Điều khiển nghịch lưu ba pha bốn nhánh cho bộ điều áp liên tục.pdf

Điều khiển nghịch lưu ba pha bốn nhánh cho bộ điều áp liên tục.pdf
TRƯỜ Ạ Ọ Ộ NG Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I LUẬN VĂN THẠC SĨ Điề ể u khi n ngh n nhánh ịch lưu ba pha bố cho b u áp liên t c ộ điề ụ NGUY HOÀNG DUY ỄN Ngành K thu ỹ ật Điề ể ự độ u khi n và T ng hoá Giảng viên hướ ẫ ng d n: TS. Phạm Quang Đăng Viện: Điện HÀ NỘI, 2022
TRƯỜ Ạ Ọ Ộ NG Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I LUẬN VĂN THẠC SĨ Điề ể u khi n ngh n nhánh ịch lưu ba pha bố cho b u áp liên t c ộ điề ụ NGUY HOÀNG DUY ỄN Ngành K thu ỹ ật Điề ể ự độ u khi n và T ng hoá Giảng viên hướ ẫ ng d n: TS. Phạm Quang Đăng Viện: Điện HÀ NỘI, 2022 ký c a GVHD Chữ ủ
C NG HÒA XÃ H I CH T NAM Ộ Ộ Ủ NGHĨA VIỆ Độ ậ – ự – ạ c l p T do H nh phúc B N XÁC NH N CH NH S A LU Ả Ậ Ỉ Ử ẬN VĂN THẠC SĨ H và tên tác gi ọ ả luận văn : Nguy n Hoàng Duy ễ Đề ận văn: tài lu Điề ể ịch lưu ba ố ộ ề u khi n ngh pha b n nhánh cho b đi u áp liên tục Chuyên ngành: K thu u khi n và t ng hóa ỹ ậ ề t đi ể ự độ Mã số SV: 20202027M Tác giả, Ngườ ớ ẫ ọ ộ ồ ấ ận văn xác nhậ i hư ng d n khoa h c và H i đ ng ch m lu n tác gi a ch a, b sung lu n h p H ng ngày ả đã sử ữ ổ ận văn theo biên bả ọ ội đồ 4/5/2022 v i dung sau: ới các nộ - nh s i chính t , l Chỉ ửa lỗ ả ỗ ận văn i đánh máy, cú pháp câu trong lu - n tài li u tham kh o và lu Đã thêm trích dẫ ệ ả ận văn - n xét v k mô ph Đã thêm nhậ ề ết quả ỏng trong chương 4 tháng 2 Ngày năm 202 Giáo viên hướ ẫ ả ận văn ng d n Tác gi lu T CHỦ ỊCH HỘ Ồ I Đ NG
L I C Ờ ẢM ƠN Để hoàn thành chương trình Luận văn Thạc sĩ củ ử ờ ả a mình, em xin g i l i c m ơn chân thành tớ ệu, Phòng đào tạ ỹ ậ ề ể ự độ i Ban giám hi o, K thu t Đi u khi n và T ng hoá ICEA, và các Gi i h c Bách khoa Hà N t tình ảng viên trường Đạ ọ ội đã nhiệ truyền đạ ữ ế ứ ố ọ ậ t nh ng ki n th c quý báu cho em trong su t quá trình h c t p và hoàn thành Luận văn Thạc sĩ. Đặc bi t, em xin g i l i c ệ ử ờ ảm ơn chân thành nhất đến TS. Phạm Quang Đăng, ngườ ầy đã rấ ệ ậ ụ hướ ẫ hoàn thành chương trình thạ i Th t nhi t tình, t n t y ng d n tôi c sĩ tạ ờng Đạ ọ ộ i trư i h c Bách Khoa Hà N i Cuố ảm ơn ấ ả ạ đồ ệp đã giúp đỡ i cùng, tôi xin chân thành c t t c b n bè, ng nghi , độ ạo điề ệ ậ ợ ận văn này. ng viên, t u ki n thu n l i cho tôi hoàn thành lu Mặc dù tôi đã có nhiề ố u c gi ng hoàn thi n lu ắ ệ ận văn bằ ấ ng t t c s nhi t tình ả ự ệ và năng lự ủ ể ỏ ữ ế ấ c c a mình, tuy nhiên không th tránh kh i nh ng thi u sót, r t mong nh a quí th y cô và các b n. ận được những đóng góp quí báu củ ầ ạ Xin chân thành cảm ơn! Hà Nộ , ngày tháng năm 202 i 2 Tác giả Nguy n Hoàng Duy ễ
i M C ỤC LỤ DANH MỤ Ẽ C HÌNH V ........................................................................................iii DANH MỤC BẢ Ể NG BI U ................................................................................... v CHƯƠNG I: TỔ ẤN ĐỀ Ủ Ệ ỐNG ĐIỆ NG QUAN CÁC V C A H TH N BA PHA 1 1.1 H n ba pha................................................................................ 1 ệ thống điệ 1.1.1 Khái ni n v h n ba pha ệm cơ bả ề ệ thống điệ ........................................... 1 1.1.2 M t s l ng g p h n ba pha ộ ố ỗi thườ ặ ở ệ thống điệ ..................................... 1 1.2 Các gi i pháp k thu t ch ng bi n áp ng n h n ...................... 3 ả ỹ ậ ố ến động điệ ắ ạ 1.2.1 Gi i pháp dùng l c ả ọc tích cự .................................................................. 3 1.2.2 Gi i pháp s d ng b c p ngu n liên t c (UPS) ả ử ụ ộ ấ ồ ụ .................................. 3 1.2.3 Gi i pháp s d ng b ng s t áp (Sag Fighter) ả ử ụ ộ chố ụ ................................ 4 1.2.4 Gi i pháp s d ng b n áp tích c c (AVC) ả ử ụ ộ bù điệ ự ................................. 5 1.3 L n gi i pháp trong lu ............................................................... 7 ựa chọ ả ận văn CHƯƠNG II: ẬT TOÁN ĐIỀ Ế THU U CH VECTOR KHÔNG GIAN 3-D SVM ................................................................................................................................ 8 2.1 Mô hình b ngh n nhánh.................................................... 8 ộ ịch lưu ba pha bố 2.2 Thu u ch vector không gian ........................................................ 9 ật toán điề ế 2.2.1 Các tr ng thái c a van bán d n ạ ủ ẫ ............................................................ 9 2.2.2 V trí các vector trong không gian ị ...................................................... 12 2.2.3 T ng h p vector tham chi u ổ ợ ế ................................................................ 13 2.2.4 Xác đị ời gian điề ế nh th u ch ................................................................ 17 CHƯƠNG III: THUẬ Ề Ể T TOÁN ĐI U KHI N.................................................... 25 3.1 Mô hình hóa b ngh ba pha b n nhánh........................................... 25 ộ ịch lưu ố 3.1.1 Mô hình trung bình tín hi u l n .......................................................... 26 ệ ớ 3.1.2 Mô hình tín hi u nh ệ ỏ ........................................................................... 31
ii 3.2 C u khi n .................................................................................... 33 ấu trúc điề ể 3.3 Thi b u khi n áp trên mi n t n s ........................................ 35 ết kế ộ điề ển điệ ề ầ ố 3.3.1 Tính toán b u khi n kênh d-q ộ điề ể ........................................................ 36 3.3.2 Tính toán b u khi n kênh 0 ộ điề ể ........................................................... 38 CHƯƠNG IV: MÔ PHỎ Ệ Ố NG H TH NG TRÊN MATLAB............................. 41 4.1 Gi i thi u v ph n m m mô ph ng Matlab ............................................... 41 ớ ệ ề ầ ề ỏ 4.2 ng c u trúc h ng ...................................................................... 41 Mô phỏ ấ ệ thố 4.2.1 C u trúc b u khi n ấ ộ điề ể ........................................................................ 42 4.2.2 C u trúc m c ấ ạch lự ............................................................................... 45 4.3 K ng...................................................................................... 46 ết quả mô phỏ 4.3.1 Trườ ợp lõm điệ ng h n áp ..................................................................... 46 4.3.2 Trườ ợ ồi điệ ng h p l n áp ....................................................................... 52 CHƯƠNG V: MÔ HÌNH THỰ Ệ C NGHI M........................................................ 54 5.1 Thi ph n c ng..................................................................................... 54 ết kế ầ ứ 5.1.1 Gi u khi n Dspic33CH512MP508 ới thiệu vi điề ể ................................. 54 5.1.2 Thi t k m u khi n và m c ế ế ạch điề ể ạch lự ................................................ 55 5.2 K m.................................................................................. 60 ết quả thực nghiệ CHƯƠNG VI: KẾ Ậ T LU N................................................................................. 62 TÀI LIỆ Ả U THAM KH O ................................................................................... 63 PHỤ Ụ L C............................................................................................................. 64
iii DANH MỤ Ẽ C HÌNH V Hình 1.1 Nguyên lý hoạ ộ ủ ộ ọ ự t đ ng c a b l c tích c c................................................ 3 Hình 1.2 Nguyên lý hoạ ộ ủ ộ ố ụ ệ t đ ng c a b ch ng s t đi n áp. ..................................... 5 Hình 1.3 Hoạ ộ ủa AVC khi điện áp lưới đị ứ t đ ng c nh m c. .................................... 6 Hình 1.4 Hoạ ộ ủa AVC khi điện áp lướ ấp hơn đị ứ t đ ng c i th nh m c. ..................... 6 Hình 1.5 Ho ng c nh m c........... 7 ạ ộ t đ ủa AVC khi điện áp lưới cao hơn điện áp đị ứ Hình 2.1 Sơ đồ ịch lưu ba pha bố ngh n nhánh van................................................. 9 Hình 2.2 Các trạ ủ ng thái c a van........................................................................... 10 Hình 2.3 Sơ đồ ẩ không gian các vector chu n....................................................... 12 Hình 2.4 Sơ đồ xác định lăng trụ. ........................................................................ 14 Hình 2.5 Các lăng trụ trong không gian............................................................... 14 Hình 2.6 Các tứ ện trong lăng trụ di ...................................................................... 15 Hình 2.7. Trình tự đố ứ i x ng. ................................................................................ 20 Hình 2.8. Trình tự ể ạ không chuy n m ch hiệ ạ n t i cao nh t. ấ ................................... 21 Hình 2.9. Chuỗ ẽ i vector không xen k . ................................................................. 22 Hình 2.10. Dạ ỉ ố điề ế ng sóng ch s u ch .................................................................. 23 Hình 2.11. Sơ đồ ối điề ế ố kh u ch vector không gian ba pha b n nhánh van.......... 24 Hình 3.1 D ng tín hi u sau khi chuy n sang t d0q...................................... 26 ạ ệ ể ọ ộ a đ Hì ngh n nhánh .............. 27 nh 3.2 Mô hình khóa đóng cắt của bộ ịch lưu ba pha bố Hình 3.3 Mô hình trung bình tín hi u l n trên h t ABC............................ 28 ệ ớ ệ ọ ộ a đ Hình 3.4 Mô hình tín hi u l n trên h t dq0................................................ 31 ệ ớ ệ ọa độ Hì kh u khi n h ng............................................................. 31 nh 3.5 Sơ đồ ố ề i đi ể ệ thố Hinh 3.6 Mô hình tín hiệ ỏ ệ ọa độ u nh trên h t dq0............................................... 32 Hình 3.7 C u khi n áp.......................................................... 33 ấu trúc vòng điề ển điệ Hì c tính U-I c bù ngh ................................ 34 nh 3.8 Đặ ủa bộ ịch lưu 3 pha 4 nhánh Hình 3.9 C u khi n trên h t dq0 ................................................. 34 ấu trúc điề ể ệ ọ ộ a đ Hì bode hàm truy n G nh 3.10 Đồ thị ề qd(s)............................................................ 37 Hì bode sau khi có b u khi n c a kênh d-q............................ 38 nh 3.11 Đồ thị ộ điề ể ủ Hì bode hàm truy n G nh 3.12 Đồ thị ề o(s) khi không có bộ điề ể u khi n ................ 38 Hình 3.13 Hàm truy ng kênh 0 sau khi có b u khi n ..................... 39 ền đối tượ ộ điề ể
