điều khiển bộ nghịch lưu 3 pha 4 dây cho tải không cân bằng

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Chương 1: TỔNG QUAN BỘ NGHỊCH LƯU ÁP
I- GIỚI THIỆU
1. Khái Niệm
Bộ nghòch lưu áp cung cấp và điều khiển điện áp xoay chiều ở ngõ ra,
nguồn điện áp một chiều có thể là: ắc quy, pin điện, điện áp xoay chiều
được chỉnh lưu và lọc phẳng,…
Linh kiện trong bộ nghòch lưu áp có khả năng kích đóng, ngắt dòng
qua nó. Trong các ứng dụng nhỏ và vừa có thể sử dụng transistor BJT,
MOSFET, IGBT. Ở phạm vi công suất lớn có thể dùng GTO, IGCT hoặc
SCR kết hợp với bộ chuyển mạch.
Với tải tổng quát, mỗi diode còn trang bò một diode mắc đối song để
hạn chế điện áp phát sinh khi kích ngắt các công tắc.
2. Phân loại:
Bộ nghòch lưu áp có rất nhiều loại cũng như nhiều phương pháp điều
khiển khác nhau.
- Theo số pha điện áp đầu ra : nghòch lưu áp 1 pha, 3 pha,…
- Theo số cấp giá trò điện áp giữa đầu pha tải đến một điểm điện thế
chuẩn trên mạch có: hai bậc (two-level), đa bậc (Multi_level – từ 3 bậc trở
lên)
- Theo cấu hình của bộ nghòch lưu: dạng cascade (cascade inverter),
dạng nghòch lưu chứa diode kẹp NPC (Neutral Point Clamped Multilevel
Inverter),
- Theo phương pháp điều khiển:
+ Phương pháp điều rộng
+ Phương pháp điều biên
+ Phương pháp điều chế độ rộng xung (SH-PWM)
+ Phương pháp điều chế độ rộng xung cải biến ( Modified
PWM)
+ Phương pháp điều chế vector không gian (SVPWM – Carrier
Based PWM)

II- CÁC DẠNG CẤU TRÚC CƠ BẢN
1. Cấu trúc dạng Cascade (Cascade inverter )
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 1
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Hình 1.1 - Cascade inverter
Sử dụng các nguồn DC riêng, thích hợp trong trường hợp sử dụng
nguồn DC có sẵn, ví dụ dưới dạng acquy, battery. Cascade inverter gồm
nhiều bộ nghòch lưu áp cầu một pha ghép nối tiếp, các bộ nghòch lưu áp dạng
cầu một pha này có các nguồn DC riêng.
Bằng cách kích đóng các linh kiện trong mỗi bộ nghòch lưu áp một
pha, ba mức điện áp (-U, 0, U) được tạo thành. Sự kết hợp hoạt động của n
bộ nghòch lưu áp trên một nhánh pha tải sẽ tạo nên n khả năng mức điện áp
theo chiều âm (-U, -2U, -3U, -4U,… nU), n khả năng mức điện áp theo chiều
dương ( U, 2U, 3U, 4U,…nU ) và mức điện áp 0. Như vậy, bộ nghòch lưu áp
dạng cascade gồm n bộ nghòch lưu áp một pha trên mỗi nhánh sẽ tạo thành
bộ nghòch lưu ( 2n + 1 ) bậc.
Tần số đóng ngắt trong mỗi module của dạng mạch này có thể giảm đi
n lần và dv/dt cũng vậy. Điện áp trên áp đặt lên các linh kiện giảm đi 0,57
lần, cho phép sử dụng IJBT điện áp thấp.
Ngoài dạng mạch gồm các bộ nghòch lưu áp một pha, mạch nghòch áp
đa bậc còn có dạng ghép từ ngõ ra của các bộ nghòch lưu áp ba pha. Cấu trúc
này cho phép giảm dv/dt và tần số đóng ngắt còn 1/3. Mạch cho phép sử
dụng các cấu hình nghòch lưu áp ba pha chuẩn. Mạch nghòch lưu đạt được sự
cân bằng điện áp các nguồn DC, không tồn tại dòng cân bằng giữa các
module. Tuy nhiên, cấu tạo mạch đòi hỏi sử dụng các máy biến áp ngõ ra.
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 2
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Hình 1.2 - Cascade inverter sử dụng bộ nghòch lưu áp ba pha
2. Cấu trúc nghòch lưu chứa cặp diode kẹp (Neutral Point Clamped
Multilevel Inverter – NPC )

