BBĐ NL cầu 1 pha NL cầu 3 pha

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU MỘT PHA ĐỘC LẬP VÀ

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU BA ĐỘC LẬP TRÊN HỆ TỌA ĐỘ TĨNH αβ

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
CÁC THÀNH VIÊN:

PSG.TS TRẦN TRỌNG MINH
NGUYỄN TÙNG LÂM – 20189609
NGUYỄN VĂN TÍNH – 20199504
LÊ MẠNH CƯỜNG – 20189624


NỘI DUNG CHÍNH

Thiết kế hệ thống điều khiển nghịch lưu một pha độc lập

Thiết kế hệ thống điều khiển nghịch lưu ba pha độc lập trên hệ tọa độ tĩnh αβ


PHẦN 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU MỘT PHA ĐỘC LẬP


MÔ HÌNH HÓA
I.

Mô tả toán học

Mô tả bởi các khóa đóng cắt

Sơ đồ mạch lực

Sơ đồ khóa đóng cắt


MÔ HÌNH HÓA
•
•

Sử dụng phương pháp trung bình hóa phần tử đóng cắt
 
Sa, Sb hàm chuyển mạch của các khóa chuyển mạch

•

Giá trị hàm chuyển mạch Sa = 1 hoặc Sa = -1

•

Điện áp giữa pha a và trung tính N:

•

Giá trin trung bình điện áp đầu ra giữa pha a và trung tính N:

=
với ma là hệ số điều chế (-1 ≤ ma ≤ 1)

•

Điên áp đầu ra nghịch lưu giữa pha b và trung tính N:

=


MÔ HÌNH HÓA

•

 Điện áp đầu tra mạch nghịch lưu được xác định:

= = -)

•

Giá trị trung bình điện áp đầu ra mạch nghịch lưu:

=)=m
với m là hệ số điều chế (-1 ≤ m ≤ 1)


MÔ HÌNH HÓA
II. Phương pháp điều chế đơn cực

•

Ưu điểm : chất lượng sóng hài tốt hơn.

•

Nhược điểm : Yêu cầu mạch điều khiển phức tạp hơn.



YÊU CẦU THIẾT KẾ
Thiết kế cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn áp độc lập một pha:

•

Tải công suất: 1kW

•

Hệ số công suất: 0.8

•

Biên độ điện áp đầu ra tải: U = 220V

•

Tần số điện áp: 50Hz

•

Tần số phát xung mạch nghịch lưu: 5kHz

•

Udc = 380V

•

Độ gợn của điện áp ra: dU% = 1%

•

Bộ lọc LC với độ gợn song của dòng trên cuộn cảm: d I% = 20%


TÍNH TOÁN THÔNG SỐ MẠCH
Tính
 toán giá trị Cf và Lf cho bộ lọc:
 

•

Dòng điện định mức của tải:
Idm = 1000/(0.8*220) = 5.68A

•

Độ gợn song của dòng qua cuộn cảm:
Δi = 20%*5.68*sqrt(2) = 1.067

•

Độ gợn song của điện áp tải:
Δvo = 1%*220*sqrt(2) = 3.11

•

Lf được tính theo công thức:
Lf = = 15,4mH

•

Cf được tính theo công thức
Cf = = 6.58uF

Ta thu được Cf = 15,4uF, Lf = 6.58mH . Coi điện trở trong cuộn cảm là Rf = 10Ω


Chọn bộ điều khiển PR cho bộ điều chỉnh
Vì sao lại lựa chọn bộ điều khiển PR?
Bộ điều khiển PR là bộ điều khiển được thiết kế trên miền tần số trên cơ sở lựa chọn bang thông cho hàm truyền của hệ kín.
Thông thường, băng thông được lựa chọn trong khoảng 10 lần tần số cơ bản và 1/10 tần số phát xung để đảm bảo hệ thống đáp ứng đủ
nhanh và ổn định.


CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN

Điều chế đơn
cực

Cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn áp ra một pha trong chế độ
làm việc độc lập theo phương án đo điện áp tức thời

THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN
I. Mạch vòng điều chỉnh dòng điện

Hàm truyền đạt giữa điện áp và dòng điện đầu ra nghịch lưu:
Sơ đồ mạch thay thế mạch vòng dòng điện nghịch lưu nguồn áp một pha
(xét với thành phần sóng hài bậc 1)


THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN
•

Mô hình toán học khâu PWM

•

Bỏ qua thời gian trễ do khâu PWM gây nên, mô tả toán học mạch vòng dòng điện

Mô tả toán học mạch vòng điều khiển dòng điện trên miền toán tử Laplace


THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN
•

Ta sử dụng bộ điều khiển PR cho mạch điện với:

•

Công thức tính tham số Kp và Ki:

Xét tham số bộ điều chỉnh cộng hưởng cho mạch vòng dòng điện nghịch lưu nguồn áp.
Hàm truyền hệ kín mạch vòng dòng điện có dạng:


THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN
•

Lấy mô dun của phương trình trên và cho Ki=0 vào hệ trên viết được lại:
 

Để có hệ số suy giảm biên độ là -3db thì Kp được tính như sau:

=)
Trong đó: là giới hạn nhỏ nhất và lớn nhất băng thông mà mạch vòng điều khiển cần đặt được.
(ảnh hưởng bởi thành phần tích phân thêm vào).

•

Ta chọn: /s), s).

•

Từ đó ta được: và


THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN
II. Thiết kế mạch vòng điều khiển điện áp

Hàm truyền vòng kín của mạch vòng điện áp

THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN
Thực
  hiện thiết kế tương tự cho bộ điều khiển PR mạch vòng dòng điện ta có:
=C
=)
Ta chọn:
/s).
s).
Từ đó ta được: và .


MÔ PHỎNG


MÔ PHỎNG
Kết quả mô phỏng: hệ số điều chế


MÔ PHỎNG
Kết quả mô phỏng: điện áp đầu ra nghịch lưu


MÔ PHỎNG
Kết quả mô phỏng: Điện áp đầu ra tải


MÔ PHỎNG
Kết quả mô phỏng: I tải

MÔ PHỎNG
Kết quả mô phỏng: So sánh Uđặt và U tải


MÔ PHỎNG
Kết quả mô phỏng: So sánh Iđặt và Itải