iv Hình 4.1 C u trúc b n áp ...........................................................................42 ấ ộ bù điệ Hình 4.2 C u trúc b u khi n...........................................................................42 ấ ộ điề ể Hình 4.3 Phân tích thành ph n áp trên h t dq0 ...................................43 ần điệ ệ ọ ộ a đ Hình 4.4 C u trúc b u khi n...........................................................................44 ấ ộ điề ể Hình 4.5 C u trúc m ch l c ..................................................................................45 ấ ạ ự Hì i trên h t dq0 .............................................................47 nh 4.6 Điện áp lướ ệ ọ ộ a đ Hì n áp t i sau bù trên h t dq0.....................................................47 nh 4.7 Điệ ả ệ ọ ộ a đ Hình 4.8 Tín hi u sau b u khi n.....................................................................48 ệ ộ điề ể Hì n áp DC Bus .....................................................................................48 nh 4.9 Điệ Hì n áp sau b ng h p s ................49 nh 4.10 Điện áp lưới và điệ ộ bù trườ ợ ụt áp 1 pha Hì n áp sau b ng h p s ................49 nh 4.11 Điện áp lưới và điệ ộ bù trườ ợ ụt áp 2 pha Hì n áp sau b ng h p s ................49 nh 4.12 Điện áp lưới và điệ ộ bù trườ ợ ụt áp 3 pha Hì n áp t i sau bù trên h t dq0...................................................50 nh 4.13 Điệ ả ệ ọ ộ a đ Hình 4.14 Tín hi u sau b u khi n...................................................................50 ệ ộ điề ể Hì n áp sau b ng h p s t áp 1 pha.......51 nh 4.15 Điện áp lưới và điệ ộ bù trong trườ ợ ụ Hì n áp sau b ng h p s t áp 2 pha.......51 nh 4.16 Điện áp lưới và điệ ộ bù trong trườ ợ ụ Hì n áp sau b ng h p s t áp 3 pha.......51 nh 4.17 Điện áp lưới và điệ ộ bù trong trườ ợ ụ Hình 4.18 Tín hi u sau b u khi n...................................................................52 ệ ộ điề ể Hì n áp sau b bù tr ng h p quá áp 1 pha ...............52 nh 4.19 Điện áp lưới và điệ ộ ườ ợ Hình 4.20 Tín hi u sau b u khi n...................................................................53 ệ ộ điề ể Hì n áp sau b ng h p quá áp 1 pha......53 nh 4.21 Điện áp lưới và điệ ộ bù trong trườ ợ Hì u khi n Dspic33CH512MP508....................................................54 nh 5.1 Vi điề ể Hình 5.2 M u khi n.....................................................................................55 ạ ề ch đi ể Hình 5.3 M ch Driver và m ch IGBT..................................................................56 ạ ạ Hì m o xung vuông...................................................................57 nh 5.4 Sơ đồ ạch tạ Hì m ch bi n áp xung.......................................................................57 nh 5.5 Sơ đồ ạ ế Hì m ch Driver.................................................................................58 nh 5.6 Sơ đồ ạ Hình 5.7 M u 3 pha và DC bus....................................................59 ạch chỉnh lưu cầ Hình 5.8 M u ra. ..............................................................................60 ạch lọc LC đầ Hì o ra t b ngh ...................61 nh 5.9 Điện áp 3 pha được tạ ừ ộ ịch lưu 3 pha 4 nhánh
v DANH M C B Ụ Ả Ể NG BI U B ng 2.1 B ng các Sector chu n.......................................................................... 11 ả ả ẩ B ng 2.2 u ki nh t di n.................................................................... 16 ả Điề ện xác đị ứ ệ B ng 2. 3 Ma tr n tính toán t s bi u di n. ........................................................ 18 ả ậ ỷ ố ể ễ B ng 2. 4 n t n............................................................ 19 ả Sơ đồ tuầ ự các vector chuẩ
1 CHƯƠNG I: Ổ ẤN ĐỀ Ủ Ệ ỐNG ĐIỆ T NG QUAN CÁC V C A H TH N BA PHA 1.1 Hệ thống điện ba pha 1.1.1 Khái ni h n ba pha ệm cơ bản về ệ thố ệ ng đi H n ba pha là m t h ng bao g n áp xoay chi u ệ thống điệ ộ ệ thố ồm ba pha điệ ề có cùng biên độ ầ ố, nhưng lệ ộ , cùng t n s ch nhau m t góc b ng 120 ằ 0 , ng l tương ứ ệch nhau về thời gian b ng 1/3 chu kì. H ằ ệ thống điện ba pha có nh m l n mà ững ưu điể ớ mộ ợ t pha không có đư c: - c truy n t ng l n ba pha ti t ki Việ ề ải điện năng bằ ưới điệ ế ệm được dây hơn so v t pha. ớ ớ i lư i mộ - Các lo n ba pha có c u t c tính ho ng t ại động cơ điệ ấ ạo đơn giản và đặ ạt độ ốt hơn so vớ ộng cơ mộ i đ t pha. M t m n ba pha g m ngu ng dây và t i x ng g i là m ộ ạch điệ ồ ồn, đườ ải đố ứ ọ ạch điện ba pha đố ứ ế ỏ ột trong ba điề ệ ọ i x ng. N u không th a mãn m u ki n trên thì g i là m i x n áp pha c a t i U ạch ba pha không đố ứng. Điệ ủ ả P = UA = UB = UC n áp là điệ đo đượ ữ ột đầ ột đầu dây trung tính. Điệ ủ ả c gi a m u dây pha và m n áp dây c a t i Ud = UAB = UBC = UCA c gi a h n pha c a t i I là điện áp đo đượ ữ ai dây pha. Dòng điệ ủ ả P = IA = IB = IC t cu n dây c a m t pha máy phát ho c m là dòng điện đi qua mộ ộ ủ ộ ặ ột pha t n dây I ả ệ i. Dòng đi d = IdA = IdB = IdC n ch y trên dây t ngu n là dòng điệ ạ ừ ồn đế tải. 1.1.2 M t s l ng g p h n ba pha ộ ố ỗi thườ ặ ở ệ thống điệ Những nhà máy s n xu t là s hi n di ả ấ ự ệ ện điển hình cho vi c s d ng h ng ệ ử ụ ệ thố điện ba pha. Nhìn chung, các nhà máy đề ắ ả ện tượ ến thiên điệ u m c ph i hi ng bi n áp ng n h n ho c dài h ắ ạ ặ ạn, đó là sự s t gi m giá tr ụ ả ị điện áp so với đị ứ nh m c có th gây ể t n th i chi u th m x y ra nh ng s c v i các ho ổ ất cho nhà máy. Khi đố ế ời điể ả ữ ự ố ớ ạt độ ủ ấ ạ ời điể ả ự ố ạt độ ủ ng c a nhà máy cho th y t i th m x y ra s c thì ho ng c a nhà máy không có s ki n v c bi ng, d n hay s ự ệ ận hành đặ ệt nào như khởi độ ừng động cơ lớ ự ki c bi kh n áp do ện đóng cắt tả ặ i đ ệt nào. Ta sẽ loại trừ ả năng gây ra biến động điệ ho ng n i t i c a nhà máy. Lúc này nguyên nhân gây ra bi n áp ạt độ ộ ạ ủ ến thiên điệ ng n h n ch có th t hi ng t n. Kinh nghi m trong quá ắ ạ ỉ ể xuấ ện do tác độ ừ lưới điệ ệ
2 trình ho ng c a các nhà máy cho th y, nh ng nguyên nhân d n t i s bi n ạt độ ủ ấ ữ ẫ ớ ự ế động điệ ắ ạn trên lướ ạ ệ ể ở n áp ng n h i t i Vi t Nam có th gây ra b i các nguyên nhân cơ bản sau: - Do s v n hành c ự ậ ủa lưới điện: Trong v n hành c ậ ủa lưới điệ ệc đóng cắ n, vi t hệ thố ụ bù trên đườ ề ải (đặ ệt trên các đườ ề ải dài như ng t ng dây truy n t c bi ng truy n t đường dây 500kV) thườ ẫ ớ ến thiên điệ ắ ạ ng d n t i bi n áp ng n h n. - Do tác độ ủ ng c a các ph t i phi tuy n: S ụ ả ế ự hoạt động c a các ph t i phi tuy n ủ ụ ả ế mạnh (điển hình là các hệ thống n u ấ luyện kim lo i b n) gây ra s bi ạ ằng điệ ự ến động công su t tiêu th l i truy n t ấ ụ ớn và phát các sóng hài dòng điện vào lướ ề ải cũng sẽ gây ra s bi n áp ng n h ự ến động điệ ắ ạn trên lưới. - ng c a sét khi tr ng dây truy n t Do ảnh hưở ủ ời mưa: Các đườ ề ải thường được trang b h ị ệ thống ch ng, c ố ắt sét để b o v thi t b . Khi xu t hi ả ệ ế ị ấ ện sét đánh vào đường truy th ề ả ệ n t i các h ố ố ắ ẽ ạt động để ẫn năng lượng do sét đánh ng ch ng, c t sét s ho d xu t và ho ng này s gây s t áp ng n h n. ống đấ ạt độ ẽ ụ ắ ạ S c bi n áp ng n h n ng bao g n s t áp trong ự ố ến động điệ ắ ạ thườ ồm giai đoạ ụ kho ng th n áp s ph c h ph c h i này ả ời gian dưới 500ms sau đó điệ ẽ ụ ồi nhưng sự ụ ồ bao gi t quá giá tr nh m n áp s có s c khi n ờ cũng vượ ị đị ức và điệ ẽ ự dao động trướ ổ định tr l i. Kh c ph c các s c bi ở ạ ắ ụ ự ố ến động điện áp ng n h ắ ạn này thường ph i th ả ực hi ng b các bi n pháp qu n lý ph t i và l t trên h ng truy n t i các ện đồ ộ ệ ả ụ ả ắp đặ ệ thố ề ả thiết b l c, bù công su ị ọ ất điện tử. Theo đó các phụ t i phát th i nhi u sóng hài dòng ả ả ề điệ ẽ không đủ điề ệ ối vào lưới điệ ả n s u ki n n n, còn các nguyên nhân do b n thân hệ thống truyề ả n t i gây ra s c tri t tiêu b i các thi t b l ẽ đượ ệ ở ế ị ọc, bù điệ ử n t . Tuy nhiên, hi n t n Vi u này. ệ ạ ần lướ ệ i và trong tương lai g i đi ệ ắ t Nam chưa kh c phục đượ ề c đi Hiệ ạ ẫ ớ ế ị ả ả ới điện áp lướ ầ ải đượ n tr ng trên d n t i các thi t b nh y c m v i c n ph c trang b t b b o v m b o ho ng liên t c khi có s c bi ng ị thiế ị ả ệ riêng để đả ả ạ ộ t đ ụ ự ố ến độ điệ ắ ạn. Vì khi điện áp lướ ến độ ộ điề ể ủ ế ầ n áp ng n h i bi ng thì các b u khi n c a bi n t n s ng làm d b o v n s n xu ẽ tác độ ừng động cơ để ả ệ và điều này làm gián đoạ ả ất. Để đả ả ả ấ ụ ụ ả ạ ả ầ ải đượ ả ệ ố m b o s n xu t liên t c, các ph t i nh y c m này c n ph c b o v ch ng ảnh hưở ủ ến động điệ ắ ạ ng c a bi n áp ng n h n.
3 1.2 Các giả ỹ ậ ố ế ộ ệ ắ ạ i pháp k thu t ch ng bi n đ ng đi n áp ng n h n 1.2.1 Gi i pháp dùng l c tích c c ả ọ ự Các b l c tích c c (Hình 1.1) th c hi n vi c l n do ộ ọ ự ự ệ ệ ọc các sóng hài dòng điệ các ph t i phi tuy n gây ra và do v y có kh ụ ả ế ậ ả năng ngăn chặ ự n s c bi ố ến động điện áp có nguyên nhân t n. Ngoài ch c cho dòng tiêu th ừ sóng hài dòng điệ ức năng lọ ụ thành hình sin, các b l c tích c c còn có kh ng ộ ọ ự ả năng cân bằng các pha trong trườ h p ph t i l ch pha nên có kh u qu s d ng c ợ ụ ả ệ ả năng làm tăng hiệ ả ử ụng năng lượ ủa hệ thống, Tuy nhiên, chúng ta ch có th l ỉ ể ọc được các sóng hài do b n thân các ph ả ụ t i c h ng hi n t sinh ra mà không th l c sóng hài do các ph t i khác ả ủa ệ thố ệ ại ể ọ ụ ả ngoài lưới tác độ ớ ng t i. Hình 1. Nguyên lý ho 1 ạ ộ ủ ộ ọ ự t đ ng c a b l c tích c c. 1.2.2 Gi i pháp s d ng b c p ngu n liên t c (UPS) ả ử ụ ộ ấ ồ ụ Có hai lo i thi t b c p ngu n liên t c (UPS) là lo i online và lo i offline. ạ ế ị ấ ồ ụ ạ ạ Trong ứ ụng ngăn ngừ ến động điệ ỉ ại online là đáp ứ ng d a bi n áp ch có UPS lo ng đượ ở đây từ “UPS” đượ ớ ạ ả ử c nên c nói t i là các UPS lo i online. Trong gi i pháp s d n c p cho các ph t i quan tr c c p tr c ti p t ụng UPS, điệ ấ ụ ả ọng không đượ ấ ự ế ừ lưới mà được c p t b ngh ấ ừ ộ ịch lưu bán dẫn nên có th nói ch ể ất lượng điện áp hoàn toàn ph c vào ch t l ng i n áp t o ra b n áp t o ra c ụ thuộ ấ ượ đ ệ ạ ởi UPS. Điệ ạ ủa UPS được cách ly với điện áp lưới b i m ch m t chi u (DC) trung gian có dàn c quy n i vào ở ạ ộ ề ắ ố nên các ng c bi i s t c bù b i h ng ảnh hưở ủa sự ến thiên điện áp lướ ẽ ự động đượ ở ệ thố
4 ắc quy này. Do vậy, điện áp c p cho ph t i s ấ ụ ả ẽ hoàn toàn tránh được các ảnh hưởng c a bi i, ngay c khi m i hoàn toàn thì UPS v n có ủ ến thiên điện áp lướ ả ất điện lướ ẫ thể duy trì điệ ấ ụ ả ừ ớ ụ n áp c p cho ph t i t vài phút t i hàng ch c phút tùy theo dung lượ ủ ắ ng c a c quy. Trong những năm trước đây giải pháp dùng UPS để chố ến thiên điệ ng bi n áp lưới cho ph t i quan tr c s d ng khá nhi c bi t là khi có s m n ụ ả ọng đượ ử ụ ều, đặ ệ ự ất điệ ng n h n. Tuy nhiên chi phí v n hành c a UPS khá cao do dàn i ch ắ ạ ậ ủ ắc quy đòi hỏ ế độ ảo dưỡ ặ ỉ ổ ọ cũng chỉ ừ 5 năm nế ả b ng khá ng t nghèo và ch có tu i th t - 3 u b o dưỡ ốt. Đố ế ớ ến động điệ ắ ạn dướ ộ ng t i chi u v i các bi n áp ng n h i m t giây thì UPS không phát huy đượ ế ạ ủa nó nên ngày nay ngườ ử ụ c th m nh c i ta ít s d ng UPS cho vi o v ph t n n áp ng n h n. ệc bả ệ ụ ải trước biến độ g điệ ắ ạ 1.2.3 Gi i pháp s d ng b ng s t áp (Sag Fighter) ả ử ụ ộ chố ụ Các bộ chống s t áp (Sag Fighter) cho phép b o v ụ ả ệ phụ tải trước s bi ự ến động điệ ều hướ ụ ả ạt độ ủ ộ ố ụ ạ n áp theo chi ng s t gi m. Ho ng c a các b ch ng s t áp là t o ra một điện áp bù n i ti p v ố ế ới điện áp lưới và do vậy khi điện áp s t gi m thì h ụ ả ệ thống v p v n áp g nh m ng c ẫn được cấ ớ ệ i đi ần đị ức. Trên hình 1.2 là nguyên lý hoạ ộ t đ ủa b ng s n áp. Các b ng s m trên th ng hi n nay ộ chố ụt điệ ộ chố ụt áp thương phẩ ị trườ ệ cho phép thi t b bù ho ng n khi n áp trên h ng s t, t i còn 30% m ế ị ạt độ ổ điệ ệ thố ụ ớ ức điện áp đị ức khi điệ ụ ới còn 60% khi điệ ụt đề ả nh m n áp 2 pha s t và t n áp s u c ba pha. Do đặc điể ấ ạ ố ỉnh lưu là diode chỉ ẫn năng lượ ộ m c u t o kh i ch d ng theo m t chiều, b i v y mà b bù s t áp ch cho phép b o v ph t ở ậ ộ ụ ỉ ả ệ ụ ải khi điện áp sụt (thường do ảnh hưởng c a m t ph t i l ủ ộ ụ ả ớn đóng vào lưới) mà không th b o v t ể ả ệ ải khi điện áp dao động (có c s ả ụt và tăng khi bị sét lan truyền, do sóng hài dòng điện, do đóng t bù truy n t ng c a b ng s t áp là offline nên s có m ụ ề ải,….). Hoạt độ ủ ộ chố ụ ẽ ột kho ng tr t n áp s t t i khi ph c h i tuy r ng không l i 1/2 chu kì ả ễ ừ khi điệ ụ ớ ụ ồ ằ ớn (dướ điện áp lướ – i 10ms).
