Tải bản đầy đủ (.pdf) (28 trang)

báo cáo chuyên đề FPGA

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (542.89 KB, 28 trang )

B
B
Á
Á
O C
O C
Á
Á
O CHUYÊN Đ
O CHUYÊN Đ


ĐI
ĐI


U CH
U CH


DIRECT MATRIX CONVERTER B
DIRECT MATRIX CONVERTER B


NG GI
NG GI


I
I
THU


THU


T ĐI
T ĐI


U CH
U CH


VECTOR KHÔNG GIAN TRÊN FPGA
VECTOR KHÔNG GIAN TRÊN FPGA
Họ tên học viên: Dương Hữu Trí MSHV: 01808325
Chuyên ngành: Thiết bị mạng và nhà máy điện Khóa: K2008
Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN VĂN NHỜ
1.Gi
1.Gi


i
i
thi
thi


u
u
:
:

1.1 B
1.1 B


bi
bi
ế
ế
n đ
n đ


i ma tr
i ma tr


n (matrix converter):
n (matrix converter):
B
B


bi
bi
ế
ế
n đ
n đ



i ma tr
i ma tr


n (MC) l
n (MC) l
à
à
c
c
á
á
c dãy kho
c dãy kho
á
á
b
b
á
á
n d
n d


n
n
đư
đư



c b
c b


tr
tr
í
í
th
th
à
à
nh d
nh d


ng ma tr
ng ma tr


n 3x3 v
n 3x3 v
à
à
đư
đư


c k
c k

ế
ế
t n
t n


i
i
tr
tr


c ti
c ti
ế
ế
p v
p v


i 3 pha ngu
i 3 pha ngu


n t
n t


i 3 pha t
i 3 pha t



i. Nh
i. Nh


ng thu
ng thu


n
n
l
l


i ch
i ch
í
í
nh c
nh c


a MC l
a MC l
à
à
không c
không c

ó
ó
th
th
à
à
nh ph
nh ph


n trung gian DC,
n trung gian DC,
cung c
cung c


p công su
p công su


t hai chi
t hai chi


u v
u v
à
à
c
c

ó
ó
th
th


đi
đi


u ch
u ch


nh h
nh h


s
s


công su
công su


t đ
t đ



u v
u v
à
à
o.
o.
B
B


bi
bi
ế
ế
n đ
n đ


i ma tr
i ma tr


n đư
n đư


c chia l
c chia l
à
à

m 2 lo
m 2 lo


i l
i l
à
à
tr
tr


c ti
c ti
ế
ế
p v
p v
à
à
gi
gi
á
á
n ti
n ti
ế
ế
p.
p.

-
-
Phương ph
Phương ph
á
á
p gi
p gi
á
á
n ti
n ti
ế
ế
p c
p c
ó
ó
hai lo
hai lo


i
i
:
:
+ th
+ th



nh
nh


t
t
: G
: G


m hai h
m hai h


th
th


ng
ng


o l
o l
à
à
ph
ph



n ch
n ch


nh lưu
nh lưu
3 pha v
3 pha v
à
à
ph
ph


n ngh
n ngh


ch lưu
ch lưu
3 pha thông qua m
3 pha thông qua m


t th
t th
à
à
nh
nh

ph
ph


n DC
n DC


o [3].
o [3].
+ Th
+ Th


hai
hai
: G
: G


m hai c
m hai c


u tr
u tr
ú
ú
c đ
c đ



c l
c l


p v
p v


i nhau m
i nhau m


t
t
ph
ph


n l
n l
à
à
ch
ch


nh lưu v
nh lưu v

à
à
m
m


t ph
t ph


n l
n l
à
à
ngh
ngh


ch lưu đ
ch lưu đ


c l
c l


p b
p b



n
n
à
à
y g
y g


i l
i l
à
à
spare matrix converter.
spare matrix converter.
-
-
Phương ph
Phương ph
á
á
p tr
p tr


c ti
c ti
ế
ế
p ph
p ph



n ch
n ch


nh lưu v
nh lưu v
à
à
ngh
ngh


ch lưu
ch lưu
n
n


m trong gi
m trong gi


i thu
i thu


t đi
t đi



u ch
u ch
ế
ế
vec tơ không gian ho
vec tơ không gian ho


c
c
s
s
ó
ó
ng mang.
ng mang.
1.2 Nh
1.2 Nh


ng v
ng v


n đ
n đ



cơ b
cơ b


n c
n c


a direct matrix
a direct matrix
converter
converter
(DMC):
(DMC):
Direct matrix converter (DMC) c
Direct matrix converter (DMC) c
ó
ó
nh
nh


