Tính toán và điều khiển nghịch lưu đa mức cho truyền động trung áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐÀO THỊ MỸ LINH TÍNH TỐN VÀ ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU ĐA MỨC CHO TRUYỀN ĐỘNG TRUNG ÁP LUẬN VĂN TIẾN SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TSKH NGUYỄN VĂN LIỄN Hà Nội - 2009 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan tồn nội dung luận văn hoàn toàn theo nội dung đề cương nội dung mà Giáo viên hướng dẫn giao Bản luận văn hồn tồn xác nội dung trích lục tài liệu Nếu có sai tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội ngày 30 tháng 10 năm 2009 Học viên Đào Thị Mỹ Linh MỤC LỤC Lời nói đầu: Chương 1: Động không đồng phương pháp điều khiển tần số 1.1 Mô tả chung động không đồng ba pha 1.2 Phương trình đặc tính động không đồng 1.3 Mơ hình động khơng đồng 1.3.1.Mô hình động KĐB khơng gian ba pha 1.3.2 Phép biến đổi tuyến tính không gian vectơ 1.4 Điều khiển tần số động không đồng 12 1.4.1 Các phương pháp điều khiển tốc độ động không đồng 12 1.4.1.1Điều khiển điện áp stator 13 1.4.1.2 Điều khiển điện trở rôto 13 1.4.1.3 Điều chỉnh công suất trượt 13 1.4.1.4 Điều khiển tần số nguồn cấp stator 13 1.4.2 Điều khiển vectơ động không đồng 16 1.4.3 Luật điều chỉnh giữ khả tải không đổi 17 1.4.4 Điều khiển điện áp - tần số giữ từ thông động không đổi 19 Chương 2: Bộ nghịch lưu áp đa mức 20 2.1 Khái niệm 20 2.2 Phân loại nghịch lưu áp 20 2.3 Nghịch lưu áp đa mức 20 2.4 Các cấu trúc nghịch lưu áp đa mức 20 2.4.1 Bộ nghịch lưu điôt kẹp 21 2.4.1.1 Cấu trúc 21 2.4.1.2 Trạng thái khóa chuyển mạch 21 2.4.1.3 Quá trình chuyển mạch 23 2.4.2 Bộ nghịch lưu dạng flying capacitor 26 2.4.2.1 Cấu trúc 26 2.4.2.2 Trạng thái khóa chuyển mạch 26 2.4.2.3 Quá trình chuyển mạch 27 2.4.3 Bộ nghịch lưu nhiều mức kiểu cầu H nối tầng 2.4.3.1 Cấu trúc 29 29 2.4.3.2 Trạng thái khóa chuyển mạch 29 2.4.3.3 Q trình chuyển mạch 30 2.5 Kết luận Chương 3: Phương pháp điều chế cho nghịch lưu áp đa mức điôt kẹp 33 34 3.1 Khái niệm 3.2 Phương pháp điều chế cho nghịch lưu áp ba mức NPC 34 3.2.1 Vectơ không gian nghịch lưu áp ba mức NPC 34 3.2.2 Phương pháp điều chế vectơ không gian 37 3.2.3 Hiện tượng cân điện áp tụ điện 38 3.2.4 Trình tự chuyển mạch khóa bán dẫn 40 Chương 4: Điều khiển hệ truyền động sử dụng biến tần đa mức 51 34 4.1 Thuật tốn khối điều chế vectơ khơng gian 51 4.2 Chương trình mơ khối điều chế vectơ không gian 51 Tài liệu tham khảo 88 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU e j 2π toán tử quay αβ: hệ toạ độ stato d,q: hệ toạ độ từ thông rôto isα, isβ , usα, usβ : Dòng điện điện áp stato hệ toạ độ α,β isd, isq , usd, usq : Dòng điện điện áp stato hệ toạ độ d,q iss ; uss ; ψ ss Các véctơ dịng điện, điện áp, từ thơng stato quan sát hệ toạ độ α,β DZ1 , DZ2 , DZ3 , DZ4 : Các điôt kẹp Cd1 , Cd2 : Các tụ điện chiều A, B, C pha nghịch lưu S1 , S2, S3, S4 : Các khoá bán dẫn D1, D2, D3, D4 Các điốt mắc song song ngược Vd : Điện áp nguồn chiều đặt vào nghịch lưu E = 1/2Vd: điện áp đặt lên tụ điện chiều Z : Điểm trung tính ảo P trạng thái tương ứng với khố S1, S2 đóng N trạng thái tương ứng với khóa S3, S4 đóng O trạng thái tương ứng với khố S2, S3 đóng VZ độ lệch điện áp iA, iB, iC : dòng điện tải UAZ, UBZ, UCZ điện áp pha   V1 ÷ V6 Các véc tơ nhỏ (chỉ chứa