Mô hình hóa và thiết kế bđk điện áp cho buck boost converter

Mơ hình hóa thiết kế BĐK điện áp cho Buck-Boost Converter Mã lớp học: 118961 GVHD : PGS.TS Trần Trọng Minh THÀNH VIÊN : Nguyễn Minh Hào Vũ Hải Đăng Đặng Ngọc Lực 20209521 20160994 20209579 MỤC LỤC Mơ hình đóng cắt (chính xác) Mơ hình trung bình tín hiệu lớn DC Mơ hình trung bình tín hiệu nhỏ AC Thiết kế bù cho mạch vịng điều khiển điện áp MƠ HÌNH ĐÓNG CẮT Sơ đồ Buck-Boost Converter: Trạng thái thứ nhất: V on, D off D       (1) MƠ HÌNH ĐĨNG CẮT Sơ đồ Buck-Boost Converter: Trạng thái thứ hai: V off, D on D   D     (2) MƠ HÌNH ĐĨNG CẮT - Đưa vào hai hàm chứng nhận h1, h2 ta gộp phương trình (1) (2) phương trình :   - Đưa vào hàm đóng cắt u ={0,1} - Khi u = V on ; u = V off:   - Biến đổi phương trình thành dạng bilinear:   (3) A B b MÔ HÌNH ĐĨNG CẮT Thiết kế mạch lực Vg = 12V, Vo = 10V, f = 100kHz, D = 0.45, R = 5Ω ∆I L = 15%I L ∆U C = 0.5%U o + Giá trị dòng xác lập qua cuộn cảm IL = Vo 10 = = 3.63A (1 − D)R (1 − 0.45).5 + Giá trị cuộn cảm L= + Giá trị tụ điện Vg D f s ∆I L = 12x0.45 = 100µH 105 x0.15x3.63 MƠ HÌNH ĐĨNG CẮT - Xây dựng mơ hình đóng cắt Matlab Xây dựng khối MHDC Matlab Function:   (3) A B b MƠ HÌNH ĐĨNG CẮT Kết mơ iL Vc mơ hình đóng cắt MƠ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU LỚN DC - Từ phương trình mơ hình đóng cắt có dạng: (4)   (3) - Lấy trung bình hai vế phương trình (4) ta pt có dạng: (5) - Mơ hình trung bình tín hiệu lớn tính tới giá trị DC phân tích Fourier, nghĩa lấy hệ số với k= ma trận A, Bi, bi, không phụ thuộc thời gian, p/t chuyển thành: (6) - Phương trình (6) dạng mơ hình tín hiệu lớn DC MƠ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU LỚN DC - Áp dụng bước cho phương trình 3, ta mơ hình trung bình tín hiệu lớn DC Buck-Boost Converter  - Mơ hình trung bình có dạng giống mơ hình đóng cắt, biến , , d phải hiểu giá trị trung bình tức là:   ;;   Mơ hình trung bình tín hiệu lớn DC   Mơ hình đóng cắt MƠ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU LỚN DC Nhận xét: Do mơ hình đóng cắt thể trạng thái on/off nên tín hiệu có dạng nhấp nhơ Giá trị tín hiệu mơ hình trung bình trung bình giá trị tín hiệu mơ hình đóng cắt MƠ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU NHỎ AC  Mơ hình trung bình:  Giá trị xác lập: Tuyến tính hóa quanh điểm làm việc cân với biến động nhỏ:     MƠ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU NHỎ AC  Thay biến động vào phương trình trạng thái ta được: (7) Bỏ qua tích biến động nhỏ ý điểm làm việc cân ta được:   (8) Viết lại dạng ma trận hệ phương trình trạng thái :  =   (9) MƠ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU NHỎ AC Biểu diễn lại dạng hàm truyền: G(s) = C[sI-A] -1 B + D  = = Điểm zero: s = < nằm bên trái trục ảo, dễ điều khiển mạch vòng (10)   = Điểm zero: s = nằm bên phải trục ảo, khó khăn điều khiển trực tiếp điện áp (11) MƠ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU NHỎ AC Hàm truyền đạt điện áp đầu hệ số điều chế Hàm truyền đạt dòng điện qua cuộn cảm hệ số điều chế MƠ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU NHỎ AC MƠ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU NHỎ AC Mơ mơ hình tín hiệu nhỏ MƠ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU NHỎ AC Đồ thị Bode GvC(s) MƠ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU NHỎ AC Đồ thị Bode GiL(s) Thiết kế bù - Bộ bù loại có điểm không điểm cực bù hay sử dụng cấu trúc điều khiển trực tiếp cho biến đổi Buck-Boost Hàm truyền bù PID loại có dạng sau: (1 + G C(s) = k c w s ).(1 + L ) wz s s (1 + ) wp - Ta thiết kế bù cho hệ có: fc = 1kHz PM = 55 - Tần số điểm cực Và fl = 1/20 fc Thiết kế bù File Matlab.m Hệ thống sau có bù Thiết kế bù Mơ hình mơ Mơ hình Buck-Boost Thiết kế bù Nhận xét: Điện áp V0 nhanh chóng đạt giá trị đặt 10V khoảng 0.035s, 0.15s thay đổi điện áp đặt 16V, điện áp đầu nhanh chóng Thiết kế bù Nhận xét: Tại thời điểm 0.08s tải giảm 50% điện áp V0 giảm nhẹ sau nhanh chóng bám theo giá trị đặt sau khoảng thời gian 0.01s Thank you for your attention !!! 28 ... fc Thiết kế bù File Matlab.m Hệ thống sau có bù Thiết kế bù Mơ hình mơ Mơ hình Buck- Boost Thiết kế bù Nhận xét: Điện áp V0 nhanh chóng đạt giá trị đặt 10V khoảng 0.035s, 0.15s thay đổi điện áp. ..MỤC LỤC Mơ hình đóng cắt (chính xác) Mơ hình trung bình tín hiệu lớn DC Mơ hình trung bình tín hiệu nhỏ AC Thiết kế bù cho mạch vòng điều khiển điện áp MƠ HÌNH ĐĨNG CẮT Sơ đồ Buck- Boost Converter: ... tiếp điện áp (11) MÔ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU NHỎ AC Hàm truyền đạt điện áp đầu hệ số điều chế Hàm truyền đạt dòng điện qua cuộn cảm hệ số điều chế MƠ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU NHỎ AC MƠ HÌNH