Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi BuckBoost theo chế độ điện áp

Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi BuckBoost theo chế độ điện áp. Yêu cầu thiết kế, mô hình hoá bộ biến đổi, thiết kế bộ điều khiển, mô phỏng bằng matlab, Simulink và nhận xét.Mô phỏng cấu trúc điều khiển: tải thay đổi, nguồn +10%.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI THIẾT KẾ ĐIỂU KHIỂN ĐIỆN TỬ CÔNG Đề : Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho biến đổi Buck-Boost theo chế độ điện áp SUẤT Sinh viên thực hiện: Nhóm 12 Các nội dung I Yêu cầu thiết kế II Mơ hình hóa biến đổi III Thiết kế điều khiển IV Mô Matlab, Simulink nhận xét I Yêu cầu thiết kế Đề : Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho biến đổi Buck-Boost theo chế độ điện áp + Nội dung thiết kế: Mơ Hình hóa, Cấu trúc điều khiển cách thức tính tốn điều chỉnh (bộ bù) + Mô cấu trúc điều khiển: * Tải thay đổi * Nguồn thay đổi ±10% * Nhận xét kết mô I Yêu cầu thiết kế Sơ đồ cấu trúc điều khiển trực tiếp cho biến đổi Buck-Boost theo nguyên lý điều khiển điện áp Voltage Controller d PWM Buck-Boost Converter Hình Sơ đồ cấu trúc điều khiển II Mơ hình hóa biến đổi Buck-Boost Sơ đồ mạch lực biến đổi Buck-Boost Hình Mạch lực biến đổi Buck-Boost  Sử dụng phương pháp không gian trạng thái trung bình để mơ Hình hóa biến đổi II Mơ hình hóa biến đổi Buck-Boost Mơ Hình hóa biến đổi phương pháp khơng gian trạng thái trung bình Hình Mạch lực biến đổi Buck-Boost, trạng thái V dẫn D khóa Trạng thái 1: V dẫn, D khóa Phương trình Kirchoff mơ tả mạch điện: II Mơ hình hóa biến đổi Buck-Boost Mơ Hình hóa biến đổi phương pháp khơng gian trạng thái trung bình Hình Mạch lực biến đổi Buck-Boost, trạng thái V khóa D dẫn Trạng thái 2: V khóa, D dẫn Phương trình Kirchoff mơ tả mạch điện: II Mơ hình hóa biến đổi Buck-Boost Mơ Hình hóa biến đổi phương pháp khơng gian trạng thái trung bình  Với tham gia hệ số điều chế d, ta có mơ Hình trung bình:  Điểm làm việc(điểm cân bằng) mơ Hình : II Mơ Hình hóa biến đổi Buck-Boost Mơ Hình hóa biến đổi phương pháp không gian trạng thái trung bình  Sử dụng mơ Hình tín hiệu nhỏ, ta có:  Thay vào mơ Hình trung bình, ta được: Laplace II Mơ hình hóa biến đổi Buck-Boost Mơ Hình hóa biến đổi phương pháp khơng gian trạng thái trung bình  Rút gọn lại ta được:  Tính tốn hàm truyền : 10 IV Mô Matlab, Simulink nhận xét *Trường hợp Buck điện áp đầu Kết mô nguồn thay đổi , tải thay đổi Sử dụng xung vuông để tạo thay đổi nguồn Hình 18 Độ đập mạch điện áp đầu tải thay đổi, nguồn áp tăng lên 10% 36 IV Mô Matlab, Simulink nhận xét *Trường hợp Buck điện áp đầu Kết mô nguồn thay đổi , tải thay đổi Sử dụng nguồn AC để tạo thay đổi nguồn(Nguồn AC có biên độ 2V=10%U có tần số 50Hz) Hình 19 Điện áp đầu thêm nguồn AC tải thay đổi 37 IV Mô Matlab, Simulink nhận xét *Trường hợp Buck điện áp đầu Kết mô nguồn thay đổi , tải thay đổi Sử dụng nguồn AC để tạo thay đổi nguồn(Nguồn AC có biên độ 2V=10%U có tần số 50Hz) Hình 20 Độ đập mạch thêm nguồn AC tải thay đổi 38 IV Mô Matlab, Simulink nhận xét *Trường hợp Boost điện áp đầu Kết mơ tải thay đổi Hình 21 Hình ảnh điện áp đầu tải thay đổi 39 IV Mô Matlab, Simulink nhận xét *Trường hợp Boost điện áp đầu Kết mơ tải thay đổi Hình 22 Độ đập mạch q trình thay đổi tải 40 IV Mơ Matlab, Simulink nhận xét *Trường hợp Boost điện áp đầu Kết mô nguồn thay đổi Sử dụng xung vuông để tạo thay đổi nguồn Hình 23 Điện áp đầu nguồn thay đổi xung vuông 41 IV Mô Matlab, Simulink nhận xét *Trường hợp Boost điện áp đầu Kết mô nguồn thay đổi Sử dụng xung vuông để tạo thay đổi nguồn Hình 24 Độ đập mạch điện áp đầu tăng nguồn lên 10% 42 IV Mô Matlab, Simulink nhận xét *Trường hợp Boost điện áp đầu Kết mô nguồn thay đổi Sử dụng nguồn AC để tạo thay đổi nguồn(Nguồn AC có biên độ 4V=10%U có tần số 50Hz) Hình 25 Hình ảnh điện áp đầu thêm nguồn AC vào mạch lực 43 IV Mô Matlab, Simulink nhận xét *Trường hợp Boost điện áp đầu Kết mô nguồn thay đổi Sử dụng nguồn AC để tạo thay đổi nguồn(Nguồn AC có biên độ 4V=10%U có tần số 50Hz) Hình 26 Độ đập mạch điện áp đầu sau cân 44 IV Mô Matlab, Simulink nhận xét *Trường hợp Boost điện áp đầu Kết mô nguồn thay đổi , tải thay đổi Sử dụng xung vuông để tạo thay đổi nguồn Hình 27 Điện áp đầu tải thay đổi nguồn thay đổi 45 IV Mô Matlab, Simulink nhận xét *Trường hợp Boost điện áp đầu Kết mô nguồn thay đổi , tải thay đổi Sử dụng xung vuông để tạo thay đổi nguồn Hình 28 Độ đập mạch điện áp đầu tải thay đổi, nguồn áp tăng lên 10% 46 IV Mô Matlab, Simulink nhận xét *Trường hợp Boost điện áp đầu Kết mô nguồn thay đổi , tải thay đổi Sử dụng nguồn AC để tạo thay đổi nguồn(Nguồn AC có biên độ 4V=10%U có tần số 50Hz) Hình 29 Điện áp đầu thêm nguồn AC tải thay đổi 47 IV Mô Matlab, Simulink nhận xét *Trường hợp Boost điện áp đầu Kết mô nguồn thay đổi , tải thay đổi Sử dụng nguồn AC để tạo thay đổi nguồn(Nguồn AC có biên độ 4V=10%U có tần số 50Hz) Hình 30 Độ đập mạch thêm nguồn AC tải thay đổi 48 IV Mô Matlab, Simulink nhận xét Nhận xét kết mô  Điện áp bám sát giá trị đặt tải nguồn thay đổi, chất lượng điều khiển tương đối tốt  Tín hiệu thu trường hợp Boost điện áp đầu cho độ đập mạch lớn trường hợp Buckđiện áp đầu ra, nhiên nằm yêu cầu thiết kế  Khi tải, nguồn thay đổi độ đập mạch điện áp thay đổi theo (tăng lên) thỏa mãn yêu cầu thiết kế  Bộ bù PID giúp hệ thống ổn định nhanh, sai lệch tĩnh nhỏ kể thay đổi yếu tố đầu vào Vì mà bù thỏa mãn yêu cầu thiết kế  Ngoài ta sử dụng bù loại III, cho kết mô tương tự bù PID 49 Cảm ơn thầy bạn lắng nghe 50 ... IL=Uc/(R*(1-D)); num=[-R*IL*L R*(Uin+Uc)*(1-D)]; den=[R*L*C L R*(1-D)*(1-D)]; Gvd=tf(num,den); 12 II Mơ hình hóa biến đổi Buck-Boost Lựa chọn thông số thiết kế  Thông số thiết kế với , điều... thay đổi 29 IV Mô Matlab, Simulink nhận xét *Trường hợp Buck điện áp đầu Kết mơ tải thay đổi Hình 12 Độ đập mạch trình thay đổi tải 30 IV Mô Matlab, Simulink nhận xét *Trường hợp Buck điện áp đầu