Xây dựng kỹ thuật điều chế PWM mới để giảm sóng hài của bộ nghịch lưu nối lưới

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

XÂY DỰNG KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ PWM MỚI
ĐỂ GIẢM SÓNG HÀI CỦA BỘ NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: T2015-37TĐ

S KC 0 0 4 7 8 8

Tp. Hồ Chí Minh, 2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM

XÂY DỰNG KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ PWM MỚI ĐỂ
GIẢM SÓNG HÀI CỦA BỘ NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI
Mã số: T2015-37TĐ

Chủ nhiệm đề tài: ThS. Lê Thanh Lâm

TP. HCM, 10/2015


Báo cáo T2015-37TĐ

MỤC LỤC
 
Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ............................................................................... 1 
1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở trong và ngoài
nước......................................................................................................................... 2 
1.2 Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................. 2 
1.3 Mục tiêu đề tài ............................................................................................... 3 
1.4 Cách tiếp cận .................................................................................................. 3 
1.5 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 3 

1.6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 3 
1.7 Nội dung nghiên cứu...................................................................................... 3 
Chương 2: CÁC KỸ THUẬT GIẢM SÓNG HÀI ..................................................... 4 
Chương 3: MỐI QUAN HỆ GIỮA SÓNG HÀI VÀ DÒNG ĐIỆN CỦA BỘ
NGHỊCH LƯU ............................................................................................................... 7 
Chương 4: ĐỀ XUẤT KỸ THUẬT THAY ĐỔI TẦN SỐ CHUYỂN MẠCH ...... 13 
4.1 Khi tần số chuyển mạch bằng hằng số......................................................... 14 
4.2 Phương pháp thay đổi sóng mang đề nghị ................................................... 14 
Chương 5: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI SỬ DỤNG KỸ
THUẬT PWM MỚI ĐỂ GIẢM HÀI VÀ CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC................... 17 
5.1 Mô tả hệ thống nghịch lưu nối lưới ............................................................. 18 
5.2. Kết quả mô phỏng và thảo luận .................................................................. 19 
Chương 6: KẾT LUẬN ............................................................................................. 28 
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 30 

Lê Thanh Lâm

i


Báo cáo T2015-37TĐ

LIỆT KÊ HÌNH
Hình 1. Nghịch lưu cầu 1 pha nối lưới ........................................................................... 8 
Hình 2. Dạng sóng dòng điện ngõ ra nghịch lưu cầu 1 pha đơn cực ............................. 9 
Hình 3. Dạng sóng dòng điện khi điều chế .................................................................. 10 
Hình 4. Nhiễu hài dòng điện với m=0.97 trong nửa chu kỳ lưới ................................. 12 
Hình 5. Tần số chuyển mạch chuẩn hóa trong nữa chu kỳ lưới ................................... 16 
Hình 6. Tần số chuyển mạch chuẩn hóa với giới hạn fmax trong nữa chu kỳ lưới ........ 16 
Hình 7. Sơ đồ mô phỏng hệ thống nghịch lưu trong Matlab/Simulink ........................ 18 

Hình 8. Tổn hao tổng ở tần số cố định với các tần số chuyển mạch khác nhau ........... 20 
Hình 9. Tổn hao chuyển mạch ...................................................................................... 21 
Hình 10. Sóng mang trong nữa chu kỳ lưới ................................................................. 22 
Hình 11. Hài THD dòng điện trường hợp tần số chuyển mạch là hằng số với
Iref_max=15A ................................................................................................................... 23 
Hình 12. Hài THD dòng điện trường hợp tần số chuyển mạch đề nghị với
Iref_max=15A ................................................................................................................... 23 
Hình 13. Hài THD dòng điện trường hợp tần số chuyển mạch là hằng số với
Iref_max=7.5A .................................................................................................................. 24 
Hình 14. THD dòng điện với Iref_max=7.5A trường hợp tần số chuyển mạch đề nghị .. 25 
Hình 15. Đáp ứng ngõ ra bộ nghịch lưu ....................................................................... 25 
Hình 16. Dòng điện ngõ ra bộ nghịch lưu .................................................................... 26 

