Thiết kế hệ thống điều khiển nghịch lưu ba pha độc lập trên hệ tọa độ quay dq theo chế độ điện áp

Thiết kế hệ thống điều khiển nghịch lưu ba pha độc lập trên hệ tọa độ quay dq theo chế độ điện áp. Yêu cầu thiết kế, mô hình hóa, cấu trúc điều khiển, bộ điều chỉnh, tính toán và mô phỏng matlab, kết luận. Tham số thiết kế: Điện áp ra 380V50Hz, Công suất 5kVA ,Tần số phát xung 5kHz.

Thiết Kế Điện Tử Công Suất Đề tài : Thiết kế hệ thống điều khiển nghịch lưu ba pha độc lập hệ tọa độ quay dq theo chế độ điện áp Nhóm 31 : Cấu trúc Yêu cầu thiết kế Mơ Hình Hóa Cấu Trúc Điều Khiển Bộ Điều Chỉnh Tính tốn mơ matlab Kết Luận Yêu cầu thiết kế  Thiết kế hệ thống điều khiển nghịch lưu ba pha độc lập hệ tọa độ quay dq theo chế độ điện áp  Tham số thiết kế:  Điện áp 380V/50Hz,  Công suất 5kVA ,  Tần số phát xung 5kHz Sơ đồ nghịch lưu ba pha nguồn áp: 2.Mơ hình hóa - - Phương trình mơ tả mạch điện có dạng : Li& k = − Rik + vk − ek , k = 1, 2, Trong hệ thống ba pha cân tổng dịng điện điên áp khơng : - Với ∑e k =1 k 3 = 0, ∑ i = 0, ∑ vk = k =1 k ta có pt dịng điện điện áp k =1 uk = { 1, −1} , k = 1, 2,3 v + − v − = v0 + uk − − uk v + + v − v0 vk = v +v = + uk , k = 1, 2,3 2 2 + + uk i0 = ∑ ik = (i1u1 + i2u2 + i3u3 ) 2 k =1 Sơ đồ nghịch lưu nguồn áp pha PT điện áp nghịch lưu: v v vk = uk − ∑ u , k = 1, 2,3 k =1 k 2.Mơ hình hóa - Phương trình đóng cắt hay gọi mơ hình xác : v v 0 Li& uk − ∑ uk − ek , k = 1, 2,3 k = − Rik + - Viết mơ hình đóng cắt dạng ma trận6ta kcó=1: i   0  i   −1 −1 u   0  e1  d  R ÷  v0  ÷   ÷  i = − i + − − u − 2 ÷  L  ÷  L  ÷e2  dt   L  ÷  −1 −1 ÷u   0 ÷e  i3   0  i3    3   3 phép biến đổi Park ta biến đổi từ hệ tọa độ tĩnh sang hệ tọa độ quay dq : - Sử dụng 2π 2π  f  cos( ω t ) cos( ω t − ) cos( ω t + )  a  fd   3     fb  f =   q   − sin(ωt ) − sin(ωt − 2π ) − sin(ωt + 2π )   f   3   c  2.Mơ hình hóa - Phương trình đóng cắt hệ tọa độ dq : v0 R  d & i = ω i − i + u − ed q d d   dt d L 2L L   d i& = −ωi − R i + v0 u − e q d q q q - Lấy trung bình từ L 2L L hệdtdq ta có : với 3.Cấu trúc điều khiển Cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn áp pha độc lập 4.Tổng hợp điều chỉnh •4.1  Bộ điều khiển dòng điện - Từ PT trung bình hệ dq.Các thành phần đan kênh nhiễu điện áp tải khử bù chéo kết hợp thành phần tích phân điều chỉnh dịng điện : - Hàm truyền mạch vòng điều khiển dòng điện PI : H 0c (s) = Tic s + TicTc s + Tic s + K pc - Tham số điều chỉnh dòng điện :   K pc = 2ζ c L f / T0 c   Tic = 2ζ cT0 c 4.Tổng hợp điều chỉnh •4.2  Bộ điều khiển điện áp - Từ PT Kirchoff hệ tọa độ abc : - Chuyển đổi sang hệ tọa độ dq :  isa = iLa + C f   isb = iLb + C f   isc = iLc + C f  dvLa dt dvLb dt dvLc dt dvLd  i = i + C − ωC f vLq sd Ld f   dt  i = i + C dvLq − ωC v sq Lq f f Ld  dt  - Các