ng ưu đi
ng ưu đi


m
m
hơn b
hơn b



bi
bi
ế
ế
n t
n t


n truy
n truy


n th
n th


ng c
ng c
ù
ù
ng b
ng b


c l
c l
à
à

n
n
ó
ó
cung c
cung c


p
p
dòng v
dòng v
à
à
o v
o v
à
à
á
á
p ra c
p ra c
ó
ó
d
d


ng g
ng g



n sin v
n sin v
à
à
gi
gi


m t
m t


i thi
i thi


u
u
s
s
ó
ó
ng h
ng h
à
à
i b
i b



c cao v
c cao v
à
à
không c
không c
ó
ó
s
s
ó
ó
ng h
ng h
à
à
i b
i b


c 3 v
c 3 v
à
à
n
n
ó
ó

ho
ho
à
à
n
n
to
to
à
à
n ki
n ki


m so
m so
á
á
t đư
t đư


c h
c h


s
s



công su
công su


t đ
t đ


u v
u v
à
à
o v
o v
à
à
lo
lo


i b
i b


ho
ho
à
à
n to
n to

à
à
n th
n th
à
à
nh ph
nh ph


n d
n d


tr
tr


năng lư
năng lư


ng c
ng c


ng k
ng k



nh l
nh l
à
à
t
t


đi
đi


n.
n.
Bên c
Bên c


ch đ
ch đ
ó
ó
n
n
ó
ó
c
c
ũ
ũ

ng còn m
ng còn m


t v
t v
à
à
i h
i h


n ch
n ch
ế
ế
l
l
à
à
đ
đ


đ
đ


t
t

đư
đư


c dòng v
c dòng v
à
à
o v
o v
à
à
á
á
p ra d
p ra d


ng sin th
ng sin th
ì
ì
t
t


s
s



đi
đi


u ch
u ch
ế
ế
đi
đi


n
n
á
á
p ch
p ch


đ
đ


t đư
t đư


c 0.866, n
c 0.866, n

ó
ó
c
c


n nhi
n nhi


u thi
u thi
ế
ế
t b
t b


b
b
á
á
n d
n d


n
n
hơn b
hơn b



chuy
chuy


n đ
n đ


i gi
i gi
á
á
n ti
n ti
ế
ế
p (indirect matrix converter)
p (indirect matrix converter)
.
.
Mô h
Mô h
ì
ì
nh direct matrix converter
nh direct matrix converter
:
:

H
H
ì
ì
nh 1
nh 1
: Mô h
: Mô h
ì
ì
nh cơ b
nh cơ b


n c
n c


a b
a b


direct matrix converter.
direct matrix converter.
Nguồn
Tải
Bộ lọc
Khoá hai chiều
b
c