trạng thái P - N - 0)   V7 ÷ V12 Các véctơ trung bình (chứa trạng thái P - - N)   V13 ÷ V18 Các véctơ lớn (chỉ chứa trạng thái P- N)  V0 Véctơ không PPP, 000, NNN  Vref Véctơ tham chiếu 1a , 1b, 2, 3a, 3b, : Các tam giác vùng sector Tpulse: Chu kỳ điều chế Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội Lời nói đầu Khoa học ngày phát triển điều khiển tốc độ động ngày ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp Trong hầu hết sử dụng động trung áp với dải điện áp 3,3÷6,6 kV cơng suất 1÷4 MW Với nghịch lưu hai mức trước có nhiều phát triển phù hợp với truyền động công suất nhỏ Hơn dạng sóng điện áp đầu nghịch lưu hai mức có thành phần hài bậc cao lớn Vì năm gần đây, nghịch lưu đa mức nhiều ý xem lựa chọn tốt cho ứng dụng truyền động trung áp Ưu điểm nghịch lưu đa mức: điện áp đặt lên linh kiện giảm xuống nên công suất nghịch lưu tăng lên, đồng thời công suất tổn hao q trình đóng cắt linh kiện giảm theo, với tần số đóng cắt thành phần sóng hài bậc cao điện áp nhỏ so với trường hợp nghịch lưu hai mức nên chất lượng điện áp tốt Sau thời gian học tập nghiên cứu trường em giao đề tài tốt nghiệp “Tính tốn điều khiển nghịch lưu đa mức cho truyền động trung áp” Mục đích đề tài: Mục đích đề tài nghiên cứu, phân tích trạng thái trình chuyển mạch khóa bán dẫn nghịch lưu áp đa mức; phân tích hai phương pháp điều chế vectơ không gian cho nghịch lưu áp mức cấu trúc NPC Trên sở xây dựng thuật tốn viết chương trình mơ cho phương pháp điều chế vectơ không gian cho nghịch lưu mức Đánh giá chất lượng phương pháp điều chế cho trường hợp khác tải Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Nội dung luận văn nhằm phân tích trạng thái, q trình chuyển mạch khóa bán dẫn hai phương pháp điều chế vectơ không gian cho nghịch lưu áp mức cấu trúc điốt kẹp (Three level Neutral Point Clamped Inverters: 3L-NPC) Phương pháp nghiên cứu: Trên sở phân tích, xây dựng thuật tốn tiến hành mơ phần mềm Matlab để phân tích, đánh giá đặc tính điều chỉnh, dạng sóng ngõ độ méo sóng hài phân tích hài số số điều chế quan trọng Học viên: Đào Thị Mỹ Linh Chuyên ngành TĐH 07 - 09 Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Thông qua việc nghiên cứu phương pháp điều chế vectơ không gian cho nghịch lưu áp mức cho thấy tổn hao đóng ngắt, tỉ lệ sóng hài xuống thấp, chất lượng dòng điện điện áp tốt chứng minh phạm vi ứng dụng điều khiển truyền động thực tế Cấu trúc luận văn: Gồm chương - CHƯƠNG I: Động không đồng phương pháp điều khiển tần số - CHƯƠNG II: Bộ nghịch lưu áp đa mức - CHƯƠNG III: Phương pháp điều chế cho nghịch lưu áp đa mức điôt kẹp - CHƯƠNG: Điều khiển hệ truyền động sử dụng biến tần đa mức Được hướng dẫn tận tình thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Liễn Thầy mơn TĐH XNCN em hồn thành luận văn tiến độ Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Liễn Thầy cô môn TĐH XNCN Kính mong Thầy bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để luận văn hoàn thiện Học viên: Đào Thị Mỹ Linh Chuyên ngành TĐH 07 - 09 Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội CHƯƠNG 1: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ 1.1 Mô tả chung động không đồng ba pha Động không đồng 3pha cấu tạo gồm hai phận stato rơto Stato phần tĩnh gồm thành phần chủ yếu lõi thép dây quấn Lõi thép stato