Thiết kế hệ thống điều khiển nghịch lưu ba pha độc lập trên hệ tọa độ quay dq theo chế độ điện áp

Điều khiển điện tử công suất
Thiết kế hệ thống điều khiển nghịch lưu ba pha độc lập trên hệ tọa độ quay
dq theo chế độ điện áp


Nội dung
1.Yêu cầu bài toán 
2.Phương pháp điều chế SVM
3.Cấu trúc điều khiển và thiết kế bộ điều chỉnh
4. Tính tốn các thông số mạch lực
5. Mô phỏng 
6. Nhận xét mô phỏng


1. Yêu cầu bài toán 
Thiết kế hệ thống điều khiển nghịch lưu ba pha độc lập trên hệ tọa
độ quay dq theo chế độ điện áp
+ Phương pháp điều chế SVM
+ Tham số thiết kế: điện áp ra 380V/50Hz, công suất 5kVA
+ Mô phỏng cấu trúc điều khiển


2. Phương pháp điều chế SVM
• Chuyển đổi từ hệ trục abc sang hệ trục tọa độ α,β xem điện áp hình sin
như “một vectơ có biên độ khơng đổi và quay với tốc độ (tần số)
khơng đổi ”
• Thực hiện xấp xỉ điện áp đặt Vref bằng sự kết hợp của 8 vector chuyển
mạch (từ V0 đến V7), trong đó gồm 2 vector tích cực và 2 vector khơng.
• Các vector V1 đến V6 chia mặt phẳng thành 6 phần – sector (mỗi sector
– 60ᵒ)

2. Phương pháp điều chế SVM
• Bước 1: Xác định Vα, Vβ, Vref, và góc θ, vị trí sector
• Bước 2: Xác định các khoảng thời gian T1, T2, T0
• Bước 3: Xác định hệ số d1, d3, d5 của nhóm van tích cực
• Bước 4: Thực hiện PWM tạo tín hiệu điều khiển


2. Phương pháp điều chế SVM
•  Biến đổi Clarke:
• Tính:
• Tính:
Xác định vị trí sector dự theo thuật tốn và góc phi
• T1=T*a*sin(pi/3-phi) /sin(pi/3)
• T2=T*a*sin(phi) /sin(pi/3)
• T0=T-T1-T2
• a=Vr/Vdc


2. Phương pháp điều chế SVM

Sector 1

Sector 4

Sector 2

Sector 5

Sector 3

Sector 6


2. Phương pháp điều chế SVM

Thời gian chuyển mạch ở mỗi sector


3. Cấu trúc điều khiển và thiết kế bộ điều chỉnh

Cấu trúc điều khiển nghịch lưu nguồn áp 3 pha làm việc độc lập


3. Cấu trúc điều khiển và thiết kế bộ điều chỉnh
* Bộ điều khiển dòng điện
Sơ đồ thay thế
mạch vòng dịng điện
UL : điện áp trên tụ lọc
Phương trình cân bằng điện áp mạch điện tương đương:

Park
Clake


3. Cấu trúc điều khiển và thiết kế bộ điều chỉnh

Cấu trúc điều khiển dòng trên hệ tọa độ quay dq

3. Cấu trúc điều khiển và thiết kế bộ điều chỉnh

Đối tượng điều chỉnh dịng điện:

Vì đối tượng là khâu quán tính bậc 2 nên tham số được xác
định theo tc tối tưu module:


3. Cấu trúc điều khiển và thiết kế bộ điều chỉnh
* Bộ điều khiển điện áp
Đáp ứng mạch vòng dòng điện nhanh đáng kể so với vịng điện áp
nên có thể coi hàm truyền mạch vòng dòng điện là 1

Hàm truyền vịng kín mạch vịng điện áp là:


3. Cấu trúc điều khiển và thiết kế bộ điều chỉnh

Dẫn dắt điện áp theo hàm truyền khâu dao động bậc 2:

Đồng nhất hệ số xác định được Kp, Ki như sau:

Trong đó: �� là tần số dao động riêng;
là hệ số tắt dần


4. Tính tốn các thơng số mạch lực

•  Tính tốn:
• Biên độ điện áp dây đầu ra:

U dm  2U d  2.380  537, 4(V )

• Dự phịng thay đổi +/-10%,chọn =0,9
U dm 537, 4
U dc 

 597(V )
0,9
0,9

• Chọn =700(V), khi đó sụt áp trên mỗi cuộn cảm lọc ở mỗi pha cỡ :
1 700
(
 1).100% �8, 63%
2 597


4. Tính tốn các thơng số mạch lực
• Với S=5(kVA) thì dịng chảy qua một pha:

S
5.103
IP 

 7,576( A)
3U p 3.220
• Biên độ của dịng tải:

I pm  2.I p  2.7,576  10, 7( A)
• Độ lớn của tải mỗi pha :

R

Up
Ip

 29()


4. Tính tốn các thơng số mạch lực
• Sụt áp trên mỗi cuộn cảm lọc ở mỗi pha cỡ 8,63%:

0, 0863.220
 2,5()
U L  I p . X L  0, 0863.U p �  L  X L 
7,576

� L  8(mH )
• Chọn tần số mạch lọc rất nhỏ so với tần số đóng cắt:
1
LC 
= S  2 f s
LC
• Chọn:

1
LC  0,1s  3142(rad / s) � C  2  13( F )
L.LC

5. Mô phỏng


5. Mơ phỏng
Điều chỉnh dịng điện


5. Mô phỏng
Bộ điều chỉnh điện áp


5. Mô phỏng
SVM


5. Mô phỏng
Mạch lọc LC


5. Mơ phỏng
Tham số trong q trình thiết kế cho mạch nghịch lưu nguồn áp 3 pha được
xây dựng dưới dạng m-file trong Matlab như sau:


5. Mô phỏng
Hệ số điều chế


5. Mô phỏng
Điện áp 3 pha sau mạch lọc LC và điện áp đầu ra nghịch lưu