Tài liệu các kỹ thuật điều chế độ rộng xung pptx

Các Kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM)
GV: Ths. Hà Xuân Hòa - Bộ môn Thiết bị điện - Điện tử
I. Bộ nghịch lưu nguồn áp - Voltage Source Inverter (VSI)
A. VSI sáu bước (Six-Step) - điều chế 180
o
B. VSI điều chế độ rộng xung (Pulse-Width Modulated)
II. Các phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM Methods)
A. Sine PWM
B. Hysteresis (Bang-bang)
C. Điều chế vectơ không gian (Space Vector PWM)
III. Tài li
ệ
u đ
ọ
c thêm
I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI)
A. Six-Step VSI (1)
 Bộ nghịch lưu nguồn áp ba pha điều chế sau bước
H. 1 Bộ nghịch lưu nguồn áp ba pha.
Động cơ xoay chiều
I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI)
A. Six-Step VSI (2)
H. 2 Dạng sóng các tín hiệu điều khiển van, trình tự chuyển mạch và các điện áp pha
của bộ nghịch lưu nguồn áp sáu bước.
 Các tín hiệu điều khiển van, trình tự chuyển mạch và các điện áp pha so với
trung tính một chiều N:
I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI)
A. Six-Step VSI (3)
Trong đó, 561 có nghĩ
ĩĩ
ĩa là S

5
, S
6
và S
1
dẫn/mở/on
H. 3 Sáu vectơ điện áp của bộ nghịch lưu áp sáu bước.
 Trình tự chuyển mạch:
561 (V
1
) →
→→
→ 612 (V
2
) →
→→
→ 123 (V
3
) →
→→
→ 234 (V
4
) →
→→
→ 345 (V
5
) →
→→
→ 456 (V
6

) →
→→
→ 561 (V
1
)
I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI)
A. Six-Step VSI (4)
H. 4 Dạng sóng các điện áp pha và điện áp dây của bộ
nghịch lưu nguồn áp điều chế sáu bước.
 Các điện áp dây (V
ab
, V
bc
, V
ca
) và các điện áp pha (V
an
, V
bn
, V
cn
)
 V
ab
= V
aN
- V
bN
 V
bc

= V
bN
- V
cN
 V
ca
= V
cN
- V
aN
 Các điện áp dây
 V
an
= 2/3V
aN
- 1/3V
bN
- 1/3V
cN
 Các điện áp pha
 V
bn
= -1/3V
aN
+ 2/3V
bN
- 1/3V
cN
 V
cn

= -1/3V
aN
- 1/3V
bN
+ 2/3V
cN
I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI)
A. Six-Step VSI (5)
 Biên độ điện áp dây (V
ab
, V
bc
, V
ca
)
 Thành phần tần số cơ bản - bậc 1 (V
ab
)
1
 Các thành phần tần số hài bậc h (V
ab
)
h
: biên độ của các hài tỷ lệ nghịch với bậc của hài đó
dcdc
dc
V78.0V
6
2
V4

2
3
≈==
ππ
(rms))(V
1ab
ab dc
0.78
V
trong do, h 6n 1 (n 1, 2, 3,.....)
h
=
= ± =
h
(V ) (rms)
I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI)
A. Six-Step VSI (6)
 Đặc điểm của VSI điều chế sáu bước:
 Dạng sóng điện áp pha thể hiện rõ “sáu bước”; vì vậy gọi là điều chế sáu
bước.
 Không có các hài bậc ba và bội số bậc ba của điện áp pha và dây và tương
tự với các dòng điện hài bậc ba và bội bậc ba.
 Điện áp ra của bộ nghịch lưu ba này chỉ có thể điều khiển bằng cách thay
đổi điện áp một chiều đầu vào “DC-link” (V
dc
)
 Mỗi van trong VSI dẫn liên tục trong 180
o
; vì vậy cũ
ũũ

