THIẾT kế bộ điều KHIỂN CHO bộ BIẾN đổi BOOST

THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO BỘ BIẾN
ĐỔI BOOST

Giảng viên hướng dẫn: PGS. TS Trần Trọng Minh
Sinh viên thực hiện: Nhóm: 5
Quế Anh Tùng : 20174351
Nguyễn Văn Long : 20181619
Trần Quang Huy : 20181537
download by :


NỘI DUNG TRÌNH BÀY

I. Mơ hình hóa cho bộ biến
đổi II. Thiết kế bộ điều khiển
III. Mô phỏng kiểm chứng
IV. Kết luận

download by :


I. Mơ hình hóa cho bộ biến đổi
1. Mơ hình chính xác (Exact
Model)
iL

D

io

L

iC
E

u

V

C

vc

Sơ đồ Boost Converter

Khi van dẫn, D khóa

Khi van khóa, D dẫn


download by :


I. Mơ hình hóa cho bộ biến đổi


Trạng thái 1: Van dẫn, D khóa
di

L

dt

dv

C

L

E

v

C

,0 t

dTs

dt

C

R


Trạng thái 2: Van khóa, D dẫn
L

C

dt

di L
dt

dv

E vc
v

C

iL

, dT

R

C

i
s

L

t Ts
v

C

1
L
1
RC

v

C


download by :


I. Mơ hình hóa cho bộ biến đổi
o

Đưa vào 2 hàm chứng nhận h1, h2:

i

L

1
E

L

2

1

RC

o

Đưa vào hàm đóng cắt u = {0,1}:

L

1

RC

h

v

1
iL

C


(1

u)

download by :


I. Mơ hình hóa cho bộ biến đổi

Biến đổi phương trình trên thành dạng bilinear:

i

L
1 Lv

i
C

1
L

i

0
C

R
1
C

L

v


download by :

I. Mơ hình hóa cho bộ biến đổi
2. Mơ hình trung bình tín hiệu lớn (DC)
• Mơ hình trung bình thể hiện đặc tính của q trình ở mức độ chính xác nào đó, phù hợp với u
cầu xem xét trong 1 khoảng thời gian nhất định.
• Bỏ qua ảnh hưởng của q trình đóng cắt nên dễ dàng hơn cho việc phân tích mạch.
-

Cơ sở của phép trung bình hóa là phép lấy trung bình trượt:

Trong đó:
x(

( )

:l à h ệ s ố c ủ a s ó ng h à i b ậ c k trong ph â nt í ch ℱ c ủ a t í n hi ệ u ( )
download by :


I. Mơ hình hóa cho bộ biến đổi


Phương trình trạng thái tổng qt của mơ hình đóng cắt là:

d

x
Ax
dt

p

( Bk x bk ).u k d

k1

Lấy trung bình hai vế của hệ phương trình:

d

xAx( Bk x bk ).u k d

dt

•Chú ý: Mơ hình trung bình tín hiệu lớn chỉ tính tới giá trị DC trong phân tích Fourier, nghĩa là lấy
các hệ số với k=0.
Tính chất:

d
dt

f (t ) 0
download by :

d
dt


I. Mơ hình hóa cho bộ biến đổi
•

Mơ hình đóng cắt của Boost Conv:

1
i

L

L

i

i

L

v

v

C

0

• Đặt: x1 i L
•

0,

x2 vC

0,

L (1

L

v

RC

C

C

d u

0

Giá trị xác lập:

Mơ hình trung bình:

x2

x

(1 d )

L

1

x

1

x1

(1 d )

1


2

C
download by :


I. Mơ hình hóa cho bộ biến đổi
3.

Mơ hình trung bình tín hiệu nhỏ (AC)
•

Tuyến tính hóa quanh điểm làm việc cân bằng với các biến động nhỏ:

xi x i
k 0

0

xie

u ke

0,

0,

i 1,..., n u k u

xi

xie

uk

u ke

k 1,..., p

de

d

x2

x 2 e x2

• Thay các biến động vào phương trình trạng thái:

Lx
1

Cx2

E x 2 e x 2 x2 e d e x 2 e d x 2 d e x 2 d
x1e x1

x1e d e x1e d x1d e x1d

x 2e
R

x 2
R


download by :


I. Mơ hình hóa cho bộ biến đổi
• Bỏ qua tích của 2 biến động nhỏ:

Lx
1

(1

x2 e d

Cx2

(1

de )x1

• Ma trận hpt trạng thái:

0
x

1 de


C
download by :


II. Thiết kế bộ điều khiển
• Hàm truyền của điện áp đầu ra và dòng qua cuộn cảm:

Gvd s

Gid s

 Đặc điểm của hàm truyền:
• Cả hai đều có cùng mẫu số là khâu bậc hai có dao động.

• Hàm truyền điện áp có điểm zero bên phải trục ảo, gây khó khăn khi điều khiển điện áp ra.
• Hàm truyền dịng điện điều khiển có điểm zero bên trái trục ảo nên khơng ảnh hưởng đến tính ổn định do đó dễ
thiết kế bộ điều khiển hơn.

i


download by :

12


II. Thiết kế bộ điều khiển
Yêu cầu thiết kế : Thiết kế cấu trúc điều khiển trực tiếp cho bộ biến đổi DC/DC Boost có
các thơng số định mức sau :

Tham số
Điện áp vào Vg
Điện áp ra Vo
Điện cảm L
Tụ điện C
Tần số phát xung fx
Tải R

download by :


II. Thiết kế bộ điều khiển

Cấu trúc điều khiển trực tiếp điện áp đầu ra cho

BBĐ Boost

• Hàm truyền của điện áp qua tụ và dòng qua cuộn cảm:

G s
vd

G s
id


vo s
ds

iL s
ds


download by


II. Thiết kế bộ điều khiển
• Thực hiện tìm hàm truyền bằng Matlab:

download by :