Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi chỉnh lưu tích cực (nghịch lưu 1 pha chế độ nối lưới)

Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi chỉnh lưu tích cực (nghịch lưu 1 pha chế độ nối lưới). Yêu cầu thiết kế, mô hình hoá bộ biến đổi, thiết kế mạch vòng điều chỉnh, kết quả mô phỏng. Nguồn 220V 50Hz, cuộn cảm lọc L= 0.5mH, rL= 0.1 ohm. tần số đóng cắt 5 kHz. Vo= 400V DC, công suất 2kVA, tụ lọc DC 2200uF.

Bài tập lớn Điều khiển điện tử công suất Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho biến đổi chỉnh lưu tích cực ( nghịch lưu pha chế độ nối lưới ) Nhóm 18: Power Electronics Laboratory Nội dung 10/6/21 u cầu thiết kế Mơ hình hóa biến đổi Thiết kế mạch vòng điều chỉnh Kết mô Kết luận PELAB - HUST 10/6/21 Yêu cầu thiết kế Nguồn ( Lưới điện ) 220V / 50Hz Cuộn cảm lọc L = 0.5mH, rL = 0.1 ohms Tần số đóng cắt van kHz Vo 400V DC Công suất 2KVA Tụ lọc DC 2200uF Mơ hình hóa biến đổi Hình 2.1 Mơ hình tương đương biến đổi Hệ phương trình khơng gian trạng thái biến đổi: Tại điểm xác lập, cho hai đạo hàm khơng => 10/6/21 Mơ hình hóa biến đổi Tuyến tính hóa xung quanh điểm làm việc cân bằng, ta thu Trong đó, thay đổi nhỏ dòng tải điện trở tải thay đổi Giả thiết điện áp tụ thay đổi chậm nhiều so với dòng điện, phương trình đầu, ta coi , số hạng cuối bên vế phải chứa thành phần với tần số thấp, coi nhiễu , nhiễu thay đổi chậm dễ dàng loại bỏ dễ dàng nhờ vào mạch vòng dòng điện tác động nhanh Ngoài ra, nhiễu điện áp lưới bị loại bỏ ảnh hưởng đến mạch vòng dòng điện nhờ mắt lọc điều chỉnh dòng điện kiểu cộng hưởng 10/6/21 Mơ hình hóa biến đổi Khi đó, hàm truyền mạch vịng dịng điện có dạng đơn giản sau: Khi đó, đối tượng điều chỉnh điện áp có dạng: 10/6/21 10/6/21 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh Thiết kế mạch vòng điều chỉnh A Tính tốn tham số PR điều chỉnh dòng điện  Chọn =  Chọn tần số cắt => Chọn = 500 Hz  Hàm truyền hệ hở :  Tại tần số cắt (j = (s).(s) = => =1  Chọn độ trữ pha mong muốn PM = => = PM   Đặt  10/6/21 , , Thiết kế mạch vòng điều chỉnh A Tính tốn tham số PR  Thơng qua lệnh [mag, phase] = bode( Gmi, 2*pi*500 ) ta tìm biên độ pha đối tượng tần số 500Hz  Thông qua việc sử dụng lệnh Matlab với số trên, ta rút thông số điều chỉnh PR  = 0,0339; = 61.7416 10/6/21 wc = 500*2*pi; [mag,phase] = bode(Gmi,wc); t1 = tan( (60 - 180 phase)*pi/180 )*(w1^2 - wc^2)/wc; t2 = sqrt(t1^2*wc^2 + (w1^2 wc^2)^2)/(-w1^2 + wc^2); Kpr = 1/mag/t2 Kir = t1*Kpi num = [Kpr Kir Kpr*w1*w1]; den = [1 w1^2]; Gpr = tf(num,den); %Ham truyen cua bo bien doi Gol_pr_mi = Gpr*Gmi; bode(Gol_pr_mi) 10/6/21 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh 10 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh D Cấu trúc điều khiển 10/6/21 18 Kết mô  Mô kiểm nghiệm kết  Sơ đồ hệ thống mô Simulink 10/6/21 19 Kết mô M-file • %tham so mach chinh luu tich cuc mot pha • P=2000; • Voe=400; • L=5e-3; • C=2200e-6; • rL=0.1; • Re=(Voe^2)/P; • Ts=1/5000; • fs = 1/Ts; • w1 = 2*pi*50;%Tan so co ban 50Hz • vs=310; dien ap luoi % Gia tri dinh • me=vs/Voe; xac lap %Diem lam viec • %ham truyen bo bien doi dong dien • num = [0 Voe]; • den = [L rL]; • Gmi = tf(num,den); • %ham truyen bo PR • wc = 500*2*pi; • [mag,phase] = bode(Gmi,wc); • t1 = tan( (60 - 180 phase)*pi/180 )*(w1^2 - wc^2)/wc; • t2 = sqrt(t1^2*wc^2 + (w1^2 wc^2)^2)/(-w1^2 + wc^2); • Kpr = 1/mag/t2 • Kir = t1*Kpr • num = [Kpr Kir Kpr*w1*w1]; • den = [1 w1^2]; • Gpr = tf(num,den); • %ham truyen cua PR va doi tuong • Gol_pr_mi = Gpr*Gmi; • bode(Gol_pr_mi); grid on 20 Kết mơ M-file • %ham truyen cua doi tuong dieu khien ( dieu chinh dien ap ) • Kpr = 0.0339 • Kir = 61.7416 • Kpv = 0.1419 • Kiv = 0.8065 • num = [0 Re*me]; • den = [C*Re 1]; • Giv = tf(num,den); • %hàm truyen bo bien doi PI + doi tuong • To = 0.02;% To = 10 Ts = 10*1/5000 = 0.02 • Tiv = Re*C; • Kpv = C/(To*me) • Kiv = Kpv/Tiv • num = [Kpv Kiv]; • den = [1 0] ; • Gpi = tf(num,den); • Gol_pi_iv = Gpi*Giv ; 21 Kết mơ Dịng điện đầu mạch nghịch lưu 22 Kết mô Dạng dòng điện bơm lên lưới 23 Kết mơ Đập mạch dịng điện khoảng 15% 24 Kết mơ Đặc tính điện áp lưới dòng điện đầu nghịch lưu 25 Kết mơ Đặc tính điện áp lưới dòng điện đầu nghịch lưu 26 Kết mơ Đặc tính điện áp lưới điện áp đầu mạch nghịch lưu 27 Kết mơ Độ méo sóng hài dịng điện đầu mạch nghịch lưu 28 Kết mô Điện áp chiều tụ DC 29 Kết mơ  Nhận xét • Giá trị bám theo giá trị đặt • Dịng điện đầu đập mạch nhiều, cần cải thiện điều khiển • Mô hai chế độ làm việc • Cần thêm lọc LCL để cải thiện hệ số THD dòng điện bơm vào lưới 30 Kết luận  Bài trình bày đưa cách mơ hình hóa biến đổi nghịch lưu pha hoạt động chế độ nối lưới, từ thiết kế cấu trúc điều khiển với mạch vịng điều chỉnh, có nhiệm vụ điều khiển điện áp tụ điện dịng điện cuộn dây  Kết mơ chứng minh tính đắn cấu trúc điều khiển  Tuy nhiên cần cải thiện điều khiển để chất lượng hệ thống tốt 10/6/21 31 Trân trọng cảm ơn thầy bạn lắng nghe trình bày! Power Electronics Laboratory ... = Kpv/Tiv 13 Thiết kế mạch vịng điều chỉnh B Tính tốn tham số PI điều chỉnh điện áp 10 /6/ 21 14 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh C Phương pháp điều chế đơn cực  Phương pháp điều chế đơn cực sử dụng... hiệu điều khiển m, -m ; so sánh với chuỗi xung cưa để tạo tín hiệu điều khiển hai cặp van S1, S3 10 /6/ 21 16 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh D Sơ đồ mạch lực 10 /6/ 21 17 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh. .. 10 /6/ 21 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh 11 Thiết kế mạch vịng điều chỉnh B Tính tốn tham số PI điều chỉnh điện áp  Chọn đối tượng điều khiển =  Bộ điều khiển PI tương ứng  Hằng số thời gian tích