Download miễn phí Đề tài Giải thuật điều chế độ rộng xung dùng sóng mang áp dụng cho bộ biến đổi ma trận gián tiếp
Hệ thống Năng lượng - Trường ĐH Bách Khoa
Tp.HCM. Card DSP TMS320F28335 được sử dụng
để tính toán các thông số của giải thuật và xuất ra
xung kích điều khiển đóng ngắt cho các khóa công
suất. Tín hiệu xung kích của các khóa bán dẫn trong
khối chỉnh lưu được tiếp tục đưa sang card FPGA
Spartan 3E để thực hiện xử lý chuyển mạch bốn bước.
Linh kiện bán dẫn sử dụng là loại IGBT GT60M303
của hãng TOSHIBA.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hóa - VCCA-2011VCCA-2011
Giải thuật điều chế độ rộng xung dùng sóng mang
áp dụng cho bộ biến đổi ma trận gián tiếp
A carrier-based PWM Algorithm For Indirect AC-AC matrix converter
Trần Quốc Hoàn Đới Văn Môn Nguyễn Văn Nhờ
Trường ĐH Trần Đại Nghĩa Trường ĐHBK TpHCM Trường ĐHBK TpHCM
e-mail: [email protected] e-mail: [email protected] e-mail: [email protected]
Tóm tắt
Trong bài báo này, giải thuật điều chế độ rộng xung
dùng sóng mang áp dụng cho bộ biến đổi ma trận gián
tiếp được trình bày cho cả hai khối chỉnh lưu và
nghịch lưu. Trong khối chỉnh lưu, giải thuật điều chế
được phân thành hai nhóm: giải thuật điều chế để tạo
ra mức điện áp VDC có giá trị cao và giải thuật điều
chế để tạo ra mức điện áp VDC có giá trị thấp. Trong
khối nghịch lưu, giải thuật điều chế được trình bày
tương tự như giải thuật điều chế độ rộng xung dùng
sóng mang áp dụng cho bộ nghịch lưu ba pha hai bậc.
Các khóa bán dẫn trong khối chỉnh lưu chuyển mạch
tại thời điểm ứng với trạng thái không của khối
nghịch lưu, do đó quá trình chuyển mạch trong khối
chỉnh lưu xem như xảy ra khi dòng điện trên nhánh
DC bằng không, điều này làm cho quá trình chuyển
mạch diễn ra an toàn hơn.
Abstract
In this paper, the algorithm using carrier-based pulse
width modulation applied to indirect matrix converter
is presented for both rectifiers and inverters stage. In
the rectifier stage, modulation algorithms are
classified into two groups: the modulation algorithm
to generate the voltage VDC of high value and
modulation algorithm to generate the voltage VDC low
value. In the inverter stage, the modulation algorithm
is expressed similar algorithm using carrier-based
pulse width modulation applied to the inverter three-
phase two-level. The switch semiconductors in the
rectifier stage switch at the time corresponding to the
zero-state of the inverter stage, so the switching of the
rectifier stage as occurs when the DC link current is
zero, this makes switching process to take place safer.
Chữ viết tắt
PWM Pulse width modulation
DMC Direct matrix converter
IMC Indirect matrix converter
CSB Current source bridge
VSB Voltage source bridge
1. Giới thiệu
Trong những năm gần đây, các bộ biến đổi AC-AC
ngày càng thu hút được nhiều nghiên cứu trên thế
giới. Nhiều dạng cấu trúc mạch biến đổi AC-AC khác
nhau đã được phát triển, tuy nhiên các dạng cấu trúc
đó có thể phân thành hai nhóm: nhóm chuyển đổi gián
tiếp AC-DC-AC và nhóm chuyển đổi trực tiếp AC-
AC (năng lượng AC đầu vào được chuyển đổi trực
tiếp thành năng lượng AC đầu ra, còn được gọi là bộ
biến đổi ma trận trực tiếp - direct matrix converter).