Lê Thanh Lâm

ii


Báo cáo T2015-37TĐ

LIỆT KÊ BẢNG
Bảng 1:Các thông số hệ thống ..................................................................................... 19 
Bảng 2: Tổn hao tổng ở tần số cố định với các trường hợp tần số chuyển mạch
khác nhau ..................................................................................................................... 20 

Lê Thanh Lâm

iii

Báo cáo T2015-37TĐ

CÁC THUẬT NGỮ

Chu kỳ chuyển mạch thay đổi VSC (variable switching cycle)
Điều chế tần số chuyển mạch thay đổi VSFPWM (variable switching
frequency PWM)
Độ méo hài toàn phần THD (total harmonic distortion)
Độ méo nhu cầu toàn phần TDD (total demand distortion)
Kỹ thuật điều chế độ rộng xung sinSPWM (sinusoidal pulse width
modulation)
Nguồn điện phân tán DG (distributed generation using power inverter)
Nửa chu kỳ cơ bản (NCKCB)
Tần số chuyển mạch thay đổi VSF (variable switching frequency)
Tổn hao chuyển mạch SW (switching loss)

Lê Thanh Lâm

iv


Báo cáo T2015-37TĐ

CÁC KÝ HIỆU

Ts: chu kỳ chuyển mạch
fsw: tần số chuyển mạch
Ts-var: chu kỳ chuyển mạch thay đổi
Tsc: chu kỳ chuyển mạch hằng số
t: thời gian

Vac: điện áp ngõ ra của nghịch lưu
Iac: dòng điện ngõ ra của nghịch lưu
Lf: điện cảm bộ lọc
Rf: điện trở của Lf
Lg: điện cảm của nguồn lưới
Rg: điện trở của Lg
RL: điện trở tải
Iref: dòng điện đặt
Pref: công suất tác dụng đặt
Qref: công suất phản kháng đặt
Vg-max: biên độ điện áp lưới
: tần số góc nguồn lưới
Vdc: điện áp nguồn một chiều
Psw: tổn hao chuyển mạch
: góc pha của dòng điện
Ip: giá trị hiệu dụng của nhiễu hài dòng điện
Ip-const: giá trị hiệu dụng của nhiễu hài dòng điện hằng số
m: chỉ số điều chế biên độ
I1: dòng điện hiệu dụng cơ bản
C1: hằng số phụ thuộc Vdc
C2: hằng số phụ thuộc Vdc, m, Lf và I1

Lê Thanh Lâm

v


Báo cáo T2015-37TĐ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Tp. HCM, Ngày 20 tháng 10 năm 2015

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: Xây dựng kỹ thuật điều chế PWM mới để giảm sóng hài của bộ
nghịch lưu nối lưới
- Mã số: T2015-37TĐ
- Chủ nhiệm: ThS. Lê Thanh Lâm
- Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh
- Thời gian thực hiện: 12 tháng
2. Mục tiêu:
Mục tiêu của đề tài là xây dựng kỹ thuật điều chế PWM mới để giảm sóng
hài của bộ nghịch lưu nối lưới.
3. Tính mới và sáng tạo:
Xây dựng kỹ thuật điều chế độ rộng xung mới với sóng mang có tần số thay
đổi được để giảm hài cho nghịch lưu nối lưới trong điều kiện ràng buộc tổn
hao chuyển mạch là hằng số.
4. Kết quả nghiên cứu:
Kỹ thuật điều chế PWM mới với sóng mang thay đổi để giảm hài THD
dòng điện trong các bộ nghịch lưu. Các kết quả mô phỏng với hệ thống
nghịch lưu nối lưới thực hiện trên Matlab/Simulink cho thấy hài THD giảm
nhiều hơn so với trường hợp truyền thống là sóng mang cố định.