Hình 1.3 : Neutral Point Clamped Multilevel Inverter – NPC
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 3
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Sử dụng thích hợp khi các nguồn DC tạo nên từ hệ thống điện AC. Bộ
nghòch lưu đa bậc chứa các cặp diode kèm có một mạch nguồn DC được
phân chia thành một số cấp điện áp nhỏ hơn nhờ chuỗi các tụ điện mắc nối
tiếp.
Giả sử nhánh mạch DC gồm n nguồn có độ lớn bằng nhau mắc nối
tiếp. Điện áp pha-nguồn DC có thể đạt được (n+ 1) giá trò khác nhau và từ đó
bộ nghòch lưu được gọi là bộ nghòch lưu áp (n+ 1) bậc. Ví dụ chọn mức điện
thế 0 ở cuối dãi nguồn, các mức điện áp có thể đạt được gồm (0, U, 2U, 3U,…
nU). Điện áp từ một pha tải (ví dụ pha a) thông đến một vò trí bất kỳ trên (ví
dụ H) nhờ cặp diode kẹp tại điểm đó (ví dụ D
1
, D
1
’
).Để điện áp pha-nguồn
DC đạt được mức điện áp nêu trên (U
a0
= U), tất cả các linh kiện bò kẹp giữa
hai diode (D
1
, D
1
’
) – gồm n linh kiện mắc nối tiếp liên tục kề nhau, phải
được kích đóng, các linh kiện còn lại phải được khoá theo nguyên tắc kích
đối nghòch. Như hình vẽ trên, tạo ra sáu mức điện áp pha – nguồn DC nên
mạch lưu trên gọi là bộ nghòch lưu sáu bậc.

Bộ nghòch lưu áp đa bậc dùng diode kẹp cải tiến dạng sóng điện áp tải
và giảm shock điện áp trên linh kiện n lần.Với bộ nghòch lưu ba bậc, dv/dt
trên linh kiện và tần số đóng cắt giảm đi một nửa. Tuy nhiên với n > 3, mức
độ chòu gai áp trên các diode sẽ khác nhau. Ngoài ra, cân bằng điện áp giữa
các nguồn DC (áp trên tụ) trở nên khó khăn, đặc biệt khi số bậc lớn.
3. Cấu trúc dùng tụ điện thay đổi (Flying Capacitor Inverter)
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 4
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Hình 1.4 - Flying Capacitor Inverter
Ưu điểm chính của ngòch lưu dạng này là:
+ Khi số bậc tăng cao thì không cần dùng bộ lọc.
+ Có thể điều tiết công suất tác dụng và phản kháng nên hiện được
việc điều tiết công suất.
Nhược điểm :
+ Số lượng tụ công suất lớn tham gia trong mạch nhiều dẫn đến giá
thành tăng và độ tin cậy giảm.
+ Việc điều khiển sẽ khó khăn khi số bậc của nghòch lưu tăng cao.
III- CÁC TRẠNG THÁI ĐÓNG NGẮT
1. Tổng quát
Xét bộ nghòch lưu áp n bậc dạng chứa cặp diode kẹp (NPC). Gọi U là
độ lớn điện áp trên mỗi tụ riêng lẻ. Phụ thuộc độ lớn điện áp pha-nguồn DC
cần thiết lập, các linh kiện bò kẹp giữa cặp diode nối đến một điện thế trên
mạch DC cần thiết lập sẽ ở trạng thái kích. Điện áp pha-tâm nguồn DC tính
từ điểm đấu dây của pha tải đến một điện thế trên mạch DC.
Trạng thái đóng ngắt của các khoá bán dẫn trên một nhánh tải của các
pha a, b, c phải thoả mãn điều kiện kích đối nghòch:

1
'
=+

ajaj
SS
;
1
'
=+
bjbj
SS
;
1
'
=+
cjcj
SS
(1.1)
Với j = 1, 2, 3, …(n - 1).
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 5
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Khi kích đóng ngắt các linh kiện theo đúng nguyên tắc trên ta có được
giản đồ xung kích cho các khoá. Tính toán tương tự bộ nghòch lưu áp ba pha
hai bậc ta có các điện áp pha tải: (nếu tải Y)
3
2
coboao
ta
uuu
u
−−
=
;

3
2
coaobo
tb
uuu
u
−−
=
;
3
2
aoboco
tc
uuu
u
−−
=
(1.2)
Và :
3
coboao
NO
uuu
u
++
=
(1.3)
2. Trạng thái đóng ngắt bộ nghòch lưu áp 3 bậc
Hình 1.5 - Bộ nghòch lưu 3 bậc
Xét bộ nghòch lưu áp ba bậc dạng chứa cặp diode kẹp như hình 1.5.

Gọi U là độ lớn điện áp trên mỗi tụ riêng lẻ phụ thuộc độ lớn điện áp pha.
Các linh kiện kẹp giữa cặp diode nối đến một điện thế trên mạch DC cần
thiết lập sẽ ở trạng thái kích. Điện áp pha-tâm nguồn DC đạt các giá trò cho
trong bảng sau:
Với x = a, b, c
V
out
= V
xo
S
x2
S
x1
S
x2
’
S
x1
’
U 1 1 0 0
0 0 1 1 0
-U 0 0 1 1
Ta thấy có 3 mức điện áp ứng với 3 trạng thái đóng ngắt linh kiện cho
mỗi pha.Vậy, có 3
3
= 27 trạng thái đóng ngắt cho 3 pha.
3. Trạng thái đóng ngắt bộ nghòch lưu áp năm bậc
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 6
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Hình 1.6 - Bộ nghòch lưu 5 bậc

Xét bộ nghòch lưu áp năm bậc dạng chứa cặp diode kẹp như hình 1.6.
Gọi U
dc
/4 là độ lớn điện áp trên mỗi tụ riêng lẻ. Chọn điểm tâm nguồn DC
tại vò trí giữa (như hình 1.6).
Ta có bảng trạng thái đóng ngắt như sau:
V
out
= V
xo
S
x4
S
x3
S
x2
S
x1
S
x4
’
S
x3
’
S
x2
’
S
x1
’

U
dc
/2 1 1 1 1 0 0 0 0
U
dc
/4 0 1 1 1 1 0 0 0
0 0 0 1 1 1 1 0 0
-U
dc
/4 0 0 0 1 1 1 1 0
-U
dc
/2 0 0 0 0 1 1 1 1
Với x = a, b, c
Ta thấy có năm mức điện áp ra tương ứng với các trạng thái đóng ngắt.
Vậy có tổng cộng 5 trạng thái đóng ngắt các linh kiện cho một pha, nên có 5
3
= 125 trạng thái đóng ngắt cho 3 pha.
IV- NHẬN XÉT
Có thể điều khiển bộ nghòch lưu áp (điều khiển tín hiệu đóng ngắt lên
các công tắc) bằng nhiều phương pháp, mỗi phương pháp có thể thích hợp
với các loại tải khác nhau. Bộ nghòch lưu áp đa bậc có phạm vi hoạt động
chủ yếu đối với tải công suất lớn. Do đó vấn đề giảm bớt tần số đóng ngắt
và giảm shock điện áp trên linh kiện công suất có ý nghóa quan trọng. Các
thuật toán cố gắn thực hiện duy trì trạng thái cân bằng các nguồn điện áp DC
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 7
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
và khử bỏ hiện tượng common – mode voltage, nguyên nhân gây ra một số
hiện tượng làm sớm lão hoá động cơ.
Các chương sau sẽ trình bày cụ thể các phương pháp điều khiển thông

