Đồ án 2 final multilevel inverter design for connet gird

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
Bộ môn Tự động hóa công nghiệp
===o0o===

ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ BỘ NGHỊCH LƯU ĐA MỨC 3
PHA ỨNG DỤNG PV NỐI LƯỚI

GV hướng dẫn: TS. Vũ Hoàng Phương
SV thực hiện :
MSSV
:
Lớp
:

Hà Duy Khánh
20132058
KTĐK&TĐH 05-K58

Hà Nội 12/2016


MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

Page | 2


LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới, nhu cầu sử dụng
năng lượng của con người ngày càng tăng, các nguồn năng lượng có nguồn gốc hóa
thạch đang dần cạn kiệt kèm theo hệ quả ô nhiễm môi trường và trái đất đang nóng
lên từng ngày. Việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo là giải pháp lý tưởng cho
vấn đề trên. Năng lượng mặt trời đáp ứng được những yêu cầu này nhưng lại phân
tán và không thể lưu trữ với công suất lớn. Để giải quyết được trở ngại này, cần có
các bộ biến đổi công suất nhằm thực hiện chuyển đổi nguồn năng lượng mặt trời
sang điện áp xoay chiều AC và nối vào hệ thống phân phối điện có sẵn. Hệ thống
này được gọi là “Hệ thống PV nối lưới” và được tạo ra nhằm đảm bảo 2 mục đích
cơ bản: khai thác tối ưu công suất phát của các tấm pin mặt trời và đưa tối đa dòng
công suất vào lưới điện. Ở Việt Nam, điện mặt trời mới được ứng dụng và có xu
hướng phát triển mạnh trong tương lai. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn, nhóm em đã
lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Thiết kế bộ nghịch lưu đa mức 3 phase ứng dụng PV
nối lưới”.
Trong học kỳ vừa qua, dưới sự hướng dẫn của TS. Vũ Hoàng Phương, em đã
thực hiện đề tài này trong môn học đồ án II và đạt được một số kết quả nhất định.
Do thời gian tìm hiểu có hạn và phạm vi yêu cầu môn học, những gì em tổng hợp
được trong báo cáo chắc chắn vẫn tồn tại những hạn chế, thiếu sót. Em rất mong
được thầy cô góp ý thêm để em tiếp tục thực hiện đề tài này hướng tới hoàn thành
đồ án tốt nghiệp.
Em xin chân thành sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo Vũ Hoàng Phương và các
thầy cô bộ môn trong quá trình thực hiện đề tài.
Hà Nội, ngày 28 tháng 12 năm 2016
Sinh viên thực hiện
Hà Duy Khánh