5 Hình 1. Nguyên lý ho 2 ạ ộ ủ ộ ố ụ ệ t đ ng c a b ch ng s t đi n áp. 1.2.4 Gi i pháp s d ng b n áp tích c c (AVC) ả ử ụ ộ bù điệ ự Các b n áp tích c c (AVC) là m t c i ti n c a b ng s t áp c v ộ bù điệ ự ộ ả ế ủ ộ chố ụ ả ề m ch l c và k u khi n. V m t c u t o các b ạ ự ỹ thuật điề ể ề ặ ấ ạ ộ AVC tương tự như bộ chống s t áp ch khác là b ụ ỉ ộ chỉnh lưu sử d ng ch ụ ỉnh lưu tích cực có điề ể ớ u khi n v i b bi ộ ến đổ ử i s d ng IGBT cho phép truy ng theo c hai chi ụ ền năng lượ ả ều do đó mà cho phép b o v ph t i v i s c bi ả ệ ụ ải đố ớ ự ố ến thiên điện áp lưới theo c chi ả ều tăng và giảm. S áp d ng các k u khi n m AVC có ch ự ụ ỹ thuật điề ể ới cũng cho phép các bộ ất lượ ạt độ ốt hơn các bộ ố ụ ụ ể là cho phép bù khi điệ ng ho ng t ch ng s t áp. C th n áp lưới còn dướ ức điện áp đị ứ ữ được 60% điện áp) khi điệ i 10% m nh m c (gi n áp 2 pha s t và t ụ ới còn 40% khi điện áp sụt đề ả u c ba pha (giữ được 70% điện áp). Hoạt độ ủa AVC cũng cho phép đáp ứ ủ ơn và giữ cho điệ ng online c ng c a nó nhanh h n áp trên tải gần như không có biến động. Đố ớ ồ ạ ộng bình thườ ộ ạo ra điệ i v i ngu n ho t đ ng (Hình 1.3) b bù không t n áp bù, đối v i ngu n b s t áp (Hình 1.4) b bù s t ớ ồ ị ụ ộ ẽ ạo ra điện áp còn thi u so v nh ế ới đị m bù tr c ti ức để ự ếp vào lưới, đối v i ng h p ngu n b ớ trườ ợ ồ ị tăng điện áp so với định m c (Hình 1.5) b bù s t ứ ộ ẽ ạo ra điện áp ngược để làm giảm điện áp trên lưới t i th ạ ời điểm đó.
6 Hình 1. Ho 3 ạ ộ ủa AVC khi điện áp lưới đị ứ t đ ng c nh m c. Hình 1. Ho 4 ạ ộ ủa AVC khi điện áp lướ ấp hơn đị ứ t đ ng c i th nh m c.
7 Hình 1. Ho 5 ạ ộ ủa AVC khi điện áp lưới cao hơn điện áp đị ứ t đ ng c nh m c 1.3 L a ch i pháp trong lu ự ọn giả ận văn V i ch ng ho ng t t nh t trong các gi ớ ất lượ ạt độ ố ấ ải pháp bù điện áp đã nêu ở trên, lu i pháp s ận văn lựa chọ ả n gi ử ụ ộ bù điệ ự d ng b n áp tích c c (AVC). B AVC ộ s n bi n áp trên ph t i theo c hai chi u t ng và s n áp ẽ ngăn chặ ến động điệ ụ ả ả ề ă ụt điệ nên v m b vi c gi m ph n l n s ừa đả ảo được ệ ả ầ ớ ự gián đoạ ả ất đồ ờ n s n xu ng th i b o v ả ệ thi li ế ị ả ổ ọ ố t b gi m tu i th . Các s ệ ố ự ố ả năng củ ộ u th ng kê s c và kh a b AVC cho th m t ấ ể ả y có th gi ới 96% trườ ợp gián đoạ ự ố ến động điệ ng h n do s c bi n áp. C u trúc b n áp tích c c AVC bao g m m t b t b ấ ộ bù điệ ự ồ ộ ộ chỉnh lưu, mộ ộ ngh t b l c LCL. a ch n ịch lưu và mộ ộ ọ Trong đó lự ọ chỉnh lưu cầu diode 3 pha để t n áp trên DC bus, b ngh i c u trúc ngh n nhánh. ạo điệ ộ ịch lưu vớ ấ ịch lưu ba pha bố
8 CHƯƠNG II: THUẬT TOÁN ĐIỀ Ế U CH VECTOR KHÔNG GIAN 3-D SVM B bi n n bao g m b n lo i khác nhau, c là chuy i DC-DC, ộ ế đổi điệ ồ ố ạ ụ thể ển đổ DC AC, AC - -DC và AC-AC. T t c b n c th n trong ch ấ ả các ộ biế đổi này đượ ực hiệ ế độ chuyể ạ n m ch trong đó các thi t b ế ị điệ ử n t công suất đượ ậ c b t và tắt ở ốc độ ặ t l p l i cao. Dòng n th c t trong b i ngu u khi n b i t l ạ điệ ự ế ộ chuyển đổ ồn được điề ể ở ỷ ệ b t ho c t l làm vi c c a các công t ng. n u ật/tắ ặ ỷ ệ ệ ủ ắc tương ứ Điện áp và dòng điệ đầ ra mong mu n c a các b bi n t công su h ng s ho c hình Sin theo ố ủ ộ ến đổi điệ ử ất là ằ ố ặ thờ đạt đượ ằng cách thay đổ ử ụ ỹ ật điề ế độ i gian, c b i các chu kì s d ng k thu u ch r ng xung PWM. ộ Đố ớ ế ầ ồn áp ba pha, điệ ặc dòng điệ i v i bi n t n ngu n áp hình sin ba pha ho n là m u khi n m u tiên d ng ụ ề c tiêu đi ển. Sơ đồ chuyể ạch PWM hình sin đầ ự ở a trên ý tư r ng tín hi u tham chi c so sánh v i tín hi u sóng mang t ằ ệ ếu hình sin ba pha đượ ớ ệ ần s cao, các tín hi t qu c s d ng cho các tín hi u x lý c u khi n ố ệu kế ả đượ ử ụ ệ ử ủa vi điề ể đến các thi t b n m ế ị chuyể ạch. Các sơ đồ chuy n m ch có ể ạ thể được phân lo i thành ạ các loại sau: - PWM hình sin và các d n xu a nó. ẫ ất củ - u ch vector không gian. Điề ế - u ch r ng xung không liên t Điề ế độ ộ ục. - n áp ch xung PWM. Giả ệ m đi ế độ - PWM d a trên t ng quát. ự ổ V i s phát tri n c a khoa h c và công ngh , các linh ki n bán d n ngày càng ớ ự ể ủ ọ ệ ệ ẫ nh g công su t mong mu n, kh t v i t n ỏ ọn nhưng vẫn đáp ứng đủ ấ ố ả năng đóng cắ ớ ầ s cao và ch u t t tr u ch vector không gian hi n nay ố ị ải vượ ội. Do đó thuật toán điề ế ệ đượ ử ụ ổ ế ạ ế ầ ện đạ c s d ng ph bi n trong các lo i bi n t n hi i. 2.1 Mô hình b n nhánh ộ nghịch lưu ba pha bố Biế ầ ồ ố (VSI) đượ ử ụ ộ n t n ngu n ba pha b áp n nhánh van c s d ng r ng rãi trong phân ph i các ng d n, h ng UPS ba pha và v n hành ch l ố ứ ụng phát điệ ệ thố ậ ế độ ỗi c a m t h ủ ộ ệ thống ba pha cân bằng, trong đó yêu cầu đầu ra điện áp ba pha cân b ng ằ
9 khi t i không cân b u ch vector không gian ba chi u (3-D SVM) ả ằng. Sơ đồ điề ế ề (Hình 2.1) c ch n khai DSP hi n khai , đượ ứng minh là tương thích với triể ện đại triể cho VSI b n nhánh van m là s d ng liên k t DC cao p hài ố , có ưu điể ử ụ ế hơn, phối hợ hòa và ít t n th t chuy n m ổ ấ ể ạch hơn so với phương pháp PWM hình sin[1]. Do đó, đây là lự ọn đầu tiên trong các sơ đồ a ch chuyể ạ n m ch cho bi n t n b n nhánh van. ế ầ ố Hình 2.1 ngh n nhánh van. Sơ đồ ịch lưu ba pha bố 2.2 Thu u ch vector không gian ật toán điề ế Khái ni u ch vector không gian ba chi u (3- gi i thi u ệm điề ế ề D SVM) được ớ ệ b i Richard Zhang trong tài li u [2]. K t ở ệ ể ừ đó, sơ đồ này được coi là sơ đồ ể chuy n m ch t t nh t cho VSI ba pha b n nhánh van u ki n t i không cân ạ ố ấ ố trong điề ệ ả b ng/phi tuy n . ằ ế [1] 2.2.1 Các tr ng thái c a van bán d n ạ ủ ẫ Các sơ đồ ể ạch trước đây cho mộ chuy n m t VSI ba pha ba nhánh van thông thườ o dù chúng có vô hướng hay đượ ự ệ ng, ch c th c hi n b ng k thu t s , ằ ỹ ậ ố đều được thiế ậ ố ệ ự ệ ủ khó. Đố ớ ố t l p t t và vi c th c hi n c a chúng là không i v i VSI ba pha b n nhánh van, vi c thêm nhánh ng tr ng thái chuy i tr ệ thứ tư làm cho số lượ ạ ển đổ ở thành 24 = 16 tr u chuy n m ch có th ạng thái. Điề này có nghĩa là các sơ đồ ể ạ ể được áp d ng trên bi n t n b n nhánh van ph c t n m ch ụ ế ầ ố ứ ạp hơn so với các sơ đồ chuyể ạ thông thường đượ ự ệ ế ầ c th c hi n trên bi n t n ba nhánh van.
10 Sau khi chuy i các vector chuy i trong t A-B-C sang t ển đổ ển đổ ọa độ ọa độ α- β γ, chúng được đặ ề ự ển đổi đượ ở - t trong không gian ba chi u. S chuy c cho b i phương trình sau[2]: 1 1 1 2 2 2 3 3 0 . 3 2 2 1 1 1 2 2 2 V Vaf V Vbf V Vcf      − −             = −                    [2.1] Các k t h c bi u di n b ng b ma tr ế ợp đóng ngắt các van IGBT đượ ể ễ ằ ộ ận [Sa,Sb,Sc,Sf], trong đó Sa u th r ng van IGBT phía trên trong nhánh A = ‘p’ biể ị ằ được đóng và Sa = ‘n’biểu th r ị ằng van IGBT phía dưới trong nhanh A được đóng, van còn l i c a nhánh b ng t. Kí hi áp d ng cho các nhánh pha B, pha ạ ủ ị ắ ệu tương tự ụ C và nhánh trung tính thứ tư. Hình 2.2 Các tr ng thái c . ạ ủa van
11 B ng 2.1 B ng các Sector chu n. ả ả ẩ Vaf Vbf Vcf Vα Vβ Vγ pppp 0 0 0 0 0 0 nnnp -Vg -Vg -Vg 0 0 -Vg pnnp 0 -Vg -Vg 2 3 Vg 0 2 3 Vg − ppnp 0 0 -Vg 1 3 Vg 1 3 Vg 1 3 Vg − npnp -Vg 0 -Vg 1 3 Vg − 1 3 Vg 2 3 Vg − nppp -Vg 0 0 2 3 Vg − 0 1 3 Vg − nnpp -Vg -Vg 0 1 3 Vg − 1 3 Vg − 2 3 Vg − pnpp 0 -Vg 0 1 3 Vg 1 3 Vg − 1 3 Vg − pppn Vg Vg Vg 0 0 Vg nnnn 0 0 0 0 0 0 pnnn Vg 0 0 2 3 Vg 0 1 3 Vg ppnn Vg Vg 0 1 3 Vg 1 3 Vg 2 3 Vg npnn 0 Vg 0 1 3 Vg − 1 3 Vg 1 3 Vg nppn 0 Vg Vg 2 3 Vg − 0 2 3 Vg nnpn 0 0 Vg 1 3 Vg − 1 3 Vg − 1 3 Vg pnpn Vg 0 Vg 1 3 Vg 1 3 Vg − 2 3 Vg
12 Hình 2.2 cho th y t 16 tr ng thái k p chuy i t c a các ấ ất cả ạ ết hợ ển đổ đóng ngắ ủ van bán d n IGBT. B 2.1 cho th y các giá tr ẫ ảng ấ ị điện áp đầu ra các nhánh van giữa các trạ tương ứ ệt kê điện áp đầ ự ng thái ng, li u c c [Vaf,Vbf,Vcf]T trong t a-b- ọa độ c và [Vα,Vβ,Vγ] trong t - - . C ng thành ph n V ọ ộ a đ α β γ[2] ần lưu ý rằ ầ γ không tu n t ầ ự và liên quan đến dòng trung tính. 2.2.2 V trí các vector trong không gian ị Theo nguyên lý c ngh n nhánh van, h ng vector ủa sơ đồ ịch lưu ba pha bố ệ thố chuẩn bao g m hai vector chuy ồ ển đổ ằ i b ng không (pppp,nnnn) và mười b n vector ố chuyển đổ ả ể ỗ ển đổ ộ i khác không (B ng 2.1). Có th xem m i vector chuy i cho b ngh ba pha b n nhánh van chia thành hai vector chuy i tùy thu c vào ịch lưu ố ển đổ ộ v nhánh trung tính. ị trí chuyển đổi của Hình 2.3 không gian các vector chu n. Sơ đồ ẩ
13 H ng t t c i sáu vector chuy i có th p x p thành nhi u ệ thố ấ ả mườ ển đổ ể được sắ ế ề l p trong không gian (Hình 2.3). Hai vector b ng nh v t ớ ằ không pppp và nnnn, đị ị ại điể ố ủ ọa độ α β γ ớ m g c c a khung t - - . Trên l p Vγ = 1/3.Vg có ba vector chuy i là ển đổ pnnn, npnn, nnpn. Trên l p V ớ γ = 2/3.Vg có ba vector i là ppnn, nppn, chuyển đổ pnpn. Trên l p V ớ γ = Vg có m t vector chuy i là pppn. Trên l p V chỉ ộ ển đổ ớ γ - = 1/3.Vg có ba vector chuy i là pnpp, ppnp, nppp. Trên l p V ển đổ ớ γ -2/3.V = g có ba vector chuyển đổi là pnnp, npnp, nnpp. Trên l p V ớ γ = -Vg chỉ có vector chuyển đổi là nnnp. Phép chi u c a t t c các vector chuy i tr l i trên m t ph - ế ủ ấ ả ển đổ ở ạ ặ ẳng α β tạo thành môt hình lục giác tương tự như biế ầ thông thườ n t n ba pha ba nhánh van ng. Các vector có chi u dài b ng 2/3.V ề ằ g, trong đó Vg b n áp m chi u ngh ằng điệ ột ề ịch lưu[2]. 2.2.3 T ng h p vector tham chi u ổ ợ ế Để ổ ợ ế ọa độ α β ầ ả ự ệ t ng h p vector tham chi u quay trong t - -γ ta c n ph i th c hi n các bước như sau: - và t di n. Xác định lăng trụ ứ ệ - u vector tham chi u. Chiế ế - nh trình t các vector chuy n m n. Xác đị ự ể ạ ợ ch đư c chọ - T o ch s u ch . ạ ỉ ố điề ế Đố ới SVM thông thườ i v ng (2- vi c t ng h p c a vector tham chi u xoay D), ệ ổ ợ ủ ế là đơn giả ển đồ ề ề luôn đượ ọ Tương tự n vì các vector chuy i li n k c ch n. trong 3-D SVM, t ng h c vector tham chi u xoay thì các vector chuy n m ch li n để ổ ợp đượ ế ể ạ ề k n m trong t - - c ch n. Tuy nhiên các vector chuy ề ằ ọa độ α β γ phải đượ ọ ển đổi liền k trong không gian ba chi u không d nh. Ph i m t n có th ề ề ễ xác đị ả ấ đế 2 bước để ể ch c ọ ể ạ ề ệ ụ ể là xác định lăng n các vector chuy n m ch li n k , c th trụ ụ trong hình l giác đượ ự ở ể ạ và xác đị ứ ệ ằ ừ c d ng b i các vector chuy n m ch nh t di n n m trong t ng lăng trụ. Sáu lăng ụ ể được xác đị ống như cách xác tr có th nh trong không gian gi định sáu Sector trong SVM thông thườ ỗi lăng ụ ng (2-D) m tr quay 60o so với lăng trụ ớ ẽ ử ụ ầ trư c. Ta s s d ng thành ph n Vα và Vβ c a vector tham chi xác ủ ếu quay để định lăng ụ ế ằm trong lăng ụ tr tham chi u n tr nào (Hình 2.4).