dụng.
Chương 2: ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHICH LƯU ÁP ĐA BẬC VỚI NGUỒN
DC CÂN BẰNG - PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG
I- GIỚI THIỆU:
Phương pháp còn có tên Subharmonic PWM (SH-PWM), Multilevel
carrier based PWM. Để thực hiện tạo giản đồ kích đóng các linh kiện trong
cùng một pha tải, ta sử dụng một số sóng mang (dạng tam giác) và một tín
hiệu điều khiển (dạng sin). Đối với bộ nghòch lưu áp n bậc, số sóng mang
được sử dụng là (n-1). Chúng có cùng tần số f
c
và cùng biên độ đỉnh – đỉnh
A
c
. Sóng điều chế (hay sóng điều khiển) có biên độ đỉnh bằng A
m
và tần số
f
m
, dạng sóng của nó thay đổi chung quanh trục tâm của hệ thống (n-1) sóng
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 8
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
mang. Nếu sóng điều khiển lớn hơn sóng mang nào đó thì linh kiện tương
ứng sóng mang đó sẽ được kích đóng, trong trường hợp sóng điều khiển nhỏ
hơn sóng mang tương ứng của nó, linh kiện trên sẽ bò khoá kích.
Đối với bộ nghòch lưu áp đa bậc, chỉ số biên độ m
a
và chỉ số tần số m
f
được đònh nghóa như sau:

(2.1)
Tỉ số điều chế m được đònh nghóa:
3/
1
d
m
U
U
m =
Khi u
đk
= (n-1)/2 thì U
1m-max
= U/2,
2
3
3/
2/
max
==
U
U
m
vậy ứng với tỉ số
điều chế m thì điện áp điều khiển
3
)1( −
=
nm
u

dk
Trong đó: U
1m
– Biên độ hài bậc 1 của phương pháp điều chế
U
d
– Điện áp tổng các nguồn DC
Các dạng sóng mang dùng trong kỹ thuật điều chế PWM:
Các sóng mang dạng tam giác có tần số cao. Có thể chia thành ba loại
như sau:
1. Bố trí cùng pha (PD: In Phase Disposition): Tất cả các sóng mang
đều cùng pha nhau.
Hình 2.1 - Dạng sóng PD
2. Hai sóng mang kế cận liên tiếp nhau sẽ bò dòch 180 độ – gọi là
APOD (Alternative Phase Opposition Disposition)
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 9
m
c
f
c
m
a
f
f
m
An
A
m
=
−

=
).1(
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Hình 2.2 - Dạng sóng APOD
3. Bố trí đối xứng qua trục zero (POD – Phase opposition Disposition).
Tất cả các sóng mang nằm trên trục 0 sẽ cùng pha nhau và tất cả các sóng
mang nằm dưới trục 0 sẽ dòch đi 180 độ:
Hình 2.3 - Dạng sóng POD
Trong các phương pháp bố trí sóng mang, phương pháp bố trí các
sóng mang đa bậc cùng pha cho độ méo dạng áp dây nhỏ nhất. Riêng đối với
bộ nghòch lưu áp 3 bậc, phương pháp POD và APOD cho cùng kết quả. Trong
các phần mô phỏng sau chỉ sử dụng sóng mang tam giác PD
I- MÔ PHỎNG BỘ NGHỊCH LƯU ÁP BA BẬC
1. Phân tích tạo xung kích
Xét bộ nghòch lưu áp 3 bậc có diode kềm:
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 10
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Hình 2.4 - Ngòch lưu ba bậc cấu trúc diode kẹp NPC
Chỉ cần phân tích một trong 3 pha mà thôi. Chẳng hạn xét pha a, xung
kích cho các linh kiện S
a1
, S
a2
, S
a3
, S
a4
được thiết lập trên cơ sở so sánh sóng
điều khiển u
ra

của pha a với sóng mang u
p1
(đối với xung kích cho cặp S
a1
và
S
a3
) và u
p2
(đối với xung kích cho cặp S
a2
và S
a4
). Cụ thể là :
)1;0(
)0;1(
)1;0(
)0;1(
422
422
311
311
==⇒<
==⇒>
==⇒<
==⇒>
aapra
aapra
aapra
aapra

