Giải bài tập điện tử công suất

Điện tử công suất
Giả thiết sau được áp dụng cho 2 câu 1 và 2. Cho bộ nghịch lưu áp 3 pha 2 bậc. Kỹ thuật điều
chế độ rộng xung (PWM). Nguồn DC có giá trị 500V. Sóng mang u
p
dạng tam giác thay đổi
giữa các giá trị (-1,1) có tần số 1kHz.
Câu 1) Quá trình xung kích cho các linh kiện S1,S3 và S5 đạt được bằng cách so sánh sóng
tam giác u
p
và sóng điều khiển của 3 pha tương ứng là u
dka
, u
dkb
và u
dkc
. Cho u
dkA
= 0.6; u
dkB
=
0.2; u
dkC
= −0.8 . Trong chu kỳ sóng tam giác, hãy xác định và vẽ:
a) xung kích cho S1,S3,S5;
b) điện áp common mode
c) điện áp trên pha tải (pha A)
d) Áp dụng công thức tính vector không gian, xác định biên độ và góc pha của vector áp
tạo thành
e) Xác định trật tự trạng thái đóng ngắt trong 1 chu kỳ sóng tam giác
f) Xác định thời gian tác dụng của từng trạng thái vector trong 1 chu kỳ lấy mẫu.
g) Để có thể tạo thành kỹ thuật SVPWM bằng sóng mang, hãy thiết lập giá trị hàm offset

cần cộng thêm vào sóng điều khiển .
Câu 2) Chế độ quá điện áp của kỹ thuật điều chế độ rộng xung sin làm đặc tính điều khiển trở
nên phi tuyến. Xác định biên độ của sóng hài cơ bản của áp tải nếu biên độ sóng điều khiển
bằng 2.
Hình 2
Bài làm Câu 1 a, b, c)
1
Điện tử công suất
• Tính các điện áp U
a0
, U
b0
, và U
c0
Do sóng mang tam giác (-1,1) nên:
dki
d
i
u
U
U
2
0
=
với i = a, b, c
Như vậy:
( )
[ ]
Vu
U

U
dk
d
a
1506.0
2
500
2
10
===
( )
[ ]
Vu
U
U
dk
d
b
502.0
2
500
2
20
===
2
Điện tử công suất
( )
[ ]
Vu
U

U
dk
d
c
2008.0
2
500
2
30
−=−==
• Điện áp common mode (trung bình)
( ) ( )
[ ]
VUUUU
cbaN
020050150
3
1
3
1
0000
=−+=++=
• Tính điện áp tải
00 Niti
UUU −=
Do đó:
[ ]
VUUU
Nata
150

00
=−=
[ ]
VUUU
Nbtb
50
00
=−=
[ ]
VUUU
Nctc
200
00
−=−=
d) Tính vector áp tải
[ ]
tctbtat
UaUaUV ⋅+⋅+=
2
3
2

với
( )

120exp ja =
Suy ra:
( ) ( )
[ ]
866.05.0200866.05.050150

3
2
jjV
t
−−−+−+=

( )
[ ]
VjjV
t


28.55exp386.2635.216150 =+=
e) Trật tự trạng thái đóng ngắt trong một chu kỳ sóng tam giác (xem hình)
f) Thời gian tác dụng của từng trạng thái vector trong 1 chu kỳ lấy mẫu
Chu kỳ lấy mẫu T
S
= 1ms tương ứng với tần số sóng mang tam giác 1kHz
Dựa vào hình vẽ ta tính các thời gian trên như sau:
+ Thời gian T
0
thực hiện vector V
0
:
[ ]
msT 2.0
2
6.01
5.02
0

=
−
⋅⋅=
+ Thời gian T
1
thực hiện vector V
1
:
3
Điện tử công suất
[ ]
msT 2.0
2
2.06.0
5.02
1
=
−
⋅⋅=
+ Thời gian T
2
thực hiện vector V
2
:
( )
[ ]
msT 5.0
2
8.02.0
5.02

