Hình 5.1 Mạch điều khiển vòng hở của bộ biến đổi
Chương 5. Kết quả mô phỏng cho bộ điều áp xoay chiều PWM
Hình 5.3 Đồ thị điện áp đầu ra của bộ biến đổi tải RL
Nhận xét.
- Khi đặt điện áp điều khiển là 3,5V thì điện áp đầu ra có trị hiệu dụng là 182,1V. Theo tính toán khi đặt điện áp 3,5V thì điện áp đầu ra có trị hiệu dụng là 154V, điều này cho thấy điều khiển mạch vòng hở không đáp ứng được yêu cầu công nghệ.
- Điện áp đầu ra đã có dạng chuỗi xung, điện áp đỉnh là 311V. Ở đây ta chọn tần số đóng cắt là 600 gấp 12 lần tần số cơ bản 50Hz nên trong một chu kỳ có 12 xung nên trong một nửa chu kỳ có 6 xung. Điều này có nghĩa là các thành phần hài bậc 3,5,7,9.
Để tìm hiểu các thành phần sóng hài ta sẽ dùng công cụ FFT analysis ở trong khối powergui.
Chương 5. Kết quả mô phỏng cho bộ điều áp xoay chiều PWM
38
Hình 5.4 Phân tích phổ sóng hài khi đặt điện áp điều khiển là 3,5V (70%)
Nhận xét: Ta nhận thấy tuy THD = 64,92% nhưng các thành phần sóng hài bậc 3,5,7,9 đã được loại bỏ. Chỉ còn thành phần sóng hài bậc 11, 13 vẫn còn lớn. Điều này cho thấy phương pháp PWM đã loại bỏ được các thành phần hài bậc thấp. Để loại bỏ các thành phần hài bậc cao này thì chỉ cần bộ lọc tĩnh LC.
Chương 5. Kết quả mô phỏng cho bộ điều áp xoay chiều PWM
Hình 5.5 Đồ thị dòng điện ra tải với tải RL(R=5,8 L=0,0114)
Chương 5. Kết quả mô phỏng cho bộ điều áp xoay chiều PWM
40
Hình 5.7. Đồ thị dòng điện phía nguồn vào
Chương 5. Kết quả mô phỏng cho bộ điều áp xoay chiều PWM
Nhận xét:
Các thành phần hài bậc thấp đã được giảm thiểu. Mặc dù THD vẫn còn khá lớn. Đề xuất thêm bộ lọc đầu vào cho bộ biến đổi.
Tạo một điện áp điều khiển có biên độ tăng dần và giữ điện áp ở một vài thời điểm ta sẽ dùng khối ramp
Hình 5.9. Khối Ramp điện áp và giữ điện áp ở mức 1,5V (30%) và 3,5V (70%)
Chương 5. Kết quả mô phỏng cho bộ điều áp xoay chiều PWM
42
Hình 5.11. Đồ thị biểu diễn mức điện áp ra tải
Nhận xét:
Điện áp đầu ra vẫn giữ nguyên hình dạng (hình sin) nhưng bề rộng chuỗi xung điện áp tăng dần (do điện áp điều khiển tăng dần nên thay đổi thay đổi chu kỳ làm việc (duty cycle) của các van).
Điện áp điều khiển càng tăng thì điện áp đầu ra càng sin. Tần số điện áp ra vẫn được giữ nguyên (50Hz)
Để xét chất lượng của một bộ biến đổi ta sẽ xét thêm hệ số công suất đầu vào Input Powerfactor (IPF)
Để đo hệ số công suất đầu vào, ta sẽ dùng khối Power Factor Mensuarement
Chương 5. Kết quả mô phỏng cho bộ điều áp xoay chiều PWM
Hình 5.13. Tạo khối Power Factor Mensuarement Block
Lần lượt đặt các điện áp điều khiển khác nhau ta có bảng hệ số công suất đầu vào của bộ biến đổi.
Uđk (D) 1(0.2) 1.5(0.3) 2(0.4) 2.5(0.5) 3(0.6) 3.5(0.7) 4(0.8) 4.5(0.9) IPF 0.453 0.553 0.6367 0.711 0.778 0.84 0.897 0.95
Bảng 5.1. Bảng số liệu giữa tỷ số điều chế và hệ số công suất đầu vào
Ta thấy hệ số công suất khi điện áp điều khiển nhỏ khá thấp bởi vì lúc này điện áp bị điều chỉnh quá sâu. Hệ số công suất càng tăng khi tăng điện áp điều khiển (tăng tỷ số điều chế D).
Chương 5. Kết quả mô phỏng cho bộ điều áp xoay chiều PWM
44
Hình 5.14. Mạch mô phỏng khi lắp thêm bộ lọc đầu vào và đầu ra
Hình 5.15. Điện áp đầu ra sau khi lọc
Nhận xét: Điện áp đầu ra sau khi lọc đã sin. Tần số cơ bản không đổi (50Hz) nhưng biên độ đã thay đổi.
Chương 5. Kết quả mô phỏng cho bộ điều áp xoay chiều PWM
Hình 5.16. Đồ thị dòng điện đầu vào khi mắc thêm bộ lọc
Hình 5.17 Phân tích phổ sóng hài của dòng điện đầu vào. Ta thấy thành phần THD chỉ còn 1,06%
Nhận xét: Khi mắc thêm bộ lọc đã làm cho dạng điện áp và dòng điện sin hơn. Tuy nhiên xuất hiện các nhiễu loạn khi đo THD, điều này có thể do việc cấu hình ở khối powergui chưa hợp lý.
Chương 5. Kết quả mô phỏng cho bộ điều áp xoay chiều PWM
46