Page | 3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ NGHỊCH LƯU ÁP

1. Giới thiệu tổng quát
Bộ nghịch lưu là bộ biến đổi có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng từ nguồn điện
một chiều sang dạng năng lượng điện xoay chiều để cung cấp cho tải xoay chiều.
Đại lượng được điều khiển ở ngõ ra là điện áp hoặc dòng điện, tương ứng ta có
bộ nghịch lưu được gọi là bộ nghịch lưu áp và bộ nghịch dòng.
Các bộ nghịch lưu tạo thành bộ phận chủ yếu trong cấu tạo của bộ biến tần. Ứng
dụng quan trọng và tương đối rộng rãi của chúng nhằm vào lĩnh vực truyền động
điện động cơ xoay chiều với độ chính xác cao. Trong lĩnh vực tần số cao, bộ nghịch
lưu được dùng trong các thiết bị lò cảm ứng trung tần, thiết bị hàn trung tần. Bộ
nghịch lưu còn được dùng làm nguồn điện xoay chiều cho nhu cầu gia đình, làm
nguồn điện liên tục UPS, điều khiển chiếu sáng, bộ nghịch lưu còn được ứng dụng
vào lĩnh vực bù nhuyễn công suất phản kháng.
Các tải xoay chiều thường mang tính cảm kháng (ví dụ động cơ không đồng bộ,
lò cảm ứng), dòng điện qua các linh kiện không thể ngắt bằng quá trình chuyển
mạch tự nhiên. Do đó, mạch bộ nghịch lưu thường chứa linh kiện tự kích ngắt để
có thể điều khiển quá trình ngắt dòng điện.
Trong các trường hợp đặc biệt như mạch tải cộng hưởng, tải mang tính chất dung
kháng (động cơ đồng bộ kích từ dư), dòng điện qua các linh kiện có thể bị ngắt do
quá trình chuyển mạch tự nhiên phụ thuộc vào điện áp nguồn hoặc phụ thuộc vào
điện áp mạch tải. Khi đó linh kiện bán dẫn có thể chọn là thyristor (SCR).
1.1 Bộ nghịch lưu áp
Bộ nghịch lưu áp cung cấp và điều khiển điện áp xoay chiều ở ngõ ra. Nguồn điện
áp một chiều có thể ở dạng đơn giản như acquy, pin điện hoặc ở dạng phức tạp gồm
điện áp xoay chiều được chỉnh lưu và lọc phẳng. Linh kiện trong bộ nghịch lưu áp
có khả năng kích đóng và kích ngắt dòng điện qua nó, tức đóng vai trò một công
tắc. Trong các ứng dụng công suất vừa và nhỏ, có thể sử dụng transistor BJT,
MOSFET, IGBT làm công tắc và ở phạm vi công suất lớn có thể sử dụng GTO,
IGCT hoặc SCR kết hợp với bộ chuyển mạch. Với tải tổng quát, mỗi công tắc còn
trang bị một diode mắc đối song với nó. Các diode mắc đối song này tạo thành
mạch chỉnh lưu cầu không điều khiển có chiều dẫn điện ngược với chiều dẫn điện

của các công tắc. Nhiệm vụ của bộ chỉnh lưu cầu diode là tạo điều kiện thuận lợi
cho quá trình trao đổi công suất qua đó hạn chế quá điện áp phát sinh khi kích ngắt
các công tắc
Page | 4


1.2 Phân loại các bộ nghịch lưu
Bộ nghịch lưu áp có rất nhiều loại cũng như nhiều phương pháp điều khiển khác
nhau.
•
•

•

•

Theo số pha điện áp đầu ra: 1 pha, 3 pha.
Theo số bậc điện áp giữa một đầu pha tải và một điểm điện thế chuẩn trên
mạch (phase to pole voltage): 2 bậc (two level), đa bậc (multi – level , từ 3
bậc trở lên).
Theo cấu hình của bộ nghịch lưu: dạng cascade (Cascade inverter), dạng
diode kẹp NPC (Neutral Point Clamped Multilevel Inverter), hoặc dạng
dùng tụ điện thay đổi (Flying Capacitor Multilevel Inverter)…
Theo phương pháp điều khiển:
• Phương pháp điều chế độ rộng xung sin (Sin PWM).
• Phương pháp điều chế độ rộng sung sin cải biến (Modifield SPWM).
Phương pháp điều chế vector không gian (Space vector modulation,
hoặc Space vector PWM).
• Phương pháp Discontinuous PWM

2. Các dạng cấu trúc cơ bản của nghịch lưu đa mức (Multilevel Inverter)
•

Dạng diode kẹp NPC (Diode Clamped Multilevel Inverter).

•

Dạng dùng tụ điện thay đổi (Flying Capacitor Multilevel Inverter).

•

Dạng ghép tầng nối tầng cầu H (Cascade H Brighde Inverter).

•

Nghịch lưu đa bậc kiểu lai (Hybrid Multilevel Inverter)


Nghịch lưu đa bậc kiểu cascade diode kẹp



Nghịch lưu đa bậc kiểu cascade cầu H

2.1 Dạng Diode kẹp NPC (Diode Clamped Multilevel Inverter)
Bộ nghịch lưu đa bậc dạng Diode kẹp có mạch nguồn DC được phân nhỏ
thành các cấp nhờ các tụ điện mắc nối tiếp. Mạch nguồn DC có n tụ mắc nối tiếp
thì ta sẽ có bộ nghịch lưu (n+1) bậc.

