Nghiên cứu mối quan hệ giữa phương pháp điều rộng xung sóng mạng và điều rộng xung vectơ không gian

Lu n v n cao h c i H c Qu c Gia Tp H Chí Minh TR NG I H C BÁCH KHOA LU N V N TH C S NGHIÊN CÚU M I QUAN H GI A PH NG PHÁP U R NG XUNG SÓNG MANG VÀ U R NG XUNG VECT KHÔNG GIAN CHUYÊN NGÀNH : K THU T MÃ S NGHÀNH : 2.01.01 N TR N THANH NG C TP H CHÍ MINH, tháng 07 n m 2005 Trang Lu n v n cao h c i H c Qu c Gia Tp H Chí Minh TR NG I H C BÁCH KHOA LU N V N TH C S NGHIÊN CÚU M I QUAN H GI A PH NG PHÁP U R NG XUNG SÓNG MANG VÀ U R NG XUNG VECT KHÔNG GIAN CHUYÊN NGÀNH : K THU T MÃ S NGHÀNH : 2.02.01 N TR N THANH NG C TP H CHÍ MINH, tháng 07 n m 2005 Trang Lu n v n cao h c CƠNG TRÌNH C HỒN THÀNH T I TR NG I H C BÁCH KHOA I H C QU C GIA THÀNH PH H CHÍ MINH Cán b h ng d n khoa h c: Ti n s NGUY N V N NH Cán b ch m nh n xét 1: Cán b ch m nh n xét 1: Lu n v n th c s cb ov t i I NG CH M B O V LU N V N TH C S Tr ng i H c Bách Khoa TP H Chí Minh Ngày… tháng….n m 2005 Có th tìm hi u lu n án t i: § Th vi n Cao H c Tr ng i H c bách Khoa, i H c Qu c Gia TP H Chí Minh § Khoa n n T Tr ng i H c Bách Khoa Trang Lu n v n cao h c B GIÁO D C VÀ ÀO T O C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM I H C QU C GIA TH HCM c L p - T Do - H nh Phúc TR NG H BÁCH KHOA -oOo - NHI M V LU N V N TH C S H tên h c viên: Tr n Thanh Ng c Gi i tính: Nam Ngày sinh: 11-01-1977 i sinh: Qu ng Bình Chuyên ngành: K Thu t n I TÊN TÀI: Nghiên c u m i quan h gi a ph ng pháp i u r ng xung sóng mang ph ng pháp i u ch vect không gian II NHI M V VÀ N I DUNG: Thi t l p m i quan h gi a ph ng pháp i u r ng xung sóng mang ph ng pháp i u ch vect không gian Áp d ng m i quan h i u n m ch l c tích c c song song III NGÀY GIAO NHI M V : IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : V H VÀ TÊN CÁN B H NG D N H VÀ TÊN CÁN B CH M NH N XÉT H VÀ TÊN CÁN B CH M NH N XÉT CÁN B H NG D N CÁN B : TS NGUY N V N NH : : PH N BI N CÁN B PH N BI N TS NGUY N V N NH N i dung c ng lu n v n th c s ã ch i ng chuyên ngành thông qua Tp HCM, ngày PHÒNG ÀO T O S H tháng n m 2005 CH NGHI M NGÀNH Trang Lu n v n cao h c i cám n Tôi xin c m n tồn th q Thây Cơ tr ng i h c Bách khoa ã truy n t, h ng d n cho nh ng ki n th c n m h c qua ng ih Tơi xin c bày t lịng bi t n i v i Th y Nguy n V n Nh Th y ng d n, ch b o ng viên giúp tơi hồn thành lu n v n Ngồi ra, tơi xin chân thành cám n s gíup Khoa, phịng qu n lý Sau i H c ã h tr t o m i th hoàn thành t p lu n v n c a tr ng i h c Bách u ki n thu n l i tơi có Trang Lu n v n cao h c i gi i thi u Trong ph ng pháp u r ng xung u n b ngh ch l u, ph ng pháp u r ng xung sóng mang ph ng pháp kinh n v i gi i thu t d a s analog Trong ó, ph ng pháp u r ng xung vect không gian ph ng pháp u n hi n i, c d a c s k thu t s Trong qua trình nghiên c u ph ng pháp u r ng xung, ng i ta ã phát hi n m i quan h gi a ph ng pháp u r ng xung sóng mang u r ng xung vect khơng gian Thi t l p m i quan h , nghiên c u phát tri n m i quan h gi a ph ng pháp n i dung s c c p gi i quy t lu n v n i dung c a lu n v n g m ch ng sau : Ch ng : M c tiêu c a ch ng trình bày gi i thi u m t s ki n th c v b ngh ch l u ph ng pháp u n b ngh ch l u Các ki n th c c s d ng cho ch ng sau Ch ng : Trình bày v ph ng pháp u r ng xung sóng mang , vi c mơ ph ng b ngh ch l u c u n b ng b u r ng xung sóng mang s giúp có m t nhìn tr c quan, th c t v nguyên lý ho t ng, d ng sóng n áp dịng n, Ch ng : Trình bày ph ng pháp u ch vect không gian, vi c mô ph ng thành công b u n vect không gian b ngh ch l u b ng gi i thu t analog ã a m t nhìn khác v ph ng pháp u ch vect không gianph ng pháp g n li n v i khái ni m u n s K t q a mô ph ng c s quan tr ng ki m tra lý thuy t v ph ng pháp u ch vect không gian Ch ng : Thi t l p m i quan h gi a HPWM gi a ph ng pháp u ch r ng xung sóng mang ph ng pháp u ch vect không gian mi n n tính ây nh ng khái ni m kinh n ã c thi t l p t nhi m n m b i tác gi khác Xây d ng mơ hình mơ ph ng Matlab s xác nh c d ng tín hi u cho ch s u ch Ch ng : M r ng m i quan h gi a HPWM mi n u ch , vi c m r ng c d a khái ni m qu o biên Vi c xác nh c d ng sóng n áp u ch t i gi i h n u n c d a k t qu mô ph ng ây ý t ng m i , khác v i ph ng pháp phân tích qu o vect khơng gian tìm bi u th c d ng sóng n áp t i gi i h n biên Ch ng : D a k t qu xác nh d ng sóng n áp u ch ch ng 5, ta s thi t l p công th c t ng minh cho d ng sóng t i gi i h n u ch Tuy n tính hố d ng sóng t i ch s m=0.9514 ph ng pháp phù h p v i x lý b ng công c k thu t s K t qu c ki m tra b ng mô ph ng Trang Lu n v n cao h c Ch ng : Áp d ng m i quan h HPWM u n m ch l c tích c song song c s quan tr ng ki m tra ho t ng c a ph ng pháp HPWM Ch ng s a nh ng nh n xét, ánh giá k t lu n Trang Lu n v n cao h c CL C CH NG NGH CH L U VÀ CÁC PH NG PHÁP B ngh ch l u 1.1 B ngh ch l u áp 1.2 Phân tích n áp b ngh ch l u áp pha Các ph ng pháp u n b ngh ch l u áp 2.1 Ph ng pháp u n theo biên : 2.2 Ph ng pháp u ch r ng xung sin - SPWM 2.3 Ph ng pháp u ch r ng xung c i bi n 2.4 Ph ng pháp u ch theo m u 2.5 Ph ng pháp u ch vect không gian U KHI N CH NG PH NG PHÁP PWM SÓNG MANG 2.1 C s ph ng pháp PWM sóng mang 2.1.1 Nguyên lý ho t ng b PWM sóng mang 2.1.2 M i quan h gi a biên n áp ngõ h s m 2.2 Xây d ng mơ hình mơ ph ng ph ng pháp PWM sóng mang Matlab 2.2.1 S b ngh ch l u ph ng pháp u r ng xung sóng mang 2.2.2 S m ch mơ ph ng Simulink 2.3 Kh o sát mơ hình u n PWM sóng mang 2.3.1 Kh o sát d ng sóng 2.3.2 Kh o sát méo d ng THD dịng n, n áp ngõ theo t n s sóng mang 2.3.3 Kh o sát n áp l n nh t ng CH NG PH NG PHÁP U CH VECT KHÔNG GIAN 3.1 C s ph ng pháp u ch vector không gian 3.1.1 Khái ni m véc t không gian 3.1.2 Véc t không gian c a b ngh ch l u u n theo ph ng pháp bu c 3.1.3 u ch r ng xung véc t không gian 3.2 Gi i thu t analog th c hi n u ch vect không gian 3.2.1 C s gi i thu t 3.2.2 Xác nh th i gian óng c t cho cơng t c 3.3 Xây d ng mơ hình mơ ph ng ph ng pháp SVPWM Matlab 3.3.1 S kh i mô ph ng 3.4 Kh o sát ph ng pháp PWM vect không gian CH NG I QUAN H GI A PH NG PHÁP SVPWM VÀ SPWM Trang Lu n v n cao h c 4.1 Thi t l p m i quan h gi a ph ng pháp u ch SVPWM SPWM 4.1.1 Ph ng