hình trụ , thép kỹ thuật điện ghép lại với tạo thành rãnh theo hướng dọc trục đặt vào vỏ máy Dây quấn stato làm dây dẫn bọc cách điện, thường gồm cuộn dây đặt lệch 1200 không gian Dòng điện xoay chiều pha chạy dây quấn stato tạo từ trường quay Roto phần quay gồm phần lõi thép dây quấn Lõi thép gồm thép KTĐ ghép lại, dập rãnh mặt tạo thành rãnh theo hướng dọc trục Dây quấn rơto có hai loại : Rơto lồng sóc rơto dây quấn Rơto dây quấn kiểu rơto có dây quấn giống stato đặt vào rãnh rơto Rơto lồng sóc kiểu rơto khơng có dây quấn mà dùng dẫn đồng hay nhôm hai đầu nối ngắn mạch hai vịng ngắn mạch tạo thành lồng sóc a a b c Động KĐB rơto lồng sóc b c Động KĐB rôto dây quấn Nguyên lý làm việc động KĐB ta cho dòng điện 3pha chạy vào 3dây quấn stato tạo từ trường quay, từ trường quay cắt dẫn rơto cảm ứng sức điện động Vì dây quấn rơto nối ngắn mạch nên sức điện động cảm ứng sinh dòng điện cảm ứng dẫn, lực tác dụng tương hỗ từ trường quay máy với dẫn mang dòng điện rôto kéo rôto quay chiều quay với từ trường với tốc độ n Động không đồng sử dụng rộng rãi thực tế sản xuất với ưu điểm bật cấu tạo đơn giản đặc biệt động lồng sóc So với động chiều động khơng đồng có giá thành thấp, vận hành tin cậy, chắn Ngồi dùng trực tiếp lưới điện xoay chiều ba pha nên không cần thiết phải sử dụng biến đổi động chiều Học viên: Đào Thị Mỹ Linh Chuyên ngành TĐH 07 - 09 Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội Nhược điểm động không đồng điều chỉnh tốc độ khống chế trình q độ khó khăn Riêng với động lồng sóc tiêu khởi động xấu 1.2 Phương trình đặc tính động khơng đồng Xuất phát từ sơ đồ thay gần động không đồng Giả thiết: - Ba pha động đối xứng, khe hở khơng khí đồng - Các thông số động không đổi (khơng phụ thuộc vào nhiệt độ, tần số, dịng điện rơto, mạch từ khơng bão hồ nên điện kháng X1, X2 khơng đổi) - Dịng điện từ hố khơng phụ thuộc vào tải mà phụ thuộc vào điện áp đặt vào stato động - Bỏ qua tổn thất ma sát tổn thất lõi thép - Điện áp lưới hoàn toàn Sin đối xứng ba pha I1 X1σ X’2 I’2 X0 U R1 I0 R’2/s R0 +) U1 : Trị số hiệu dụng điện áp pha stato +) I0, I1, I’2 dòng điện từ hố, dịng stato dịng rơto quy đổi stato +) X0, X1σ, X’2σ điện kháng mạch từ hố, điện kháng tản stato điện kháng tản rơto quy đổi stato +) s : Độ trượct tốc độ s = n1 − n ω1 − ω ω = = 1− ω1 ω1 n1 +) ω : Tốc độ động +) ω1: Tốc độ từ trường quay ω1 = 2π f1 P +) f1: Tần số điện áp lưới đặt vào stato +) P số đôi cực động    1 Từ sơ đồ thay ta có dịng stato: I1 U1  = + 2  R0 + X  R2'    R1 +  + X nm S    Học viên: Đào Thị Mỹ Linh        (1) Chuyên ngành TĐH 07 - 09 Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội Trong Xnm = X1σ + X’2σ điện kháng ngắn mạch Biểu thức (1) phương trình đặc tính dịng điện stato - Khi ω = s = nên I1 = I1nm -  I0 Khi ω = ω1 thì= s = nên I1 U= 1 2 - Inm dòng điện ngắn mạch stato    R0 + X  Từ ta có dịng rơto quy đổ stato là: I '2 = I1 − I = U1  R2'  R +   + X nm S   (1) Để tìm phương trình đặc tính động ta phải dựa vào điều kiện cân công suất động Ta có cơng suất điện từ chuyển từ stato sang rơto P12 = M dt ω1 Với Mdt mô men điện từ động Nếu bỏ qua tổn thất phụ: Mdt = Mcơ = M Công suất điện từ P12 lại chia làm hai phần : P12 = Pcơ +∆P2 Pcơ: Công suất đưa trục động ∆P2 :Công suất tổn hao đồng rôto Vậy P12= M dt ω= Pco + ∆P= M ω + ∆P2 P2 M (ω1 − ω ∆= = ) M ω1.s Mặt khác ∆P2 = 3I 2'2 R2' suy M ω1.s = 3I 2'2 R2' Thay (1) vào ta ⇒ M = R2' 3I 3I 2'2 R2' s ⇒ M= = ω1.s ω1 '2 3U1.R2'   R2'  ω1  R1 +  + X nm  s s    (2) Để tìm độ trượt tới hạn mô men tới hạn động KĐB ta đạo hàm biểu thức (2) theo S cho ta tìm Sth = ± R2' R12 + X nm M th = ± ( U12 2ω1 R1 ± R12 + X nm ) Trong biểu thức dấu (+) ứng với trạng thái động cơ, dấu (-) tương ứng với trạng thái máy phát Do Mth chế độ động nhỏ chế độ máy phát Ở ta nghiên cứu hệ truyền động với động không đồng nên ta quan tâm nhiều tới trạng thái làm việc động cơ, đoạn đặn tính nằm khoảng < s < sth gọi đoạn đặc tính làm việc động Học viên: Đào Thị Mỹ Linh Chuyên ngành TĐH 07 - 09 Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội 300 200 Uaz 100 -100 -200 -300 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.01 0.02 0.03 0.04 Thoi gian 0.05 0.06 0.07 0.08 300 200 Ubz 100 -100 -200 -300 Uab 500 -500 Hình 4.15: Điện áp pha điện áp dây ứng với số điều chế ma = 0,8 300 200 Uaz 100 -100 -200 -300 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.01 0.02 0.03 0.04 Thoi gian 0.05 0.06 0.07 0.08 300 200 Ubz 100 -100 -200 -300 Uab 500 -500 Hình 4.16: Điện áp pha điện áp dây ứng với số điều chế ma = 0,9 Học viên: Đào Thị Mỹ Linh 77 Chuyên ngành TĐH 07 - 09 Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội 250 200 150 100 Uaz 50 -50 -100 -150 -200 -250 0.06 0.062 0.064 0.066 0.068 0.07 Thoi gian 0.072 0.074 0.076 0.078 0.08 Hình 4.17: Điện áp pha phổ tần số ứng với số điều chế ma = 0,4 250 200 150 100 Uaz 50 -50 -100 -150 -200 -250 0.06 0.064 0.062 0.066 0.068 0.07 Thoi gian 0.072 0.074 0.076 0.078 0.08 Hình 4.18: Điện áp pha phổ tần số ứng với số điều chế ma = 0,6 250 200 150 100 Uaz 50 -50 -100 -150 -200 -250 0.06 0.062 0.064 0.066 0.068 0.07 Thoi gian 0.072 0.074 0.076 0.078 0.08 Hình 4.19: Điện áp pha phổ tần số ứng với số điều chế ma = 0,8 Học viên: Đào Thị Mỹ Linh 78 Chuyên ngành TĐH 07 - 09 Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội 250 200 150 100 Uaz 50 -50 -100 -150 -200 -250 0.06 0.062 0.064 0.066 0.068 0.072 0.07 Thoi gian 0.074 0.076 0.078 0.08 Hình 4.20: Điện áp pha phổ tần số ứng với số điều chế ma = 0,9 30 20 Iabc 10 -10 -20 -30 0.01 0.02 0.03 0.04 Thoi gian 0.05 0.06 0.07 0.08 Hình 4.21: Dòng điện ba pha phổ tần số ứng với số điều chế ma = 0,4 40 30 20 Iabc 10 -10 -20 -30 -40 0.01 0.02 0.03 0.04 Thoi gian 0.05 0.06 0.07 0.08 Hình 4.22: Dòng điện ba pha phổ tần số ứng với số điều chế ma = 0,6 Học viên: Đào Thị Mỹ Linh 79 Chuyên ngành TĐH 07 - 09 Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội 60 40 Iabc 20 -20 -40 -60 0.01 0.02 0.03 0.04 Thoi gian 0.05 0.06 0.07 0.08 Hình 4.23: Dịng điện ba pha phổ tần số ứng với số điều chế ma = 0,8 60 40 Iabc 20 -20 -40 -60 0.01 0.02 0.03 0.04 Thoi gian 0.05 0.06 0.07 0.08 Hình 4.24: Dòng điện ba pha phổ tần số ứng với số điều chế ma = 0,9 - Trường hợp sử dụng điều chế vectơ không gian cải tiến có loại bỏ sóng hài bậc chẵn: 60 40 Iabc 20 -20 -40 -60 0.01 0.02 0.03 0.04 Thoi gian 0.05 0.06 0.07 0.08 Hình 4.25: Dịng điện ba pha phổ tần số ứng với số điều chế ma = 0,8 Học viên: Đào Thị Mỹ Linh 80 Chuyên ngành TĐH 07 - 09 Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội 60 40 Iabc 20 -20 -40 -60 0.01 0.02 0.03 0.04 Thoi