thành phần đan kênh , nhiễu dòng điện tải khử bù chéo kết hợp thành phần tích phân điều chỉnh điện áp.Suy ra: 1  vLd ( s )  i* ( s ) ≈ Cs = T s v  sd  v ( s) 1  Lq ≈ = *  Cs Tv s  isq ( s ) 4.Tổng hợp điều chỉnh 4.2 Bộ điều khiển điện áp - Hàm truyền mạch vòng điều khiển điện áp PI : H 0v (s) = Tiv s + Tiv C f K pv s + Tiv s + - Tham số điều chỉnh điện áp :   K pv = 2ζ c C f / T0 v   Tiv = 2ζ cT0 v 5.1 Tính tốn tham số mạch lọc LC • Tính tốn: • Biên độ điện áp dây đầu ra: U dm = 2U d = 2.380 = 537, 4(V ) • Dự phịng thay đổi +/-10%,chọn =0,9 U dm 537, U dc = = = 597(V ) 0,9 0,9 • Chọn =700(V), sụt áp cuộn cảm lọc pha cỡ : 700 ( − 1).100% ≈ 8, 63% 597 5.1 Tính tốn tham số mạch lọc LC • Với S=5(kVA) dịng chảy qua pha: S 5.103 IP = = = 7,576( A) 3U p 3.220 • Biên độ dịng tải: • Độ lớn tải pha : I pm = 2.I p = 2.7,576 = 10, 7( A) R= Up Ip = 29(Ω) 5.1 Tính tốn tham số mạch lọc LC • Sụt áp cuộn cảm lọc pha cỡ 8,63%: U L = I p X L = 0,0863.U p ⇒ ωL = X L = • Chọn tần số mạch lọc nhỏ so với tần số đóng cắt: • Chọn: 0,0863.220 = 2,5(Ω) 7,576 ⇒ L = 8(mH ) ωLC = = ωS = 2π f s LC ωLC = 0,1ωs = 3142(rad / s) ⇒ C = = 13(µ F ) L.ωLC 5.2 Mơ Matlab • Chọn hệ tọa độ dq: • Góc θ = ωt, 5.Mơ Matlab Thiết kế nghịch lưu pha độc lập hệ tọa độ quay dq theo chế độ điện áp (SPWM) 5.Mô Matlab  Khâu điều chỉnh dòng điện T0 c = 0, 2(ms) ζ c = 0, 71 5.Tính tốn mô Matlab  Khâu điều chỉnh điện áp T0 v = 5T0c = 1(ms ) ζ c = 0, 71 5.Tính tốn mơ Matlab  Khâu nghịch lưu SinPWM 5.Tính tốn mơ Matlab  Khâu lọc LC va tải 5.Tính tốn mơ Matlab Tham số q trình thiết kế 5.Tính tốn mơ Matlab  Kết mơ : 5.Tính tốn mô Matlab  Kết mô : 5.Tính tốn mơ Matlab  Kết mơ : Đáp ứng giá trị thực đặt cho thành phần điện áp 5.Tính tốn mơ Matlab  Kết mô : Đáp ứng giá trị thật đặt cho thành phần dòng điện 6.Kết luận Nhận xét:  Khi xác lập, điện áp đỉnh 311V, điện áp hiệu dụng 220V, phù hợp với giá trị đặt  Khi tải thay đổi điện áp đầu tải bám theo giá trị đặt  Khi tải giảm 1/2 , dòng điện tăng lên gấp đôi Tuy nhiên giai đoạn đầu thay đổi tải, điện áp dòng điện pha bị méo có dao động  Bộ nghịch lưu xác lập sau 0,02s, tức cỡ chu kì điện áp Kết luận:  Bài trình bày đưa cách mơ hình hóa nghịch lưu nguồn áp pha theo chế độ nguồn áp theo phương pháp SinPWM, từ thiết kế cấu trúc điều khiển mạch vòng với điều khiển PI  Kết mơ chứng minh tính đắn cấu trúc điều khiển ... số đóng cắt: • Chọn: 0,0863.220 = 2,5(Ω) 7,576 ⇒ L = 8(mH ) ωLC = = ωS = 2π f s LC ωLC = 0,1ωs = 314 2(rad / s) ⇒ C = = 13(µ F ) L.ωLC 5.2 Mơ Matlab • Chọn hệ tọa độ dq: • Góc θ = ωt, 5.Mơ Matlab... ứng giá trị thật đặt cho thành phần dòng điện 6.Kết luận Nhận xét:  Khi xác lập, điện áp đỉnh 311 V, điện áp hiệu dụng 220V, phù hợp với giá trị đặt  Khi tải thay đổi điện áp đầu tải bám theo