Page | 5

Nguyên tắc kích đóng của phương pháp này là ta mở tất cả các van kẹp trong 2
Diode để được các cấp điện áp mong muốn.
Ưu điểm:


Bộ nghịch lưu áp đa bậc dùng Diode kẹp cải tiến dạng sóng điện áp tải và
giảm sóc điện áp trên linh kiện n lần. Với bộ nghịch lưu 5 bậc, dv/dt trên
linh kiện và tần số đóng cắt giảm đi 4 lần.

Nhược điểm:


Khi số bậc lớn, việc cân bằng điện áp trên tụ trở nên khó khăn. Mức điện
áp đặt lên các diode sẽ khác nhau.

Hình 1.2.1a: Three level NPC Inverter

Hình 1.2.1b: Bảng trạng thái đóng cắt của các van

Page | 6


Hình 1.2.1c: Dạng điện áp ra của cấu trúc NPC Inverter

2.2 Dạng dùng tụ điện thay đổi (Flying Capacitor Multilevel Inverter)
•

Cấu trúc này đòi hỏi một số lượng lớn các tụ điện để kẹp với các van

( Switch).

•

Bộ nghịch lưu n bậc sẽ yêu cầu (n-1)(n-2)/2 tụ điện kẹp trên mỗi pha. Mức
điện áp giữa hai chân của tụ quyết định bước điện áp dạng sóng đầu ra.

•

Tụ điện trong cùng gần với van sẽ có điện áp /(n-1). Các lớp tiếp theo sẽ
tăng thêm /(n-1).

Ưu điểm:


Khi số bậc tăng cao thì không cần dùng bộ lọc.



Có thể điều tiết công suất tác dụng và công suất phản kháng.



Mỗi nhánh có thể được phân tích độc lập với các nhánh khác. Không như
nghịch lưu đa bậc dạng NPC khi phân tích phải quan tâm đến cân bằng điện
áp ba pha ở ngõ vào.

Nhược điểm:
 Việc điều khiển sẽ khó khăn khi số bậc của nghịch lưu tăng cao.
 Số lượng tụ công suất lớn dẫn đến tăng giá thành và giảm độ tin cậy của

mạch.
Page | 7


Hình 1.2.2: Flying Capacitor Multillevel Inverter

2.3 Dạng nối tầng cầu H (Cascade Multillevel H-Bridge Inverter)
•

Cascade Inverter gồm nhiều bộ nghịch lưu áp cầu H một pha ghép nối tiếp,
các bộ nghịch lưu áp dạng cầu H này có các nguồn DC riêng như : acquy,
pin mặt trời,…Giá trị các nguồn DC này có thể bằng nhau hoặc không bằng
nhau.

•

Với n bộ cầu H trên mỗi pha ta sẽ tạo ra được bộ nghịch 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 giảm đi như vậy. Điện áp trên áp đặt lên các linh kiện giảm đi
0,57n lần, cho phép sử dụng van bán dẫn điện áp thấp.

•

Quy luật kích đóng các van trên một pha phải thỏa mãn 2 van trên cùng một
nhánh không được kích đóng hoặc ngắt đồng thời.

Ví dụ: Trong sơ đồ nghịch lưu nối tầng cầu H 1 pha 5 mức như bên dưới thì:

-

S1x và S4x không được đóng ngắt đồng thời (x - là các pha A, B, C).
Điện áp ra trên mỗi pha là: Vout =Vdc1+Vdc2=2Vdc
Page | 8


Hình 1.3.1. Sơ đồ 1 pha của cấu trúc nối tầng cầu H 5 bậc

Page | 9


Bảng trạng thái đóng cắt các van và điện áp đầu ra:

-

Output
Voltage

Switching status
S1

S2

S3

S4

S1’

S2’

S3’

S4’