gian 0.05 0.06 0.07 0.08 Hình 4.26: Dịng điện ba pha phổ tần số ứng với số điều chế ma = 0,9 Từ kết mô ta nhận thấy điện áp pha UAZ có mức điện áp cịn điện áp dây UAB có mức điện áp Dạng sóng điện áp pha UAZ có chứa thành phần hài bội thành phần bậc bậc chủ yếu Với số điều chế lớn tỉ lệ sóng hài giảm, điện áp gần với điện áp mong muốn, dòng điện gần sin Với phương pháp điều chế vectơ không gian cải tiến có loại bỏ sóng hài bậc chẵn cho chất lượng dòng điện điện áp tốt so với phương pháp điều chế vectơ không gian thông thường Trường hợp với tải động cơ: fpulse = 10 kHz, Pn = 10 kW, Ud = 400 V, - f = 50 Hz, nđm = 1440 vòng/phút, Zp = 2, F = 0,000503, J = 0,0343, Rs = 0,7384 Ω, Rr = 0,7402 Ω, Lls = Llr = 0,003045 H, Lm = 0,1241 H 250 200 150 100 Iabc 50 -50 -100 -150 -200 -250 0.1 0.2 0.3 Thoi gian 0.4 0.5 0.6 Hình 4.27: Dạng sóng dịng điện pha nghịch lưu Học viên: Đào Thị Mỹ Linh 81 Chuyên ngành TĐH 07 - 09 Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội Hình 4.28: Phổ tần số dòng điện nghịch lưu Uab 500 -500 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.1 0.2 0.3 Thoi gian 0.4 0.5 0.6 Ubc 500 -500 Uca 500 -500 Hình 4.29: Dạng sóng điện áp dây nghịch lưu Học viên: Đào Thị Mỹ Linh 82 Chuyên ngành TĐH 07 - 09 Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội Hình 4.30: Phổ tần số điện áp dây nghịch lưu 180 160 140 120 wm 100 80 60 40 20 0 0.1 0.2 0.3 Thoi gian 0.4 0.5 0.6 Hình 4.31: Tốc độ động Học viên: Đào Thị Mỹ Linh 83 Chuyên ngành TĐH 07 - 09 Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội 300 250 200 Te 150 100 50 -50 -100 0.1 0.2 0.3 Thoi gian 0.4 0.5 0.6 Hình 4.32: Mômen động - Trường hợp áp dụng phương pháp điều khiển tựa theo từ thông rotor cho điều khiển nghịch lưu mức: dq αβ dq abc Hình 4.33: Cấu trúc điều khiển tựa theo từ thông rotor cho mạch nghịch lưu mức Học viên: Đào Thị Mỹ Linh 84 Chuyên ngành TĐH 07 - 09 Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội 15 10 isq isdq isd -5 -10 0.1 0.2 0.3 Thoi gian 0.4 0.5 0.6 Hình 4.34: Dòng stator hệ tọa độ dq 3.5 2.5 Phi'rd 1.5 0.5 0 0.1 0.2 0.3 Thoi gian 0.4 0.5 0.6 Hình 4.35: Từ thơng rotor Học viên: Đào Thị Mỹ Linh 85 Chuyên ngành TĐH 07 - 09 Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội 2.5 1.5 Te 0.5 -0.5 -1 -1.5 0.1 0.2 0.3 Thoi gian 0.4 0.5 0.6 0.5 0.6 Hình 4.36: Mơmen động 160 140 120 100 wm 80 60 40 20 -20 0.1 0.2 0.3 Thoi gian 0.4 Hình 4.37: Tốc độ động Từ kết mô với động ta nhận thấy có sử dụng điều khiển tựa theo từ thơng rotor đặc tính dịng điện, từ thơng rotor, tốc độ mơmen động cho chất lượng tốt so với khơng có điều khiển Nhưng tỉ lệ sóng hài lớn nên chất lượng đặc tính điều chỉnh chưa đạt yêu cầu cao với đặc tính tải R-L Học viên: Đào Thị Mỹ Linh 86 Chuyên ngành TĐH 07 - 09 Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội KẾT LUẬN Sau thời gian làm việc nghiêm túc, với giúp đỡ nhiệt tình thầy Nguyễn Văn Liễn thầy giáo môn luận văn cuả em hoàn thành thời gian Luận văn giải nội dung yêu cầu ban đầu gồm: Chương 1: Giới thiệu động không đồng bộ, xây dựng phương trình đặc tính từ xét thông số ảnh hưởng đến tốc độ động Giới thiệu phương pháp điều khiển tần số Chương 2: Chương giới thiệu nghịch lưu áp đa mức, phân tích cấu trúc, trạng thái q trình chuyển mạch khóa bán dẫn cấu trúc nghịch lưu