Thiết kế hệ thống điều khiển nghịch lưu một pha độc lập theo chế độ điện áp (voltage mode)

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC Đề bài: Thiết kế hệ thống điều khiển nghịch lưu pha độc lập theo chế độ điện áp (Voltage mode) GVHD: T.S Nguyễn Kiên Trung 20181388 20181708 Phạm Tiến Đạt Phạm Viết Quân Nhóm NỘI DUNG BÁO CÁO GIỚI THIỆU, YÊU CẦU THIẾT KẾ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MƠ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ KẾT LUẬN Nhóm I GIỚI THIỆU, YÊU CẦU THIẾT KẾ  Tổng quan DC-AC Converter • DC-AC Converter (Nghịch lưu) biến đổi nguồn điện chiều thành nguồn điện xoay chiều với tần số mong muốn • Ứng dụng DC-AC Converter: Nguồn UPS, Biến tần, Bidirectional Charger (Sạc chiều cho xe điện),…  Yêu cầu đề • Nghịch lưu độc lập nguồn áp pha cầu H, Unipolar PWM, Voltage Mode Input Nhóm Output II PHÂN TÍCH  Phương pháp điều chế đơn cực (Unipolar PWM) mở: mở: mở: mở: Nhóm 4 II PHÂN TÍCH  Tham số thiết kế mạch lực Giá trị trung bình điện áp đầu (m hệ số điều chế )   Dòng tải hiệu hiệu dụng   Tải định mức   Đập mạch dòng điện tải   Giá trị cuộn cảm lọc Giá trị tụ lọc   Nhóm II PHÂN TÍCH  Mơ hình hóa đối tượng - Hệ phương trình trạng thái: Nhóm II PHÂN TÍCH  Khảo sát đặc tính động học đối tượng - Phương trình hàm truyền đối tượng: MATLAB Program 2.1 clc clear all %numerator num1 =[9680]; %denominator den1 =[1.53e-7 1.94e-3 24.2]; >> Gvd Gvd = 9680 1.53e-07 s^2 + 0.00194 s + 24.2 Continuous-time transfer function %Gvd transfer function Gvd =tf(num1, den1); %Bode diagram bode(Gvd); margin(Gvd); Nhóm II PHÂN TÍCH  Khảo sát đặc tính động học đối tượng - Phương trình hàm truyền điều khiển: •Đánh giá: độ dự trữ pha thấp vùng tần số cắt biên cao so với tần số đóng cắt biến đổi khiến cho đối tượng đáp ứng chậm dạng sóng đầu cịn bị ảnh hưởng nhiễu Cần tác động điều khiển Một số phương án điều khiển đề xuất Nhóm II PHÂN TÍCH  Phương án điều khiển đề xuất - Điều khiển hệ trục tọa độ tĩnh, sử dụng điều khiển PR (Proprotional – Resonant) - Điều khiển hệ trục tọa độ quay (dq0), sử dụng PI (Proportional – Integral) Điều khiển nghịch lưu độc lập nguồn áp pha chế độ Voltage mode sử dụng điều khiển PR  Cấu trúc điều khiển PR - Trong đó: : hệ số khuếch đại tỷ lệ : hệ số khuếch đại tích phân : tần số cộng hưởng PR Nhóm II PHÂN TÍCH  Xác định tham số điều khiển  Chọn tần số cắt biên  Chọn độ dự trữ pha PM (Phase Margin) = 55o - Từ (1) (3): Nhóm 10 III KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ  Mục tiêu kịch mơ - Kiểm chứng chất lượng mơ hình - Mô lấy kết dạng điện áp đầu ra, công suất đầu đánh giá chất lượng kết mô - Mô kiểm chứng điều khiển PR trường hợp: + Tải thay đổi từ định mức 24.2 + Điện áp nguồn đầu vào chiều dao động Nhóm 14 III KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ  Sơ đồ khối hàm truyền hệ thống Nhóm 15 III KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ  Sơ đồ mơ với mạch lực Nhóm 16 III KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ  Sơ đồ mơ với mạch lực Nhóm 17 III KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ  Sơ đồ mơ với mạch lực Nhóm 18 III KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ  Kiểm chứng chất lượng mơ hình 0.7V Nhóm 19 III KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ  Đánh giá chất lượng điều khiển Chất lượng đáp ứng trình độ Tsettle = 0.04s Nhóm 20 III KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ  Đánh giá chất lượng điều khiển Chất lượng đáp ứng q trình q độ Nhóm 21 III KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ  Đánh giá chất lượng điều khiển Kết mô công suất đầu Nhóm 22 III KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ  Đánh giá chất lượng điều khiển Chất lượng đáp ứng tải thay đổi từ 24.2 t = 0.5s t = 0.5s Nhóm 23 III KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ  Đánh giá chất lượng điều khiển Dòng đầu tải thay đổi từ 24.2 t = 0.5s Nhóm 24 III KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ  Đánh giá chất lượng điều khiển Đáp ứng nguồn đầu vào biến thiên 10% 40V Nhóm 25 IV KẾT LUẬN  Mơ hình tốn học đối tượng thiết kế phương pháp trung bình tín hiệu lớn  Mô kiểm chứng độ tin cậy mơ hình tốn cho kết bám với mơ hình vật lý với độ đập mạch điện áp đầu  Cấu trúc điều khiển sử dụng điều khiển PR với vòng điều khiển điện áp (Voltage Mode) giúp đối tượng ổn định với GM = PM = tần số cắt biên  Kết mô kiểm chứng hệ thống ổn định với nguồn đầu vào biến thiên ổn định với tải thay đổi từ Nhóm 26 V TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] V H Phương and T T Minh, Thiết kế điều khiển cho biến đổi điện tử cơng suất mơ hình hóa thiết kế mạch vòng điều chỉnh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI, 2014 [2] S Bacha, I M Antoneta, and I Bratcu, Advanced Textbooks in Control and Signal Processing Power Electronic Converters Modeling and Control 2013 [3] K Ogata, Modern Control Engineering (5th Edition) Prentice Hall, 2009 Nhóm 27 CẢM ƠN MỌI NGƯỜI ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE ! Nhóm 28 ... khiển hệ trục tọa độ quay (dq0), sử dụng PI (Proportional – Integral) Điều khiển nghịch lưu độc lập nguồn áp pha chế độ Voltage mode sử dụng điều khiển PR  Cấu trúc điều khiển PR - Trong đó: : hệ. .. động điều khiển Một số phương án điều khiển đề xuất Nhóm II PHÂN TÍCH  Phương án điều khiển đề xuất - Điều khiển hệ trục tọa độ tĩnh, sử dụng điều khiển PR (Proprotional – Resonant) - Điều khiển. .. tượng thiết kế phương pháp trung bình tín hiệu lớn  Mơ kiểm chứng độ tin cậy mơ hình tốn cho kết bám với mơ hình vật lý với độ đập mạch điện áp đầu  Cấu trúc điều khiển sử dụng điều khiển PR