1

1

0

0

1

1

0

0

+2Vdc

1

1

0

0

1

0

1

0

+Vdc

1

0

1

0

0

1

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

1

-Vdc

0

0

1

1

0

0

1

1

-2Vdc

2.4. Nghịch lưu đa bậc kiểu lai (Hybrid Multilevel Inverter)
•

•

a.
•
•

Mạch nghịch lưu đa bậc kiểu lai là các mạch nghịch lưu có nhiều ưu thế khi
công suất yêu cầu lớn, số bậc cao. Bằng cách ghép nối các mạch nghịch lưu
kiểu diode kẹp và nghịch lưu kiểu cascade hoặc sử dụng các nguồn điện áp
DC không bằng nhau, chúng ta có thể tạo ra được các mạch nghịch lưu kiểu
lai.
Các dạng mạch nghịch lưu kiểu lai bao gồm:
 Kiểu lai dạng diode kẹp
 Kiểu lai dạng nối tầng
Kiểu lai dạng diode kẹp
Dạng mạch này tiết kiệm được linh kiện so với cấu trúc diode kẹp và nối
tầng cascade với cùng số bậc.
Cấu trúc này gồm 2 mạch nghịch lưu chuẩn kiểu diode kẹp mắc ở 2 phía so
với tải 3 pha như hình dưới:

Page | 10

Hình 1.3.2 Nghịch lưu đa bậc kiểu cascade diode kẹp 2/3

b. Kiểu lai nối tầng
•

Cấu trúc này gồm 2 mạch nghịch lưu cầu H chuẩn là nghịch lưu cầu H1 có
số bậc là n1 và nghịch lưu cầu H2 có số bậc n2.

Hình 1.3.3: Cấu trúc lai giữa NPC Inverter và CHB Inverter
Page | 11




Ta có bảng so sánh linh kiện 1 pha giữa các cấu trúc nghịch lưu đa mức:



Kết luận:
So sánh giữa các cấu trúc nghịch lưu đa mức ta thấy phương pháp nối
tầng “Cascade Inverter” chiếm ưu thế vì nó có các ưu điểm:
 Tiết kiệm được số lượng linh kiện.
 Dễ dàng thay đổi cấu hình, số bậc bằng cách tăng giảm số mạch cầu
H.
 Đảm bảo chất lượng về mặt điện áp và yêu cầu công suất lớn.
Vì những ưu điểm trên của sơ đồ nghịch lưu nối tầng cầu H, chúng
em đã lựa chọn nghiên cứu thực hiện xây dựng bộ nghịch lưu đa mức
theo sơ đồ này để khai thác, tối ưu hóa đáp ứng yêu cầu của bộ

MultilLevel Inverter ứng dụng cho hệ thống PV nối lưới.

3. Cấu trúc bộ nghịch lưu đa mức dạng nối tầng.
3.1 Nghịch lưu nối tầng cầu H 1 pha
Như ta đã biết, nghịch lưu cơ bản 1 pha là biến đổi điện áp từ 1 chiều sang
xoay chiều để cung cấp cho tải xoay chiều. Thông thường, mạch lực của nghịch
lưu cơ bản sử dụng sơ đồ mạch cầu H, van sử dụng là IGBT hoặc Mosfet, kết
hợp một hệ thống điều khiển PWM để biến đổi. Tuy nhiên, với nghịch lưu áp cơ
bản, tần số đóng cắt cao, số lượng van ít, điện áp đầu ra có độ đập mạch lớn. Do
vậy để cải thiện chất lượng điện áp, người ta sử dụng nhiều mạch cầu H nối tầng
để xây dựng hệ thống gọi là nghịch lưu đa mức, tạo ra điện áp xoay chiều với
chất lượng tốt hơn và biên độ lớn hơn. Trong đề tài này, chúng em nghiên cứu
tìm hiểu về nghịch lưu 5 mức, nghĩa là mạch lực mỗi pha gồm 2 mạch cầu H,
nếu điện áp DC đầu vào của 2 mạch cầu bằng nhau và bằng E V thì điện áp
nghịch lưu đầu ra có 5 mức lần lượt là : 2E, E, 0, -E,-2E .
Page | 12