2
=
−−
⋅⋅=
+ Thời gian T
7
thực hiện vector V
7
:
( )
[ ]
msT 1.0
2
18.0
5.02
7
=
−−−
⋅⋅=
Vậy:
S
1
S
3
S
5
Vector Thời gian [ms]
0 0 0 V
0
T

0
/2 = 0.1
1 0 0 V
1
T
1
/2 = 0.1
1 1 0 V
2
T
2
/2 = 0.25
1 1 1 V
7
T
7
/2 = 0.05
1 1 1 V
7
T
7
/2 = 0.05
1 1 0 V
2
T
2
/2 = 0.25
1 0 0 V
1
T

1
/2 = 0.1
0 0 0 V
0
T
0
/2 = 0.1
g) Điều chế vector không gian SVPWM
Đặt
( )
[ ]
VUUUMax
tctbta
150,,max ==
( )
[ ]
VUUUMin
tctbta
200,,min −==
• Điện áp common mode
Ta có:
22
0
d
j
d
U
U
U
≤≤−

22
0
d
Ntj
d
U
UV
U
≤+≤−
tj
d
Ntj
d
V
U
UV
U
−≤≤−−
22
0
Do đó:
[ ]
VMin
U
V
U
U
d
tj
d

N
50200250
22
min
min0
−=+−=−−=






−−=
[ ]
VMax
U
V
U
U
d
tj
d
N
100150250
22
max
max0
=−=−=







−=
4
Điện tử công suất
Do đó:
[ ] [ ]
VUV
N
10050
0
≤≤−
Đối với SVPWM ta chọn:
[ ]
V
UU
U
NN
N
25
2
50100
2
min0max0
0
=
−
=

+
=
• Xác định điện áp offset
00
2
v
U
U
d
N
=
[ ]
V
U
U
v
d
N
1.0
500
252
2
0
0
=
⋅
==
Như vậy, để thực hiện SVPWM thì các áp điều khiển lúc này là:
[ ]
Vvuu

dkadka
7.01.06.0
0
'
=+=+=
[ ]
Vvuu
dkbdkb
3.01.02.0
0
'
=+=+=
[ ]
Vvuu
dkcdkc
7.01.08.0
0
'
−=+−=+=
• Kiểm tra lại với các giá trị tính toán trên thì đây có phải là SVPWM hay không
Lúc này, thời gian thực hiện các vector như sau:
+ Thời gian T
0
' thực hiện vector V
0
:
[ ]
msT 15.0
2
7.01

5.02
'
0
=
−
⋅⋅=
+ Thời gian T
1
' thực hiện vector V
1
:
[ ]
msT 2.0
2
3.07.0
5.02
'
1
=
−
⋅⋅=
+ Thời gian T
2
' thực hiện vector V
2
:
( )
[ ]
msT 5.0
2

7.03.0
5.02
'
2
=
−−
⋅⋅=
+ Thời gian T
7
' thực hiện vector V
7
:
5
Điện tử công suất
( )
[ ]
msT 15.0
2
17.0
5.02
'
7
=
−−−
⋅⋅=
Nhận thấy rằng: T
1
' = T
1
, T

2
' = T
2
, T
0
' = T
7
' (thỏa mãn yêu cầu)
Vậy:
S
1
S
3
S
5
Vector Thời gian [ms]
0 0 0 V
0
T
2
/2 = 0.1
1 0 0 V
1
T
1
/2 = 0.1
1 1 0 V
2
T
2

/2 = 0.25
1 1 1 V
7
T
7
/2 = 0.05
1 1 1 V
7
T
7
/2 = 0.05
1 1 0 V
2
T
2
/2 = 0.25
1 0 0 V
1
T
1
/2 = 0.1
0 0 0 V
0
T
2
/2 = 0.1
Câu 2
(không biết làm)
6