14 Hình 2.4 . Sơ đồ xác định lăng trụ Sau khi so sánh thành ph n ầ Vα và Vβ của vector tham chi u quay ế ta thu được sáu khối lăng trụ như sau: (Hình 2.5) Hình 2.5 trong không gian. Các lăng trụ
15 Sau khi xác đị đượ ụ ải xác đị ế ế nh c các lăng tr , ta ph nh ti p vector tham chi u n m trong kh i t di n nào trong b n kh i t di nh trong m ằ ố ứ ệ ố ố ứ ện được xác đị ỗi lăng trụ ỗ ứ ệ ồ ển đổ tương ứ (Hình 2.6). M i t di n bao g m ba vector chuy i khác không ng v i ba c nh c a t di n và hai vector chuy n m ch b ng không n ớ ạ ủ ứ ệ ể ạ ằ ằm ở đỉ ỗ nh m i tứ di n trùng v ệ ới g c t . Các vector này là các vector chuy i li n k ố ọ ộ a đ ển đổ ề ề đượ ử c s dụng để t ng h p thành các vector tham chi u. ổ ợ ế Trong trường hợp điện áp đố ứ i x ng ho ng nh , vector tham chi u s n gi a c ặc có dao độ ỏ ế ẽ chỉ ằm trong hai lăng trụ ở ữ ủa các kh i là các t n s m t và s hai n m trong kh ối lăng trụ (gọ ứ diệ ố ộ ố ằ ối lăng trụ). Trong trườ ợp điệ ất đố ứ ứ ệ ở hai đầu lăng ng h n áp m i x ng hoàn toàn thì các t di n trụ ớ ợc xét đế ứ ệ ố ố ố m i đư n (t di n s ba và s b n). Hình 2.6 Các t di . ứ ện trong lăng trụ
16 Để ế ị ị ủ ứ ệ ế ụ quy t đ nh v trí c a t di n xoay vector tham chi u trong lăng tr , thông tin v n áp ba pha trong t A-B-C là c n thi t do b u t m t nh n xét ề điệ ọa độ ầ ế ắt đầ ừ ộ ậ “Nế ế ằ ứ ệ ẩ ỏa mãn điề u vector quay tham chi u n m trong t di n có ba vector chu n th u ki n hình chi u c ba vector chu ệ ế ủa ẩn này theo phương vector u(v1u, v2u, v3u) đều nh n giá tr u c u lên ậ ị dương hoặ ế c âm thì khi đó hình chi ủa vector quay tham chiế phương vector u cũng nhậ ị dươ ặ ận xét này hoàn toàn đúng n giá tr ng ho c âm”. Nh vì n u v ế 2u và v3u cùng d u thì (v ấ 2u, v3u, v”u) cùng dấu, do đó mà (v1u, v”u) cùng dấu => (v1u, v”u, v’u) cùng dấu. Mà ta có (v’u, vu) cùng d u nên v ấ u s mang d u c ẽ ấ ủa hình chi u ng v i ba vector chu n trong t di c chi ế ứ ớ ẩ ứ ện đượ ếu theo phương vector u. T ng k t l i t di n có th c ch n b ng cách so sánh tr c ti p các giá tr ổ ế ạ ứ ệ ể đượ ọ ằ ự ế ị t n áp ba pha A-B-C v ng 2.2) . ức thời củ ệ a đi trong tọ ộ a đ ới 0 (Bả [2] B ng 2.2 u ki nh t di n. ả Điề ện xác đị ứ ệ Lăng trụ T n ứ diệ Vector chu n ẩ Điề ệ u ki n P1 T1 pnnn, pnnp, ppnp VA>0, VB<0, VC<0 T2 pnnn, ppnn, ppnp VA>0, VB>0, VC<0 T3 pnnn, ppnn, pppn VA>0, VB>0, VC>0 T4 pnnp, ppnp, nnnp VA<0, VB<0, VC<0 P2 T1 ppnn, ppnp, npnn VA>0, VB>0, VC<0 T2 ppnp, npnn, npnp VA<0, VB>0, VC<0 T3 ppnn, npnn, pppn VA>0, VB>0, VC>0 T4 ppnp, npnp, nnnp VA<0, VB<0, VC<0 P3 T1 npnn, npnp, nppp VA<0, VB>0, VC<0 T2 npnn, nppn, nppp VA<0, VB>0, VC>0 T3 npnn, nppn, pppn VA>0, VB>0, VC>0 T4 npnp, nppp, nnnp VA<0, VB<0, VC<0
17 P4 T1 nppn, nppp, nnpn VA<0, VB<0, VC>0 T2 nppp, nnpn, nnpp VA>0, VB<0, VC>0 T3 nppn, nnpn, pppn VA>0, VB>0, VC>0 T4 nppp, nnpp, nnnp VA<0, VB<0, VC<0 P5 T1 nnpn, nnpp, pnpp VA<0, VB<0, VC>0 T2 nnpn, pnpn, pnpp VA>0, VB<0, VC>0 T3 nnpn, pnpn, pppn VA>0, VB>0, VC>0 T4 nnpp, pnpp, nnnp VA<0, VB<0, VC<0 P6 T1 pnpn, pnpp, pnnn VA>0, VB<0, VC>0 T2 pnpp, pnnn, pnnp VA>0, VB<0, VC<0 T3 pnpn, pnnn, pppn VA>0, VB>0, VC>0 T4 pnpp, pnnp, nnnp VA<0, VB<0, VC<0 2.2.4 Xác đị ời gian điề ế nh th u ch Sau khi xác định đượ ị ế ối lăng trụ ầ c v trí vector tham chi u trong kh thì ta c n chiế ế ể u vector tham chi u lên vector chuy n mạch để ờ ỗ tính toán th i gian m i sector chuyể ạch đượ ọn, tương tự như phương pháp điề ế ự n m c ch u ch SVM 2D. S khác bi i v i SVM , có ba vector chuy i khác không tham gia vào quá ệt là đố ớ 3D ển đổ trình tổ ợ ề ng h p trong không gian ba chi u. Giả s vector tham chi u n ử ế ằm trong lăng trụ I và t di n 1, V ứ ệ ref = [Vα_ref Vβ_ref Vγ_ref]T , các vector chu n có s n là V ẩ ẵ 1 = [pnnn], V2 = [pnnp], V3 = [ppnp], V0 = [pppp,nnnn]. Tỷ ệ ờ ự l th i gian th c hiệ ỗ ẩn đượ ở n m i vector chu c tính b i: 1 1 2 2 3 3 . . . ref V d V d V d V = + + [2.2]
18 _ref 1 2 _ref 3 _ref 1 0 1 1 1 3 1 2 2 0 3 0 g V d d V V d V                  = − −                     [2.3] 1 2 3 1 z d d d d = − − − [2.4] Trong công th c [2.3] và [2.4] thì d ứ 1, d2, d3, dz là i t s u ch c a m ỷ ố điề ế ủ ỗ vector chu c ch n khi vector quay tham chi u n m trong t di , m i t ẩn đượ ọ ế ằ ứ ện đó ỗ ứ di n có m t b ma tr n ệ ộ ộ ậ riêng để có th thay th vào công th c [2.3] nh m tính toán ể ế ứ ằ các t c hi ỷ ố điề ế ờ ự s u ch th i gian th ệ ẩ ả n vector chu n (B ng 2.3). B ng 2. 3 n tính toán t s bi u di n. ả Ma trậ ỷ ố ể ễ Tứ diện Lăng trụ 1 2 3 4 I 1 0 1 1 3 1 2 2 0 3 0       − −         3 3 0 2 2 1 3 1 2 2 1 3 1 2 2   −       −       −       3 3 0 2 2 0 3 0 1 3 1 2 2   −           − −     3 3 0 2 2 0 3 0 1 0 1   −         − −       II 1 0 1 1 3 1 2 2 3 3 0 2 2         −       −     3 3 0 2 2 1 3 1 2 2 1 0 1         −     − −         3 3 0 2 2 3 3 0 2 2 1 3 1 2 2         −       − −       3 3 0 2 2 3 3 0 2 2 1 3 1 2 2         −       − −       III 1 3 1 2 2 1 3 1 2 2 3 3 0 2 2   −       −       − −       0 3 0 1 3 1 2 2 1 0 1    − −   − −   0 3 0 3 3 0 2 2 1 0 1       − −         0 3 0 3 3 0 2 2 1 3 1 2 2         − −       −    
19 IV 1 3 1 2 2 1 0 1 0 3 0   −     − −     −       3 3 0 2 2 1 3 1 2 2 1 3 1 2 2   −       − −       − −       3 3 0 2 2 0 3 0 1 0 1  −    −     3 3 0 2 2 0 3 0 1 3 1 2 2   −       −     −     V 1 3 1 2 2 1 0 1 3 3 0 2 2  − −   − −    −   3 3 0 2 2 1 0 1 1 3 1 2 2  − −      − −   3 3 0 2 2 3 3 0 2 2 1 3 1 2 2   − −       −       −       3 3 0 2 2 3 3 0 2 2 1 3 1 2 2  − −    −    −    VI 1 3 1 2 2 1 3 1 2 2 3 3 0 2 2  − −    − −       0 3 0 1 0 1 1 3 1 2 2   −     −   0 3 0 3 3 0 2 2 1 3 1 2 2   −      −   0 3 0 3 3 0 2 2 1 0 1   −         − −     B ng 2. 4 n t n. ả Sơ đồ tuầ ự các vector chuẩ T n ứ diệ Lăng trụ 1 2 3 4 I V1 : pnnn V2 : pnnp V3 : ppnp V1 : pnnn V2 : ppnn V3 : ppnp V1 : pnnn V2 : ppnn V3 : pppn V1 : pnnp V2 : ppnp V3 : nnnp II V1 : ppnn V2 : ppnp V3 : npnn V1 : ppnp V2 : npnn V3 : npnp V1 : ppnn V2 : npnn V3 : pppn V1 : ppnp V2 : npnp V3 : nnnp III V1 : npnn V2 : npnp V3 : nppp V1 : npnn V2 : nppn V3 : nppp V1 : npnn V2 : nppn V3 : pppn V1 : npnp V2 : nppp V3 : nnnp
20 IV V1 : nppn V2 : nppp V3 : nnpn V1 : nppp V2 : nnpn V3 : nnpp V1 : nppn V2 : nnpn V3 :pppn V1 : nppp V2 : nnpp V3 : nnnp V V1 : nnpn V2 : nnpp V3 : pnpp V1 : nnpn V2 : pnpn V3 : pnpp V1 : nnpn V2 : pnpn V3 : pppn V1 : nnpp V2 : pnpp V3 : nnnp VI V1 : pnpn V2 : pnpp V3 : pnnn V1 : pnpp V2 : pnnn V3 : pnnp V1 : pnpn V2 : pnnn V3 : pppn V1 : pnpp V2 : pnnp V3 : nnnp Cuối cùng để ạo đượ t c thờ ự ệ ẩ ấ ừ ỷ i gian th c hi n các vector chu n, ta l y t các t s u ch c hi n c a các vector chu n là d ố điề ế đã tính từ trước thự ệ ủ ẩ 1, d2, d3, dz và dựa vào n t trong vi c ch n các vector chu n (B ng 2.4) Có ba thu t toán sơ đồ tuầ ự ệ ọ ẩ ả . ậ SVM có thể dùng đó là: - ng (Hình 2.7 Trình tự đối xứ ). - không n t t (Hình 2.8 Trình tự chuyển mạch hiệ ại cao nhấ ). - i vector không xen k (Hình 2.9 Chuỗ ẽ ). Hình 2.7. i x ng. Trình tự đố ứ Sơ đồ ự đố ứ ẽ trong trườ ợ ế ằ xung trình t i x ng v ng h p vector tham chi u n m trong tứ diện 1, lăng kính 1. Vớ ể ử ụ ệt để ụ ủ i cách này ta có th s d ng tri tác d ng c a các vector chu n b ng không trong vi c chuy n m ch, nó chia vector không thành ẩ ằ ệ ể ạ các ph n nh xen vào gi a nh ng tr ng thái chuy n m ầ ỏ ữ ữ ạ ể ạch để đảm b o chuy n m ả ể ạch trơn hơn. Do đó mà sơ đồ ổ ấ ứ ụ ề ế này có t ng sóng hài th p, ng d ng nhi u trong bi n
21 t n ngu i x ng d ng sóng. S l n chuy n m ch trong ầ ồn điện áp ba pha, vì tính đố ứ ạ ố ầ ể ạ m n l y m u là tám (Hình 2.7 ộ ạ t giai đo ấ ẫ ). Hình 2.8. không chuy n m hi n t t. Trình tự ể ạch ệ ại cao nhấ Sơ đồ ự ể ạ ệ ạ ự ự ế xung trình t không chuy n m ch hi n t i cao d a trên th c t là các t n th t chuy n m ch là x p x t l ổ ấ ể ạ ấ ỉ ỷ ệ thuận với cường độ của dòng điện được chuy n ể m n l tránh chuy n m n t c th i cao nh t. ạch và do đó sẽ thuậ ợ ể i đ ể ạch với dòng điệ ứ ờ ấ Điều này có th x y ra trong h u h ể ả ầ ết các trường h p, b i vì t t c vector chu n li ợ ở ấ ả ẩ ền k trong m t kh i t ng thái c a các van trong m ề ộ ố ứ diện đã cho khác nhau về trạ ủ ột nhánh. Do đó bằng cách ch s d ng m t vector không, nnnn ho c pppp trong m ỉ ử ụ ộ ặ ột kh di i chuy i gì c ( ối tứ ện đã cho, một trong hai nhánh không phả ển đổ ả Hình 2.8). Tuy nhiên, do vi c l a ch n vector chu c th c hi n d ệ ự ọ ẩn khác không đượ ự ệ ựa trên vector điệ ốn, pha và cường độ ủa dòng điện được xác đị n áp ra mong mu c nh b i t i, không ph tránh chuy n pha mang dòng cao nh ở ả ải lúc nào cũng có thể ể ất. Trong trườ ợ ư vậy, pha mang dòng điệ ứ hai không đượ ể ng h p nh n cao th c chuy n đổi nhưng tiế ệ ổ ấ ể ạch đượ ả ệ ạ t ki m t n th t chuy n m c gi m. Vi c chia các vector ho t độ ề vector không như đượ ể ị ẫn đế ảm đáng kể ố ầ ng v c hi n th d n gi sóng hài. S l n chuyể ạ ộ ạ ấ ẫ n m ch trong m t giai đo n l y m u là sáu.
