3.3 Kết quả mô phỏng và thực nghiệm
3.3.1 Kết quả mô phỏng
Phương pháp SVM đề xuất được kiểm chứng thông qua mô phỏng và thực nghiệm. Thông số mạch nghịch lưu được liệt kê như bảng 3.4. Kết quả mô phỏng được thu thập với sự hổ trợ của phần mềm mô phỏng PSIM. Cuộn dây tăng áp LB có giá trị 3-mH, hai
tụ điện CP và CN có điện dung 2-mF. Mạch lọc LC có giá trị 3-mH và 10-F được sử dụng có tần số cắt xấp xỉ 1-kHz. Theo lý thuyết, điện áp ngõ ra được điều khiển ở 110-
VRMS. Tải thuần trở 40-Ω được dùng cho mô phỏng và thực nghiệm. Hoạt động của mạch nghịch lưu với giải thuật đề xuất được kiểm chứng trong hai trường hợp: 1) Vdc = 200-V, và 2) Vdc = 100-V. Nhằm đạt được 110-VRMS điện áp hiệu dụng ngõ ra, hệ số M
71
và hệ số DST được chọn ở 0.92 và 0.16. Với 200-V điện áp ngõ vào, hệ số D0 được chọn ở giá trị thấp nhất là 0.16, trong khi giá trị của D0 được chọn là 0.84 cho trường hợp 100-V của nguồn DC ngõ vào. Kết quả mô phỏng cho hai trường hợp trên được trình bày trong hình 3.6 và 3.7.
Bảng 3.4 Thông số mô phỏng và thực nghiệm
Thành phần Values
Điện áp ngõ vào Vdc 100-V ÷ 200-V Điện áp ngõ ra Vo,RMS 110-VRMS
Tần số ngõ ra fo 50 Hz
Tần số chuyển mạch fs 5 kHz
Hệ số trùng dẫn DST 0.16
Hệ số tăng thêm D0 0.16 ÷ 0.84
Chỉ số điều chế M 0.92
Cuộn cảm LB 3 mH/20 A
Tụ điện CP = CN 2000 F/400 V Mạch lọc LC Lf và Cf 3 mH và 10 F
Tải điện trở R 40 Ω
Kết quả mô phỏng cho trường hợp 200-V điện áp ngõ vào được biểu diễn như hình 3.6. Trong trường hợp này, hai tụ điện CP và CN được tăng cường đến 147-V, như được biểu diễn ở hình 3.6(a). Kết quả là VPN được tăng cường đến 294-V. Lưu ý rằng, dạng sóng của điện áp DC-link là dạng xung vuông dao động trong khoảng 147-V và 294-V. Điều này có thể giải thích do việc sử dụng trạng thái UST và LST phía nghịch lưu. Trong bán kỳ dương của điện áp dây ngõ ra, VAB dao động từ 0-V đến giá trị cực đại của điện áp DC-link. Phân tích Fourier (Fast Fourier transform – FFT) của dạng sóng điện áp dây VAB được biểu diễn như hình 3.6(b). Giá trị cực đại của phổ FFT đo được ở sóng hài bậc một và có biên độ 269-V. Có thể thấy rằng, các thành phần hài tần số cao
72
ở dòng điện tải hầu như được triệt tiêu nhờ sự hổ trợ của mạch lọc thông thấp LC như được biểu diễn ở hình 3.6(b). Do đó, dòng điện ngõ ra có dạng sine với biên độ đỉnh đo được là 3.88-A. THD của điện áp VAB ngõ ra và dòng điện ngõ ra IA đo được là 32.29%
và 0.345%. Dòng điện qua cuộn dây LB có giá trị trung bình là 4.59-A. Hình 3.6(c) trình bày dạng sóng của dòng điện của LB, điện áp đặt trên khóa SP và SN, và điện áp DC-link VPN trong gần hai chu kỳ chuyển mạch. Những kết quả này biểu thị rằng, điện
áp cực đại đặt trên hai khóa SP và SN bằng với điện áp trên tụ điện và bằng một nữa giá trị cực đại của điện áp DC-link.
Hình 3.6. Mô phỏng với Vdc = 200-V.