pháp Keliang Zhou Ph ng pháp Blasko 4.2 Xây d ng mơ hình HPWM : 4.3 Xây d ng mơ hình HPWM Matlab 4.4 Kh o sát c tính c a HPWM 4.4.1 Kh o sát nguyên lý ho t ng c a b HPWM 4.4.2 Kh o sát v a* , va** , v zs theo h k0 4.4.3 Kh o sát t n s óng c t theo h k0 CH NG R NG M I QUAN H HPWM TRONG MI N QÚA U CH 5.1 u n qu o biên SVPWM: 5.2 u n n tính u ch 5.2.1 Qu o u n n tính 5.2.2 Qúa u ch mode 5.2.3 Qúa u ch mode 5.3 Xác nh d ng sóng tín hi u u ch 5.4 Xây d ng mơ hình HPWM mi n u ch s d ng Matlab 5.5 Kh o sát b overmodulation HPWM CH NG MƠ HÌNH HỐ M I QUAN H HPWM 6.1 Xây d ng ph ng trình cho qu o biên 6.2 Xây d ng mơ hình HPWM 6.3 Xây d ng mơ hình mô ph ng Matlab 6.4 Kh o sát ho t ng b HPWM CH NG NG D NG PH NG PHÁP HPWM TRONG U KHI N M CH L C TÍCH C C SONG SONG PHA DÂY 7.1 M ch l c tích c c song song 7.2 Nguyên lý u n m ch l c tích c c h t a quay d-q 7.3 Các ph ng pháp u n h t a d-q 7.3.1 Ph ng pháp dùng m ch tr 7.3.2 Dùng khâu PI k t h p ph ng pháp u r ng xung sóng mang 7.3.3 Ph ng pháp u n HPWM dùng khâu PI 7.4 Xây d ng mơ hình matlab 7.4.1 S kh i m ch l c tích c c 7.4.2 Khâu t o xung dùng m ch tr 7.4.3 Khâu t o xung dùng ph ng pháp u r ng xung sóng mang 7.4.4 Khâu t o xung dùng m i liên h HPWM 7.5 Kh o sát m ch l c tích c c song song Trang Lu n v n cao h c 7.5.1 K t qu kh o sát dòng nt i 7.5.2 K t qu kh sóng hài c a ph ng pháp dùng m ch tr 7.5.3 K t qu kh sóng hài c a ph ng pháp u r ng xung sóng mang k t h p khâu PI 7.5.4.K t q a kh sóng hài dùng ph ng pháp HPWM k t h p khâu PI 7.6 So sánh k t qu ph ng pháp : dùng m ch tr , PWM sóng mang HPWM CH NG T LU N 8.1 T ng k t n i dung lu n án : 8.2 ánh giá nhi m v : 8.3 Tính kh thi c a tài 8.4 Nh ng v n t n t i h ng phát tri n : Trang Lu n v n cao h c 7.5.3 K t qu kh sóng hài c a ph p khâu PI 7.5.3.1 Ho t ng c a khâu PI ng pháp u r ng xung sóng mang k t Hình H7-26 Các ngõ vào c a khâu PI áp ng Nh n xét : Tín hi u h i ti p bám sát tín hi u yêu c u , ngõ c a khâu PI có áp ng n nh Trang 110 Lu n v n cao h c 7.5.3 K t qu kh sóng hài c a ph 7.5.3.2 n áp yêu c u Vref ng pháp u r ng xung sóng mang Hình H7-27 n áp yêu c u Pha A pha A,B,C Nh n xét : n áp yêu c u có d ng sin n nh Trang 111 Lu n v n cao h c 7.5.3 K t qu kh sóng hài c a ph ng pháp u r ng xung sóng mang 7.5.3.3 Ho t ng c a b t o xung sóng mang Hình H7-28 Ho t dịng n Nh n xét : Dòng n m ch l c t ng c a b t o xung sóng mang c u n b ngh ch l u ng t nh ph g pháp dùng m ch tr Trang 112 Lu n v n cao h c 7.5.3 K t qu kh sóng hài c a ph 7.5.3.4 Dịng n ngu n iS Hình H7-29 Dịng Nh n xét : Dòng ng pháp n ngu n d pha pha u r ng xung sóng mang i tác ng m ch l c n ngu n có d ng sin Trang 113 Lu n v n cao h c 7.5.3 K t qu kh sóng hài c a ph ng pháp u r ng xung sóng mang 7.5.3.5 Dịng n t i iL, dịng n m ch l c iF, dòng n ngu n is : Hình H7-30 Dịng n t i, dịng n m ch l c dòng n ngu n Nh n xét : Dòng di n ngu n sin m ch l c ã bù thành ph n hài c a dòng t i Trang 114 Lu n v n cao h c 7.5.4.K t q a kh sóng hài dùng ph 7.5.4.1 áp ng khâu PI ng pháp HPWM k t h p khâu PI Hình H7-31 Các ngõ vào c