Lê Thanh Lâm

vi


Báo cáo T2015-37TĐ

5. Sản phẩm:
Một báo cáo khoa học cấp trường trọng điểm.
Một bài báo khoa học đăng trên tạp chí quốc tế (International Journal of
Electrical Engineering & Technology).
6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp
dụng:
Dùng làm tài liệu tham khảo trong việc giảng dạy và cho các nghiên cứu
nguồn phát phân tán.
Tạo cơ sở tiền đề cho việc nghiên cứu chế tạo thiết bị với giá thành thấp.
Trưởng Đơn vị

Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ và tên)

(ký, họ và tên)

ThS. Lê Thanh Lâm

Lê Thanh Lâm

vii

Báo cáo T2015-37TĐ

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information:
Project title: A novel PWM technique for reducing current THD in
grid-connected inverters.
Code number: 2015-37TĐ
Coordinator: M. Eng. Le Thanh Lam
Implementing institution: Ho Chi Minh City University of Technology &
Education
Duration: 12 months
2. Objective:
The goal of project is to present a novel PWM technique for reducing
current THD in grid-connected inverters.
3. Creativeness and innovativeness:
Proposing a novel PWM technique with a variable cycle carrier in each half
of the fundamental period for reducing current THD in grid-connected
inverters under the constraint of constant switching losses.
4. Research results:
A novel PWM technique with a variable cycle carrier for reducing current
THD in inverters. The simulation results of a grid-connected inverter
system in MATLAB/Simulink show that the current THD of the proposed
technique is lower than the constant switching frequency technique.
5. Products:
A scientific report at the focused project level.
A scientific paper published on International Journal of Electrical
Engineering & Technology.

Lê Thanh Lâm

viii


Báo cáo T2015-37TĐ

6. Effects, transfer alternatives of research results and applicability:
Research results can be used as reference for teaching and studying
distributed generation.
Create a platform for the research and manufacturing of devices in low cost.

Lê Thanh Lâm

ix



Báo cáo T2015-37TĐ

Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Lê Thanh Lâm

1


Báo cáo T2015-37TĐ

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở trong và ngoài
nước
a. Trong nước

Hiện nay trong nước có nhiều nghiên cứu về bộ nghịch lưu. Tuy nhiên, vẫn
chưa có các nghiên cứu trong việc giảm sóng hài khi dòng công suất bơm vào
lưới thay đổi.
b. Ngoài nước
Năng lượng mặt trời được sử dụng ngày càng phát triển do tính bền vững và
thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, cùng với việc nguồn năng lượng mặt trời
kết nối lưới điện ngày càng tăng dẫn đến những tác động đến hệ thống. Một
trong những tác động đó chính là sóng hài. Việc giảm giá trị sóng hài nằm
trong ngưỡng tiêu chuẩn cho phép, cũng như việc giảm thiểu tổn hao trong quá
trình chuyển mạch là nhu cầu cấp thiết hiện nay.
Khi bức xạ mặt trời thay đổi, dòng công suất bơm vào lưới cũng thay đổi theo
dẫn đến tỷ số sóng hài THD thay đổi, có chiều hướng tăng khi dòng công suất
bơm vào lưới bé, làm chất lượng điện năng giảm. Để giải quyết việc này, các
bộ nghịch lưu hoà lưới thường phải vận hành ở chế độ có THD bằng mức cho
phép khi vận hành với công suất thấp nhất. Như vậy, khi làm việc với công suất
cao, THD sẽ giảm xuống đồng thời tổn hao công suất chuyển mạch tăng, điều
này không có lợi cho bộ nghịch lưu.
Để giữ sóng hài trong phạm vi cho phép, có nhiều biện pháp như thay đổi tần
số sóng mang theo dòng công suất tải, ghép tầng mạch công suất. Tuy nhiên,
các biện pháp đó khá phức tạp ở phần cứng, cũng như điều khiển. Trong nghiên
cứu này đề xuất một kỹ thuật điều chế PWM mới để giảm sóng hài khi dòng
công suất bơm vào lưới thay đổi.
1.2 Tính cấp thiết của đề tài
Năng lượng mặt trời được sử dụng ngày càng phát triển do tính bền vững và
thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, cùng với việc nguồn năng lượng mặt trời
kết nối lưới điện ngày càng tăng dẫn đến những tác động đến hệ thống. Một
Lê Thanh Lâm