SSuu
SSuu
SSuu
SSuu
(2.2)
Từ giản đồ thiết lập trên, điện áp pha – tâm nguồn DC được xác đònh :





==−
==
==
=
)1(2/
)1(0
)1(2/
43
32
21
aa
aa
aa
ao
SSU
SS
SSU
u
(2.3)

Như vậy hoàn toàn xác đònh được điện áp pha – tâm nguồn DC. Từ đó
có thể dễ dàng tính được các điện áp pha tải như đã trình bày ở công thức
(1.2).
2. Mô phỏng (bằng chương trình Psim)
Sơ đồ mô phỏng:
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 11
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Hình 2.5 - Mô phỏng Bộ Biến Tần 3 level Phương Pháp SH-PWM
Trong đó sóng điều khiển có tần số 50Hz, tỉ số điều chế m=0,8. Sóng
mang tam giác PD 1000Hz. các nguồn DC cân bằng có tổng điện áp 400V.
Tải RL: R=1Ω , L=0.02H. Còn lại trên sơ đồ là các đồng hồ đo.
3. Các kết quả thu được
Hình 2.6 - Điện áp điều khiển và sóng mang tam giác PD
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 12
LUN VN TT NGHIP GVHD: NGUYN VN NH
Hỡnh 2.7 - ẹieọn aựp pha taõm nguon DC pha A
Hỡnh 2.8 - ẹieọn aựp pha-Taõm nguon DC 3 pha
Hỡnh 2.9 - ẹieọn aựp pha taỷi A
SVTH: NGUYN QUANG TIN Trang 13
LUN VN TT NGHIP GVHD: NGUYN VN NH
Hỡnh 2.10 - ẹieọn aựp taỷi pha A,B,C
Hỡnh 2.11 - Doứng pha A
Hỡnh 2.12 - Doứng taỷi pha A,B,C
SVTH: NGUYN QUANG TIN Trang 14
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
4. Nhận xét
- Điện áp pha – tâm nguồn DC có 3 mức điện áp khác nhau là 200,0,-
200 ứng với V
DC
=400v theo phương trình (2.3) đã phân tích ở trên.

- Điện áp tải tồn tại hài bậc cao khá nhiều.
- Dòng tải xác lập gần sin, ban đầu dao động lớn là do quá độ.
III- MÔ PHỎNG BỘ NGHỊCH LƯU ÁP 5 BẬC
1. Phân tích tạo xung kích
Hình 2.13 - Bộ nghòch lưu áp 5 level Dạng có Diod kềm
Chỉ cần phân tích một trong 3 pha mà thôi. Chẳng hạn xét pha a, xung
kích cho các linh kiện S
1
, S
2
, S
3
, S
4
, S
1
’
, S
2
’
, S
3
’
, S
4
’
được thiết lập trên cơ sở so
sánh sóng điều khiển u
ra
của pha a với sóng mang u

p1
(đối với xung kích cho
cặp S
1
và S
1
’
), u
p2
(đối với xung kích cho cặp S
2
và S
2
’
), u
p3
(đối với xung kích
cho cập S
3
và S
3
’
), u
p4
(đối với xung kích cho cập S
4
và S
4
’
). Cụ thể là :

)1;0(
)0;1(
)1;0(
)0;1(
'
222
'
222
'
111
'
111
==⇒<
==⇒>
==⇒<
==⇒>
SSuu
SSuu
SSuu
SSuu
pra
pra
pra
pra

)1;0(
)0;1(
)1;0(
)0;1(
'

444
'
444
'
333
'
333
==⇒<
==⇒>
==⇒<
==⇒>
SSuu
SSuu
SSuu
SSuu
pra
pra
pra
pra
(2.4)
Từ giản đồ thiết lập trên, điện áp pha – tâm nguồn DC được xác đònh:
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 15
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ










−
−
=
2/
4/
0
4/
2/
U
U
U
U
u
ao
(2.5)
Như vậy hoàn toàn xác đònh được điện áp pha – tâm nguồn DC. Từ đó
có thể dễ dàng tính được các điện áp pha tải như đã trình bày ở công thức
(1.2).
2. Mô phỏng (bằng chương trình Psim)
Sơ đồ mô phỏng:
Hình 2.14 - Sơ đồ mô phỏng nghòch lưu 5 level phương pháp SHPWM
Trong đó sóng điều khiển có tần số 50Hz, tỉ số điều chế m=0,8. Sóng
mang tam giác PD 2000Hz. Các nguồn DC cân bằng có tổng điện áp 400V.
Tải RL: R=1Ω , L=0.02H. Còn lại trên sơ đồ là các đồng hồ đo.
3. Các kết quả thu được
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 16
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Hình 2.15 - Điện áp điều khiển ba pha và sóng mang tam giác PD

Hình 2.16 - Điện áp pha – tâm nguồn DC pha A
Hình 2.17 - Điện áp pha -Tâm nguồn DC pha A,B,C
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 17
LUN VN TT NGHIP GVHD: NGUYN VN NH
Hỡnh 2.18 - ẹieọn aựp taỷi pha A
Hỡnh 2.19 - ẹieọn aựp taỷi pha A,B,C
Hỡnh 2.20 - Doứng taỷi pha A
SVTH: NGUYN QUANG TIN Trang 18
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Hình 2.21 - Dòng tải pha A,B,C
4. Nhận xét
- Điện áp ra ở bộ nghòch lưu 5 bậc ít méo dạng hơn mộ nghòch lưu áp 3
bậc.
- Sóng hài bậc cao vẫn tồn tại. Với tần số sóng mang lớn thì sóng hài
này giảm.
- Rõ ràng điện áp pha – tâm nguồn DC của từng bộ là khác nhau. Với
bộ nghòch lưu áp 5 bậc thì có 5 mức điện áp so với 3 mức của nghòch lưu áp 3
bậc
- Đoạn đầu của dòng tải méo dạng lớn là do quá độ, chưa xác lập.
IV- MÔ PHỎNG BỘ NGHỊCH LƯU ÁP 7 BẬC
1. Phân tích tạo xung kích
Với phân tích tương tự 3 bậc và 5 bậc, ta tiến hành mô phỏng trên
Psim.
2. Mô phỏng (bằng chương trình Psim)
Sơ đồ mô phỏng (bản vẽ A3). Trong đó sóng điều khiển có tần số
50Hz, tỉ số điều chế m=0,8. Sóng mang tam giác PD 5000Hz. Các nguồn DC
cân bằng có tổng điện áp 400V. Tải RL: R=1Ω , L=0.02H. Còn lại trên sơ đồ
là các đồng hồ đo.
3. Các kết quả thu được
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 19

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Hình 2.22 - Điện áp điều khiển và sóng mang tam giác PD
Hình 2.23 - Điện áp pha – tâm nguồn DC pha A
Hình 2.24 - Điện áp pha – tâm nguồn DC pha A,B,C
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 20
LUN VN TT NGHIP GVHD: NGUYN VN NH
Hỡnh 2.25 - ẹieọn aựp taỷi pha A
Hỡnh 2.26 - ẹieọn aựp taỷi 3 pha
Hỡnh 2.27 - Doứng taỷi pha A
SVTH: NGUYN QUANG TIN Trang 21
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Hình 2.28 - Dòng tải ba pha
4. Nhận xét
- Điện áp ra ở bộ nghòch lưu 7 bậc ít méo dạng hơn mộ nghòch lưu áp 3
và 5 bậc.
- Sóng hài bậc cao giảm nhiều. Với tần số sóng mang lớn thì sóng hài
này giảm.
- Với bộ nghòch lưu áp 7 bậc điện áp pha – tâm nguồn DC có 7 cấp
điện áp khác nhau
- Đoạn đầu của dòng tải méo dạng lớn là do quá độ, chưa xác lập.
V. MÔ PHỎNG BỘ NGHỊCH LƯU ÁP 9 BẬC
1. Phân tích tạo xung kích
Với phân tích tương tự, ta tiến hành mô phỏng trên Psim.
2. Mô phỏng (bằng chương trình Psim)
Sơ đồ mô phỏng (bản vẽ A3). Trong đó sóng điều khiển có tần số
50Hz, tỉ số điều chế m=0,8. Sóng mang tam giác PD 5000Hz. Các nguồn DC
cân bằng có tổng điện áp 400V. Tải RL: R=1Ω , L=0.02H. Còn lại trên sơ đồ
là các đồng hồ đo.
3. Các kết quả thu được
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 22