ABC
a
-
-
Đi
Đi


n
n
á
á
p ng
p ng


ra
ra
:
:
V
V
ì
ì
không c
không c
ó
ó
th
th

à
à
nh ph
nh ph


n ph
n ph


n t
n t
í
í
ch tr
ch tr


năng lư
năng lư


ng nên đi
ng nên đi


n
n
á
á

p
p
ra đư
ra đư


c t
c t


o ra m
o ra m


t c
t c
á
á
ch tr
ch tr


c ti
c ti
ế
ế
p t
p t



đi
đi


n
n
á
á
p v
p v
à
à
o, m
o, m


i đi
i đi


n
n
á
á
p đ
p đ


u
u

ra đư
ra đư


c l
c l


y t
y t


t
t


ng m
ng m


nh theo tr
nh theo tr
ì
ì
nh t
nh t


c
c



a đi
a đi


n
n
á
á
p ng
p ng


v
v
à
à
o.
o.
H
H
ì
ì
nh 2
nh 2
:
:
D
D



ng s
ng s
ó
ó
ng đi
ng đi


n
n
á
á
p ng
p ng


ra c
ra c


a b
a b


bi
bi
ế
ế

n đ
n đ


i ma tr
i ma tr


n
n
-
-
Dòng đi
Dòng đi


n v
n v
à
à
o
o
:
:
C
C
ũ
ũ
ng gi
ng gi



ng đi
ng đi


n
n
á
á
p đ
p đ


u ra dòng đi
u ra dòng đi


n v
n v
à
à
o c
o c
ũ
ũ
ng
ng
đư
đư



c t
c t


o ra b
o ra b


ng c
ng c
á
á
ch t
ch t


ng h
ng h


p tr
p tr


c ti
c ti
ế
ế

p t
p t


dòng đi
dòng đi


n
n
ng
ng


ra, m
ra, m


i dòng đi
i dòng đi


n đ
n đ


u v
u v
à
à

o đư
o đư


c l
c l


y t
y t


t
t


ng m
ng m


nh
nh
c
c


a d
a d



ng s
ng s
ó
ó
ng dòng đi
ng dòng đi


n ng
n ng


ra.
ra.
H
H
ì
ì
nh 3
nh 3
: D
: D


ng s
ng s
ó
ó
ng dòng đi
ng dòng đi



n v
n v
à
à
o c
o c


a b
a b


bi
bi
ế
ế
n đ
n đ


i
i
ma tr
ma tr


n
n

-
-
Ki
Ki


m so
m so
á
á
t h
t h


s
s


công su
công su


t đ
t đ


u v
u v
à
à

o
o
:
:
H
H
ì
ì
nh 4
nh 4
:
:
Đi
Đi


n
n
á
á
p v
p v
à
à
o v
o v
à
à
gi
gi

á
á
tr
tr


t
t


c th
c th


i, gi
i, gi
á
á
tr
tr


trung
trung
b
b
ì
ì
nh c
nh c



a dòng
a dòng
đi
đi


n
n
2. Gi
2. Gi


i thu
i thu


t đi
t đi


u ch
u ch
ế
ế
vec tơ không gian
vec tơ không gian
cho direct matrix converter
cho direct matrix converter

:
:
Đi
Đi


u ch
u ch
ế
ế
vectơ không gian
vectơ không gian
(SVM) l
(SVM) l
à
à
k
k


thu
thu


t
t
đi
đi



u khi
u khi


n đư
n đư


c
c
á
á
p d
p d


ng r
ng r


ng rãi trong đi
ng rãi trong đi


u khi
u khi


n
n

t
t


c đ
c đ


v
v
à
à
n
n
ó
ó
i chung l
i chung l
à
à
s
s


d
d


ng trong đi
ng trong đi



u khi
u khi


n
n
chuy
chuy


n đ
n đ


i công su
i công su


t. M
t. M


c đ
c đ
í
í
ch c
ch c



a k
a k


thu
thu


t SVM
t SVM
trong b
trong b


bi
bi
ế
ế
n đ
n đ


i ma tr
i ma tr


n l
n l

à
à
t
t


o ra vec tơ đi
o ra vec tơ đi


n
n
á
á
p
p
đ
đ


u ra v
u ra v
à
à
dòng v
dòng v
à
à
o mong mu
o mong mu



n t
n t


vec tơ đi
vec tơ đi


n
n
á
á
p
p
đ
đ


u v
u v
à
à
o v
o v
à
à
dòng đi
dòng đi



n đ
n đ


u ra.
u ra.
Trong b
Trong b


bi
bi
ế
ế
n đ
n đ


i ma tr
i ma tr


n c
n c
ó
ó
t
t



ng c
ng c


ng 27
ng 27
tr
tr


ng th
ng th
á
á
i vec tơ đư
i vec tơ đư


c t
c t


ng h
ng h


p trong trong b
p trong trong b



ng
ng
sau
sau
:
:
B

ng 1 : B

ng 27 tr

ng thái vector cho matrix converter
21 tr
21 tr


ng th
ng th
á
á
i bao g
i bao g


m vec tơ dòng đi
m vec tơ dòng đi



n v
n v
à
à
o v
o v
à
à
vec tơ đi
vec tơ đi


n
n
á
á
p ra s
p ra s


đư
đư


c tr
c tr
ì
ì
nh b

nh b
à
à
i trong
i trong
h
h
ì
ì
nh 5
nh 5
v
v
à
à
h
h
ì
ì
nh 6
nh 6
.
.
Hình 5 :
D

ng vector đ

ng và vector
không c


a vector đi

n áp ng
õ
ra
Hình 6 :
D

ng vec tơ đ

ng và vector
không c

a vector dòng đi

n vào
Nguyên lý hoạt động của giải thuật dựa trên việc
chọn 4 vec tơ động trong một khoảng thời gian t
c
của
một chu kỳ đóng cắt, vec tơ 0 dùng để phối hợp đệm.
Để giải thích rõ ràng hơn giải thuật, xem hình 7 và
hình 8 ở đây v
o
là vector điện áp đầu ra còn i
i
là dòng
điện đầu vào và ở đây ta xét hai vector cùng nằm trong
sector 1.