22 Hình 2.9. i vector không xen k . Chuỗ ẽ Trong sơ đồ ỗ ẽ xung chu i vector không xen k (Hình 2.9), các vector không (pppp, nnnn) đượ ử ụ ế ể ạ ề ề để ầ c s d ng thay th trong các chu kì chuy n m ch li n k t n s n m ch gi t n a. Tuy nhiên th i gian l y m u v ố chuyể ạ ảm đi mộ ử ờ ấ ẫ ẫn không đổi gi ng h p khác. S l n chuy ch trong m n l y m u ống như các trườ ợ ố ầ ển mạ ột giai đoạ ấ ẫ là ba và do đó tổ ấ ển đổ ự ế ẽ ả ậ ệ ạ n th t chuy i d ki n s gi m. Tuy v y sóng hài hi n t i cao hơn đáng kể ự ồ ạ ủ ở ộ ử ầ ố ấ ẫ do s t n t i c a sóng hài m t n a t n s l y m u. D ng sóng c a ch s u ch có th c l y t các t l nhi m v c a các ạ ủ ỉ ố điề ế ể đượ ấ ừ ỷ ệ ệ ụ ủ vector chuy n m ch d1, d2, d3 và dz b ng cách s p x p chúng trong m t chu kì ể ạ ằ ắ ế ộ chuyển m ch theo m t th t nh ạ ộ ứ ự ất định như một trong ba cách xây dựng xung điều khi c nêu trên. ển đã đượ ở Đố ớ ấn đề ứ ải đố ứ ạ ỉ ố điề ế thu đượ i v i v nghiên c u t i x ng, d ng sóng ch s u ch c b ng cách cung c p tín hi u tham chi u hình sin ba pha cân b u th ằ ấ ệ ế ằng như biể ức: ab_ref 0 _ref 0 _ref sin( t) sin( t 120 ) sin( t 120 ) bc i g ca V V M V V            = −         +     [2.5] Quỹ đạ ủ ế ộ ỉ ự ớ o c a vector tham chi u quay là m t vòng tròn ch d a trên l p Vγ = 0, g c trùng v i g c c a h t - - . Vector tham chi u quay trong t - ố ớ ố ủ ệ ọa độ α β γ ế ọa độ α β γ sau đó đượ ở - c cho b i:
23 _ref _ref _ref cos( t) sin( t) 3 0 i g V M V V V              =             [2.6] D ng sóng ch s u ch hi n trong hình 2.10, v ng liên ạ ỉ ố điề ế được thể ệ ớ ờ i các đư t c hi n th s u ch t cho th ụ ể ị chỉ ố điề ế cho nhánh đầu tiên, trong khi đường nét đứ ấy ở ứ nhánh th tư[2]. Hình 2.10. D ng sóng ch s u ch . ạ ỉ ố điề ế Sơ đồ ố ủa phương pháp điề ế ịch lưu ba kh i c u ch vector không gian cho ngh pha b n nhánh van (3- c nêu chi ti t trong Hình 2.11. T giá tr n ố D SVM) đượ ế ừ ị điệ áp ba pha trên h trong t A-B-C, ta phân tích thành ệ thống điện ba pha đo về ọa độ các thành ph n áp trong t - - nh ần điệ ọa độ α β γ. Sau đó từ các vector điện áp xác đị đượ ở ọa độ C và α β γ, ta sẽ xác đị ị c trong hai khung t A-B- - - nh v trí vector tham chiếu trong các lăng trụ ứ ệ ồ ệ ố điề ế ừng đố và t di n r i tính ra các h s u ch . Tùy vào t i tượng điều khi n mà ta ch ể ọn phương thức tính toán k t h p các h s ế ợ ệ ố điều ch theo ế t van bán d ừng cách riêng để có thể tính được thờ ắ i gian đóng ng t các ẫn để đưa ra điề ể ệ ố ịch lưu. u khi n h th ng ngh
24 Hình 2.11. kh u ch vector không gian ba pha b n nhánh van. Sơ đồ ối điề ế ố
25 CHƯƠNG III: THUẬT TOÁN ĐIỀ Ể U KHI N Các b bi và có c các bi n m t chi u và bi n xoay ộ ến đổi DC-AC AC-DC ả ế ộ ề ế chi c ề ầ ố ấ ề mô hình cũng như thiế ế điề ể ẽ ững đặ u t n s th p nên v t k u khi n s có nh điể ục tiêu điề ể ủ ộ ến đổ ụ ộ m riêng. M u khi n c a các b bi i có khâu ph AC thu c vào chức năng củ ộ ến đổ ố ệ ớ ấ a b bi i trong m i liên h v i dòng công su t i trao đổ ới lướ i v AC. N u b bi i làm vi c v i m t t i xoay chi u ế ộ ến đổ ệ ớ ộ ả ề AC độ ậ ục tiêu điề c l p thì m u khi m b và t n s ển là đả ảo biên độ ầ ố điện áp ra thay đổi được theo như mong muốn (bám theo lượng đặ ề ầ ố và điện áp). Ngượ ạ ế ộ ến đổ ế ố ự t v t n s c l i, n u b bi i k t n i tr c tiế ới lưới điệ ệ ụ ằ ấ ữ p v n thì nhi m v chính là cân b ng công su t gi a phía và phía DC AC, khi đó mục tiêu điề ển chính là đả ảo điề ỉnh được điệ ộ u khi m b u ch n áp m t chiều . DC ( ng h p b bi i làm vi t b c) trong trườ ợ ộ ến đổ ệc như mộ ộ chỉnh lưu tích cự Các yêu c u v u khi n v n gi i các b bi ầ ề chấ ợng điề t lư ể ẫ ống như đối vớ ộ ến đổi DC DC - , đó là đả ả ệch tĩnh trong phạ ặ m b o sai l m vi cho phép (ho c không có sai lệch tĩnh), băng thông đủ ộng và độ ắ r t t d n phù h ầ ợp (thông thườ ừ ng t 0,7 tr lên). ở Ngoài m u khi n chính trên nh ng m c tiêu khác có th ục tiêu điề ể ữ ụ ể đóng vai trò quan tr ng tùy theo ng d ng yêu c u. Tùy theo các m u khi n các mô ọ ứ ụ ầ ục tiêu điề ể hình có thể phải có d ng phù h ạ ợp. Do đó phương pháp trung bình phần tử đóng cắt s c s d mô hình hóa b ngh n nhánh van. T ẽ đượ ử ụng để ộ ịch lưu ba pha bố ừ đó áp d ng m ụ ạch vòng điện áp AC, b ng cách chuy n h t ằ ể ệ ọa độ ừ t h t ệ ọa độ tĩnh sang hệ t ng b d0q. Lúc này các bi n tr ng thái s thành các bi n DC và dòng ọ ộ a đ đồ ộ ế ạ ẽ trở ế điệ ở ồ ầ ụ n tr nên g m ba thành ph n: dòng tác d ng id, dòng ph n kháng i ả q, dòng i0. M i liên h chéo gi n có th bù trong b u ch nh ho ố ệ ữa hai kênh dòng điệ ể ộ điề ỉ ặc ở ngoài, như vậ ể điề ể ột cách độ ập. Phương trình trạ y có th u khi n m c l ng thái trung bình phi tuy n, bilinear, g m các bi n , có th n hành tuy n tính hóa quanh ế ồ ế DC ể tiế ế điể ệ ằng để ợ ệ ỏ m làm vi c cân b có đư c mô hình tín hi u nh . AC 3.1 Mô hình hóa b ngh n nhánh ộ ịch lưu ba pha bố Đố ớ ộ ến đổ ệ ể ễn các đại lượng ba pha, điệ i v i các b bi i ba pha vi c bi u di n áp hay dòng điệ ằ ộ ệ ọa độ αβγ đượ coi như một phương n, b ng m t vector trên h t tĩnh c pháp tiêu chu n. V i cách bi u di n qua vector thay vì ph i vi ẩ ớ ể ễ ả ết ba phương trình cho ba pha a x , b x , c x chỉ ần ba phương trình cho mỗ ầ còn c i thành ph n x ,x ,x
26 nghĩa là đây cũng là cách để ả ậ ệ phương trình. Bằ ến đổ ệ ọ gi m b c h ng phép bi i h t a độ αβγ ệ ọa độ đồ ộ ớ ụ 0d đặ ới vector điệ tĩnh sang h t ng b d0q, v i tr c t trùng v n áp, các đại lượ ề ng xoay chi u x ,x ,x bi ng m t chi ến đổi sang các đại lượ ộ ều d x , q x , 0 x , c bi u di n trên các bi n m t chi u . T phương trình trạng thái đượ ể ễ ế ộ ề DC [3] ừ đây l i có th áp d ạ ể ụng các phương pháp thiế ế t k điề ển như đố u khi i v i các b bi ớ ộ ến đổi DC-DC. Hình 3.1 D ng tín hi u sau khi chuy n sang t d0q ạ ệ ể ọ ộ a đ 3.1.1 Mô hình trung bình tín n hiệu lớ Để ệ ệ ả ế ẫn là khóa lý tưở ti n cho vi c mô hình hóa ta gi thi t các van bán d ng nghĩa là 1 – – ẽ có sơ đồ khóa đóng cắt như sau: on, 0 off. Lúc này ta s
27 Hình 3.2 ngh n nhánh Mô hình khóa đóng cắt của bộ ịch lưu ba pha bố T , ta c ừ sơ đồ ó được phương trình điện áp như sau: . s bu s s di V V Ri L dt = + + [3.1]  cf . . . a af a buA b bf b buB c c buC di V i R L V dt di V i R L V dt di V i R L V dt  = + +    = + +    = + +   [3.2] mà af bf cf . . . g af g bf g cf V V d V V d V V d  =  =   =  [3.3] Trong đó daf, dbf, dcf là tỷ ố điề ế s u ch các nhánh van . [3] Giả ế ầ ố ể ạch cao hơn nhiề ớ ầ ố cơ bả ỏ thi t t n s chuy n m u so v i t n s n và b qua các thành ph n ký sinh trong m g n sóng c n áp và dòng ầ ạch điện do đó độ ợ ủa điệ điện là không đáng kể. Ta s áp d ẽ ụng phương pháp trung bình phầ ử đóng cắt để n t l p ra mô hình trung bình tín hi u l n t t hình 3.2 v i gi ậ ệ ớ ừ mô hình khóa đóng cắ ớ ả thiế ồn đầ ồn điện lý tưởng có độ ớ t ngu u vào DC là ngu l n là Vg. Từ đó ta có mô hình trung bình tín hi u l n trên h t ABC (hình 3.3). ệ ớ ệ ọ ộ a đ
28 Hình 3.3 Mô hình trung bình tín hi u l n trên h t ABC ệ ớ ệ ọ ộ a đ n d u ra c a t Các phương trình vi phân mô tả dòng điệ ẫn và điện áp đầ ủ ụ điện trong mô hình mạch điện như sau: g a n n AG af g b n n BG bf g c n n CG cf V di L di V d dt L dt L L V di L di V d dt L dt L L V di L di V d dt L dt L L  = + −    = + −    = + −   [3.4] Trong đó 0 a b c n I I I I + + + = [3.5] 1 AG a LA BG b LB CG c LC V I I d V I I dt C V I I               = −                      [3.6] Trong đó ILA, ILB, ILC n t các pha a,b,c. là dòng điệ ải ở Nguồ ụ ộ n dòng DC ph thu c Ir l n: có độ ớ Ir = an bn cn d d d   T a b c I I I [3.7] •Phương pháp chuyể ệ ụ ọ ộ ụ ậ ể ệ ọa độ n h tr c t a đ áp d ng ma tr n chuy n h t T 4: Phép bi o t t abc sang t ến đổi nghị ả ch đ ừ ọ ộ a đ ọ ộ a đ aq0: [3.8]
29 0 T d q X X X    = T4.  T a b c X X X Với: T4 = 2 3 2 2 cos( ) cos( ) cos( ) 3 3 2 2 sin( ) sin( ) sin( ) 3 3 1 1 1 2 2 2 t t t t t t             − +       − − − − +           [3.9] Phép bi o t t dq0 sang t ến đổi nghị ả ch đ ừ ọ ộ a đ ọ ộ a đ abc:   T a b c X X X = T4 -1 . 0 T d q X X X     [3.10] Với T4 -1 = cos( ) sin( ) 1 2 2 cos( ) sin( ) 1 3 3 2 2 cos( ) sin( ) 1 3 3 t t t t t t               −     − − −       + − +   [3.11] Áp d ng bi ụ ến đổi Park cho công thức điện áp, chúng ta có điện áp tụ điện đầu ra theo tọ ộ dq0 đượ a đ c biể ị như u th sau: 0 T d q V V V    = T4  T AG BG CG V V V [3.12] Dòng điệ ọ ộ n trong t a đ dq0: 0 T d q I I I     = T4  T a b c I I I [3.13] Dòng tả ọa độ i trong t dq0: T Ld Lq Lo I I I     = T4  T La Lb Lc I I I [3.14] T s u ch nhanh van ỷ ố điề ế 0 T d q d d d     = T4 T af bf cf d d d     [3.15]
30 Mô hình tín hi u l n c a bi n t n trong t dq0 có th ệ ớ ủ ế ầ ọa độ ể thu đượ ằ c b ng cách áp d a ụ ậ ến đổ ng ma tr n bi i tọa độ ả ế ủ T4 cho c hai v c [3.4], [3.6], [3.7] T4  T n n n I I I =   0 0 3 T o I − [3.16] 1 0 4 4 4 0 dq abc dq dX dX dT T T X dt dt dt − = + và 1 4 4 0 0 0 0 0 0 0 dT T dt   − −     =       [3.17] Mô hình trong hệ ọ ộ dq0 như sau: t a đ d dt 0 d q I I I           = VgG 0 d q d d d           + G 0 d q V V V           +  0 d q I I     −       [3.18] d dt 0 d q V V V           =  0 d q V V   −    + 1 C 0 d q I I I                - Ld Lq Lo I I I                [3.19] Trong đó: G = 1 0 0 1 0 0 1 0 0 3 n L L L L         +  Ip = 0 3 3 3 2 2 d q d d d    0 T d q I I I     [3.20] •Cuố ệ ớ ệ ọ ộ i cùng ta có mô hình tín hi u l n trên h t a đ dq0:
31 Hình 3.4 Mô hình tín u l n trên h t dq0 hiệ ớ ệ ọa độ Hình 3.5 kh u khi n h ng Sơ đồ ố ề i đi ể ệ thố 3.1.2 Mô hình tín hi u nh ệ ỏ Ở ạ ậ ến điệ ẽ tr ng thái xác l p, các bi n áp s có giá trí : [4] 0 T d q V V V    = ln_ 0 0 T pk V     [3.21]
