- Chương 2: Mô hình toán và phương pháp điều khiển Chương 3: Xây dựng mô hình mô phỏng và kết quả
2.3.3Bộ nghịch lưu: là thiết bị biến đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều có thể thay đổi được tần số ngõ ra và làm việc với phụ tải độc lập Nguồn điện
2 𝜌𝐴𝑣𝑤3 𝐶𝑝 (𝑊) (.4)
2.3.3Bộ nghịch lưu: là thiết bị biến đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều có thể thay đổi được tần số ngõ ra và làm việc với phụ tải độc lập Nguồn điện
chiều có thể thay đổi được tần số ngõ ra và làm việc với phụ tải độc lập. Nguồn điện một chiều thông thường là điện áp ở ngõ ra bộ chỉnh lưu, acqui và các nguồn điện một chiều độc lập khác. Bộ nghịch lưu áp có rất nhiều dạng như: NPC, Cascade, …Cấu trúc bộ nghịch lưu NPC 3 bậc như trong hình 2.9: mạch gồm 12 khóa Sj (IGBT / MOSFET hoặc GTO) và 6 diode kẹp.
Hình 2.9 Sơ đồ cấu trúc bộ nghịch lưu NPC 3 bậc
Kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM) dùng sóng mang
Xét bộ nghịch lưu NPC 3 bậc như hình 2.9. Từ giá trị áp tải 3 pha yêu cầu Utj
(với j = A,B,C), điện áp điều khiển Vđkx được xác định theo sơ đồ như sau:
Hình 2.10 Sơ
đồ phát xung PWM dùng sóng mang
Có hai sóng mang được sử dụng, chúng có cùng tần số và biên độ đỉnh. Sóng điiều khiển sẽ thay đổi quanh tâm của hệ thống 2 sóng mang.
Ta có: VđkX = S1X + S2X với 0 ≤ VđkX < 2 (2.27) Quy tắc đóng kích mạch : S21j + S22j = 1 (2.28) S11j + S12j = 1 (2.29) Ta có: 𝑉𝑋𝑂 = (𝑆1𝑋+ 𝑆2𝑋)𝑉𝑑 2 𝑣ớ𝑖 0 ≤ 𝑆1𝑋 ≤ 1 (2.30)
Đặt: SX = S1X + S2X với 0 < SX < 2 Trong đó:
S1X, S2X: trạng thái các khóa của pha X SX: Trạng thái đóng ngắt của pha X Suy ra:
𝑉𝑋𝑂 = 𝑆𝑋𝑉𝑑
2 (2.31)
Bảng 2.1 Trạng thái áp nghịch lưu dùng sóng mang
SX S1X S2X VXO 2 1 1 Vd 1 0 1 2 d V 0 0 0 0 Gọi m là chỉ số biên độ: 𝑚 =𝑈(1)𝑚 𝑈𝐵 = 𝑈(1)𝑚 1 √3𝑉𝑑𝑐 (2.32) Trong đó: U(1)m là biên độ hài cơ bản.
UB là biên độ điện áp cơ sở, tùy thuộc vào giá trị chuẩn thực tế mà ta chọn UB
𝑈𝐵 = 1
√3𝑉𝑑𝑐 (2.33)
Nếu m ≤ 1 thì biên độ sóng sin nhỏ hơn sóng mang, mối quan hệ giữa thành phần cơ bản của áp ra và áp điều khiển là tuyến tính.
Điện áp tải pha A, B, C được tạo ra theo công thức sau: 𝑈𝐴 = 𝑚 x cos 𝜃 (2.34) 𝑈𝐵 = 𝑚 𝑥 cos (𝜃 −2𝜋
3 ) (2.35)𝑈𝐶 = 𝑚 𝑥 cos (𝜃 −4𝜋 𝑈𝐶 = 𝑚 𝑥 cos (𝜃 −4𝜋
Hình 2.11 Dạng sóng mang, sóng điều khiển và xung kích điều chế liên tục
Khi giá trị m>1, biên độ tín hiệu điều chế lớn hơn biên độ sóng mang thì biên độ hài cơ bản tăng không tuyến tính theo m.
Hình 2.12 Dạng sóng mang, sóng điều khiển và xung kích điều chế gián đoạn
m 1 0,785 0 1 UrM/ UpM
Hình 2.13 Đường đặc tuyến giữa chỉ số m và tỉ số biên độ sóng sin/biên độ sóng mang
Kỹ thuật PWM dùng véc tơ không gian
Hình 2.14 Sơ đồ một pha của NPC 3 bậc
Trạng thái đóng ngắt:
0 ≤ 𝑆𝐴𝑆𝐵𝑆𝐶 ≤ 2
Trong đó: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
S1X, S2X: trạng thái các khóa của pha X (X = A,B,C) SX: Trạng thái đóng ngắt của pha X
Bảng 2.2 Trạng thái áp nghịch lưu dùng véc tơ không gian
SX S1X S2X VXO 2 1 1 Vd 1 0 1 2 d V 0 0 0 0 Có 27 trạng thái gồm:
- 3 trạng thái Vector không tại tâm lục giác: 000,111,222
|𝑉| = 0 (2.32)
- 6 trạng thái Vector lớn tại đỉnh lục giác: 200,220,020,022,002,202
|𝑉| = 2
3𝑉𝑑 (2.33)
- 6 trạng thái Vector trung tại trung điểm 6 cạnh lục giác: 210,120,021, 012, 102, 201
|𝑉| = 2 3𝑥
𝑉𝑑
√3 (2.34)
- 12 trạng thái Vector nhỏ nằm tại 6 đỉnh lục giác nhỏ: 100/211, 110/221, 010/121, 011/122, 001/112 và 101/212
|𝑉| =𝑉𝑑
3 (2.35) Kỹ thuật SVPWM có THD thấp, điều khiển tuyến tính: Kỹ thuật SVPWM có THD thấp, điều khiển tuyến tính:
𝑉𝑑1 = 𝑉𝑑2 =𝑉𝑑