2

Báo cáo T2015-37TĐ

trong những tác động đó chính là tăng sóng hài quá giới hạn cho phép. Do đó
việc giảm sóng hài để đạt tiêu chuẩn cho phép của các bộ nghịch lưu nối lưới là
nhu cầu cấp thiết hiện nay.
1.3 Mục tiêu đề tài
Mục tiêu của đề tài là xây dựng kỹ thuật điều chế PWM mới để giảm sóng hài
của bộ nghịch lưu nối lưới.
1.4 Cách tiếp cận
Nghiên cứu các bài báo khoa học trong và ngoài nước. Dựa vào mô hình và kết
quả mô phỏng để phân tích và đánh giá.
1.5 Phương pháp nghiên cứu
- Tham khảo các tài liệu và bài báo khoa học liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu,
phân tích lý thuyết và thực nghiệm trên mô hình mô phỏng.
- Thực hiện mô phỏng bằng Simulink/Matlab để tìm ra kết quả. Phân tích và
đánh giá kết quả đó.
1.6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu:
- Kỹ thuật giảm sóng hài trong bộ nghịch lưu nối lưới.
- Các giải thuật điều khiển PWM mới.
Phạm vi nghiên cứu:
- Xây dựng giải thuật điều khiển cho bộ nghịch lưu nối lưới 1 pha.
- Xây dựng mô hình và mô phỏng trên phần mềm Matlab/Simulink.
1.7 Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan các kỹ thuật điều chế trong nghịch lưu.
- Nghiên cứu mối quan hệ giữa sóng hài và dòng điện của bộ nghịch lưu.
- Đề xuất giải thuật điều khiển PWM mới.
- Xây dựng bộ giảm sóng hài trong bộ nghịch lưu nối lưới.
- Xây dựng mô hình và mô phỏng bằng Matlab/Simulink.

- Đánh giá kết quả đạt được.

Lê Thanh Lâm

3


Báo cáo T2015-37TĐ

Chương 2: CÁC KỸ THUẬT GIẢM SÓNG HÀI

Lê Thanh Lâm

4


Báo cáo T2015-37TĐ

Sự gia tăng ngày càng nhiều của các nguồn điện phân tán trong hệ thống điện
từ năng lượng gió, mặt trời và pin nhiên liệu nhờ vào sự phát triển mạnh mẽ của các
bộ nghịch lưu nối lưới [1] với nhiều ưu điểm vì tính bền vững và thân thiện với môi
trường [2]. Tuy nhiên, các bộ nghịch lưu nối lưới là một trong những nguồn phát sóng
hài đáng kể vào lưới điện và ảnh hưởng đến chất lượng điện năng của hệ thống điện.
Vì vậy, nhu cầu giảm thiểu sóng hài trong các bộ nghịch lưu nối lưới nhằm thỏa mãn
các tiêu chuẩn IEEE Standard 929-2000 [3], tiêu chuẩn 1547-2009 [4] và tiêu chuẩn
quốc tế [5] ngày càng cao.
Trong khi đó, các bộ nghịch lưu với kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM)
được sử dụng rất phổ biến trong các bộ biến đổi năng lượng mới [6]-[9]. Để giảm
sóng hài dòng điện ngõ ra trong các bộ nghịch lưu nối lưới có thể tăng điện cảm để lọc
là một trong những phương pháp phổ biến. Tuy nhiên, nó cũng có khuyết điểm. Nếu

