Bài thuyết trình Thiết kế bộ điều khiển cho mạch nghịch lưu 3 pha sử dụng phương pháp điều chế SVM ở chế độ độc lập tìm hiểu về phương pháp điều chế SVM; cấu trúc thiết kế đối với chế độ nối lưới; cấu trúc điều khiển điều chế SVM chế độ độc lập; mô phỏng bộ điều khiển cho mạch nghịch lưu 3 pha sử dụng phương pháp điều chế SVM ở chế độ độc lập.
Thiết kế điều khiển cho mạch nghịch lưu pha sử dụng phương pháp điều chế SVM chế độ độc lập • Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Trần Trọng Minh • Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Hồng : 20161680 Nguyễn Hữu Hồng Hải : 20161299 Ngơ Quang Hà : 20161225 Electronics Laboratory Power ElectronicsPower Laboratory - Hanoi University of Science and Technology PELAB HUST Nội dung Thiết kế điều khiển Mô 10/17/20 PELAB HUST Phương pháp điều chế SVM Sơ đồ cấu trúc T-type inverter Hình 1.1 Cấu trúc T-type inverter Hình 1.2 Trạng thái van bán dẫn mức điện áp 10/17/20 PELAB HUST • Phương pháp điều chế SVM Phân Chia Và Chọn Lựa Sector Cho Bộ Nghịch Lưu pha mức Hình 1.2 Các Vector điện áp nghịch lưu mức 10/17/20 PELAB HUST • Cấu trúc thiết kế chế độ nối lưới Ứng với giá trị thu ta xác định vị trí vector điện áp đặt tam giác lớn z1x z1 y < z2 x z2 y < z3 x < z3 x Sec III • z1x z1 y z2 x z2 y 0 z2 x < z2 x Sec VI Sec V Sec II z1x < z1x Sec IV Sec I Xác định hai hệ số m1, m2 là tỷ lệ hình chiếu của vector điện áp đầu ra mong muốn lên 2 vector cơ bản của góc phần sáu Ứng với các trường hợp ta biết được vị trí Vector điện áp đặt trong tam giác nhỏ 10/17/20 PELAB HUST −(m 1(m −1− 112m 2m m −221)) (+1mm 21− 11+ 2+)m • Trường hợp Tam giác m1 < m2 < 1 m1 + m2 m1 1 < m1 + m2 m1 < m2 1 < m1 + m2 m1 2 m2 > 1 < m1 + m2 10/17/20 PELAB HUST • Thuật tốn điều chế SVM 10/17/20 PELAB HUST • Cấu trúc điều khiển điều chế SVM chế độ độc lập SVM Hình 1.3 Sơ đồ điều khiển tuyến tính phương pháp điều chế SVM cho nghịch lưu pha kiểu T chế độ độc lập 10/17/20 PELAB HUST • 3.1 Mạch vịng điều chỉnh dịng điện Hình 2.1 Sơ đồ thay mạch vòng dòng điện nghịch lưu mức T-type chế độ độc lập 10/17/20 PELAB HUST • Phương trình cân bằng điện áp mạch điện tương đương: disa + u La dt di usb = rLisb + L sb + u Lb dt di usc = rLisc + L sc + uLc dt usa = rLisa + L Qua phép biến đổi CLAKE và PARK ta được cấu trúc điều khiển trên tọa độ quay dq: disd − ωs Lisq + u Ld dt disq usq = rLisq + L + ωs Lisd + uLq dt usd = rLisd + L usd = ∆ud + uLd − Lωisq usq = ∆uq + uLq − Lωisd 10/17/20 PELAB HUST 10 • Hình 2.2 Cấu trúc điều khiển dòng điện hệ tọa độ dq 10/17/20 PELAB HUST 11 • Hình 2.3 Mơ tả tốn học mạch vịng điều chỉnh dịng điện miền tốn tử Laplace Hàm truyền đạt thể mối quan hệ điện áp dòng điện đầu mạch nghịch lưu Gvi ( s ) = 10/17/20 is ( s ) = us ( s ) − u L ( s ) 1 = � L � rL (1 + Ts) rL � 1+ s � � rL � PELAB HUST (9) 12 • Mơ hình tốn học khâu điều chế độ rộng xung: T − ss us ( s ) GSVM ( s) = * = e us (s) Ts 1+ s � � H ( s ) = K 1+ Sử dụng điều khiển PI: c � pc � T s � ic � Hàm truyền hệ kín: H oc ( s ) = Tic s + TicTc s + Tic s + K pc Các tham số bộ điều chỉnh cần đảm bảo băng thông mong muốn 1/Toc và độ tắt dần c . Và được viết dưới dạng hàm bậc hai dạng chuẩn như sau: H oc ( s ) = 10/17/20 2ζ cToc s + Toc2 s + 2ζ cToc s + PELAB HUST 13 • Từ đó các hệ số của bộ điều chỉnh xác định nh ư sau: K pc = 2ζ c L / Toc Tic = 2ζ cToc 10/17/20 PELAB HUST 14 • mạch vịng điều chỉnh điện áp Hình 2.4 Mơ tả tốn học mạch vịng điều