Hướng dẫn chi tiết, kết quả kèm file mô phỏng mạch Buck converterXậy dựng mô hình hàm truyền Buck ConverterCấu trúc các bộ điều khiển Buck Converter 1. Cấu trúc điều khiển dòng điện đỉnh cho bộ biến đổi Buck 2. Cấu trúc điều khiển dòng điện trung bình cho bộ biến đổi Buck So sánh 2 bộ điều khiển Thông số mạch Buck Converter:Điện áp nguồn Uin = 28VĐiện áp ra Uc = 15VĐiện trở tải R = 3Tham số của mạch: L=50 e6, C= 500e6, f=100k hz
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐTCS Thiết kế điều khiển điều khiển gián tiếp đầu – hai mạch vòng Buck Converter GVHD: PGS.TS TRẦN TRỌNG MINH Sinh viên thực hiện: Vũ Đức An 20160025 Lê Xuân Tuyển 20164439 Nội dung báo cáo I Xậy dựng mô hình hàm truyền Buck Converter II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng điện đỉnh cho biến đổi Buck Cấu trúc điều khiển dòng điện trung bình cho biến đổi Buck III So sánh điều khiển I Xây dựng mơ hình hàm truyền Buck Converter Buck Converter diL L dt = uin − vc − iL rL ≤ t ≤ dTs C dvc = i − vc L dt R diL L dt = −vc − iL rL dTs ≤ t ≤ Ts C dvc = i − vc L dt R I Xây dựng mơ hình hàm truyền Buck Converter Mơ hình đóng cắt có dạng tuyến tính: −r iL = L vc C −1 −uin L iL L + −1 vc RC −r ÷ L u ÷+ ÷ ÷ C −1 ÷ L iL ÷ (1 − u ) −1 vc ÷ ÷ RC − r −1 −uin iL L L iL L → = + u 1 −1 vc vc C RC Thay giá trị trung bình: d= u L i = du − v − i r in c L L L (1) vc C vc = iL − R I Xây dựng mơ hình hàm truyền Buck Converter L i = du − v − i r in c L L L (1) vc C vc = iL − R Từ phương trình ta suy phương trình với tín hiệu nhỏ: ~ ~ ~ ~ L iL = d uin − v c − iL rL Hàm truyền H id : ~ H id ( s ) = iL ~ d |~ vc = = E L s +1 rL I Xây dựng mơ hình hàm truyền Buck Converter Mạch vòng dòng điện bên đảm bảo dòng iL bám theo lượng đặt iL * đủ nhanh C vc = kiL* − ~ * L vc R Tiến hành tuyến tính hóa quanh điểm làm việc cân bằng, xác định điện trở tải Re : ~ vc ~ → C vc = i − − is Re ~ Hàm truyền dòng điện điện áp : ~ H vi ( s ) = vc ~ * L i |~ i L =0 = kR e CR e s + iL = kiL* (k ~ 1) II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Thông số mạch Buck Converter: Điện áp nguồn Uin = 28V Điện áp Uc = 15V Điện trở tải R = Tham số mạch: L = 50 µ H , C = 500 µ F , rL = 0.1, f s = 100kHz II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng điện đỉnh cho biến đổi Buck Mạch vòng dòng điện Sơ đồ khối Sơ đồ điều khiển II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng điện đỉnh cho biến đổi Buck Mạch vòng dòng điện => Giải pháp t bù độ nghiêng mc Với Buck converter chọn mc = m2 tần số tần số đóng cắt fs II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng điện đỉnh cho biến đổi Buck Mạch vòng điện áp: Lựa chọn điều khiển PI K cv = Tqdv Rwpv II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng điện đỉnh cho biến đổi Buck II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng điện đỉnh cho biến đổi Buck Kết mô : Điện áp đặt U_ref= 15 (V) Giá trị tải giảm từ R xuống R/2 t=15ms Nhân xét: Dòng điện xác lập t=5ms Điện áp xác lập sau khoảng t= 10ms Khi tải R=R/2 + Dòng điện xác lập sau t = 10ms + Điện áp xác lập sau t =15ms II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng điện đỉnh cho biến đổi Buck Kết mơ : Đặc tính dòng điện đặt (iL), dòng điện đặt sau bù độ nghiêng (iSubtrac) dòng điện chảy qua van (iv) II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng trung bình cho biến đổi Buck II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng trung bình cho biến đổi Buck Mạch vòng dòng điện: ~ Hàm truyền H id ( s ) = w pi = ~ d |~ vc = = E 1+ s w pi w Gci ( s ) = Kci + Li ÷ s ~ w Li = w pi H id ( s )Gci ( s ) iL 1 H s = | = = = ( ) ci ~ ~ Hàm truyền hệ kín mạch vòng dòng điện: + H id ( s )Gci ( s ) ( ) s + Tqdi s + * vc = iL K ci Ewp = Tqvi / 10 Tqdi rL L iL Lựa chọn điều khiển PI Kci = Tqdi Ewpi II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng trung bình cho biến đổi Buck Mạch vòng điện áp: ~ Hàm truyền: H vi ( s ) = vc ~ * L i k=1, w pv = Lựa chọn điều khiển PI: K cv = |~ i L =0 1+ s w pv , Re = R Re C w Gcv ( s ) = K cv 1 + Lv ÷ s w Lv = w pv Hàm truyền hệ kín mạch vòng dòng điện: Tqdv Rwpv = kR e H cv ( s ) = ~ iL |~ ~ * i s =0 v = H vi ( s )Gcv ( s ) = + H vi ( s)Gcv ( s ) ( 1 K cv Rw pv ) s + Tqdv s + = II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng trung bình cho biến đổi Buck Mơ Matlab: II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng trung bình cho biến đổi Buck Mô Matlab Điện áp đặt U_ref= 15 (V) Giá trị tải giảm từ R xuống R/2 t=15ms Nhân xét: Dòng điện xác lập t=5ms Điện áp xác lập sau khoảng t= 7ms Khi tải R=R/2 + Dòng điện xác lập sau t = 5ms + Điện áp xác lập sau t =10ms II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng trung bình cho biến đổi Buck Mơ Matlab Điện áp đặt U_ref tăng từ 15V đến 24V II So sánh điều khiển Điện áp đặt U_ref= 15 (V) Giá trị tải giảm từ R xuống R/2 t=15ms Đồ thi điện áp đầu II So sánh điều khiển Điện áp đặt U_ref= 15 (V) Giá trị tải giảm từ R xuống R/2 t=15ms Đồ thi đáp ứng dòng điện đầu II So sánh điều khiển Bộ điều khiển dòng đỉnh: Khơng cần phải thiết lập độ chênh số thời gian mạch vòng với mạch vòng ngồi Là khả bảo vệ transistor dòng vượt ic(t) transistor bị khóa lại Nhược điểm điều khiển theo dòng điện sơ đồ nhạy với nhiễu Link mô phỏng: https://drive.google.com/open?id=1KjRIuoRYHM05Dk38ZgLUa3Mz0hmFo6Ht https://drive.google.com/open?id=19svCwG6NxcNXiigACzutcIW75la3A7VM ... điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng trung bình cho biến đổi Buck Mô Matlab: II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng trung bình cho biến đổi Buck Mô Matlab... đổi Buck Mạch vòng điện áp: Lựa chọn điều khiển PI K cv = Tqdv Rwpv II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng điện đỉnh cho biến đổi Buck II Cấu trúc điều khiển Buck Converter. .. Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng trung bình cho biến đổi Buck II Cấu trúc điều khiển Buck Converter Cấu trúc điều khiển dòng trung bình cho biến đổi Buck Mạch vòng dòng