Hình 7 : Ví d

vector đi

n áp ra Hình 8 : ví d

vector dòng đi

n vào
G
G


i d l
i d l
à
à
th
th


i gian đ
i gian đ
ó
ó
ng c
ng c


a c

a c
á
á
c tr
c tr


ng th
ng th
á
á
i ta c
i ta c
ó
ó
.
.
Gi
Gi


s
s


t
t
í
í
nh trong trư

nh trong trư


ng h
ng h


p g
p g
ó
ó
c
c
φ
φ
i
i
=0 v
=0 v
à
à
đi
đi


n
n
á
á
p ngu

p ngu


n cung c
n cung c


p c
p c
ó
ó
d
d


ng
ng
:
:
Vab = vi cos
Vab = vi cos
α
α
i
i
.
.
Vbc = vi cos(
Vbc = vi cos(
α

α
i
i
-
-
2pi/3).
2pi/3).
Vca = vi cos(
Vca = vi cos(
α
α
i
i
-
-
4pi/3).
4pi/3).
T
T


h
h
ì
ì
nh 7 v
nh 7 v
à
à
h

h
ì
ì
nh 8 v
nh 8 v
à
à
b
b


ng 1
ng 1
:
:

6
π
sin(
3
2
v'vvca
3
2
d3vab
3
2
d1
000
+==−

−+
)
6
sin(
3
2
)3/4cos(
3
2
3cos
3
2
1
0
0
α
π
αα
+=−−<=>
−+
i
ii
v
v
pidd







−==
+
)
6
sin
3
2
'
3
2
1
iiiA
iIid
β
π






+==

)
6
sin
3
2
''

3
2
3
iiiA
iIid
β
π
2.5
2.6
2.7
Chia 2.6, 2.7 ta được,
0)
6
sin3)
6
sin1 =






−−






+

−+
ii
dd
β
π
β
π
0)
3
cos3
3
cos1 =






+−






−<=>
−+
ii
dd
β

π
β
π
2.8
i
α
i
α
Thay 2.8 vào 2.5 ta được
)
3
cos()
6
sin(
3
2
1
0
0
i
i
v
v
d
β
π
α
π
++=
+

)
3
cos()
6
sin(
3
2
3
0
0
i
i
v
v
d
β
π
α
π
−+=

)
3
cos()
3
cos(
3
2
1
0

0
i
i
v
v
d
β
π
α
π
+−=<=>
+
)
3
cos()
3
cos(
3
2
3
0
0
i
i
v
v
d
β
π
α

π
−−=

Tính toán tương tự cho d4- và d6+
)
3
cos()
3
cos(
3
2
4
0
0
i
i
v
v
d
β
π
α
π
++=

)
3
cos()
3
cos(

3
2
6
0
0
i
i
v
v
d
β
π
α
π
−+=
+
2.10
2.9
2.11
2.12
d1 d2 d3 d4d1 d2 d3 d4d1 d2 d3 d4d1 d2 d3 d4d1 d2 d3 d4d1 d2 d3 d4
+4 -5 -7 +8-7 +8 +1 -2+1 -2 -4 +5+4 -5 -7 +8-7 +8 +1 -2+1 -2 -4 +56
-5 +6 +8 -9+8 -9 -2 +3-2 +3 +5 -6-5 +6 +8 -9+8 -9 -2 +3-2 +3 +5 -65
+6 -4 -9 +7-9 +7 +3 -1+3 -1 -6 +4+6 -4 -9 +7-9 +7 +3 -1+3 -1 -6 +44
-4 +5 +7 -8+7 -8 -1 +2-1 +2 +4 -5-4 +5 +7 -8+7 -8 -1 +2-1 +2 +4 -53
+5 -6 -8 +9-8 +9 +2 -3+2 -3 -5 +6+5 -6 -8 +9-8 +9 +2 -3+2 -3 -5 +62
-6 +4 +9 -7+9 -7 -3 +1-3 +1 +6 -4-6 +4 +9 -7+9 -7 -3 +1-3 +1 +6 -41
654321
v
o

