1.1.1 .Các loại PMSM
2.2.2Phương pháp điều chế vector không gian
2.2 Điều chế độ rộng xung cho bộ nghịch lưu ba pha
2.2.2Phương pháp điều chế vector không gian
Sơ đồ mạch nghịch lưu nguồn áp ba pha Hình 2.3 gồm ba cặp van bán dẫn IGBT, do đó sẽ có tám trạng thái đóng cắt các van, và mỗi trạng thái đóng cắt ta thu được một vector điện áp xác định (cả về hướng và độ lớn). Tương ứng như vậy, ta sẽ thu được tổng cộng tám vector điện áp cố định - được gọi là tám vector biên chuẩn, như liệt kê trong Bảng 2.1
Sector 3 Sector 1
Sector 4 Sector 6
Bảng 2.1: Bảng trạng thái đóng cắt van và giá trị điện áp ứng
với các vector chuẩn.
Vector chuẩn
Van dẫn ua ub uc us
u0 S2, S4, S6 0 0 0 0
u1 S6 , S1, S2 2Udc / 3 -Udc /3 -Udc /3 2Udc / 3 0
u2 S1, S2, S3 Udc /3 Udc /3 -2Udc / 3 2Udc /3 ( / 3)
u3 S2, S3, S4 -Udc /3 2Udc / 3 -Udc /3 2Udc / 3 ( / 3)
u4 S3, S4 , S5 -2Udc / 3 Udc /3 Udc /3 2Udc / 3 (- )
u5 S4, S5, S6 -Udc /3 -Udc /3 2Udc / 3 2Udc / 3 (- / 3)
u6 S5, S6, S1 Udc /3 -2Udc / 3 Udc /3 2Udc / 3 ( / 3)
u7 S1, S3, S5 0 0 0 0
Sector 2
Sector 5
Hình 2.4: Vị trí các vector chuẩn trên hệ tọa độ cố định -
đđều bằng /3 và có góc pha lệch nhau một góc .Hai vector khơng ( ) đều có biên độ bằng không.các vector chuẩn chia không gian vector thanh sáu vector đều nhau,có góc mở là như hình 2.4 trong đó vùng thực sự có ích cho việc điều chế điện áp chỉ nằm trong hình lục giác đều, được giới hạn bởi đỉnh của sáu vector biên. Tuy nhiên, nhằm mục đích giảm hài bậc cao, trong thực tế nhiều khi người ta tận dụng toàn bộ lục giác ,mà chỉ sử dụng vùng bên trong đường tròn nội tiếp lục giác trên.khi ấy,biên
độ điện áp cực đại .
Vector điện áp stator sẽ được điều chế dựa trên việc thực hiện các vector chuẩn u0 ,u1 ,...,u7 . Khi vector u s nằm trong một sector bất kỳ, nó sẽ được tổng hợp dựa trên việc thực hiện hai vector biên của sector đó và một trong hai vector khơng, độ lớn và góc của vector u s sẽ phụ thuộc vào thời gian thực hiện các vector biên và vector không. Do vậy, ta cần phải xác định được thời gian đóng cắt các vector chuẩn trong từng sector, từ đó đưa ra được tín hiệu điều chế d. Trình tự xác định tín hiệu điều chế d theo phương pháp điều chế vector không gian (SVM) được tiến hành theo các bước sau:
1) Xác định biên độ, góc pha và sector của vector điện áp stator cần điều chế: Biên độ và góc của vector điện áp được xác định theo các công thức sau:
(2.2) = atan2( ) . (2.3)
Hình 2.5: Lưu đồ thuật tốn xác định sector của vector điện áp stator.
Xác định sector là xác định vị trí của vector điện áp us đang nằm ở sector nào, việc này được thực hiện nhờ vào thuật tốn ở Hình 2.5, trong đó điện áp được tính dựa vào và theo công thức Clarke (1.3), và giá trị thứ tự sector xác định được sẽ gán vào biến S ở đầu ra.
2) Tính tốn thời gian thực hiện các vector biên (u p , ut ) và vector không. Thời gian thực hiện các vector biên và vector khơng được tính tốn theo các cơng thức sau:
𝑇𝑝= √3 𝑈𝑟𝑒𝑓 𝑈𝑑𝑐 sin(𝑆 𝜋/3 − γ)
𝑇𝑡= √3 𝑈𝑟𝑒𝑓 𝑈𝑑𝑐 sin( γ − (S − 1) π /3 )
𝑇0 = 𝑇𝑐𝑦 − 𝑇𝑝 − 𝑇𝑡
3)Xác định tín hiệu điều chế theo Bảng 2.2.
Bảng 2.2: Xác định tín hiệu điều chế theo phương pháp SVM. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sector 1: S 1 Sector 3: S 3 Sector 5: S 5
d1 Tp Tt T0 /2 d3 Tt T0 /2 d5 T0 /2 d1 T0 /2 d3 Tp Tt T0 /2 d5 Tt T0 /2 d1 Tt T0 /2 d3 T0 /2 d5 Tp Tt T0 /2
Sector 4: S 4 Sector 6: S 6 Sector 2: S 2
Sai Đúng
Sai Sai Sai Sai
d1 T0 /2 d3 Tp T0 /2 d5 Tp Tt T0 /2 d1 Tp Tt T0 /2 d3 T0 /2 d5 Tp T0 /2 d1 Tp T0 /2 d3 Tp Tt T0 /2 d5 T0 /2
Phương pháp SVM vừa trình bày ở trên được tổng hợp và xây dựng thành khâu SVM (Hình 2.1) trong MATLAB/SIMULINK được đưa ra ở phần phụ lục P.4. Trên Hình 2.6 là đồ thị tín hiệu điều chế cho bộ nghịch lưu ba pha theo phương pháp SVM
Hình 2.6: Hàm điều chế cho mạch nghịch lưu ba pha theo phương pháp SVM.
Ngồi ra phương pháp SVM, cịn có phương pháp SinPWM có hàm điều chế dạng hình sin với tần số bằng tần số điện áp mong muốn sau khi nghịch lưu, và hàm điều chế được so sánh với sóng mang tam giác cân có biên độ từ -1 đến 1.
Tuy nhiên, nếu so sánh phương pháp này với phương pháp SVM, thì phương pháp SVM có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp SinPWM. Biên độ điện áp cực đại khi được điều chế theo phương pháp SVM là Udc/ 3, lớn hơn so với phương pháp SinPWM là Udc /2 . Dòng điện ra khi nghịch lưu theo phương pháp SVM có tổng độ méo sóng hài (THD) nhỏ hơn so với
phương pháp SinPWM. Thêm vào đó, khơng phải tất cả các chíp khả trình đều hỗ trợ sẵn hàm sin, nên việc tạo ra một hàm điều chế hình sin khi sử dụng phương pháp SinPWM bị hạn chế trong một số ứng dụng điều khiển số. Chính vì vậy, với các hệ truyền động địi hỏi chất lượng cao thì SVM là phương pháp thường được sử dụng. Do đó, tác giả sẽ sử dụng phương pháp SVM để tạo các xung chuyển mạch cho các van của mạch nghịch lưu nguồn áp ba pha có mơ hình đã đưa ra ở mục (2.2.1).