áp đa mức NPC, FLC,CHB Chương 3: Phân tích phương pháp điều chế vectơ khơng gian cho nghịch lưu áp mức cấu trúc NPC: xây dựng vectơ không gian nghịch lưu, xác định thời gian tác động trình tự tác động khóa bán dẫn pha nghịch lưu Phân tích phương pháp điều chế vectơ không gian thông thường (Conventional SVM) phương pháp điều chế vectơ không gian cải tiến (SVM With Even-Order Harmonic Elimination) Chương 4: Xây dựng thuật toán phương pháp điều chế vectơ không gian thông thường phương pháp điều chế vectơ không gian cải tiến Viết chương trình mơ cho thuật tốn Áp dụng phương pháp điều chế vectơ không gian cho trường hợp tải R-L, tải động (khơng có có điều khiển tựa theo từ thơng rotor) Như luận văn giải yêu cầu đặt phân tích, xây dựng mơ phương pháp điều chế vectơ không gian cho nghịch lưu áp mức cấu trúc NPC Kết mơ thể tỉ lệ sóng hài thấp, chất lượng dòng điện điện áp nghịch lưu cao trường hợp tải R-L Vì điều kiện thời gian, nên em dừng lại việc nghiên cứu phương pháp điều chế vectơ chưa xét đến việc điều khiển điện áp Vz nên chất lượng điều chỉnh tải động chưa cao Phương hướng phát triển đề tài cải thiện chất lượng phương pháp điều chế vectơ, kết hợp với sử dụng chỉnh lưu đa mức, lọc phương pháp điều khiển điều khiển hệ thống truyền động có cơng suất lớn Học viên: Đào Thị Mỹ Linh 87 Chuyên ngành TĐH 07 - 09 Luận văn cao học Đại học Bách khoa Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Cơ sở truyền động điện - Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn; NXB Khoa học kỹ thuật 2007 Điều khiển động xoay chiều cấp từ biến tần bán dẫn - Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Mạnh Tiến, Đoàn Quang Vinh; NXB Khoa học kỹ thuật 2003 Điện tử cơng suất - Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh; NXB Khoa học kỹ thuật 2004 Điều chỉnh tự động truyền động điện - Bùi Quốc Khánh, Phạm Quốc Hải, Nguyễn Văn Liễn, Dương Văn Nghi; NXB Khoa học kỹ thuật 2006 Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha - Nguyễn Phùng Quang; NXB Giáo dục 1998 Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động - Nguyễn Phùng Quang, NXB Khoa học kỹ thuật 2006 Multi-level converters for medium voltage applications - Seyed Saeed Fazel; Technische Universitat Berlin 2007 Học viên: Đào Thị Mỹ Linh 88 Chuyên ngành TĐH 07 - 09 BẢN TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Yêu cầu đề tài: Phân tích, xây dựng mơ phương pháp điều chế vectơ không gian cho nghịch lưu áp mức cấu trúc NPC (Neutral Point Clamped Inverters: ) CHƯƠNG I : Động không đồng phương pháp điều khiển tần số Giới thiệu động khơng đồng ba pha, xây dựng phương trình đặc tính từ xét thơng số ảnh hưởng đến độ cứng đặc tính hay tốc độ động Xây dựng mơ hình động khơng đồng ba pha khơng gian ba pha Phân tích phương pháp điều khiển tần số động cơ: Các phương pháp thay đổi tốc độ động cơ: Điều chỉnh điện áp stato, điều chỉnh điện trở rôto, điều chỉnh công suất trượt Luật điều chỉnh tần số - điện áp giữ từ thông không đổi, luật điều chỉnh tần số giữ khả tải không đổi, luật điều chỉnh từ thông CHƯƠNG II: Bộ nghịch lưu áp đa mức Giới thiệu nghịch lưu áp đa mức, phân tích cấu trúc, trạng thái chuyển mạch q trình chuyển mạch khoá bán dẫn cấu trúc nghịch lưu áp đa mức NPC , FLC, CHB CHƯƠNG III : Phương pháp điều chế cho nghịch lưu áp