chỉnh điện áp miền tốn tử Laplace 10/17/20 PELAB HUST 15 • Hàm truyền vịng kín mạch vịng điều chỉnh điện áp: TPR ( s ) = ( K P / C f ) s + ( Ki / C f ) vt ( s ) K P s + Ki = = vt* ( s ) Cs + K P s + K i s + ( K P / C f ) s + ( K i / C f ) Giả thiết dẫn dắt theo hàm truyền khâu dao động bậc 2: 2ζωn s + ωn2 W2 nd ( s) = s + 2ζωn s + ωn2 Tham số điều chỉnh xác định sau: K P = 2ζωnC f K i = ωn2C f Trong đó: 10/17/20 tần số dao động riêng PELAB HUST 16 • • Thơng số mơ phỏng cho phương pháp điều chế SVM MƠ PHỎNG Tham số bộ điều khiển dịng điện (Toc=Ts=0.0002): K pc = 2ζ c L / Toc = 2*0.7 *0.01/ 0.0002 = Tic = 2ζ cToc = 2*0.7 *0.0002 = 0.028 K P = 2ζωnC f = 2*0.7 *1000*0.00002 = 0.028 Tham số bộ điều khiển điện áp : K i = ωn2C f = 10002 *0.00002 = 20 10/17/20 PELAB HUST 17 • • Chất lượng điện áp Kịch bản 1: So sánh chất lượng điện áp, tổng độ méo hài THD của hai phương Signal pháp Selected signal: cycles FFT window (in red): cycles 300 -300 0.02 0.04 0.08 0.1 Time (s) FFT analysis Dạng điện áp sau lọc 0.06 Fundamental (50Hz) = 311.1 , THD= 1.24% 0.3 0.2 0.1 0 10 20 30 40 Harmonic order Chỉ số THD = 1.24% Điện áp trên 2 tụ DC 10/17/20 PELAB HUST 18 • • 110 Kịch bản mô phỏng 2: Điện áp tham chiếu thay đổi t220 ừ sang t ại 0.04s Điện áp dây đầu ra mạch nghịch lưu Điện áp sau lọc Điện áp trên hai tụ DC 10/17/20 PELAB HUST 19 • • 110 Kịch bản mơ phỏng 2: Điện áp tham chiếu thay đổi từ220 sang t ại 0.04s Đáp ứng giá trị thực đặt cho thành phần dòng điện với điều khiển tuyến tính 10/17/20 Đáp ứng giá trị thực đặt cho thành phần điện áp với điều khiển tuyến tính PELAB HUST 20 • 110 Kịch bản mơ phỏng 2: Điện áp tham chiếu thay đổi từ220 sang t ại 0.04s Signal mag Signal Selected signal: cycles FFT window (in red): cycles 200 -200 0.02 FFT analysis Mag (% of Fundamental) • 0.04 0.06 0.08 0.1 Time (s) Fundamental (50Hz) = 155.6 , THD= 1.51% 0.8 0.6 0.4 0.2 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Harmonic order Tổng méo hài THD của điện áp pha A 10/17/20 PELAB HUST 21 • • Tải phi tuyến Kịch bản mô phỏng 3: Tải phi tuyến ( chỉnh lưu diode 3 pha) Mạch chỉnh lưu diode 3 pha 10/17/20 PELAB HUST 22 Signal Signal mag Selected signal: cycles FFT window (in red): cycles 200 -200 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 Time (s) FFT analysis Fundamental (50Hz) = 311.1 , THD= 15.64% Điện áp sau lọc LC với bộ điều khiển tuyến tính cho phương pháp điều chế SVM Mag (% of Fundamental) • 15 10 0 100 200 300 400 Harmonic order Điện áp Pha A và THD của phương pháp điều chế SVM 10/17/20 PELAB HUST 23 • Đáp ứng giá trị thực đặt cho thành phần dòng điện 10/17/20 Đáp ứng giá trị thực đặt cho thành phần điện áp PELAB HUST 24 Trân trọng cảm ơn! Electronics Laboratory Power ElectronicsPower Laboratory - Hanoi University of Science and Technology PELAB HUST ... tốn điều chế SVM 10/17/20 PELAB HUST • Cấu trúc điều khiển điều chế SVM chế độ độc lập SVM Hình 1 .3 Sơ đồ điều khiển tuyến tính phương pháp điều chế SVM cho nghịch lưu pha kiểu T chế độ độc lập. .. PELAB HUST • Phương pháp điều chế SVM Phân Chia Và Chọn Lựa Sector Cho Bộ Nghịch Lưu pha mức Hình 1.2 Các Vector điện áp nghịch lưu mức 10/17/20 PELAB HUST • Cấu trúc thiết kế chế độ nối lưới... PELAB HUST • 3. 1 Mạch vịng điều chỉnh dịng điện Hình 2.1 Sơ đồ thay mạch vòng dòng điện nghịch lưu mức T-type chế độ độc lập 10/17/20 PELAB HUST • Phương? ?trình? ?cân bằng điện áp? ?mạch? ?điện tương đương: