(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu kỹ thuật điều khiển hai bộ nghịch lưu áp 3 pha kết nối song song

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN MINH TUẤN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN HAI BỘ NGHỊCH LƯU ÁP PHA KẾT NỐI SONG SONG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 S K C0 2 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  -LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN MINH TUẤN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN HAI BỘ NGHỊCH LƢU ÁP PHA KẾT NỐI SONG SONG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 TP Hồ Chí Minh, tháng 04/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  -LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN MINH TUẤN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN HAI BỘ NGHỊCH LƢU ÁP PHA KẾT NỐI SONG SONG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hƣớng dẫn khoa học PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ TP Hồ Chí Minh, tháng 04/2017 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ 0,907 U_tải THD 0,2 HV: NGUYỄN MINH TUẤN 118 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ 0,5 HV: NGUYỄN MINH TUẤN 119 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ 0,785 0,907 HV: NGUYỄN MINH TUẤN 120 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ Hình 5.27: Mơ thực nghiệm giải thuật SPWM ( Interleaved – Điều rộng xung xen kẻ) HV: NGUYỄN MINH TUẤN 121 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ Nhận xét - Việc tăng số điều chế giúp thông số đầu đạt giá trị tốt - THDv THDi giảm số điều chế m tăng - Do sử dụng kỹ thuật điều chế SPWM nên ta thấy giá trị đạt tối ƣu cịn nằm vùng tuyến tính m=0,785 HV: NGUYỄN MINH TUẤN 122 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ So sánh Kết mô thực tế giữ TH Synchronized Interleaved số điều chế m=0,785 Synchronized Interleaved Uab Utải THDtải HV: NGUYỄN MINH TUẤN 123 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ Uout THDout Hình 5.28: So sánh kết thực nghiệm giữ giải thuật điều rộng xung đồng điều rộng xung xen kẻ số điều chê m=0,785 Nhận xét - Việc sử dụng kỹ thuật Interleaved giúp giảm dòng gợn đầu - Thông số THDv THDi giảm sử dụng kỹ thuật Interleaved Pulses so với sử dụng kỹ thuật Synchronized Pulses HV: NGUYỄN MINH TUẤN 124 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ - Do khác kỹ thuật điều chế nên xuất dòng lệch áp cuộn L từ sinh dịng tuần hồn mạch Tóm tắt kết thực nghiệm:  Có thể sử dụng giải thuật Synchronized Interleaved kết nối song song nghịch lƣu  Việc giảm độ gợn đầu dòng điện điện áp đƣợc thực việc sử dụng giải thuật Interleaved  Giải thuật Interleaved phối hợp với cuộn cảm ghép giúp giảm dịng tuần hồn mạch nghịch lƣu => Kết thực nghiệm sau đo đạt tƣơng đƣơng kết mơ chƣơng trình Matlab Simulink So sánh giải thuật Synchronized Interlveaved ta thấy kết phù hợp với lí thuyết nghiên cứu trƣớc HV: NGUYỄN MINH TUẤN 125 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Hệ thống nghịch lƣu kết nối song song đem lại hiệu cao thực tế có nhiều ƣu điểm Tuy nhiên cịn số tồn cần xem xét, dạng điện áp đầu nghịch lƣu không sin, giá trị cuộn cảm sử dụng cho nghịch lƣu không đạt giá trị thực tế nhƣ mô Vì ngƣời ta cần sâu vào nghiên cứu hệ thống có chất lƣợng cao Đề tài tiến hành nghiên cứu giải thuật điều khiển nghịch lƣu kết nối song song Phƣơng pháp nâng cao chất lƣợng điện năng, giảm tổn hao chuyển mạch, giảm điện áp common-mode Các kết đạt đƣợc gồm: o Phân tích cấu trúc nghịch lƣu hai bậc đa bậc Đánh giá ƣu nhƣợc điểm chúng xác định vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu o Xây dựng đƣợc mơ hình vật lý nghịch lƣu hai bậc công cụ để thực nghiệm phát triển nghiên cứu Mơ hình nghịch lƣu đƣợc thiết kế, chế tạo có tính ổn định, tin cậy cho phép tái cấu trúc, tạo linh hoạt áp dụng o Trên sở nghiên cứu, đề tài đề xuất chứng minh tính đắn (bằng mô thực nghiệm) hai giải thuật với hàm mục tiêu tối ƣu khác nhau, cấu trúc kết nối tƣơng ứng với giải thuật đem lại kết với ƣu nhƣợc điểm khác o Các giải thuật đề xuất sử dụng hàm tốn đơn giản triển khai cho nhiều mạch nghịch lƣu có số bậc khác có cấu trúc khác nhƣ HV: NGUYỄN MINH TUẤN 126 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ nghịch lƣu lai hay nghịch lƣu chuẩn Do hàm toán học sử dụng đơn giản nên giải thuật áp dụng với hệ điều khiển không mạnh giá thành thấp Từ kết nghiên cứu thực hiện, đề tài đề xuất số kết luận nhƣ sau: Cấu trúc nghịch lƣu kết nối song song giúp tăng công suất đầu cho hệ thống điều khiển Việc sử dụng phƣơng pháp điều khiển Interleaved đem lại chất lƣợng điện đầu tốt phƣơng pháp Synchronized Giải thuật Interleaved kết hợp cuộn cảm ghép giúp giảm dịng tuần hồn mạch nghịch lƣu kết nối song song Tuy nhiên qua trình nghiên cứu cịn nhiều thiếu sót nhƣ: Chƣa nghiên cứu sâu đƣợc nhƣ mong muốn, mơ cịn số trƣờng hợp chƣa thực nghiện đƣợc, trình bày chƣa ngắn gọn Kính mong q thầy bạn góp ý để đề tài hồn thiện Em xin cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Nhờ thầy cô phịng nghiên cứu tận tình bảo, giải đáp thắc mắc thời gian qua giúp cho em có điều kiện thuận lợi để hồn thành luận văn 6.2 Hƣớng phát triển Cũng từ vấn đề nghiên cứu tác giả đề xuất số vấn đề nghiên cứu thực thời gian nhƣ sau: HV: NGUYỄN MINH TUẤN 127 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ o Nghiên cứu triển khai giải thuật đề xuất vào thực tế nhằm cải tiến hiệu sử dụng lƣợng biến tần sản xuất từ tăng cƣờng tiết kiệm lƣợng, giảm chi phí sản xuất o Áp dụng giải thuật nghiên cứu vào hệ nghịch lƣu đa bậc o Tiếp tục nghiên cứu giải thuật nhằm triệt tiêu điện áp common mode giảm dịng tuần hồn nghịch lƣu sử dụng phƣơng pháp điều rộng xung xen kẻ o Nghiên cứu đƣa giải pháp phối hợp phƣơng pháp điều khiển nhằm đạt đƣợc kết tối ƣu HV: NGUYỄN MINH TUẤN 128 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Nhờ - “Giáo trình điện tử cơng suất 1” –NXB Quốc gia Tp-Hồ Chí Minh -2002 [2] GROUP PED4 1034 SPRING SEMESTER “A THREE-LEVEL SPACE VECTOR MODULATION STRATEGY FOR TWO-LEVEL PARALLEL INVERTERS” 2009 [3] Younis, N A Rahim, and S Mekhilef Dept “Harmonic Reduction In Three-Phase Parallel Connected Inverter” University of Malaya, Kuala Lumpur, Malaysia, Engineering and Technology 50 2009 [4] Aitor LAKA, Jon Andoni BARRENA, Javier CHIVITE-ZABALZA, Miguel RODRIGUEZ-VIDAL “Parallelization of Two Three-Phase Converters by Using Coupled Inductors Built on a Single Magnetic Core” University of Mondragon (1), Ingeteam Technology S.A, 2013 [5] Analysis and modelling of circulating current in two parallel-connected inverters [6] Fred C.Lee (Co-chair), Ming Xu(Co-chair), Dushan Boroyevich,William T.Baumann, Linbing Wang “Investigation on Interleaved Boost Converters and Applications” Blacksburg, Virginia, July 21 st, 2009 [7] Jeffrey Ewanchuk, Student Member, IEEE, and John Salmon, Member “Sel-Dual inverter-interleaved”, May – 2013 [8] Dae-Woong Chung, Seung Ki Sul, “Minimum-Loss PWM Strategy for 3-Phase PWM Rectifier”, 28th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference, Vol 2, pp 1020-1026, 1997 HV: NGUYỄN MINH TUẤN 129 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ [9] Hag-Wone Kim, Nguyen Van Nho, Myung-Joong Youn, “Current Control of PM Synchronous Motor in Overmodulation Range”, Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Vol 1, pp 896-901, 2004 [10] K Komatsu, M Yatsu, et al, “New IGBT Modules for advanced Neutral-PointClamped -Level Power Converters”, International Power Electronics Conference, pp 523-527, 2010 [11] Lars Helle, “Modeling and Comparison of Power Converters for Doubly Fed Induction Generators in Wind Turbines”, Ph.D thesis; Aalborg university institute of energy technology [12] Feng Yang, Xu Zhao, Cong Wang, ZhiFei Sun ” Research on Parallel Interleaved Inverters with Discontinuous Space-Vector Modulation” April, 2013 [13] K Xing, F C Lee, D S Borojevic, Z H Ye, and Sudip Mazumder, “Interleaved PWM with Discontinuous Space-Vector Modulation,”IEEE Transactions on Power Electronics, Vol 14, No 5, 1999 [14] P.-W Lee, Y.-S Lee, D K W Cheng, and X.-C Liu, “Steady-state Analysis of an Interleaved Boost Converter with Coupled Inductors,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol 47, No 4, 2000, pp 787-795 [15] J M Guerrero, L Garcia de Vicuna, J Matas, M Castilla, and J Miret, “Output Impedance Design of Parallel- Connected UPS Inverters with Wireless Load-sharing Control,” IEEE Transactions on Industrial Electronics,Vol 52, No 4, 2005, pp 11261135 HV: NGUYỄN MINH TUẤN 130 ... 21 3. 3 Bộ nghịch lƣu kết nối song song sử dụng cuộn kháng ghép 23 3.4 Kỹ thuật điều khiển nghịch lƣu áp pha kết nối song song 25 3. 4.1 Kỹ thuật Sine PWM (Synchronized Pulses – Điều. .. phƣơng pháp số phƣơng pháp kết nối song song hai nghịch lƣu Việc kết nối song song hai nghịch lƣu có nhiều hƣớng phát triển khác nhƣ kết nối hai nghịch lƣu pha bậc sử dụng phƣơng pháp điều khiển. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  -LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN MINH TUẤN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN HAI BỘ NGHỊCH LƢU ÁP PHA KẾT NỐI SONG SONG