ũng gọi là điều chế 180
o
.
I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI)
B. VSI điều chế độ rộng xung PWM (1)
 Mục đích áp dụng PWM
 Nhược điểm khi áp dụng PWM
 Tăng tổn thất chuyển mạch do tần số chuyển mạch PWM lớn
 Giảm điện áp đầu ra
 Phát EMI do nó tạo ra các hài bậc cao
 Điều khiển điện áp đầu ra bộ nghịch lưu
 Giảm các hài
I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI)
B. VSI điều chế độ rộng xung PWM (2)
 Điều biến độ rộng xung (PWM)
H. 5 Điều biến độ rộng xung.
Điện thế điểm A (pha A)
I. Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI)
B. VSI điều chế độ rộng xung PWM (3)
 Điện áp đầu ra bộ nghịch lưu
 Khi v
control
> v
tri
, V
A0
= V
dc
/2
 Khi v

control
< v
tri
, V
A0
= -V
dc
/2
0 1
( )
/ 2
control A
tri dc
v peak of V
m
v V
= =
 Chỉ số điều biến (m)
 Điều khiển điện áp đầu ra bộ nghịch lưu
 Biên độ của điện áp ra được điều khiển bằng biên độ của sóng điều khiển v
control
 Tần số cơ bản được điều khiển bằng tần số của sóng điều khiển v
control
 Tần số PWM bằng tần số của sóng mang v
tri
Trong đó, (V
A0
)
1
là thành phần tần số cơ bản của (VA0)

II. Các phương pháp điều chế độ rộng xung PWM
A. Điều biến PWM hình sin (Sine PWM) (1)
H. 6 Bộ nghịch lưu ba pha.
 Bộ nghịch lưu ba pha
V
A0
V
B0
V
C0
V
AB
V
BC
V
CA
t
H. 7 Các dạng sóng của bộ nghịch lưu khi điều chế PWM
 Các dạng sóng PWM ba pha
v
tri
v
control_A
v
control_B
v
control_C
Trong đó, V
AB
= V

A0
– V
B0
V
BC
= V
B0
– V
C0
V
CA
= V
C0
– V
A0
 Khi v
control
> v
tri
, V
A0
= V
dc
/2
 Khi v
control
< v
tri
, V
A0

= -V
dc
/2
 Tần số của v
tri
= f
s
 Tần số của v
control
= f
1
 Tần số của v
tri
và v
control
Trong đó, f
s
= tần số PWM
f
1
= tần số cơ bản
 Điện áp ra của bộ nghịch lưu
II. Các phương pháp điều chế độ rộng xung PWM
A. Sine PWM (2)
II. Các phương pháp điều chế độ rộng xung PWM
A. Sine PWM (3)
 Tỷ số điều biến biên độ (m
a
)
0 1

( )
/ 2
control A
a
tri dc
peak amplitude of v peak value of V
m
amplitude of v V
= =
 Tỷ số điều biến tần số (m
f
)
1
s
f
f
m
f
=
 m
f
nên là số nguyên lẻ
 nếu m
f
không phải là số nguyên thì điện áp ra có thể có các hài với tần số không phải là bội
của tần số cơ bản (subhamonics)
 nếu m
f
không phải số lẻ thì thành phần một chiều và có thể cả các hài bậc chẵn cũ
ũũ

ũng tồn tại ở
điện áp đầu ra
 m
f
nên là bội của 3 đối với bộ nghịch lưu PWM ba pha
 Hài bội lẻ của 3 và các hài chẵn sẽ bị khử
Trong đó, (V
A0
)
1
là thành phần tần số cơ bản của (V
A0
)
trong đó, f
s
là tần số PWM và f
1
là tần số cơ bản
II. Các phương pháp điều chế độ rộng xung PWM
B. Hysteresis (Bang-bang) PWM (1)
 Bộ VSI ba pha áp dụng phương pháp điều khiển dòng kiểu hysteresis
H. 8 Bộ VSI ba pha áp dụng phương pháp điều khiển dòng kiểu hysteresis.