Hình 2.1: Sơ đồ cầu H cơ bản

Hình 2.1b: Dạng điện áp ra của nghịch lưu nối tầng cầu H 5 level

Page | 13


3.2 Nghịch lưu nối tầng cầu H 3 pha

Hình 2.2a: Sơ đồ mạch lực nghịch lưu nối tầng cầu H 3 pha 5 level

Nghịch lưu đa mức 3 pha thực ra là sự ghép nối của 3 sơ đồ 1 pha. Đầu ra

của bộ biến đổi này là 3 điện áp lệch pha nhau 120:
2Esin()
2Esin()
2Esin()
•

Nguyên lý hoạt động :

Để tạo ra điện áp 5 mức, phải có sự phối hợp đóng cắt các van trong từng
cầu H ở mỗi pha. Ở mỗi sơ đồ cầu và tại mỗi thời điểm bất kì chỉ có 2 van
dẫn, 2 van còn lại khóa. Việc điều khiển tạo điện áp 3 pha chỉ là dùng 3 sóng
sin điều khiển lệch nhau 120 ở 3 pha. Vì vậy, ta có bảng trạng thái đóng cắt
các van và giá trị điện áp ở ra trong 1 chu kỳ đóng cắt như sau:

Page | 14


Hình 2.2b: Điện áp ra và trạng thái đóng cắt các van trong cấu trúc nghịch lưu 5 mức

Hình 2.2c: Dạng sóng điện áp ra nghịch lưu đa mức 3 pha
Page | 15


•
-

•
-

Một số hiệu quả khi ta sử dụng bộ nghịch lưu đa mức nối tầng cầu H:

Điện áp tải cần sử dụng cao, nhưng điện áp ra nghịch lưu mỗi cầu lại nhỏ,
điều này hạn chế được việc các van phải chịu điện áp quá cao, hơn nữa
vẫn đáp ứng được nhu cầu của tải.
Điện áp ra nghịch lưu có dạng bậc thang nhiều cấp, gần sóng sin hơn
nghịch lưu cơ bản.
Tần số đóng cắt nhỏ, thông thường dưới 1kHz.
Dòng điện ra méo dạng thấp, đây là ưu điểm lớn nhất của sơ đồ này.
Ngoài những tính năng trên thì cấu trúc này cũng tồn tại một số mặt
hạn chế không thể tránh khỏi như:
Phải sử dụng số lượng lớn các nguồn DC độc lập
Số lượng van đóng cắt cho hệ thống sẽ nhiều hơn nên việc điều khiển các
van đóng cắt đúng cũng gặp khó khăn, trước hết là việc thiết kế driver cho
hệ thống mạch lực sẽ phức tạp rất nhiều. Ví dụ, với cấu trúc nối tầng cầu
H 3 pha 5 level cần sử dụng 24 van Mosfet.

Page | 16


CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ PWM SỬ
DỤNG TRONG NGHỊCH LƯU NỐI TẦNG CẦU H
2.1. Phương pháp điều chế độ rộng xung kinh điển SPWM.
Hiện nay, có 2 phương pháp phổ biến để điều chế độ rộng xung SPWM (Sine
pulse width modulation) trong nghịch lưu cầu 1 pha:
-

Điều chế lưỡng cực (Bipolar Voltage Switching): 2 cặp van S1/S2 và
S3/S4 được điều khiển bằng 2 tín hiệu có trạng thái logic phủ định nhau.
Cách điều chế này khiến cho 4 van luôn phải đóng mở liên tiếp trong 1
chu kỳ điều chế, điện áp ra luôn ngược nhau hoặc là Udc hoặc là –Udc.
Do vậy, phương pháp này còn gọi là điều chế 2 cực tính (hay điều chế

lưỡng cực). Bằng kỹ thuật Analog, ta có thể dễ dàng tạo ra 1 kênh PWM
bằng cách so sánh tín hiệu điều chế dạng sin m và tín hiệu sóng mang
(sóng tam giác có tần số lớn hơn rất nhiều tần số sóng sin) như hình dưới:

Hình 4.1a: Phương pháp điều chế lưỡng cực
-

Phương pháp điều chế đơn cực (Unipolar Voltage Switching): Khác với
điều chế lưỡng cực, phương pháp này phải tạo ra 2 kênh PWM để điều
khiển 2 van trên S1, S3 của sơ đồ cầu H. 2 van dưới S4,S2 điều khiển
bằng 2 tín hiệu có trạng thái phủ định của 2 van trên.Phương pháp này
được thực hiện bằng cách dùng 2 sóng điều chế ngược dấu m và –m so
Page | 17


sánh với 1 sóng mang . Trong phạm vi nửa chu kỳ, điện áp đầu ra chỉ
mang một dấu, nửa chu kỳ dương là Udc còn nửa chu kỳ âm là –Udc.

Hình 4.1b: Phương pháp điều chế đơn cực

Page | 18


So sánh giữa 2 phương pháp đơn cực và lưỡng cực: Dựa vào đánh giá độ
méo dạng sóng hài điện áp.

Hình 4.1c: Phân tích phổ sóng hài điện áp điều chế bằng phương pháp đơn cực

Hình 4.1d: Phân tích phổ sóng hài điện áp điều chế bằng phương pháp lưỡng cực

Nhận xét:
-

Chất lượng điện áp điều chế bằng phương pháp đơn cực tốt hơn điều chế
bằng phương pháp lưỡng cực
Việc thiết kế kênh PWM cho phương pháp đơn cực lại phức tạp hơn.

Page | 19


2.2. Điều chế sóng mang PWM (Carrier-based PWM schemes)
Có 2 phương pháp điều chế sóng mang:
-

Dịch pha sóng mang (phase-shifted)
Dịch mức (Level- shifted)

2.2.1 Phương pháp dịch pha sóng mang
Trong nghịch lưu đa mức, dịch pha sóng mang là giải pháp phù hợp vì tính
module hóa của nó.
Theo phương pháp này, tất cả các cầu H trên cùng 1 pha đều tuân theo 1 sóng sin
chuẩn. Để tạo ra N mức ở điện áp ra nghịch lưu trên 1 pha thì phương thức này cần
sử dụng N-1 tín hiệu sóng mang. Các sóng mang này có đều có cùng tần số và cùng
biên độ đỉnh-đỉnh. Tuy nhiên có sự dịch pha giữa 2 sóng liền kề một góc là:
Trong nghịch lưu đa mức, có 2 hệ số quan trọng: hệ số điều chế tần số và hệ số
điều chế biên độ :

Trong đó, biên độ tín hiệu sóng mang, là tần số sóng mang
là biên độ tín hiệu đặt (tín hiệu sin chuẩn), là tần số tín hiệu đặt.
Ở phạm vi đề tài này là nghịch lưu 3 pha, điện áp ra mỗi pha có 5 mức, do vậy cần

sử dụng 2 tín hiệu răng cưa lệch nhau 90 degree ở 2 sơ đồ cầu H mỗi pha. Điều chế
ở mỗi sơ đồ cầu dùng phương pháp đơn cực nên ở mỗi sơ đồ cầu sử dụng thêm 2
tín hiệu răng cưa lệch nhau 180 degree. Do vậy số tín hiệu răng cưa tăng lên gấp
đôi ở mỗi pha.

Page | 20


Hình 4.2a: Phương pháp dịch pha sóng mang

2.2.2 Phương pháp dịch mức
Tương tự phương pháp dịch pha sóng mang, phương pháp dịch mức sóng
mang cũng sử dụng N-1 sóng mang cho hệ thống nghịch lưu N mức điện áp.
Các sóng mang cũng cùng tần số và biên độ đỉnh - đỉnh. Tuy nhiên chúng được
sắp xếp theo chiều dọc ở từng dải liền kề nhau.
Có 3 cấu trúc sắp xếp trong phương pháp dịch mức sóng mang:
-

In-Phase disposition (IPD): tất cả các sóng mang đều cùng pha.
Alternative phase opposite disposition (APOD): 2 sóng mang liên tiếp
lệch pha nhau 180.
Phase opposite disposition (POD): 2 sóng mang trên trục hoành cùng pha
nhau và lệch với 2 sóng mang dưới trục hoành 180.