73
Hình 3.7. Kết quả mô phỏng với điện áp ngõ vào 100-V.
Kết quả mô phỏng của giải thuật đề xuất cho trường hợp 100-V điện áp ngõ vào được biểu diễn như hình 3.7. Trong trường hợp này, để đạt được 100-VRMS trên tải, giá trị cực đại hệ số tăng áp được sử dụng bằng cách cài đặt hệ số D0 ở giá trị 0.84. Với hệ
số công tác này, điện áp trên hai tụ điện vẫn được tăng cường đến 147-V, như được biểu diễn ở hình 3.7(a). Kết quả là, điện áp DC-link và giá trị đỉnh của VAB vẫn duy trì
ở giá trị 294-V trong trường hợp này. Dựa vào phổ FFT của dạng sóng điện áp VAB và
74
IA, giá trị THD của hai dạng sóng này được tính toán là 32.29% và 0.374%. Dòng điện trung bình qua cuộn dây LB là 9.2-A. Cuộn cảm LB vẫn có tần số hoạt động là 20-kHz, như biểu diễn ở hình 3.7(c).
Hình 3.8. Kết quả mô phỏng cho phương pháp cân bằng điện thế điểm trung tính.
Mô phỏng cho phương pháp cân bằng điện thế điểm trung tính được trình bày trong hình 3.8. Có thể thấy rằng, việc không cân bằng điện áp trên hai tụ điện là nguyên nhân dẫn đến việc méo dạng điện áp dây ngõ ra. Sự méo dạng này có thể được quan sát bằng sự gia tăng biên dộ của các thành phần hài tần số thấp (100-Hz và 200 Hz) như hình 3.8. Sau khi áp dụng phương pháp đề xuất, sự chênh lệch điện áp giữa hai tụ điện được suy giảm đáng kể và có giá trị rất nhỏ xem như gần bằng không. Điều này trực tiếp làm suy giảm các thành phần hài bậc thấp ở tần số 100-Hz và 200-Hz, như hình 3.8.
75
Hình 3.9. So sánh giữa phương pháp đề xuất và phương pháp ở chương 2. (a) phương
pháp ở chương 2, (b) phương pháp đề xuất.
So sánh CMV giữa giải thuật đề xuất và giải thuật được trình bày ở chương 2 được trình bày ở hình 3.9. Có thể thấy rằng, hoạt động tăng/giảm áp của mạch nghịch lưu là hoàn toàn giống nhau khi sử dụng cả 2 phương pháp. Điều này được thể hiện ở dạng sóng VPN. Dạng sóng VAB có cùng giá trị THD là 32.29% đối với cả hai giải thuật điều chế. Do đó, có thể kết luận rằng, giải thuật đề xuất bảo toàn được chất lượng điện áp ngõ ra so với giải thuật ở chương 2. Tuy nhiên, phương pháp đề xuất có thể giảm biên
độ đỉnh-đỉnh của CMV xuống cũn ẵ so với phương phỏp ở chương 2. Giỏ trị RMS của CMV đối với giải thuật đề xuất và giải thuật ở chương 2 đo được là 35.8-VRMS và 46.4-
VRMS. Từ đó, có thể thấy rằng giải thuật đề xuất có thể giảm 22.8% giá trị hiệu dụng của CMV so với giải thuật ở chương 2. Phổ FFT của CMV được biểu diễn như hình 3.9. Với giá trị CMV nhỏ hơn, giải thuật đề xuất làm giảm đáng kể biên độ CMV ở những thành phần tần số cao.
76
Hình 3.10. Khảo sát CMV của giải thuật đề xuất và giải thuật ở chương 2 với sự thay
đổi của chỉ số điều chế.
Khảo sát CMV của giải thuật đề xuất và giải thuật ở chương 2 với sự thay đổi của
hệ số M được trình bày ở hình 3.10. Có thể thấy rằng, phương pháp đề xuất luôn có giá trị hiệu dụng của CMV thấp hơn phương pháp ở chương 2. Ngoài ra, cả hai phương pháp đều đạt được giá trị cực đại của CMV tại chỉ số điều chế 0.5 vì thời gian tác dụng của các vector nhỏ được cực đại tại điều kiện hoạt động này.