Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Flyback theo chế độ dòng điện đỉnh

ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT (EE4331)

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

Nhóm
17: Thiết kế mạch vịng điều chỉnh cho bộ biến đổi Flyback theo chế độ dòng điện đỉnh
ABBBBB


NỘI DUNG TRÌNH BÀY

I.

Giới thiệu tổng quan bộ biến đổi.

II.

Mơ hình hóa bộ biến đổi.

III.

Thơng số mạch lực

IV.

Tính tốn bộ điều chỉnh (bộ bù).

V.

Mô phỏng cấu trúc điều khiển.

VI.

Nhận xét kết quả.


I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN BỘ BIẾN ĐỔI

1.Mơ hình bộ biến đổi Flyback


I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN BỘ BIẾN ĐỔI



Đây là kiểu nguồn xung truyền công suất gián tiếp thông qua biến áp.



Cho điện áp đầu ra lớn hơn hay nhỏ hơn điện áp đầu vào.



Từ 1 đầu vào có thể cho nhiều điện áp đầu ra.


II. MƠ HÌNH HĨA BỘ BIẾN ĐỔI

Flyback có 2 trạng thái làm việc :

Trạng thái 1 : Van Q1 thông và Diode 1 khóa

Trạng thái 2 : Van Q1 khóa và Diode 1 thông


II. MƠ HÌNH HĨA BỘ BIẾN ĐỔI

 



Phương pháp trung bình không gian trạng thái

Trạng thái 1: van thông, diode


II. MƠ HÌNH HĨA BỘ BIẾN ĐỔI


 

Phương pháp trung bình khơng gian trạng thái

Trạng thái 2: khóa,

 

Chọn n=1, ta có:


II. MƠ HÌNH HĨA BỘ BIẾN ĐỔI

 

Tổng hợp mơ hình trên khơng gian trạng thái ta có :


II. MƠ HÌNH HĨA BỘ BIẾN ĐỔI



Mơ hình trung bình tín hiệu lớn DC

 Đặt ;

 



Mơ hình trung bình


 

Giá trị xác lập


II. MƠ HÌNH HĨA BỘ BIẾN ĐỔI



Mơ hình trung bình tín hiệu nhỏ AC

Ta tuyến tính hóa quanh điểm làm việc với các biến động nhỏ

x%
i = xi 0 − xie 0 , i = 1,.., n

x%
i << xie 0 , i = 1,.., n

u%
k = uk

u%
k << uke 0 , k = 1,.., p

0

− uke 0 , k = 1,.., p

Thay các biến động vào phương trình trạng thái và bỏ qua tích của 2 biến động nhỏ, ta được:

 

x1 = x%
1 + x1e
x2 = x%
2 + x2 e

II. MƠ HÌNH HĨA BỘ BIẾN ĐỔI



 

Sau q trình biến đổi Laplace ta thu được hàm truyền giữa điện áp đầu ra và dòng điện qua cuộn cảm là:

 



Hàm truyền bộ biến đổi được viết lại dưới dạng:


 

Với:
+
+
+


III. THƠNG SỐ MẠCH LỰC



Thơng số mạch lực :

 

•

Điện áp vào: Uin = 30 (V)

•

Điện áp ra:

•

Tải: R= 5 () , =0.01 () , =0

•

L =444 ( , C =133(

•

Tần số phát xung: f=100 KHz

Uout = 15 (V)


III. THÔNG SỐ MẠCH LỰC

 



(rad/s)


IV. TÍNH TỐN BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ)

Sử dụng phần mềm Matlab để tìm hàm truyền Gvi và đồ thị bode của hệ thống :


IV. TÍNH TỐN BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ)

 


IV. TÍNH TỐN BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ)

Cấu trúc điều khiển theo chế độ dòng điện đỉnh :


IV. TÍNH TỐN BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ)

 



Lựa chọn bộ bù loại II cho mạch vòng điều khiển điện áp để hệ có độ dự trữ pha mong muốn là 55 (độ dự trữ pha trong khoảng 30 đến 60) tại tần số
cắt là 1 kHz



Cấu trúc bộ bù loại II :

IV. TÍNH TỐN BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ)

 



Góc pha của bộ bù là:



là độ dữ trữ pha mong muốn của hệ hở ( ta chọn



phase góc pha của đối tượng tại tần số cắt fc


IV. TÍNH TỐN BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ)



Tần số điểm 0 và điểm cực được xác định bởi công thức:
 

 



Tần số cắt lựa chọn nhỏ hơn hoặc bằng 1/10 tần số phát xung



Tần số cắt được lựa chọn bé hơn hoặc bằng 1/5 tần số điểm khôn



Chọn


IV. TÍNH TỐN BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ)

 

Sử dụng lệnh [mag1,phase1]=bode(Gvi,2*pi*1000) ta có biên độ và pha của đối tượng Gvi tại tần số 1000 Hz là:



Sử dụng lệnh [mag2,phase2]=bode(Gc1,2*pi*1000) ta có biên độ và pha của hàm truyền Gc1(s) tại tần số 1000 Hz là:



Biên độ bộ bù được xác định:
Kc = = 2.0770e+03


IV. TÍNH TỐN BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ)

Sử dụng phần mềm Matlab để tìm hàm truyền bộ bù Gc và đồ thị bode của hệ thống khi có bộ bù :

IV. TÍNH TỐN BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ)

 

Hệ ổn định


V. MÔ PHỎNG CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN


V. MƠ PHỎNG CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN

Sơ đồ mạch vịng dòng điện


V. MÔ PHỎNG CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN

Sơ đồ mạch lực flyback xây dựng trên matlab simulink