Điều khiển máy điện - Space Vector PWM pptx

Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
Điều khiển máy điện
Space Vector PWM
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
22
Nguyên lý của Space vector
PWM
•Coi điện áp sine như một vector độ lớn không đổi quay với vận
tốc không đổi
•PP này xấp xỉ điện áp chuẩn V
ref
bằng một tổ hợp 8 switching
patterns (V
0
tới V
7
)
•Chuyển hệ qui chiếu abc sang αβ: vector điện áp 3 pha được
chuyển thành vector trong hệ qui chiếu tĩnh αβ
•Các vector V
0
tới V
7
chia thành 6 sector, mỗi sector 60
0
•V
ref
được tính từ 2 vector kề nhau và hai vector 0
Điều khiển máy điện – N N Tú

Bộ môn Thiết bị điện
Nguyên lý
stator voltage vector



2
3
b
c
a
v t
a
( )
v t
b
( )
v t
c
( )
v t
q
s
( )

v t
s
( )
v t
d

s
( )
t
v t
a
( )
v t
b
( )
v t
c
( )
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
Vector không gian quay
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
Vector khôg gian – dòng điện
mỗi pha theo thời gian
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
+V
PWM1H
PWM1L
ĐC KĐB 3pha
PWM2H
PWM2L
PWM3H
PWM3L
S1

S2
S3
S4
S5
S6
A
B
C
T
PWM
U
1
U
2
U
3
U
4
U
5
U
6
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
+V
PWM1H
PWM1L
ĐC KĐB 3pha
PWM2H
PWM2L

PWM3H
PWM3L
S1
S2
S3
S4
S5
S6
A
B
C
T1= a.T
PWM
T
PWM
a.U
1
U
1
U
2
U
3
U
4
U
5
U
6
Điều khiển máy điện – N N Tú

Bộ môn Thiết bị điện
+V
PWM1H
PWM1L
ĐC KĐB 3pha
PWM2H
PWM2L
PWM3H
PWM3L
S1
S2
S3
S4
S5
S6
A
B
C
T1= a.T
PWM
T2= b.T
PWM
T
PWM
b.U
2
a.U
1
U
1

U
2
U
3
U
4
U
5
U
6
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
T1= a.T
PWM
T2= b.T
PWM
T0= c.T
PWM
T
PWM
b.U
2
a.U
1
c.U
7
U
1
U
2

U
3
U
4
U
5
U
6
+V
PWM1H
PWM1L
ĐC KĐB 3pha
PWM2H
PWM2L
PWM3H
PWM3L
S1
S2
S3
S4
S5
S6
A
B
C
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
PWM1H
PWM1H
PWM1L

PWM1L
Dead Time
PWM1H
PWM1H
PWM1L
PWM1L
Dead time
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
Space Vector: hệ thống liên tục
Với V
s
* và  được cập nhật mỗi t
s
,
các khóa converter sẽ đóng cắt để
nhận được V
s
e
j

e
V
ds
V
qs
P W M
V
ds
s

V
qs
s
Space
Voltage
Vector
Controller
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
Switching Vectors
• Để tạo ra sức từ động quay cần thiết trong stator của máy KĐB, bộ inverter
cần được lái với các switching variable vector [a, b ,c]
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
Biến đổi abc → αβ
1 1/ 2 1/ 2
2
3
0 3 / 2 3 / 2
a
b
c
f
f
f
f
f


 

 
 
 
 

 
 
 

 
 
 
 
•Khi rotor động cơ quay, reference vector
(vector điện áp stator) cũng phải quay theo,
vì thế điều này đòi hỏi phải thay đổi sector
khi vector quay quanh trục α.
α
β
α
β
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
Thiết lập
• Xác định V
α
, V
β
, V
ref

(giá trị đỉnh) và góc α
V
ref
= f
ref
x(V/f) = [V
α
V
β
]’
α = w
ref
x T
s
• Xác định các khoảng thời gian T
1
, T
2
, T
0
( T
s
= T
0
+ T
1
+ T
2
)
• Xác định thời gian đóng ngắt cho các khóa S

1
tới S
6
   
1 2 60 000 111
1
1 2 60
(0 0 )
s ref x x o
T
s x x ref
T V TV T V T or
T T T V V V



  

Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
Sector 1
1 1 2
1 2
T TT T T
ref 1 2 0
0 0 T1 T T
ref 1 2
1 2
ref
1 dc 2 dc

V Vdt V dt V
T V (T V T V )
cos( ) 1 cos( /3)
2 2
T V T V T V
sin( ) 0 sin( /3)
3 3
(where, 0 α 60 )
s s
s
s
α π
α π


  
     
     
          
     
     
  
   
1
2
ref
0 1 2
s
dc
sin( /3 )

sin( / 3)
sin( )
sin( / 3)
V
1
( ), T , a
2
f
V
3
s
s
s s
T T a
T T a
T T T T
 




   
   
 
 
     
 
 
 
29

Thiết lập
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
U
b
U
a
U
c
T
T
T
s
1
2
T
0
2
T
0
2
f
s
=
1
2
T
s
T
T

T
s
2
1
T
0
2
T
0
2
Tín hiệu PWM tại sector 1
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
 Tại Sector bất kì
1
2
0
3
1
sin
3 3
3
sin
3
3
sin cos cos sin
3 3
3
1
sin

3
3
1 1
cos sin sin cos
3 3
s
dc
s
dc
s
dc
s
dc
s
dc
s
T V ref
n
T
V
T V ref
n
V
T V ref
n n
V
T V ref
n
T
V

T Vref
n n
V
T T T

 
 
   
 
   
 
  
 
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  

 
  
 
 
 
 

 
 
    
 
 
  
 
1 2
, n 1 6(Sector1 6)T   
30
Thiết lập
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
(a) Sector 1. (b) Sector 2.
Thời gian đóng ngắt của các khóa (S
1
tới S
6
) (1)
31
Thiết lập
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện

(c) Sector 3. (d) Sector 4.
32
Thiết lập
Thời gian đóng ngắt của các khóa (S
1
tới S
6
) (21)
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
(e) Sector 5. (f) Sector 6.
33
Thiết lập
Thời gian đóng ngắt của các khóa (S
1
tới S
6
) (3)
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
34
Thiết lập
Thời gian đóng ngắt của các khóa (S
1
tới S
6
) (4)
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
Mô phỏng dùng Simulink

• Khối tính sector
• Tính T1, T2
• Tạo xung PWM
• Mô hình bộ nghịch lưu
• Mô hình động cơ không đồng bộ ba pha
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
Thiết lập: xác định sector
V
β
> 0  A=1
3 0 1
V V B
 
   
3 0 1
V V C
 
   
2 4
N A B C
  
Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
Thiết lập: Tính T
1
, T
2
3
s

dc
T
X V
V


 
3
3
2
s
dc
T
Y V V
V
 
 
 
3
3
2
s
dc
T
Z V V
V
 
 
YZ-X-Y-ZXT
2

-X-Y-ZXYZT
1
654321Sector
264513N
ef
ef
os
sin
r
r
V V c
V V






Điều khiển máy điện – N N Tú
Bộ môn Thiết bị điện
Thiết lập: Tạo dạng sóng SVPWM
T
b
T
d
T
d
T
c
T

a
T
a
S
5
T
a
T
a
T
b
T
d
T
d
T
c
S
3
T
d
T
c
T
a
T
a
T
b
T

d
S
1
654321Sector
264513N
T
a
=(T
s
-T
1
-T
2
)/2
T
b
=T
a
+T
1
/2
T
c
=T
a
+T
2
/2
T
d

=T
b
+T
2
/2