So sánh giữa các phương thức, phương thức POD cho kết quả tốt hơn
phương thức IPD khi chỉ số phân tích sóng hài nhỏ hơn vì không có sóng hài ở tần
số sóng mang. 2 phương thức POD và APOD cho kết quả tương tự nhau đối với bộ
nghịch lưu 3 mức. Điểm khác lớn nhất là sự xuất hiện lượng sóng hài bậc 3 ở
phương thức APOD. Tuy nhiên, chỉ số THD ở phương thức APOD vẫn tốt hơn
phương thức POD.

Trong 3 phương trên thì cấu trúc IPD (toàn bộ các sóng mang cùng pha)
được sử dụng nhiều nhất vì việc triển khai đơn giản hơn, kết quả tuy không tốt
bằng 2 phương thức kia nhưng chất lượng hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu về phân
tích chỉ số méo dạng sóng hài.
Page | 21


Hình 4.2b: Cấu trúc dịch mức trong nghịch lưu 5 mức.

Page | 22


2.2.3 So sánh giữa 2 phương pháp dịch pha và dịch mức
Để so sánh hiệu suất giữa 2 phương pháp điều chế dịch pha và dịch mức, ta
giả định tần số sóng mang là như nhau ở 2 cấu trúc. Kết quả thấy rằng chất lượng
điện áp ở phương pháp dịch mức tốt hơn nhiều so với phương pháp dịch pha, thể
hiện ở chỉ số phân tích méo dạng sóng hài THD. Ở phương pháp dịch pha sóng
mang, tần số đóng cắt của các van ở các cầu H là giống nhau, tuy nhiên ở phương
pháp dịch mức sóng mang, tần số đóng cắt các van ở các cầu H là khác nhau.

Hình 4.2.3a: Bảng so sánh giữa 2 phương pháp dịch pha và dịch mức

Hình 4.2.3b: Biều đồ phân tích THD so sánh giữa 2 phương pháp dịch pha và dịch mức

Page | 23


CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN MẠCH LỰC
Yêu cầu: Tính toán mạch lực bộ Multillevel Inverter 3 pha ứng dụng PV nối
lưới:

•
•
•
•

Công suất S = 5 kVA/3 pha
Điện áp ra 1 pha: Urms = 220V
Tần số cơ bản: 50Hz
Hệ số công suất: cos = 0.9

3.1 Tính chọn van bán dẫn
•

Dòng điện tải cực đại mỗi van phải chịu:

= =11.90A
•
•

•
•
•

•
•

Điện áp ngược trên van:
Điện áp hiệu dụng mỗi pha: Urms=220V nên điện áp đỉnh: Uom=311V,
chọn tổng điện áp 1 chiều mỗi pha là 400V. Do mỗi pha dùng 2 nguồn DC
bằng nhau nên điện áp 1 chiều DC chọn: Vdc = 200V.

Hệ số điều chế : m = = = 0.778
Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van trong trường hợp van mắc song song với
mỗi nguồn DC. Do vậy Uvn = Vdc = 200V
Chọn van:
 Dựa trên tiêu chí dòng cực đại đi qua van và điện áp ngược tối đa đặt lên
van
 Để an toàn, ta chọn van Mosfet làm việc với hệ số an toàn dòng và áp lần
lượt Ki =1.3 và Kv=1.5
Iv = 1,5.= 17,85 A
Unv = 1.5.Vdc = 300V

Page | 24


Ta chọn van IRFP460:

Hình 3.1: Thông số kỹ thuật van IRFP460

3.2 Tính chọn tụ đầu vào mỗi cầu H
Tính chọn tụ điện dựa trên khả năng lưu trữ năng lượng trong một chu kỳ
điện áp lưới.
= 33,33 J
Giá trị tụ DC là:
C=
Chọn tụ đầu vào giá trị : 1000uF

3.3 Tính chọn mạch lọc
Page | 25