Đkđtcs_Nhom 3.Pptx

ĐIỀU KHIỂN
ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT


BÀI BÁO CÁO
Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ
biến đổi
Buck-Boost theo chế độ điện áp


Nhóm 3
• Vũ Mạnh Thọ - 20181170
• Lê Ngọc Hải - 20173827
• Nguyễn Như Nhất - 20174105
• Nguyễn Quang Linh 20174022


Các nội dung chính
I. u cầu thiết kế
II. Mơ hình hóa bộ biến đổi
III. Thiết kế bộ điều khiển
IV. Mơ phỏng bằng Matlab,
Simulink và nhận xét


YÊU CẦU
THIẾT KẾ


I. Yêu cầu thiết kế

1. Đề bài : Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Buck-Boost theo chế độ
điện áp
+ Nội dung thiết kế: Mơ hình hóa, cấu trúc điều khiển và cách thức tính tốn
bộ điều chỉnh (bộ bù).
+ Mô phỏng cấu trúc điều khiển:
* Tải thay đổi
* Nguồn thay đổi ±10%
* Nhận xét kết quả mô phỏng


I. Yêu cầu thiết kế
2. Sơ đồ cấu trúc điều khiển trực tiếp cho bộ biến đổi Buck-Boost theo nguyên
lý điều khiển điện áp

U∗
o

Voltage
Controller

d

PWM

Buck-Boost
Converter

Hình 1. Sơ đồ cấu trúc điều khiển

Uo

MƠ HÌNH HĨA
BỘ BIẾN ĐỔI BUCKBOOST


II. Mơ hình hóa bộ biến đổi Buck-Boost
1. Sơ đồ mạch lực bộ biến đổi Buck-Boost

 Sử dụng phương pháp khơng gian trạng thái trung bình để mơ hình hóa bộ biến đổi.


II. Mơ hình hóa bộ biến đổi Buck-Boost
2. Mơ Hình hóa bộ biến đổi bằng phương pháp khơng gian trạng thái trung bình

Hình 3. Mạch lực bộ biến đổi Buck-Boost, trạng thái V dẫn D khóa

¿

Trạng thái 1: V dẫn, D khóa
Phương trình Kirchoff mơ tả mạch điện:


II. Mơ hình hóa bộ biến đổi Buck-Boost
2. Mơ Hình hóa bộ biến đổi bằng phương pháp khơng gian trạng thái trung bình

Hình 4. Mạch lực bộ biến đổi Buck-Boost, trạng thái V khóa D dẫn

¿

Trạng thái 2: V khóa, D dẫn
Phương trình Kirchoff mơ tả mạch điện:


II. Mơ hình hóa bộ biến đổi Buck-Boost
2. Mơ Hình hóa bộ biến đổi bằng phương pháp khơng gian trạng thái trung bình
 Với sự tham gia của hệ số điều chế d, ta có mơ Hình trung bình:

{

di L
= d u¿ − ( 1 − d ) u C
dt
(2.3 )
d uC
1
C
= (1 − d ) i L −
u
dt
R C
L

 Điểm làm việc(điểm cân bằng) của mơ hình :

{

d u ¿ − ( 1 −d ) u C =0
1
( 1− d ) i L − u =0

R C

{

D
U¿
1− D
(2.4 )
UC
I L=
( 1− D ) R

UC=


II. Mơ hình hóa bộ biến đổi Buck-Boost
2. Mơ Hình hóa bộ biến đổi bằng phương pháp khơng gian trạng thái trung bình

{

 Sử dụng mơ hình tín hiệu nhỏ, ta có: d = D + ~
d

uC =U C + ~
uC
~ ( 2.5 )
iL= I L+i L
u¿ =U ¿ + ~
u¿

 Thay vào mơ hình trung bình, ta được:

{

Laplace

{

L

di L
~
~
= ( D + d ) ( U ¿+ ~
u¿ ) − ( 1 − D + d ) ( U C + ~
uC )
dt
( 2.6 )
d uC
1
~
~
C
=( 1 − D + d ) ( I L + i L ) −
uC )
( U C +~
dt
R

Ls ~i L ( s )= [ D + ~

d ( s ) ] [ U ¿+ ~
u¿ ( s ) ] − [ 1 − D + ~
d ( s ) ] [ U C +~
uC ( s ) ]
( 2.7 )
1
~
~
~
Cs ~
uC ( s ) = [ 1 − D + d ( s ) ] [   I L + i L ( s ) ] −
U
+
u
(
s
)
[ C C ]
R


II. Mơ hình hóa bộ biến đổi Buck-Boost
2. Mơ Hình hóa bộ biến đổi bằng phương pháp khơng gian trạng thái trung bình
 Rút gọn lại ta được:

[

]

[

]

( 1 − D )2
(1 − D)
1
Cs +
+
.~
u C ( s) =
U ¿ +U C ) − I L ~
d ( s)
(
Ls
R
Ls

 Tính toán được hàm truyền :

|

~
− I L 𝑅𝐿𝑠 + ( U ¿ +U C ) ( 1− D ) 𝑅
uC ( s)
G vd ( 𝑠)= ~
=
d ( 𝑠) ~
u¿ ( s )=0
RLC 𝑠 2 + 𝐿𝑠 + R ( 1− D) 2

(2.8)


II. Mơ hình hóa bộ biến đổi Buck-Boost
3. Lựa chọn thông số thiết kế
 Thông số thiết kế với , bộ điều khiển làm nhiệm vụ buck điện áp

Tần số phát xung


II. Mơ hình hóa bộ biến đổi Buck-Boost
3. Lựa chọn thơng số thiết kế
 Chương trình nhập liệu u cầu thiết kế và tính tốn hàm
Uin=30;
Uo=20;
L=150e-6;
C=700e-6;
R=8;
f_fx=100e+3;
D=1/((Uin/Uo)+1);
Uc=D*Uin/(1-D);
IL=Uc/(R*(1-D));
num=[-R*IL*L R*(Uin+Uc)*(1-D)];
den=[R*L*C L R*(1-D)*(1-D)];
Gvd=tf(num,den);


II. Mơ hình hóa bộ biến đổi Buck-Boost
3. Lựa chọn thông số thiết kế
 Thông số thiết kế với , bộ điều khiển làm nhiệm vụ boost điện áp

Tần số phát xung


II. Mơ hình hóa bộ biến đổi Buck-Boost
3. Lựa chọn thơng số thiết kế
 Chương trình nhập liệu u cầu thiết kế và tính tốn hàm
Uin=30;
Uo=40;
L=150e-6;
C=700e-6;
R=8;
f_fx=100e+3;
D=1/((Uin/Uo)+1);
Uc=D*Uin/(1-D);
IL=Uc/(R*(1-D));
num=[-R*IL*L R*(Uin+Uc)*(1-D)];
den=[R*L*C L R*(1-D)*(1-D)];
Gvd=tf(num,den);


THIẾT KẾ
BỘ ĐIỀU KHIỂN