tăng điện cảm bộ lọc sẽ làm tăng do kích thước cũng như giá thành của thiết bị. Việc
tăng tần số sóng mang để giảm hài dòng điện của bộ nghịch lưu sẽ làm tăng tổn hao
chuyển mạch cũng như dẫn đến quá nhiệt [10].
Kỹ thuật trong [11] đề nghị sử dụng bộ điều khiển H thay vì bộ điều khiển PI
truyền thống trong điều kiện có sự thay đổi trở kháng nguồn lưới với việc giảm tần số
đủ lớn để giữ ổn định vòng điều khiển. Tuy nhiên, việc xác định hàm trọng số đề nghị
trở nên khó khăn và tính toán phức tạp. Nó cũng đòi hỏi thời gian và các thông số lưới
điện để dò hàm trọng số.
Kỹ thuật thay đổi tần số sóng mang được đề nghị trong [12] để giảm tổn hao
công suất chuyển mạch trong bộ nghịch lưu cũng đòi hỏi mô hình chính xác của dòng
điện nhiễu và tính toán phức tạp, làm cho giải thuật thiếu bền vững và giảm khả năng
đáp ứng động. Ngoài ra, các ứng dụng mới áp dụng cho tải cố định và tần số chuyển
mạch cao nên không phù hợp với các bộ nghịch lưu nối lưới. Hơn nữa, tần số chuyển
mạch thấp tại thời điểm đi qua zero là một trở ngại với các thiết bị đo điện tử và động
cơ điện.
Một kỹ thuật khác với điều chỉnh tần số sóng mang trong [13] dựa trên mô hình
ước lượng TDD cũng được đề nghị. Nhưng khi tính toán tần số tối ưu cần phải biết
điện cảm L của bộ lọc, thời gian tính toán lâu nên giảm đáp ứng động và tần số sóng
Lê Thanh Lâm

5


Báo cáo T2015-37TĐ

mang thay đổi nhảy cấp, không liên tục làm hạn chế tính ổn định và bền vững. Kỹ
thuật này dựa trên tiêu chuẩn TDD trong [4] để lựa chọn tần số chuyển mạch nên
không tối ưu cho tổn hao chuyển mạch và THD dòng điện.
Một đề nghị khác trong [14] cũng để giảm sóng hài dòng điện trong nghịch lưu
bằng cách sử dụng các sơ đồ nghịch lưu đa bậc. Tuy nhiên việc điều khiển phức tạp

với nhiều khóa điện.
Để giảm tổn hao chuyển mạch và hài THD, kỹ thuật hysteresis trong [15] cho
thấy sự phụ thuộc vào sai số dòng điện đo được của cảm biến dòng điện. Vì vậy
phương pháp này còn hạn chế.
Trong đề tài này đề nghị một kỹ thuật điều chế PWM với tần số chuyển mạch
thay đổi để giảm THD trong các bộ nghịch lưu nối lưới. Mục đích chính của đề tài là
tần số sóng mang của bộ nghịch lưu được điều chỉnh tối ưu trong mỗi nữa chy kỳ sóng
cơ bản để giảm sóng hài trong điều kiện ràng buộc là tổn hao chuyển mạch không đổi.

Lê Thanh Lâm

6


Báo cáo T2015-37TĐ

Chương 3: MỐI QUAN HỆ GIỮA SÓNG HÀI VÀ DÒNG ĐIỆN
CỦA BỘ NGHỊCH LƯU

Lê Thanh Lâm

7


Báo cáo T2015-37TĐ

Sóng hài và tổn hao chuyển mạch phụ thuộc vào tần số chuyển mạch. Việc lựa
chọn tần số sóng mang được điều chỉnh tối ưu để giảm sóng hài trong bộ nghịch lưu là
vấn đề phức tạp và có ý nghĩa quan trọng với chất lượng điện năng.
Nghịch lưu cầu 1 pha đơn cực với kỹ thuật điều chế PWM như hình 1 được sử

dụng để phân tích trong đề tài này.

Hình 1. Nghịch lưu cầu 1 pha nối lưới
Giả sử rằng tần số của sóng mang lớn hơn rất nhiều so với tần số của tín hiệu
điều khiển và bỏ qua thời gian chết chống trùng dẫn. Tổn hao trên linh kiện IGBT và
diode bao gồm tổn hao dẫn và tổn hao chuyển mạch. Trong đó, tổn hao dẫn không phụ
thuộc vào tần số chuyển mạch, còn tổn hao chuyển mạch giả sử tỉ lệ tuyến tính với tần
số chuyển mạch. Dòng điện ngõ ra của bộ nghịch lưu đơn cực như hình 2.