đa mức điơt kẹp Phân tích phương pháp điều chế vectơ không gian cho nghịch lưu áp mức cấu trúc NPC: xây dựng vectơ không gian nghịch lưu, xác định thời gian tác động trình tự tác động khóa bán dẫn pha nghịch lưu Phân tích phương pháp điều chế vectơ khơng gian thơng thường (Conventional SVM) phương pháp điều chế vectơ không gian cải tiến (SVM With Even-Order Harmonic Elimination) Xét đến ảnh hưởng cân điện áp tụ điện CHƯƠNG IV: Điều khiển hệ truyền động sử dụng biến tần đa mức Chương xây dựng thuật tốn phương pháp điều chế vectơ khơng gian thông thường phương pháp điều chế vectơ không gian cải tiến Viết chương trình mơ cho thuật toán Áp dụng phương pháp điều chế vectơ không gian cho trường hợp tải R-L, tải động (khơng có có điều khiển tựa theo từ thông rotor) Content of Thesis Requirements: Analyzing, constructing and simulating the Space Vector Modulation method applied for NPC structure-based 3-level inverters Chapter I: Induction motors and Digital control methods In this chapter, basics of induction motors are described and the equation of natural characteristics is constructed Thus, parameters affecting to the stiffness of natural characteristics and speed are considered The space-phasor model of 3-phase induction motors is modelled Frequency-controlled and Speed controlled methods are investigated which include Stator-Voltage control, Rotor-Resistance control, Slip-power control Principles of Constant Voltage/Hertz control, Scalar Torque control and Field Orientation Chapter II: Multilevel Voltage-Source Inverters General ideas of Multilevel Voltage Source Inverters are introduced, which include explanations of structure, swithching states and process of switching of semiconductor-based electronic switches in structure of Multilevel Voltage Source Inverters NPC , FLC, CHB Chapter III: Modulation method for Diode-Clamped Multilevel Voltage Source Inverters Space Vector Modulation method is analyzed and constructed for NPC structure-based multilevel voltage source inverters Determining active time and active sequence of semiconductor-based electronic switches in inverter-legs An investigation of conventional SVM method and SVM With Even-Order Harmonic Elimination method is presented and effects of voltage unbalance across DC-link capacitor are considered Chapter IV: Using multilevel inverters for drive systems Two algorithms of Conventional SVM and SVM With Even-Order Harmonic Elimination methods are constructed in this chapter and then a simulation programme is built for two these methods The Space Vector Modulation method is applied for some problems, namely: R-L load, motor load (with and without rotor-flux-oriented controller) ... CHƯƠNG I: Động không đồng phương pháp điều khiển tần số - CHƯƠNG II: Bộ nghịch lưu áp đa mức - CHƯƠNG III: Phương pháp điều chế cho nghịch lưu áp đa mức điôt kẹp - CHƯƠNG: Điều khiển hệ truyền động. .. Phương pháp điều chế cho nghịch lưu áp đa mức điôt kẹp 33 34 3.1 Khái niệm 3.2 Phương pháp điều chế cho nghịch lưu áp ba mức NPC 34 3.2.1 Vectơ không gian nghịch lưu áp ba mức NPC... Phương pháp điều chế cho nghịch lưu áp ba mức NPC 3.2.1 Vectơ không gian nghịch lưu áp ba mức NPC Với nghịch lưu áp ba mức NPC (hình 4.1), pha ví dụ pha A điện áp U AZ có ba trạng thái điện áp khác