BÀI tập lớn môn điều KHIỂN điện tử CÔNG SUẤT thiết kế hệ thống điều khiển chỉnh lưu tích cực 3 pha trên hệ toạ độ tựa điện áp lưới

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN

BÀI TẬP LỚN MÔN
ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Thiết kế hệ thống điều khiển chỉnh lưu tích cực 3 pha
trên hệ toạ độ tựa điện áp lưới
GVHD
Nhóm 28

download by :


Nội dung báo cáo
I.

u cầu thiết kế

AI.

Mơ hình hóa hệ thống

III. Cấu trúc điều khiển
IV.Mô phỏng – Đánh giá

download by :


I. Yêu cầu thiết kế
CHỈNH LƯU TÍCH CỰC 3 PHA

download by :


Yêu cầu thiết kế
Thiết kế hệ thống điều khiển chỉnh lưu tích cực 3 pha trên hệ tọa độ tựa điện áp lưới
+

Nội dung thiết kế: Mơ hình hóa, Cấu trúc điều khiển

+

Phương pháp điều chế vector không gian

Tham số thiết kế: Hịa lưới 380V ±10%/50Hz±1%, Cơng suất thiết kế 5kVA, L = 2,5mH (nội trở
0,1Ω), Cdc = 1000uF.
+

+

Mô phỏng cấu trúc điều khiển:

download by :


AI.

Mơ hình hóa

CHỈNH LƯU TÍCH CỰC 3 PHA

download by :


Mạch chỉnh lưu tích cực 3 pha
Một bộ chỉnh lưu tích cực nối lưới gồm có 4 thành phần:
1:

Nguồn xoay chiều

2:

Điện kháng lọc RL

3:

Bộ chuyển mạch cầu 3 pha IGBT

4:

Nguồn 1 chiều tụ điện C

Hình 1.1: Sơ đồ mạch chỉnh lưu tích cực 3 pha

download by :


Mơ hình hóa

Hình 1.2: Sơ đồ mạch tương đương 1 pha CLTC khi ghép nối với lưới.

download by :


Mơ hình tốn học
Bằng việc coi các nhánh van IGBT
như một cơng tắc đóng ngắt mơ
tả qua hàm Si như sau:
Si = {1 nếu van trên mở, van dưới khóa 2 nếu van trên khóa, van dưới mở

Hình 1.3: Sơ đồ thay thế của cầu 6 van IGBT.

download by :


Mơ hình hóa
Điện áp đầu dây vào bộ chỉnh lưu có thể viết như sau:

Usab=(Sa-Sb).Udc
Usbc=(Sb-Sc).Udc
Usca=(Sc-Sa).Udc
Điện áp pha tại đầu vào chỉnh lưu:

U =f .U
sa

a

dc

fb =

,

Usb=fb.Udc

U =f .U
sc

c

fa =
f =
c

2S

c−(Sb+Sa)
3

dc

download by :


Mơ hình hóa
Từ sơ đồ mạch tương đương 1 pha khi ghép nối với lưới của chỉnh lưu tích cực ở hình 1 ta
có phương trình điện áp:

Viết dưới dạng 3 pha:

U

sa

Usb

U
C

=R

sc

d


download by :


Mơ hình hóa
Chuyển sang hệ tọa độ d-q bằng cách thay:
Trong đó: U

αβ

= Uα + jUβ

Từ phương trình: u
s

Ta chuyển sang hệ tọa độ d-q:

Thực hiện tách hai thành phần thực ảo ta được:

download by :


BI.

Cấu trúc điều khiển

CHỈNH LƯU TÍCH CỰC 3 PHA

download by :


1.

Hệ thống điều khiển

Hình 2.1: Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu tích cực trên hệ tọa độ dq

download by :


2.

Khối điều chế SVM

Hình 2.2: Sơ đồ nghịch lưu nguồn áp

Bảng giá trị điện áp các trạng thái đóng cắt van

download by :


2.

Khối điều chế SVM
Vector u nằm trong sector thứ 3 giới hạn bởi 2 vector
biên chuẩn u1 và u2 và được xác định bởi công thức:

Tổng hợp vector không gian

download by :


2.

Khối điều chế SVM

Tổng hợp vector không gian từ các vector biên

download by :


2.

Khối điều chế SVM

Để thực hiện thuật toán điều chế vector khơng gian, ta phải hồn thành 3 bước sau:

1- Xác định sector chứa vector cần điều chế.
2- Xác định khoảng thời gian điều chế các vector biên T1, T2, T0
3- Xác định thời gian chuyển mạch trên mỗi van bán dẫn

download by :


2.1. Xác định sector chứa vector cần điều chế
Để tính tốn các vector biên từ thơng số

α,

β

của tín hiệu đặt

. Ta phải biết vị trí của vector
Us ở sector nào trong 6 sector
điều chế, và áp dụng cơng thức
tính tốn tương ứng. Ta cũng
hồn tồn có thể tính tốn trực
tiếp ra vị trí sector cần tìm bằng
phương pháp đổi hệ trục tọa độ.

download by :

2.1. Xác định sector chứa vector cần điều chế

Xây dựng phép chuyển trục xyz

Từ hình vẽ ta thấy rằng có thể xác định sector chức vector điện áp
cần điều chế nhờ vào dấu của cặp giá trị (xyz) được
dẫn xuất từ giá trị

α,

β

của vector đó. Vị trí sector được xác định trực tiếp bằng phép mã hóa bit như trên.

download by :


2.2. Xác định khoảng thời gian điều chế
các vector biên T1, T2, T0
Vector U nằm trong sector thứ 3 giới hạn bởi 2 sector biên
chuẩn và . Ta có hệ:
1

Vector điện áp điều chế được
tổng hợp trong sector 3

ớ

1, 2

,

0

2

lần lượt là khoảng thởi gian tương ứng để điều chế vector 1, 2và vector không( 0, 7) trong 1 chu kỳ băm xung Ts .

download by :


2.2. Xác định khoảng thời gian điều chế
các vector biên T1, T2, T0
Thực hiện chiếu lên các trục αβ, ta thu được hệ phương trình:

download by :


2.2. Xác định khoảng thời gian điều chế
các vector biên T1, T2, T0
Nhằm đảm bảo khả năng biểu diễn của vi xử lý, ta chuẩn hóa đại lượng vector điện áp điều chế

α,

β

theo giá trị / 3. Ta có các giá trị tương đối của vector điện áp điều chế như sau:

Tỷ số điều chế các vector được
tính lại và chuẩn hóa như sau:

download by :


2.2. Xác định khoảng thời gian điều chế
các vector biên T1, T2, T0

download by :


2.2. Xác định khoảng thời gian điều chế
các vector biên T1, T2, T0

Đặt:

download by :