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Hình 2.29 - Sóng điện áp điều khiển và sóng mang tam giác PD
Hình 2.30 - Điện áp pha – tâm nguồn DC pha A
Hình 2.31 - Điện áp pha – tâm nguồn DC pha A,B,C
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 23
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Hình 2.32 - Điện áp tải pha A
Hình 2.33 - Điện áp tải 3 pha
4. Nhận xét
Bộ nghòch lưu với bậc càng cao ta càng có đáp ứng áp, dòng tải càng
nhuyễn và ít méo dạng hơn, với tần số sóng mang tăng thì sự méo dạng giảm
tuy nhiên số lần chuyển mạch cũng tăng và gây tổn thất, với các tỉ số điều
chế m khác nhau ta cũng có sự sai khác về độ méo dạng do đó trong điều
khiển các bộ nghòch lưu cần điều chỉnh các thông số này sao cho đạt được
hiệu suất cao nhất. Với tải không cần yêu cầu cao đáp ứng áp ta có thể sử
dụng các bộ nghòch lưu bậc thấp, với tải cần đáp ứng cao về thành phần hài,
bộ nghòch lưu bậc cao được đề cập với các đáp ứng kỹ thuật cao hơn.
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 24
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN VĂN NHỜ
Chương 3: ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHICH LƯU ÁP ĐA BẬC VỚI NGUỒN
DC CÂN BẰNG - PHƯƠNG PHÁP PWM CẢI BIẾN (SF0-PWM)
I. GIỚI THIỆU
Điểm khác biệt so với phương pháp điều chế độ rộng xung đã trình
bày là sóng điều chế (điện áp điều khiển) được cải biến. Theo đó mỗi sóng
điều chế được cộng thêm tín hiệu thứ tự không (sóng hài bội ba). Tồn tại
nhiều khả năng tạo nên thành phần thứ tự không, một trong các tín hiệu thứ
tự không có thể chọn bằng giá trò trung bình của giá trò tín hiệu lớn nhất
trong ba tín hiệu điều chế với tín hiệu nhỏ nhất trong ba tín hiệu điều chế -
Phương pháp SFO- PWM.
Gọi V

a
, V
b
, V
c
là các tín hiệu điều khiển của phương pháp điều chế
PWM. Tín hiệu điều khiển theo phương pháp SFO-PWM vừa được mô tả có
thể biểu diễn dưới dạng toán học như sau:
cbax
VVV
VVVVVV
V
offsetxxSFO
cbacba
offset
,,
2
),,min(),,max(
=
−=
+
=
(3.1)
II- MÔ PHỎNG CHO BỘ NGHỊCH LƯU ÁP 5 BẬC
1. Phân tích mô phỏng
Với sự phân tích lý thuyết ở trên, kết hợp phần mềm Psim để mô
phỏng. Tuy nhiên, trong thư viện hàm của Psim không có khối tạo ra V
offset

như đã mô tả. Vì vậy, để tạo được V

offset
ta phải sử dụng khối hàm DLL
(dynamic link library) trong Psim. Đầu tiên viết chương trình bằng ngôn ngữ
C/C
++
sau đó dòch sang file DLL bằng Microsoft C/C++ hoặc Borland C++,
chép file DLL vào trong thư mục Psim. Trong Psim ta dùng khối hàm DLL
để thực hiện mô phỏng.
Chương trình tạo V
offset
được viết trong Microsofl visual C++ 6.0 như
sau:
#include<math.h>
void _declspec(dllexport) ham (double t,double delt,double *in,double *out)
{
double a,b,c;
a=in[0];
b=in[1];
c=in[2];
if(a>b)
{
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Trang 25