32 Cho các biến đạ ằ o hàm b ng không ( X • = 0) ta sẽ tìm được giá tr xác l p c ị ậ ủa các tín hiệu: 0 d q I I I           = Ld Lq Lo I I I           +Vln_pk 0 0 C            [3.22] 0 d q D D D           = 1 g G V − . d dt Ld Lq Lo I I I      + g L V  0 Ld Lq I I −           + ln_ pk g V V 2 1 0 0 LC   −         [3.23] V i cân b thành: ới tả ằng phương trình [3.23] trở 0 d q D D D           = g L V  0 Ld Lq I I −           + ln_ pk g V V 2 1 0 0 LC   −         [3.24] Tuyến tính hóa quanh điể ệ ằ ớ ến độ ỏ m làm vi c cân b ng v i các bi ng nh : x = x̂ + X ta sẽ ệ ỏ có mô hình tín hi u nh AC Hình 3.6 Mô hình tín hi u nh trên h t dq0 ệ ỏ ệ ọa độ Trong đó: Gd = 3 ˆ ˆ ( ) 2 d d d d D I d I + [3.25]
33 Gq = 3 ˆ ˆ ( ) 2 q q q q D I d I + [3.26] Go = 3 ˆ ˆ ( ) 2 o o o o D I d I + [3.27] 3.2 C n ấu trúc điều khiể Yêu c u cho b u khi m b n áp cho t ng ầ ộ điề ển: Đả ảo bù được điệ ải trong trườ h p x y ra s c bi n áp ng n h n ợ ả ự ố ến động điệ ắ ạ V i yêu c ra, b u khi n áp s có m t m u khi ớ ầu đề ộ điề ển điệ ẽ ộ ạch vòng điề ển điện áp s d ng b ử ụ ộ điều khi n lead- k t h p v i b ể lag ế ợ ớ ộ điều khi n PI ể . Nhận xét r ng ằ vòng điề ể u khi n này ch m b u khi ỉ đả ảo điề ển đượ ầ ứ ự c thành ph n th t thu n áp ận điệ t i theo yêu c u. nâng cao ch u khi n, xu t s d ng thêm ả ầ Do đó, để ất lượng điề ể đề ấ ử ụ m t tín hi ộ ệu feed forward điện áp lưới để c ng vào tín hi ộ ệu điều khi n, tín hi u này ể ệ s giúp bù thành ph n th t ngh ch khi có s s t áp không cân b ẽ ầ ứ ự ị ự ụ ằng trên lưới. Ở đây hệ ố ế ạ ẽ đượ ọ ằ ị ả ỉ ố ế s khu ch đ i K s c ch n b ng ngh ch đ o t s bi n áp. Hình 3.7 C u khi n áp ấu trúc vòng điề ển điệ Nhậ ằng đặc tính đối tượng dòng điện và điệ ầ ố ắ n xét r n áp có cùng t n s c t, n u thi t k ế ế ế điều khi n theo ki u ể ể thông thường, v i m ớ ạch vòng dòng điện bên trong m n áp thì m ch vòng bên trong ph i có t ạch vòng điệ ạ ả ốc độ đáp ứng nhanh hơn m ch vòng bên ngoài. N v y ta ph i hi sinh t ạ hư ậ ả ốc độ đáp ứng c a m n ủ ạch vòng điệ áp bên ngoài. Vì v y, thay vì thi t k ki ng, ta s s d ậ ế ế ểu thông thườ ẽ ử ụng vòng điều khi n feedforward cho m n. Khi giá tr t quá m ể ạch vòng dòng điệ ị dòng điện vượ ức cho phép u khi n s n t v , khi đó vòng điề ển dòng điệ ẽ tác động để đưa dòng điệ ải ề l i m c cho phép. B u khi n dùng b u khi n t l P ạ ứ ộ điề ể ở đây sẽ ộ điề ể ỉ ệ để có được đường “đặ I” như hình 3. c tính máy xúc U- 8.
34 Hình 3.8 c tính U-I c bù ngh Đặ ủa bộ ịch lưu 3 pha 4 nhánh B u khi n feedforward b o v quá dòng s là khâu khu i h s ộ điề ể ả ệ ẽ ếch đại vớ ệ ố như sau: Kp = Uđm/(1.2Iđm) Cu c c u khi hi hình 3.9: ối cùng ta thu đượ ấu trúc điề ển như được thể ện ở Hình 3.9 C u khi n trên h t dq0 ấu trúc điề ể ệ ọ ộ a đ Sơ đồ điề ể ẽ ồ u khi n s bao g m: - H n áp trên h ng ba pha hi n t i và x lý, tính toán, phân ệ thống đo điệ ệ thố ệ ạ ử tích tố ộ ủa vector điệ c đ góc c n áp.
35 - Hệ thống đo dòng điện trên h ng ba pha hi n t i và x lý, tính toán, phân ệ thố ệ ạ ử tích tố ộ ủa vector điệ c đ góc c n áp. - i h n. Khối giớ ạ - n t t h t A-B-C sang h t dq0. Khối chuyể ọ ộ a đ ừ ệ ọ ộ a đ ệ ọ ộ a đ - i Set t giá tr mong mu n, bao g m giá tr mong mu n Khố point đặ ị ố ồ ị biên độ ố c n áp ra cho thành ph n th t n và giá tr b ng 0 cho thành ph n th t ủa điệ ầ ứ ự thuậ ị ằ ầ ứ ự ngh ch và th t không. ị ứ ự - B u khi n PI, b u khi n leadlag. ộ điề ể ộ điề ể - u feedforward giá tr ng vào tín hi u khi n. Tín hiệ ị điện áp lưới cộ ệu điề ể - i chuy i các giá tr c v t - - c U Khố ển đổ ị có đượ ề ọa độ α β γ để đượ α, Uβ, Uγ và tọa độ A-B-C để được Uaf, Ubf, Ucf để đưa vào tính toán xung mở van cho b ngh ch ộ ị lưu. - t toán SVM 3D. Khối thuậ – - t n áp. Khối nghịch lưu ba pha bốn nhánh van để ạo điệ Điề ạ ế ủa phương pháp này là phả ị ể ệ u h n ch c i d ch chuy n tín hi u 1/4 chu kì t n s n nên s t u khi n không th ph n ng ầ ố cơ bả ẽ ạo nên độ trễ, có nghĩa là bộ điề ể ể ả ứ v i b t kì thay i nào trong h ng m t cách ngay l p t c do b 1/4 chu kì. ớ ấ đổ ệ thố ộ ậ ứ ị trễ Do đó đáp ứng động c a b ủ ộ điều khiển đã bị ảnh hưởng, đặc biệt là trong điều ki n ệ t . ải nhẹ 3.3 Thi t k b u khi n áp trên mi ế ế ộ điề ể ệ n đi ền tần số T mô hình tín hi u nh AC (hình 3.6) ta th y n u b qua thành ph n xen ừ ệ ỏ ấ ế ỏ ầ kênh thì mô hình tín hi u nh AC có th coi là ba b chuy i buck DC ệ ỏ ể ộ ển đổ – DC. Do đó, ta có thể ứ ụ ế ế ộ điề ể ộ ển đổ ng d ng cách thi t k b u khi n cho b chuy i buck DC – ấ ộ ạ như sau: C DC. u trúc b bù lead- d lag có ng Gc(s) = Kc 1 1 1 z L p s s s      +       +       +       [3.28]
36 Trong đó, z  và p  được xác đị ức xác đị ầ ố điể nh qua công th nh t n s m không và điể ự ủ ộ bù dướ m c c c a b i đây và L  s n b ng ẽ được chọ ằ 20 c f . 1 sin 1 sin 1 sin 1 sin z c p c f f f f      − =  +   +  =  −  [3.29] Khi b qua tích các tín hi u nh và nhi u c a ngu n DC, ta có hàm truy ỏ ệ ỏ ễ ủ ồ ền đố ợng kênh d,q,0 như sau: i tư Gdq(s) = ( ) 3 2 ( ) g n n n V L s R CLL s CLRs L L s R + + + + + [3.30] Go(s) = ( ) 3 2 ( 3 ) ( 3 ) ( 4 ) g n n n n n V L s R C L L L s C L L Rs L L s R + + + + + + + [3.31] V i b c thêm vào hàm truy ng [3.30] [3.31], b bù s ớ ộ bù đượ ền đối tượ – ộ ẽ đượ ế ế ề ộ bù có độ ự ữ c thi t k sao cho hàm truy n sau khi thêm b d tr pha là 550 . Để đạt đượ ụ c m c tiêu này hoàn thoàn ph thu c vào pha c ụ ộ ủa bộ bù đượ ế ế ố c thi t k , m i quan h gi a pha b u ch nh và d pha c a hàm truy ệ ữ ộ điề ỉ ự trữ ủ ền đạt đối tượng được thể ệ ứ hi n theo công th c sau: ( ) ( ) 0 180 c c c PM vd arcG j arcG j        = = = − + − [3.32] 3.3.1 Tính toán b n kênh d-q ộ điều khiể Như đã nêu ở trên, ta sẽ chọn độ dự trữ pha và fL lần lượt là 550 và fc/20. Dựa theo thông số đã tính toán ta có đồ ị ủ th bode c a hàm truyền Gqd(s) như sau:
37 Hình 3.10 bode hàm n G Đồ thị truyề qd(s) T hình 3.9 ta th d pha hi có 0.000814 ừ đồ thị ấy độ ự trữ ện đang chỉ 0 và t n s ầ ố c t x p x 95 kHz. Ta thi t k b u khi d ắ ấ ỉ ế ế ộ điề ển sao cho độ ự trữ pha nâng lên được 550 . Với 0 55 PM  = và độ ự ữ ền đạ d tr pha hàm truy t là 0 0.00152 DT  = nên pha bộ điề ể ẽ u khi n s là 0 54.99848 = , thay s vào công th ố ức [3.29] ta sẽ có: 3.1533 kHz 31.713 kHz z p f f =   =  Kc sẽ được tính theo công th c sau: ứ 1 1* 2 mag mag (Trong đó mag1 và mag2 là độ ự ữ ủa đối tượ ộ điề ển và đượ ẽ d tr pha c ng, b u khi c tính thông qua hàm matlab s đượ ắ ế ở ầ ụ ụ c nh c đ n ph n ph l c). Theo tính toán ta có Kc = 0.1392 Đồ ị ủ ố ợ ộ điề ể th bode c a đ i tư ng sau khi có b u khi n:
38 Hình 3.11 th bode sau khi có b u khi n c a kênh d-q Đồ ị ộ điề ể ủ Ta thấy độ ự d trữ pha đạt được là 52,10 (đạt yêu c u thi t k ). Vì v y ta s s ầ ế ế ậ ẽ ử d ng b u khi ng. ụ ộ điề ển trên để mô phỏ 3.3.2 Tính toán b n kênh 0 ộ điều khiể Tương tự ẽ đồ ị ủ ề ta s có th bode c a hàm truy n G0(s): Hình 3.12 bode hàm truy n G Đồ thị ề o(s) khi không có bộ điề ể u khi n Ta th d pha có 0,00649 ấy độ ự trữ 0 và t n s c t là 47 kHz. Ta s d ầ ố ắ ẽ nâng độ ự trữ pha lên 550 nh b u khi n, ờ ộ điề ể ta có:
39 3.1532 kHz 31.714 kHz 0.5584 z z c f f K =   =   =  Hình 3.13 Hàm truy ng kênh 0 sau khi có b u khi n ền đố ợ i tư ộ điề ể Ta thấy độ ự d trữ pha đạt được là 52,10 (đạt yêu c u thi t k ). Vì v y ta s s ầ ế ế ậ ẽ ử d ng b u khi ng. ụ ộ điề ển trên để mô phỏ
40
41 CHƯƠNG IV: MÔ PHỎ Ệ Ố NG H TH NG TRÊN MATLAB 4.1 Gi n m m mô ph ng Matlab ới thiệu về phầ ề ỏ Matlab là ph n m m ph c v ầ ề ụ ụ thiế ế t k mô ph ng quen thu ỏ ộc đối với kĩ sư điều khi n t ng hóa. Ph n m m cung c p ng c n thi t cho mô ph ng h ể – ự độ ầ ề ấ môi trườ ầ ế ỏ ệ thố ồ ậ ợ ụ tính toán, đồ ọa 2D, 3D. Đây cũng là phầ ng bao g m t p h p các công c h n m m có th l ng Matlab ngày càng ề ể ập trình được, đặc điểm này làm cho môi trườ trở nên phong phú. Simulink là phần m m ho ề ạt động trong môi trường Matlab, chuyên dùng cho vi c mô hình hóa, mô ph ng và phân tích h ng. Có th s d ng công c này ệ ỏ ệ thố ể ử ụ ụ cho việ ỏ ế ến…. trong miề ục hay gián đoạ c mô ph ng tuy n tính, phi tuy n liên t n. Plecs là m t toolbox làm vi ng Simulink trong ộ ệc tương thích với môi trườ Matlab. Tookbox này cung c i dùng s d n v n t công ấp cho ngườ ử ụng thư việ ề điệ ử suất và hệ truyền độ ấ ng r t phong phú, d dàng mô ph ng mô hình v ễ ỏ ật lý đối tượng sau đó áp dụ ật toán đã đượ ựng để điề ển mô hình này. Điề ng thu c xây d u khi u này cho phép vi c mô hình hóa g i th . Lu s d ng các công c ệ ần vớ ực tế ận văn này sẽ ử ụ ụ nêu trên để mô phòng hệ thống bù điện áp 3 pha s d ng c u trúc ngh ử ụ ấ ịch lưu 3 pha 4 nhánh. 4.2 Mô ph u trúc h ỏng cấ ệ thống ng b n áp v Xây dung mô hình mô phỏ ộ bù điệ ới: - t nh m Công suất phụ ả ị i đ ức 10KVA - nh m c 311V, t 50Hz Nguồn áp 3 pha điện áp đị ứ ần số - T i RL, Diode ả - Điện áp đầu ra THD <3% (đố ớ ả i v i t i cân bằng), <5% (đố ớ i v i t i phi tuy n ả ế và không cân b ng) ằ - n áp 3 pha còn 70%: >90% Khả năng bù khi xảy ra lõm điệ - n áp 1 pha còn 50%: >90% Khả năng bù khi xảy ra lõm điệ - n áp 1 pha m c 115%: 100% Khả năng bù khi lồi điệ ở ứ Toàn bộ ấ ộ bù điện áp 3 pha như sau: c u trúc b
42 Hình 4.1 C u trúc b n áp ấ ộ bù điệ 4.2.1 C u trúc b u khi n ấ ộ điề ể Hình 4.2 C u trúc b u khi n ấ ộ điề ể u khi n có c n Khối điề ể ấu trúc như hình 4.2, trong đó các thông số như điệ áp lưới (V_abc_grid), điệ ải (V_abc_load) và dòng điện điề ế n áp t u ch (I_modulation) sẽ được đưa vào khố ần điệ i phân tích thành các thành ph n áp trên
43 h t a vào b u khi n. ng th c góc pha c ệ ọa độ dq0 để đư ộ điề ể Đồ ời tính đượ ủa lưới điện. (Hình 4.3) Hình 4.3 Phân tích thành ph n áp trên h t dq0 ần điệ ệ ọ ộ a đ Các thành ph c phân tích trên h t dq0 s ần điện áp sau khi đượ ệ ọa độ ẽ được đưa vào bộ điề ể ồ ộ điề ể ộ điề ể u khi n bao g m các b u khi n PI, leadlag, b u khi n feed forward điệ dòng điệ ớ ạ ớ ố n áp- n và các câu gi i h n cùng v i khâu ch ng bão hòa tích phân. Các tín hi u sau chuy c so sánh v i các giá tr t c n áp và ệ ển đổi đượ ớ ị đặ ủa điệ dòng điệ ừ đó tính ra giá trị ệu điề ể ệu điề ển đượ n t tín hi u khi n. Các tín hi u khi c chuyể ề ệ ọa độ αβγ rồi đưa vào khố ệ ố điề ế n v h t abc và i tính toán ra các h s u ch vector không gian.