a khâu PI áp ng Nh n xét : áp ng khâu PI t ng t nh ph ng pháp u r ng xung sóng mang Trang 115 Lu n v n cao h c 7.5.4.K t q a kh sóng hài dùng ph 7.5.4.2 n áp yêu c u Vref Hình H7-32 ng pháp HPWM k t h p khâu PI n áp yêu c u thành ph n th t không Nh n xét : i thành ph n th t khơng, n áp u c u s có d ng hình thang, ng sóng c a ph ng pháp HPWM mi n n tính Trang 116 Lu n v n cao h c 7.5.4.K t q a kh sóng hài dùng ph ng pháp HPWM k t h p khâu PI 7.5.4.3 Ho t ng c a b HPWM sóng mang Hình H7-33 Ho t ng c a b dòng n m ch l c u r ng xung HPWM c u n Nh n xét : ph ib u n HPWM , dòng ng pháp n m ch l c tích c c t ng t nh Trang 117 Lu n v n cao h c 7.5.4.K t q a kh sóng hài dùng ph 7.5.4.3 Dịng n ngu n Hình H7-34 Dịng Nh n xét : Dịng ng pháp HPWM k t h p khâu PI n ngu n d i tác pha pha ng m ch l c n ngu n có d ng sin Trang 118 Lu n v n cao h c 7.5.4.K t q a kh sóng hài dùng ph ng pháp HPWM k t h p khâu PI 7.5.4.4 Dòng n t i iL, dòng n m ch l c iF, dòng n ngu n is : Hình H7-35 Dịng n t i iL, dịng n m ch bù iF, dòng n ngu n iS Nh n xét : Dòng di n ngu n sin m ch l c ã bù thành ph n hài c a dòng t i Trang 119 Lu n v n cao h c 7.6 So sánh k t qu ph ng pháp : dùng m ch tr , PWM sóng mang HPWM 7.6.1 Dịng n bù c a m ch l c Hình H7-36 Dịng n m ch l c tích c c ph ng pháp : dùng m ch tr , PWM sóng mang HPWM Nh n xét : Trang 120 Lu n v n cao h c i ph ng pháp u n m ch l c, ta th y cho k t c a dòng n bù nh m khác bi t t n s óng c t c a ph ng pháp t o tr s n h n ph ng pháp l i 7.6 So sánh k t qu ph ng pháp : dùng m ch tr , PWM sóng mang HPWM 7.6.2 Dịng n ngu n : Hình H7-37 Dịng n ngu n ph ng pháp : dùng m ch tr , PWM sóng mang HPWM Nh n xét : Do t n s óng c t nh h n ph ng pháp m ch t o tr , nên ph ng pháp u r ng xung sóng mang ph ng pháp u r ng xung HPWM xu t hi n thành ph n gai dòng n áp ng m ch l c không theo k p c thay i dòng c a t i phi n t lu n : Trang 121 Lu n v n cao h c Ph ng pháp u r ng xung sóng mang s d ng m i quan h HPWM có t qu t ng t nh ph ng pháp m ch t o tr ph ng pháp u r ng xung sóng mang CH NG T LU N 8.1 T ng k t n i dung lu n án : u trúc c a lu n án g m ch ng : Ch ng : M c tiêu c a ch ng trình bày gi i thi u m t s ki n th c v b ngh ch l u ph ng pháp u n b ngh ch l u Các ki n th c c s d ng cho ch ng sau Ch ng : Trình bày v ph ng pháp u r ng xung sóng mang , vi c mô ph ng b ngh ch l u c u n b ng b u r ng xung sóng mang s giúp có m t nhìn tr c quan, th c t v nguyên lý ho t ng, d ng sóng n áp dịng n, … Ch ng : Trình bày ph ng pháp u ch vect không gian, vi c mô ph ng thành công b u n vect không gian b ngh ch l u b ng gi i thu t analog ã a m t nhìn khác v ph ng pháp u ch vect không gianph ng pháp g n li n v i khái ni m u n s K t q a mô ph ng c s quan tr ng ki m tra lý thuy t v ph ng pháp u ch vect không gian Ch ng : Thi t l p m i quan h gi a HPWM gi a ph ng pháp u ch r ng xung sóng mang ph ng pháp u ch vect khơng gian mi n n tính ây nh ng khái ni m kinh n ã c thi t l p t nhi m n m b i tác gi khác Xây d ng mơ hình mô ph ng Matlab s xác nh c d ng tín hi u cho ch s u ch Ch ng : M r ng m i quan h gi a HPWM mi n u ch , vi c m r ng c d a khái ni m qu o biên Vi c xác nh c d ng sóng n áp u ch t i gi i h n u n c d a k t qu mô ph ng ây ý t ng m i , khác v i ph ng pháp phân tích qu o vect khơng gian tìm bi u th c d ng sóng n áp t i gi i h n biên Ch ng : D a k t qu xác nh d ng sóng n áp u ch ch ng 5, ta s thi t l p công th c t ng minh cho d ng sóng t i gi i n u ch Tuy n tính hố d ng sóng t i ch s m=0.9514 ph ng pháp phù p v i x lý b ng công c k thu t s K t qu c ki m tra b ng mô ph ng Ch ng : Áp d ng m i quan h HPWM u n m ch l c tích c song song c s quan tr ng ki m tra ho t ng c a ph ng pháp HPWM 8.2 ánh giá nhi m v : Nhi m v c a lu n án nghiên c u m i quan h gi a ph ng pháp u r ng xung sóng mang ph ng pháp u ch vect khơng gian V i nh ng t qu ã trình bày, có th ánh giá m t cách ch quan r ng nhi m v ã lu n án ã c hoàn thành th hi n nh ng c m sau : Trang 122 Lu n v n cao h c ã xây d ng thành công m i liên h gi a ph ng pháp u ch r ng xung sóng mang ph ng pháp u ch vect không gian, k t qu ã c ki m tra mô ph ng ã m r ng m i quan h mi n u ch mode mode Xây d ng mơ hình n gi n th c hi n m i quan h ã áp d ng thành công m i quan h gi a ph ng pháp u n m ch l c tích c c 8.3 Tính kh thi c a tài i vi c xây d ng m i quan h gi a ph ng pháp u r ng xung sóng mang ph ng pháp u ch vect không gian c d a gi i thu t , ph ng trình tóan n gi n Ta th y hồn tồn có th xây d ng mơ hình th c t ph ng pháp u n HPWM i vi c áp d ng thành công ph ng pháp u n HPWM u n m ch l c tích c c, c ng có th có th xây mơ hình th c t th c hi n m ch l c tích c c , c ng nh m r ng u n khác, ví d u n ng , m ch l c tích c c song song 8.4 Nh ng v n t n t i h ng phát tri n : Do m t s nguyên nhân ch quan khách quan, ây m t s t n t i n gi i quy t nh sau : - Th i gian ch y ch ng trình r t dài , ây m t h n ch c n kh c ph c nh m có th kh o sát toán nhi u tham s , nhi u u ki n khác - Ch a m r ng m i quan h HPWM cho b ngh ch l u a b c Trang 123 Lu n v n cao h c LÝ L CH TRÍCH NGANG: tên : Tr n Thanh Ng c - Ngày, tháng, n m sinh : 11/01/1977 i sinh : Qu ng Bình a ch liên l c : 17 KP2 Ph ng Th i An Q12 TP HCM QUÁ TRÌNH ÀO T O : c h c t i tr ng i h c Bách Khoa Tp.H Chí Minh t 09/1995 n 10/2000 T nghi p k s nn t chuyên ngành K Thu t n c cao h c K13 chuyên ngành K Thu t n t i tr ng i h c Bách Khoa Tp.H Chí Minh t n m 2002- 2005 Q TRÌNH CƠNG TÁC - Hi n ang cơng tác t i Phịng K Thu t c TP H Chí Minh n L c Gị V p Cơng ty Trang 124 n ... TÀI: Nghiên c u m i quan h gi a ph ng pháp i u r ng xung sóng mang ph ng pháp i u ch vect không gian II NHI M V VÀ N I DUNG: Thi t l p m i quan h gi a ph ng pháp i u r ng xung sóng mang ph ng pháp. .. trình nghiên c u ph ng pháp u r ng xung, ng i ta ã phát hi n m i quan h gi a ph ng pháp u r ng xung sóng mang u r ng xung vect không gian Thi t l p m i quan h , nghiên c u phát tri n m i quan. .. Trong ph ng pháp u r ng xung u n b ngh ch l u, ph ng pháp u r ng xung sóng mang ph ng pháp kinh n v i gi i thu t d a s analog Trong ó, ph ng pháp u r ng xung vect không gian ph ng pháp u n hi