ĐIỀU KHIỂN điện tử CÔNG SUẤT đề tài mô hình hóa mạch cuk converter

ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT
Đề tài: Mơ hình hóa mạch Cuk Converter
Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS. Trần Trọng Minh
Họ và tên:
MSSV
Đồng Hữu Hùng
20166216
Trần Nam Trung
20166890


1.Mơ hình đóng cắt (mơ hình chính xác)
Cuk converter là một dạng của bộ chuyển đổi DC-DC có điện áp đầu ra lớn hơn
hoặc nhỏ hơn điện áp đầu vào.

Mạch chuyển đổi tương đương sử dụng công tắc biến đổi như hình trên
: dịng điện chạy qua cuộn cảm L1
: dòng điện chạy qua cuộn cảm L2
: điện áp trên hai đầu tụ điện C1
: điên áp trên hai đầu tụ điện C2


1.Mơ hình đóng cắt (Mơ hình chính xác)
Trạng thái 1: Khi khóa H – On; D - Off . Ta có mạch chuyển tương đương sau.

=


1.Mơ hình đóng cắt (Mơ hình chính xác)
Trạng thái 2: khi khóa H- Off, D - On. Ta có mạch chuyển tương đương sau.

{

𝑬 𝑽𝑪
𝒊˙𝑳 =
−
𝑳𝟏
𝑳𝟏
𝒊𝑳
𝑽˙𝑪 =
𝑪𝟏
−𝑽 𝑪
𝒊˙𝑳 =
𝑳𝟐
𝒊𝑳
𝑽𝑪
𝑽˙𝑪 =
−
𝑪𝟐 𝑹 . 𝑪𝟐

[

0
1=
𝐶1
0
0

−1
𝐿1

0

0

0

0

0

0
0

0
1
𝐶2

𝟏

𝟏

𝟏

𝟏

𝟐

𝟐

𝟐

𝟐

𝟐

−1
𝐿2
1
−
𝑅 . 𝐶2

]

[ ][ ]

𝒊𝑳
𝑽𝑪
.
𝒊𝑳
𝑽𝑪
𝟏

𝟏

𝟐

𝟐

1
L1

+ 0 .𝑬 
0
0


1.Mơ hình đóng cắt (mơ hình chính xác)
Đưa vào hai hàm đóng cắt u={1,0} ta được:
=(1-u)

Biến đổi phương trình trên thành dạng Bilinear:
=


1.Mơ hình đóng cắt (mơ hình chính xác)
 Mơ phỏng mơ hình đóng cắt
Tiến hành mơ phỏng mơ hình đóng cắt với các thông số: L1=68,7 uH, L2=2,2 mH; C1=3,7 uF; C2=1 uF; R=12
ohm; E= 20V, fx=50 kHz, D=0.5


1.Mơ hình đóng cắt (mơ hình chính xác)
 Mơ phỏng mơ hình đóng cắt


1.Mơ hình đóng cắt (mơ hình chính xác)
 Mơ hình vật lý
Mơ phỏng mơ hình vật lý với các thơng số tương tự mơ hình đóng cắt


1.Mơ hình đóng cắt (mơ hình chính xác)
 So sánh mơ hình đóng cắt và mơ hình vật lý

2.Mơ hình trung bình tín hiệu lớn (DC)
 Xây dựng mơ hình
Từ ma trận mơ hình đóng cắt ta có:
=

Đặt ; ; ; với u={0;1}
=


2.Mơ hình trung bình tín hiệu lớn (DC)
 Xây dựng mơ hình

Ta có

{

− 𝑥2 ˙
𝐸
( 1− 𝑑 ) +
𝑥˙ 1 ¿
𝐿1
𝐿1
− 𝑥1
𝑥3
𝑥˙ 2=
( 1− 𝑑 ) −
.𝑑
𝐶1

𝐶1
𝑥2
𝑥4
𝑥˙ 3 =
. 𝑑−
𝐿2
𝐿2
𝑥
𝑥4
𝑥˙ 4= 3 −
𝐶2 𝑅 𝐶2

{

2

𝑥 1 𝑒=

Với giá trị xác lập

𝐸 . 𝑑𝑒
2
( 1− 𝑑 𝑒 ) . 𝑅

𝑥 2 𝑒=
𝑥3𝑒=

𝐸
1− 𝑑 𝑒
𝐸 . 𝑑𝑒

(1 − 𝑑𝑒 ). 𝑅

𝑥 4 𝑒=

Trong đó de là hệ số lấp đầy xung ở điểm làm việc cân bằng

𝐸 . 𝑑𝑒
1 − 𝑑𝑒


2.Mơ hình trung bình tín hiệu lớn (DC)
 Mơ phỏng mơ hình trung bình tín hiệu lớn (DC)


2.Mơ hình trung bình tín hiệu lớn (DC)
 Mơ phỏng mơ hình trung bình tín hiệu lớn (DC)


2.Mơ hình trung bình tín hiệu lớn (DC)
 So sánh mơ hình tín hiệu lớn và mơ hình đóng cắt

Điều khiển Điện Tử Công Suất


3.Mơ hình trung bình tín hiệu nhỏ (AC)
Với các biến động nhỏ là tín hiệu xoay chiều sau:

{

~
~
𝐿1 𝑥˙ 1=( 𝑑 𝑒 − 1 ) ~
𝑥 2+ 𝑥 2 𝑒 . 𝑑
~
~
𝐶 1 𝑥˙ 2=( 1 − 𝑑 𝑒) ~
𝑥1 − 𝑑𝑒 . ~
𝑥3 +(− 𝑥1 𝑒 − 𝑥3 𝑒) 𝑑
~
~
𝐿 2 𝑥˙ 3 =𝑑 𝑒 .~
𝑥 2 −~
𝑥4+ 𝑥2𝑒 . 𝑑
~
~ ~ 𝑥4
𝐶 2 𝑥˙ 4 = 𝑥 3 −
𝑅

Thay các biến động vào phương trình trạng thái
và bỏ qua các tích của hai biến động nhỏ, ta
được:

[

Viết lại dưới dạng ma trận hệ phương trình trạng thái:

~
˙ = 
𝑿

0
1 − 𝑑𝑒
𝐶1
0
0

𝑑𝑒 − 1
𝐿1

0
− 𝑑𝑒
𝐶1

0
𝑑𝑒
𝐿2
0

0
1
𝐶2

A

0
0

−1
𝐿2

1
−
𝑅 . 𝐶2

][ ]
𝑥2𝑒
L1
− 𝑥 1𝑒 − 𝑥 3 𝑒
~
. 𝑿+
𝐶1
𝑥2𝑒
L2
0

B

~
.𝑑


3.Mơ hình trung bình tín hiệu nhỏ (AC)
 Mơ hình trung bình tín hiệu nhỏ (AC)
Do hệ thống gồm 4 biến trạng thái địi hỏi 1 lượng tính tốn lớn khi tính tốn trực tiếp do đó nhóm sử dụng Matlab để
viết mơ hình dưới dạng hàm truyền bằng lệnh:
[num,den]=ss2tf(A,B,C,D)
Với D=0
C=(1 0 0 0) với GiL1
C=(0 1 0 0) với GvC1
C=(0 0 1 0) với GiL2

C=(0 0 0 1) với GvC2
Ta tìm được hàm truyền như sau:


Cảm ơn thầy và các bạn đã lắng nghe