i
i
Áp dụng tương tự tại các sector khác nhau ta sẽ đượcbảng đóng cắtgồm 36
trạng thái thể hiệntrongbảng dưới đây :
B

ng 2 : B

ng tr

ng thái ph

i h

p đóng c

t gi

a các sector áp ra và dòng vào.
Các giá trị d1, d2, d3, d4 của các sector khác cũng được tính toán tương
tự như 2.9, 2.10, 2.11, 2.12. Tổng d1+d2+d3+d4 <= 1.
2.3 Kỹ thuật điều rộng xung (PWM):
Sau khi giải thuật đã xác định được bốn vector trạng thái giả sử
trong trường hợp này là -3 1 6 -4 tương ứng với áp ra và dòng vào cùng
nằm trong sector 1, các trạng thái chuyển đổi lúc này là :
acc abb aca aba
Bây giờ ta sẽ phốihợplạicáctrạng thái chuyểnmạch sao cho số
lần đóng cắtsaumộtchuyểnmạch là bé nhất.
Để các trạng thái chuyểnmạch tốthơntasẽ đệmthêmcáctrạng
thái vector không vào trong các chuyểnmạch. Trong giảithuậtnàyđóng

cắtdựavàohai cạch củatam giáccânvới 12 cái chuyểnmạch vớisơđồ
chuyểnmạch như sau:
ccc acc aca aaa aba abb bbb abb aba aaa aca acc ccc

→→




→ → →→→

→→
Áp dụng cho tấccả các trường hợptađượcbảng trạng thái như sau:
Ứng với½chukỳ Ts.
Trong 36 trường hợp đóng cắtcáckhóathìsẽ có 2 trường hợpcó
thờigianđóng cắtgiống nhau nên ta chỉ cầntínhtoán18 trường hợpthìcó
thể suy ra 18 trường hợpcònlại.
Giả sử ta phân tích trường hợp ki =1 và kv =1 tương ứng cả 2 vector
cùng nằm trong sector 1 Theo hình 1 ta có chu trình đóng cắtnhư sau:
SAa on SAa onSAc on SAb on
SBc on
SBa on
SBb on
SCc on SCa on
SCb on
SAb on SAc on
SBb on SBa on SBc on
SCb on SCa on SCc on
ccc acc aca
aaa aba abb

bbb
T0/6 T1/2 T3/2
T0/6 T4/2 T2/2
T0/6
B

ng 3: Sơđ

đóng c

tc

a các khóa trong m

tchuk

Ts
Ghi chú :
Ký hi

uSAcngh
ĩ
alàphaA c

at

is

k
ế

tn

iv

iphac c

angu

n.
(a) Dạng điện áp pha A tảivới ki=1,kv=1
(b) Dạng điện áp dây tảivới ki=1,kv=1
2.4. Mô phỏng direct
matrix converter bằng
matlab simulink:
Hình 9: T

ng quan các kh

imôph

ng direct matrix.
2.5. Thực nghiệmtrên FPGA:
Sử dụng card spartan 3e starter kit.
Sử dụng ngôn ngữ VHDL để viếtcode.
-Lưu đồ tính toán:
2.6 Kết quả mô phỏng và thựcnghiệm:
Thông số mô phỏng và thựcnghiệm:
Điệnápnguồn86v.
Bộ lọc đầu vào: L=1mH, C= 20uF.
Tải R= 30ohm, L=30mH.

Tỉ số điềuchế 0.866.
Hình 15: K
ế
tqu

th

cnghi

mvàmôph

ng d

ng dòng đi

nt

iR

t

n
s

25hz
Hình 16: K
ế
tqu

th


cnghi

mphântichph

dòng t

iR

t

ns

25hz
Hình 17: K
ế
tqu

th

cnghi

mvàmôph

ng d

ng áp t

iR


t

ns

25hz
Hình 18: K
ế
tqu

th

cnghi

mvàmôph

ng d

ng dòng đi

nt

iRL

t

ns

25hz
Hình 19: K
ế

tqu

th

cnghi

mphântichph

dòng t

iRL

t

ns

25hz
Hình 20: Áp tảithựcnghiệmvàmôphỏng ở tầnsố 25 hz.

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay
×