44 Hình 4.4 C u trúc b u khi n ấ ộ điề ể
45 4.2.2 C u trúc m ch l c ấ ạ ự Hình 4.5 C u trúc m ch l c ấ ạ ự
46 C u trúc m c bao g ấ ạch lự ồm: - B u 3 pha t n áp DC c p cho b ngh ộ chỉnh lưu cầ ạo điệ ấ ộ ịch lưu - B ngh ộ ịch lưu 3 pha 4 nhánh - M C ạch lọc L - B 3 bi p ộ ến áp đối tiế - T n tr i phi tuy n Diode. ải thuầ ở R, tải cảm RL, tả ế Thông số ỏ mô ph ng: - n c u ra: Tính cuộ ảm lọc đầ Dòng điện đầu ra Io = 0 3. P U = 10000 3.220 = 15,15 (A) Biên độ ả dòng t i Iom = Io 2 = 21,43 (A) L y s n s n b ng 10% U ấ ụt áp tại tầ ố cơ bả ằ o, ta có: ULf = I0.XLf = 0,1.U0 = 0,1.220 = 22 (V)  X Lf = 22 15.15 = 1,45 Ω => Lf = 4.615 (mH) n L Chọ f = 4.5(mH) - Tính t l u ra: ụ ọc đầ Chọ ầ ố ắ n t n s c t mạch lọ ằ ầ ầ ố c LC b ng 0,6 l n t n s phát xung: ωCL = 0,6.ω s = 0,1.2.3,14.10000 = 3768 (rad/s) Cf = 2 1 . f CL L  = 3 2 1 4,5.10 .3768 − = 15,7 (uF) Chọn Cf là 15 uF 4.3 K t qu mô ph ế ả ỏng 4.3.1 Trườ ợ lõm điệ ng h p n áp Giả thiết, điện áp trên pha A b s ị ụt 100V, pha B s 100V, và pha C s ụt ụt 50V
47 a) ng h p t i thu n tr R = 100R cân b Trườ ợ ả ầ ở ằng Hình 4.6 i trên h t dq0 Điện áp lướ ệ ọ ộ a đ Hình 4.7 n áp t i sau bù trên h t dq0 Điệ ả ệ ọa độ V i t i thu n tr , khi có hi ng bi n áp x y ra, các thành ớ ả ầ ở ện tượ ến thiên điệ ả ph n dq0 s x y ra hi ng, các thành ph n dq0 ầ ẽ ả ện tượng giao động. Khi có bù tác độ ầ
48 trở ề ị ề ớ ầ ằ ị điện áp đị ứ v giá tr 1 chi u v i thành ph n d b ng giá tr nh m c và các thành ph u b ng 0. ần q 0 đề ằ Hình 4.8 Tín hi u sau b u khi n ệ ộ điề ể Hình 4.9 n áp DC Bus Điệ
49 Hình 4.10 n áp sau b ng h p s Điện áp lưới và điệ ộ bù trườ ợ ụt áp 1 pha Hình 4.11 n áp sau b ng h p s Điện áp lưới và điệ ộ bù trườ ợ ụt áp 2 pha Hình 4.12 n áp sau b ng h p s Điện áp lưới và điệ ộ bù trườ ợ ụt áp 3 pha ng c a b bù là t t, v i các bi ng h p Hoạt độ ủ ộ ố ớ ến thiên điện áp trong các trườ ợ s n sút 3 pha. Giá tr n áp sau bù th a mãn yêu c t ra v ụt 1 pha đế ị điệ ỏ ầ ặ u đ ề biên độ và t n s . ầ ố
50 b) ng h p t i phi tuy n (c u diode) Trườ ợ ả ế ầ Hình 4.13 n áp t i sau bù trên h t dq0 Điệ ả ệ ọ ộ a đ Hình 4.14 u sau b u khi n Tín hiệ ộ điề ể i v i t i phi tuy n, t l các sóng hài b c cao su t hi n nhi Đố ớ ả ế ỷ ệ ậ ấ ệ ều, do đó các tín hiệu điện áp bù trên h t ệ ọa độ dq0 không thể đạt giá tr 1 chi ị ều như mong muốn. Tín hiệ ộ điề ển giao độ ổn đị u b u khi ng không nh.
51 Hình 4.15 n áp sau b ng h p s t áp 1 pha Điện áp lưới và điệ ộ bù trong trườ ợ ụ Hình 4.16 n áp sau b ng h p s t áp 2 pha Điện áp lưới và điệ ộ bù trong trườ ợ ụ Hình 4.17 n áp sau b ng h p s t áp 3 pha Điện áp lưới và điệ ộ bù trong trườ ợ ụ Do các sóng hài b c cao su t hi n nên vi n áp c a h ng ho ậ ấ ệ ệc bù điệ ủ ệ thố ạt động không đượ ố ện tượng méo đỉnh điệ ấ ệ ẫn đả c t t, hi n áp xu t hi n, tuy nhiên v m b và t n s n áp. ảo biên độ ầ ố cho điệ
52 4.3.2 ng h p l Trườ ợ ồi điện áp n áp trên pha A b 50V Giả thiết, điệ ị tăng a) ng h p t i thu n tr R = 100R cân b Trườ ợ ả ầ ở ằng Hình 4.18 u sau b u khi n Tín hiệ ộ điề ể Hình 4.19 n áp sau b ng h p quá áp 1 pha Điện áp lưới và điệ ộ bù trườ ợ ng h t ng t, h ng v m b o vi c cân b ng Trườ ợp quá áp 1 pha độ ộ ệ thố ẫn đả ả ệ ằ điện áp đầu ra đạ ị ố t giá tr mong mu n.
53 b) ng h p t i phi tuy n (c u diode) Trườ ợ ả ế ầ Hình 4.20 u sau b u khi n Tín hiệ ộ điề ể Hình 4.21 n áp sau b ng h p quá áp 1 pha Điện áp lưới và điệ ộ bù trong trườ ợ i v i t i phi tuy ng h p s t áp, h ng v n có th bù Đố ớ ả ến, cũng như trườ ợ ụ ệ thố ẫ ể đượ ề biên độ ện tượng méo đỉ ể ỏ c v , tuy nhiên hi nh là không th tránh kh i
54 CHƯƠNG V: MÔ HÌNH THỰ Ệ C NGHI M 5.1 t k Thiế ế phần cứng V i các ph n thi t k ớ ầ ế ế như đã mô phỏng, ph n c ng s ph i có các ph ầ ứ ẽ ả ần tương ứng để đáp ứng đượ ầ ụ ủ ế ế ầ ứ ồ c yêu c u. M c tiêu c a thi t k ph n c ng bao g m: - m u khi n s d u khi n Dspic 33CH512MP508. Thiết kế ạ ề ch đi ể ử ụng vi điề ể - m ng ph n h . Thiết kế ạch đo lườ ả ồi tín hiệu tương tự - u khi n IGBT. Thiết kế driver điề ể - m c van IGBT. Thiết kế ạch lự 5.1.1 i thi u khi n Dspic33CH512MP508 Giớ ệu vi điề ể Hình 5.1 u khi n Dspic33CH512MP508 Vi điề ể u khi u khi n tín Vi điề ển Dspic33CH512MP508 (Hình 5.1) là dòng vi điề ể hi u s h m i (DSC) c a Microchip có 2 lõi 16bit 90 & 100 MIPS v i DSP ệ ố thế ệ ớ ủ ớ tích h p và các thi t b ngo i vi nâng cao trên chip. Các DSC này cho phép thi ợ ế ị ạ ết k các h u khi n u su t cao, chính xác, ti ng ế ệ thống điề ển độ g cơ hiệ ấ ết kiệm năng lượ hơn, vậ ổ ọ động cơ. Chúng có thể ử ụng để điề n hành êm ái và kéo dài tu i th s d u khi n các b ngu n chuy n m ể ộ ồ ở chế độ ể ạch như AD/DC, DC/DC, UPS và PFC, cung c p kh u khi n k t s chính xác cao c a Buck, Boost, ấ ả năng điề ể ỹ thuậ ố ủ
55 Flyback…và các mạ ồn để đạ ệ ất năng lượ ấ ể ch ngu t hi u su ng cao nh t có th . Các thi t b ế ị này cũng lý tưở ề ứ ụng đa năng và hiệ ấ ng cho nhi u ng d u su t cao. M thông s n c u khi n: ột số ố cơ bả ủ ề a vi đi ể - n áp ho ng 3V 3.6V Điệ ạ ộ t đ – - 2 lõi ho p v 90MIPS và 100MIPS ạt động độc lậ ới tố ộ c đ - H 20 kênh PWM, v 250ps ỗ trợ ới tố ộ c đ - 4 module ADC 12bit - H giao ti ỗ trợ ếp UART, SPI, CAN…. 5.1.2 Thi t k m n và m ch l c ế ế ạch điều khiể ạ ự a) M u khi n ạ ề ch đi ể Hình 5.2 M u khi n ạ ề ch đi ể M u khi c thi t k s d ng ngu ạch điề ển đượ ế ế ử ụ ồn đầu vào 5V, sau đó qua bộ chuy ch ển đổ ồ ố ấp cho vi điề ể . Vi điề ể ử ụ ạ i ngu n xu ng 3.3V c u khi n u khi n s d ng th anh ngo i 20Mhz. Các I/O ngo u khi n các m ch thi t b ạ ại vi để điề ể ạ ế ị như: 8 kênh
56 PWM, 16 chân Analog input, 1 c ng giao ti p UART hi n th u ổ ế ể ị và các phím điề khi n. ể b) M ch Driver và m ch IGBT ạ ạ Hình 5.3 M ch Driver và m ch IGBT ạ ạ Tính toán bộ ịch lưu dùng van IGBT ngh Theo hướ ẫ ế ế điệ ử ất, ta tính toán được điệ ự ạ ng d n thi t k n t công su n áp c c đ i đặt lên van là: max 2 3 2 3 .U .400 1131 2 2 0.75 v DC U V q   = = =   Tính toán dòng điện trung bình qua van: 2 2*10 *(1 ) (1 ) *(1 0.75) 12.37 2 2 2 m dm v I I I q q A = + = + = + = Trong đó q là hệ ố ến điệ s bi u (0 < q < 0.886) V y yêu c n van là ậ ầu để chọ 1131 12.37*4 49.48 vdm vdm U V I A = = =
57 Ta ch n van IGBT c a hang Tosiba có mã s n ph m là MIG75Q7CSAOX ọ ủ ả ẩ v i các thông s c cho b i nhà s n xu c 1200V, dòng ớ ố đượ ở ả ất như sau: Điện áp ngượ điệ ả n t i 75A. Tính toán thiế ế ạch Driver điề ể t k m u khi n van IGBT Do yêu c u c ch l m b o tính cách ly gi a các tín hi u ầ ủa mạ ực là phải đả ả ữ ệu điề khi o không x y ra s c ng n m ển các van IGBT để đảm bả ả ự ố ắ ạch giữa các IGBT có anot chung nên ta ph i thi t k tám b module riêng bi u khi n tám van ả ế ế ộ ệt để điề ể IGBT. Do ph i riêng bi t và cách ly nên m i module ph i có ngu n nuôi riêng nên ả ệ ỗ ả ồ ta ph i thi t k m t b t o xung cho ngu n DC- u ch n áp t 24V ả ế ế ộ ộ ạ ồ DC điề ỉnh điệ ừ xu c p cho driver IGBT. Gi i pháp là s d ng IR2153 k t h p v i hai ống 20V để ấ ả ử ụ ế ợ ớ IRF640 ta t t o xung vuông t ng, nó có tác d ng ạo được một mạ ẩy để ch kéo đ ạ ự độ ụ chia đôi điệ ớ ộ ộng xung điề ển đượ n áp 24V DC vào thành xung ±12V v i đ r u khi c b ng cách ph p tr và t t i chân RT và CT c ằ ối hợ ở ụ ạ ủa IC Hình 5.4 m o xung vuông Sơ đồ ạch tạ Sau khi đã có xung vuông ±12V, ta cho vào 8 biế ắ n áp xung m c song song v l vòng dây gi p và cu n th c p là 30 vòng/61 vòng, ới tỷ ệ ữa cuộn sơ cấ ố ứ ấ trong đó tách 16 vòng ra lấy 5V làm điể ảo. Như vậ ạ m 0V y ta có m ch +15V và -5V. Hình 5.5 m ch bi n áp xung Sơ đồ ạ ế
58 Cuố ế ế Driver điề ể ẽ ử ụ i cùng là thi t k u khi n IGBT. Ta s s d ng Driver là IC EXB840, nó có kh u khi n dòng lên t i 150A cho IGBT 600V và 75A ả năng điề ể ớ cho IGBT 1200V. IC cho phép th i gian tr n 1us ho ờ ễ đóng cắt lên đế ặc ít hơn, tần s t cho phép là 40kHz. V i thi t k bao g c tích h p cách ố đóng cắ ớ ế ế ồm 15 chân, đượ ợ ly quang cùng v i kh ớ ả năng bảo v quá dòng. V u vào g m 3 chân ngu n -5V, ệ ới đầ ồ ồ 0V, 15V và 2 chân xung PWM, cho đầ ế ố ớ ủ u ra k t n i v i 3 chân c a IGBT. Hình 5.6 m ch Driver Sơ đồ ạ
59 c) Mạ ỉnh lưu diode và DC Bus ch Ch Hình 5.7 M u 3 pha và DC bus ạch chỉnh lưu cầ M c thi t k v u vào 3 pha, s d ng c m bi xác ạch đượ ế ế ới đầ ử ụ ả ến dòng điện để định dòng đầu vào. Để tránh vi c t DC b n p quá nhanh d ệ ụ ị ạ ẫn đến n t , ta s d ng ổ ụ ử ụ thêm tr n p t , m h n ch t n p t u và ch c s ở ạ ụ ục đích để ạ ế ốc độ ạ ụ thời điểm đầ ỉ đượ ử d ng trong th i gian ng n r t ra. ụ ờ ắ ồi ngắ Module c u ch n áp 1200V, dòng 75A ầ ỉnh lưu chịu điệ T DC bus bao g 8 t 3300uF ụ ồm bộ ụ
60 d) M u ra ạch lọc đầ Hình 5.8 M u ra. ạch lọc LC đầ 5.2 K t qu c nghi m ế ả thự ệ Do hạ ế ề ặ n ch v m t th i ờ ận văn chỉ ừ ạ i gian nên lu d ng l ở ệ ự ầ vi c xây d ng ph n m l c và m u khi n cho h nghi c ch bù ạch ự ạch điề ể ệ thống mà chưa thử ệm đượ ế độ điệ ủ ệ ố ệ ự ệ ỉ ừ ạ ở ụ ạo đượ n áp c a h th ng. Vi c th c nghi m mô hình ch d ng l i m c tiêu t c điện áp ba pha b ng b ngh ằ ộ ịch lưu 3 pha 4 nhánh với tín hi u gi i l ệ ả ập trong vi điều khi n. ể Thử ệ nghi m hệ ố ớ ầ ỉnh lưu là lướ ện ba pha, điệ th ng v i đ u vào ch i đi n áp trên DC bus đạt 530V, ta thu đượ ện áp điề ế ộ ịch lưu như sau: c đi u ch sau b ngh
61 Hình 5.9 o ra t b ngh Điện áp 3 pha được tạ ừ ộ ịch lưu 3 pha 4 nhánh
CHƯƠNG VI: KẾ Ậ T LU N Luận văn thiế ế ộ bù điệ ử ụ ấ ịch lưu 3 pha 4 nhánh t k b n áp s d ng c u trúc ngh ứ ụ ệ ống điệ ặ ự ố ấ ổn định điệ ế ả ng d ng trong các h th n hay g p các s c m t n áp. K t qu mô ph ng Matlab/Simulink cho th y h c các yêu c t ra v ỏ ấ ệ thống đáp ứng đượ ầu đặ ề t phát hi n s c và th i gian kh c ph c s c ng dây truy n t i c ốc độ ệ ự ố ờ ắ ụ ự ố trên đườ ề ả ủa h ng. c xây d ng mô hình th c nghi l p ệ thố Việ ự ự ệm chưa hoàn thiện nên chưa thể ắ đặ ệ ống lên lưới để ử ệ t h th th nghi m
