 3.13: Điện áp VBZ m = 0.8, RG = 25Q 26 61 Tek JL w Stop M Pos: 0,00ũf CH3 í« ' Coupling Ég ow Limit u m * 200MHz ■ 'T "* u : Vũlts/Ũiv 2)22] VS4 Probe 1H Voltage — :Ỉ - Invert 'iị CH2 1OỨV CH3 1,00V M 10,0ms 1-Jun1915:58 (a) CH1