Chương 2. Điều khiển nghịch lưu đa mức cầu H nối tầng dựa trên điều chế
2.2. Phương pháp phát hiện sự cố hở mạch van bán dẫn
Để tiếp tục vận hành nghịch lưu đa mức cầu H nối tầng như Hình 2. 2 khi có sự cố hở mạch van, cần thực hiện: phát hiện ra vị trí có lỗi; loại bỏ cầu H hỏi hệ thống;
sử dụng phương pháp điều ch ế SVM cải tiến trong trường hợp lỗi. Trong nội dung này sẽ trình bày về phương pháp phát hiện nhanh cầu H bị lỗi.
Vdc P ha se A
Vout
HA n
HA 2
HA 1
A B
P ha se B
N
Hình 2. 2. Cấu trúc cơ bản của CHB-MLI
Phương pháp phát hiện lỗi đề xuất sẽ phát hiện vị trí có lỗi dựa trên sự bất thường của điện áp đầu ra ở cầu H. Điện áp đầu ra của cầu H đƣợc đo về, chuẩn hóa 27
rồi so sánh với tín hiệu điều khiển tương ứng của cầu đó. Hai tín hiệu này sẽ được quan sát, khi có sai lệch bất thường vượt qua những điều kiện cho trước, cầu H bị coi là có lỗi và cần loại bỏ khỏi hệ thống để duy trì tính ổn định.
Vout_cell x
KHcell x
standardized
1 -TH
TH -1
Vc_cellx
rese t
timer
T2
>CT2
yes
XOR
yes >CT1
Hình 2. 3. Sơ đồ khối phương pháp phát hiện
Hình 2. 3 thể hiện sơ đồ khối của phương pháp phát hiện lỗi hở mạch của CHB- MLI. Điện áp thực đầu ra Vout_cell_i của cầu H thứ i đƣợc đo về để chuẩn hóa. Tín hiệu đầu ra sau chuẩn hóa Vc_cellx đƣợc so sánh với tín hiệu điều khiển KHcellx (mức điện áp trên cầu theo nhƣ điều chế) của cầu H đó. Khi theo dõi 2 tín hiệu, nếu có sự vƣợt qua những điều kiện của 2 bộ đếm T1 và T2, fault signal đƣợc đặt bằng 1, cầu
H đó đƣợc coi là có lỗi và bị loại bỏ.
28
S1
Vdc
S2
S3
Vout_cellx
S4
Vc_cellx S1,S4 S2,S3 Vout_cellx KHcellx
1 0 -1 +Vdc
-Vdc
1 0 1 0
1 0 -1
t
tt
t
t
Hình 2. 4. Mối quan hệ giữa
tín hiệu KHcellx, Vout_cellx,trạng
thái đóng cắt van và Vc_cellx
của cầu H thứ x.
Bảng 2.
1.
KHcellx, Vout_cellx ,trạng thái đóng cắt van và Vc_cellx
của cầu H thứ x.
S TT
1 2 3 4
Hình 2. 4 và Bảng 2. 1
thể hiện mối quan hệ giữa tín hiệu điều khiển KHcellx, điện áp đầu ra Vout_cellx, tín hiệu đóng mở van và điện áp sau chuẩn hóa Vc_cellx của cầu H thứ x trong trường hợp bình thường (không có sự cố). Bên cạnh đó, sẽ có nhiều cách phối hợp của cầu H đơn trên mỗi pha để tạo ra cùng một mức điện áp. Tuy nhiên, với phạm vi của luận án việc phối hợp mức này đƣợc thực hiện nhƣ
Bảng 3.1.
Điện áp đầu ra Vout_cellx của cầu H thứ x đƣợc đo về, đi qua comparator rồi so sánh với một ngƣỡng TH cho trước và chuẩn hóa thành tín hiệu Vc_cellx có giá trị 1,0,-1 tương ứng
Vout _ cellx ≥ TH Vout _ cellx ≤ −
−TH ≤ Vout _ cellx
29
Trong quá trình vận hành thực tế, điện áp của tụ DC ở đầu vào có thể bị dao động, sụt áp. Giá trị ngƣỡng TH phải đƣợc tính toán để bù đƣợc những sai lệch này, đảm bảo tín hiệu sau chuẩn hóa phải chính xác. Do đó, giá trị TH phù hợp đƣợc lựa chọn là VDC/2.
Tín hiệu error đƣợc đặt hiệu điều khiển KH_cellx KH_cellx trùng nhau.
lên 1 khi điện áp thực tế sau chuẩn hóa Vc_cellx và tín khác nhau, ngƣợc lại error bằng 0 nếu Vc_cellx và Vc _ cellx = KH _ cellx ⇒ error = 0
Vc _ cellx ≠ KH _ cellx ⇒ error =1
Trong thực tế, do tín hiệu cảm biến đo về bị trễ, thời gian đóng mở van không phải là tức thời và luôn cần deadtime, bộ điều khiển xử lý có trễ, …sẽ tồn tại khoảng thời gian sai lệch giữa Vc_cellx và KH_cellx ngay cả khi hoạt động bình thường, gọi là Tdelay . Hiện tượng này được coi là lỗi giả
Mối quan hệ giữa các tín hiệu được thể hiện như dưới hình:
Giải quyết vấn đề trên, 2 bộ đếm thời gian T1 và T2 đƣợc sử dụng. Theo Hình 2. 3 , T1 đếm khi error =1, lúc vƣợt quá ngƣỡng CT1, fault signal đƣợc set lên 1. Việc lựa chọn CT1 phụ thuộc vào Tdelay Giả sử Tdelay. = 1ms, ta cần chọn CT1 ≥ 1ms.
Việc lựa chọn CT1 nhằm đảm bảo tránh hiện tƣợng báo lỗi giả không xảy ra. Thuật toán hoạt động theo một chu kỳ nhất định, thông qua bộ đếm T2, tại cuối chu kỳ làm việc, khi T2 > CT2, bộ đếm T1 và T2 đƣợc reset. Mối quan hệ giữa các tín hiệu được thể hiện như phương trình (2.10) và Hình 2. 5:
CNT 1 > T 1 ⇒ faultsignal =1 CNT 2 > T 2 ⇒ faultsignal = 0
Hình 2. 5. Các tín hiệu trong thuật toán phát hiện lỗi
30