TÀI LIỆ Ả U THAM KH O [1] Sakorn Po Ngam, The Simplified Control of Three phase four leg shunt – active Power Filter for Harmonics [2] Isam Abdulbaqi, Modeling and analysis of a four leg inverter using space vector pulse width modulation technique, Journal of Engineering and Sustainable Development, February 2019 [3] Eyyup Demirkutlu, Output voltage control of a four leg inverter based three phase ups by means of stationary frame resonant filter banks, A thesis submitted to the graduate shool of natural and applied sciences of middle east technical university, December 2006 [4] Gonzalo Carraasco, Control of a four leg converter for the operation of a DFIG feeding stank alone Unbalanced loads, July 2015 [5] E.J.Acordi, A study of Shunt Active power filters applied to Three phase four leg Wire systems, March 2012 [6] Mohammad Reza Miveh, Control techniques for three phase four leg voltage source inverter in autonomous microgrid, May 2015 [7] I A Rudnev and Yu S Ermolaev, Control method of Three phase four leg converter based on repetitive control, 2018
PHỤ Ụ L C 1. t toán mô ph ng trên Matlab Thuậ ỏ function [XungRa,y2] = fcn(Valpha,Vbeta,Vgama,VA,VB,VC,Xung) %--------Ma tran tinh cac ty so--------------------------- TD11 = [1 0 1 1/2 sqrt(3)/2 - -1 0 sqrt(3) 0]; TD12 = [3/2 sqrt(3)/2 0 - 1/2 sqrt(3)/2 1 - 1/2 sqrt(3)/2 1]; - TD13 = [3/2 sqrt(3)/2 0 - 0 sqrt(3) 0 1/2 sqrt(3)/2 1]; - - TD14 = [3/2 qrt(3)/2 0 -s 0 sqrt(3) 0 1 0 1]; - - TD21 = [1 0 1 1/2 sqrt(3)/2 -1 3/2 sqrt(3)/2 0]; - TD22 = [3/2 sqrt(3)/2 0 1/2 sqrt(3)/2 1 - 1 0 1]; - - TD23 = [3/2 sqrt(3)/2 0 3/2 sqrt(3)/2 0 - 1/2 sqrt(3)/2 1]; - - TD24 = [3/2 sqrt(3)/2 0 3/2 sqrt(3)/2 0 - 1/2 sqrt(3)/2 1]; - - TD31 = [ 1/2 sqrt(3)/2 1 - 1/2 sqrt(3)/2 -1 3/2 sqrt(3)/2 0]; - - TD32 = [0 sqrt(3) 0 1/2 sqrt(3)/2 1 - - 1 0 1]; - - TD33 = [0 sqrt(3) 0 3/2 sqrt(3)/2 0 - - 1 0 1]; TD34 = [0 sqrt(3) 0 3/2 sqrt(3)/2 0 - - 1/2 sqrt(3)/2 1]; - TD41 = [ 1/2 sqrt(3)/2 1 - 1 0 - -1 0 sqrt(3) 0]; - TD42 = [ 3/2 sqrt(3)/2 0 - 1/2 sqrt(3)/2 1 - - 1/2 sqrt(3)/2 1]; - - TD43 = [ 3/2 sqrt(3)/2 0 - 0 sqrt(3) 0 - 1 0 1]; TD44 = [ 3/2 sqrt(3)/2 0 - 0 sqrt(3) 0 - 1/2 sqrt(3)/2 1]; - TD51 = [ 1/2 sqrt(3)/2 1 - - 1 0 - -1 3/2 sqrt(3)/2 0]; -
TD52 = [ 3/2 sqrt(3)/2 0 - - 1 0 1 1/2 sqrt(3)/2 1]; - - TD53 = [ 3/2 sqrt(3)/2 0 - - 3/2 sqrt(3)/2 0 - 1/2 sqrt(3)/2 1]; - TD54 = [ 3/2 sqrt(3)/2 0 - - 3/2 sqrt(3)/2 0 - 1/2 sqrt(3)/2 1]; - TD61 = [ 1/2 sqrt(3)/2 1 - - 1/2 sqrt(3)/2 - -1 3/2 sqrt(3)/2 0]; TD62 = [0 sqrt(3) 0 - 1 0 1 1/2 sqrt(3)/2 1]; - TD63 = [0 sqrt(3) 0 - 3/2 sqrt(3)/2 0 1/2 sqrt(3)/2 1]; - TD64 = [0 sqrt(3) 0 - 3/2 sqrt(3)/2 0 1 0 1]; - - %-----------Xac dinh vi tri vector tham chieu--------------- d1 = 0; d2 = 0; d3 = 0; t1 = 0; t2 = 0; t3 = 0; t4 = 0; t = 0; if ((Valpha >= 0 && Vbeta >= 0) || (Valpha < 0 && Vbeta < 0)) if (Vbeta > 0) if (abs(Valpha) >= 1/sqrt(3)*abs(Vbeta)) ---------Lang Tru 1-------------- % if (VA >= 0 && VB < 0 && VC < 0) %Tu dien 1 pnnn pnnp ppnp A11 = (1/600)*TD11*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A11(1,1); d2 = A11(2,1); d3 = A11(3,1); t1 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t2 = d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = (1 d1 d2 d3)/2; - - - t4 = d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 1; end if (VA >= 0 && VB >= 0 && VC < 0) %Tu dien 2 pnnn ppnn ppnp A12 = (1/600)*TD12*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A12(1,1); d2 = A12(2,1); d3 = A12(3,1); t1 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t2 = d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = (1 d1 d2 d3)/2; - - - t4 = d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 1.1; end if (VA >= 0 && VB >= 0 && VC >= 0) %Tu dien 3 pnnn ppnn pppn A13 = (1/600)*TD13*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A13(1,1); d2 = A13(2,1); d3 = A13(3,1); 1 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; t - - - t2 = d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - -
t4 = (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 1.2; end if (VA < 0 && VB < 0 && VC < 0) %Tu dien 4 pnnp ppnp nnnp A14 = (1/600)*TD14*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A14(1,1); d2 = A14(2,1); d3 = A14(3,1); t1 = d1 + d2 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t2 = d2 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = (1 d1 d2 d3)/2; - - - t4 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 1.3; end else ---------Lang Tru 2-------------- % if (VA >= 0 && VB >= 0 && VC < 0) %Tu dien 1 ppnn ppnp npnn A21 = (1/600)*TD21*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A21(1,1); d2 = A21(2,1); d3 = A21(3,1); t1 = d1 + d2 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t2 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = (1 d1 d2 d3)/2; - - - t4 = d2 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 2; end if (VA < 0 && VB >= 0 && VC < 0) %Tu dien 2 ppnp npnn npnp A22 = (1/600)*TD22*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A22(1,1); d2 = A22(2,1); d3 = A22(3,1); t1 = d1 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t2 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = (1 d1 d2 d3)/2; - - - t4 = d1 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 2.1; end if (VA >= 0 && VB >= 0 && VC >= 0) %Tu dien 3 ppnn npnn pppn A23 = (1/600)*TD23*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A23(1,1); d2 = A23(2,1); d3 = A23(3,1); t1 = d1 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t2 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t4 = (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 2.2; end if (VA < 0 && VB < 0 && VC < 0) %Tu dien 4 ppnp npnp nnnp A24 = (1/600)*TD24*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A24(1,1); d2 = A24(2,1); d3 = A24(3,1); t1 = d1 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t2 = d1 + d2 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = (1 d1 d2 d3)/2; - - - t4 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 2.3;
end end else if (abs(Valpha) >= 1/sqrt(3)*abs(Vbeta)) ---------Lang Tru 4-------------- % if (VA < 0 && VB >= 0 && VC >= 0) %Tu dien 1 nppn nppp nnpn A41 = (1/600)*TD41*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A41(1,1); d2 = A41(2,1); d3 = A41(3,1); t1 = (1 d1 d2 d3)/2; - - - t2 = d1 + d2 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t4 = d2 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 4; end if (VA < 0 && VB < 0 && VC >= 0) %Tu dien 2 nppp nnpn nnpp A42 = (1/600)*TD42*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A42(1,1); d2 = A42(2,1); d3 = A42(3,1); t1 = (1 d1 d2 d3)/2; - - - t2 = d1 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t4 = d1 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 4.1; end if (VA >= 0 && VB >= 0 && VC >= 0) %Tu dien 3 nppn nnpn pppn A43 = (1/600)*TD43*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A43(1,1); d2 = A43(2,1); d3 = A43(3,1); t1 = d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t2 = d1 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t4 = (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 4.2; end if (VA < 0 && VB < 0 && VC < 0) %Tu dien 4 nppp nnpp nnnp A44 = (1/600)*TD44*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A44(1,1); d2 = A44(2,1); d3 = A44(3,1); t1 = (1 d1 d2 d3)/2; - - - t2 = d1 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = d1 + d2 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t4 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 4.3; end else ---------Lang Tru 5-------------- % if (VA < 0 && VB < 0 && VC >= 0) %Tu dien 1 nnpn nnpp pnpp A51 = (1/600)*TD51*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A51(1,1); d2 = A51(2,1); d3 = A51(3,1); t1 = d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t2 = (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - -
t4 = d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 5; end if (VA >= 0 && VB < 0 && VC >= 0) %Tu dien 2 nnpn pnpn pnpp A52 = (1/600)*TD52*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A52(1,1); d2 = A52(2,1); d3 = A52(3,1); t1 = d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t2 = (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t4 = d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 5.1; end if (VA >= 0 && VB >= 0 && VC >= 0) %Tu dien 3 nnpn pnpn pppn A53 = (1/600)*TD53*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A53(1,1); d2 = A53(2,1); d3 = A53(3,1); t1 = d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t2 = d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t4 = (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 5.2; end if (VA < 0 && VB < 0 && VC < 0) %Tu dien 4 nnpp pnpp nnnp A54 = (1/600)*TD54*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A54(1,1); d2 = A54(2,1); d3 = A54(3,1); t1 = d2 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t2 = (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = d1 + d2 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t4 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 5.3; end end end else if (Vbeta > 0) if (abs(Valpha) >= 1/sqrt(3)*abs(Vbeta)) ---------Lang Tru 3-------------- % if (VA < 0 && VB >= 0 && VC < 0) %Tu dien 1 npnn npnp nppp A31 = (1/600)*TD31*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A31(1,1); d2 = A31(2,1); d3 = A31(3,1); t1 = ( d1 d2 d3)/2; 1- - - t2 = d1 + d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t3 = d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t4 = d2 + d3 + (1 d1 d2 d3)/2; - - - t = 3; end if (VA < 0 && VB >= 0 && VC >= 0) %Tu dien 2 npnn nppn nppp A32 = (1/600)*TD32*[Valpha;Vbeta;Vgama]; d1 = A32(1,1); d2 = A32(2,1); d3 = A32(3,1); t1 = (1 d1 d2 d3)/2; - - -

Điều khiển nghịch lưu ba pha bốn nhánh cho bộ điều áp liên tục.pdf

Recomendados

Más contenido relacionado

Similar a Điều khiển nghịch lưu ba pha bốn nhánh cho bộ điều áp liên tục.pdf(20)

Más de RealTEQ Club(20)

Último(20)

Điều khiển nghịch lưu ba pha bốn nhánh cho bộ điều áp liên tục.pdf