Lê Thanh Lâm

8


Báo cáo T2015-37TĐ

Hình 2. Dạng sóng dòng điện ngõ ra nghịch lưu cầu 1 pha đơn cực

Theo nguyên lý xếp chồng thì dòng điện ngõ ra của bộ nghịch lưu bao gồm
thành phần bậc 1 và thành phần nhiễu hài.
Từ dạng sóng dòng điện chuyển mạch của nghịch lưu cầu 1 pha đơn cực như
hình 3, dòng điện ngõ ra tăng giảm trong nửa chu kỳ chuyển mạch của sóng mang.
Xét trong bán kỳ dương của nửa chu kỳ sóng mang, dòng điện nhiễu tăng iL1 được xác
định như (1):
iL1 

Vdc  Vdc .d (t )
T
d (t ). s
2

Lf

Lê Thanh Lâm

(1)

9


Báo cáo T2015-37TĐ

d

Vc
t

-d
Ts

Vdc
V1

t
VL

Ts/2
Vdc-V1
-V1

i

iL1

iL2

ip
t

Hình 3. Dạng sóng dòng điện khi điều chế
Trong đó:
Lf là điện cảm bộ lọc ngõ ra của bộ nghịch lưu.
Vdc là giá trị điện áp ngõ vào DC của bộ nghịch lưu.
d(t) là độ rộng xung chuyển mạch.
Ts là nữa chu kỳ sóng mang.
Biểu thức (1) có thể viết lại:
iL1 

VdcTs
1  d (t )d (t )
2L f

Lê Thanh Lâm

(2)

10


Báo cáo T2015-37TĐ

Tính tương tự cho dòng điện giảm iL2 được xác định như sau:
 Vdc  Vdc .( d (t ))
( d (t ).Ts )
2L f

iL 2 

(3)

Biểu thức (3) có thể được viết:
iL 2 

VdcTs
1  d (t ) ( d (t ))
2L f

(4)

Vì không sử dụng quá điều chế nên sóng điều khiển trong phạm vi 1, cộng (2)
và (4) sẽ được (5):
iL 

VdcTs
1  d (t ) d (t )
2L f

(5)

Với m là chỉ số điều chế và  là tần số góc của tín hiệu điều khiển, thì d(t) sẽ
bằng:

d ( t )  m. sin t 

(6 )

Thay (6) vào (5), thu được:
i p 

VdcTs
1  m. sin t  .m. sin t 
2L f

(7)

Giá trị hiệu dụng (rms) của sóng tam giác trong cả chu kỳ chuyển mạch sẽ
bằng:
I p 

VdcTs
L f .2 3

1  m. sin t  .m. sin t 

(8)

Chuẩn hóa (8) theo đơn vị tương đối, ta sẽ được (9):
Ip *  1  m. sint  .m. sint 

Lê Thanh Lâm

(9)

11


Báo cáo T2015-37TĐ

Normalized current ripple

0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

Time (s)

Hình 4. Nhiễu hài dòng điện với m=0.97 trong nửa chu kỳ lưới

Từ (9) cho thấy thời gian thay đổi của hài dòng điện mà tần số chuyển mạch
bằng hằng số như hình (4). Như giả định ở trên, tổn hao chuyển mạch trong mỗi chu
kỳ chuyển mạch phụ thuộc vào dòng điện bậc 1 và tần số chuyển mạch. Do đó, tổn
hao chuyển mạch được xác định như (10)
Psw  C1 . i1 (t ) .fsw (t )

(10)

Trong đó:
C1 hằng số tỉ lệ phụ thuộc vào điện áp Vdc
i1(t) giá trị dòng điện tức thời bậc 1 qua bộ chuyển mạch.
Từ (10) suy ra:
Psw  C1 . i1 (t ) .

1
Ts (t )

(11)

Với Ts (t) là chu chuyển mạch.
Như vậy tổn hao chuyển mạch trung bình trong nửa chu kỳ lưới sẽ là:

1 sin(t )
Psw  C1 . 2.I1 . 
d(t )
 0 Ts(t )

Lê Thanh Lâm

(12)

12


Báo cáo T2015-37TĐ

Chương 4: ĐỀ XUẤT KỸ THUẬT THAY ĐỔI TẦN SỐ
CHUYỂN MẠCH

Lê Thanh Lâm

13