So với dạng cấu trúc AC-DC-AC thì bộ biến đổi ma
trận có thể tạo ra dòng điện với dạng sóng đầu vào,
đầu ra đều có dạng sin, có thể điều khiển hệ số công
suất đầu vào không phụ thuộc tải và đặc biệt là không
cần đến thành phần dự trữ công suất, tất cả đều là
khóa bán dẫn. Bộ biến đổi ma trận được giới thiệu lần
đầu tiên vào năm 1980 bởi Venturini và Alesina [1-5]
với chín khóa bán dẫn hai chiều (bi-directional
switches) được sắp đặt theo dạng ma trận để bất kỳ
một điện áp pha đầu vào nào cũng có thể nối với bất
kỳ điện áp pha đầu ra.
H.1 Cấu trúc mạch bộ biến đổi ma trận trực tiếp 3x3
Phương pháp điều khiển bộ biến đổi ma trận đưa ra
bởi Venturini và Alesina được biết đến như phương
pháp “trực tiếp” với tỉ số điều chế giới hạn ở mức
0,866. Ngoài ra, một phương pháp khác dựa trên ý
tưởng “điện áp DC giả tưởng” được đưa ra bởi
Rodriguez [6] vào năm 1983, phương pháp này cũng
được biết đến như phương pháp điều khiển “gián
tiếp” cho bộ biến đổi ma trận. Với sự phát triển của
nhiều kỹ thuật điều chế gần đây, một kỹ thuật điều
chế khác đã được đưa ra dẫn đến sự ra đời của bộ biến
đổi trực tiếp AC-AC hai tầng. Dựa trên kỹ thuật này
một lớp mới các bộ biến đổi AC-AC đơn giản hơn đã
được phát minh. Những bộ biến đổi này được biết đến
như là các bộ biến đổi ma trận gián tiếp (indirect
matrix converter).
Một giải thuật điều chế ứng dụng cho bộ biến đổi ma
trận gián tiếp sử dụng phương pháp điều chế vector
không gian đã được phát triển trong [7]. hay trong
[8] là một giải thuật điều chế ứng dụng kỹ thuật điều
chế độ xung cho khối chỉnh lưu, khối nghịch lưu vẫn
điều chế theo phương pháp vector không gian. Trong
bài báo này, một giải thuật điều chế sử dụng kỹ thuật
điều chế độ rộng xung được ứng dụng cho cả hai khối
657
Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hóa - VCCA-2011
VCCA-2011
chỉnh lưu và nghịch lưu. Bên cạnh đó, giải thuật điều
chế ứng dụng cho khối chỉnh lưu được phát triển
thành hai nhóm: giải thuật điều chế để tạo ra điện áp
VDC ở mức cao và điện áp VDC ở mức thấp.
H.2 Sơ đồ phân loại bộ biến đổi xoay chiều AC-AC
2. Giải thuật điều chế độ rộng xung dùng
sóng mang
Bộ biến đổi ma trận gián tiếp là một dạng của bộ biến
đổi ma trận, trong đó cấu trúc mạch xem như gồm hai
khối biến đổi công suất là chỉnh lưu và nghịch lưu
ghép với nhau. Khối chỉnh lưu gồm sáu khóa bán dẫn
hai chiều, khối nghịch lưu gồm sáu khóa bán dẫn một
chiều. Bộ biến đổi ma trận gián tiếp biến đổi từ ba pha
sang ba pha với dòng công suất có khả năng chạy theo
hai chiều, dòng điện đầu vào đầu ra đều có dạng sin,
không cần thiết bị lưu trữ năng lượng DC, có khả
năng điều khiển hệ số công suất ngõ vào độc lập với
phụ tải ngõ ra.
Các khóa bán dẫn hai chiều Sxp, Sxn được tạo thành từ
hai khóa bán dẫn một chiều (Sxp1, Sxp2), (Sxn1, Sxn2)
ghép theo kiểu E chung (với x = a, b, c).
Một nhược điểm chính của các bộ biến đổi ma trận là
tỉ số điều chế bị giới hạn (0,866), giải thuật điều chế
phức tạp.
H.3 Cấu trúc mạch của bộ biến đổi ma trận gián tiếp
Khối chỉnh lưu là một tầng chỉnh lưu ba pha với sáu
khóa bán dẫn hai chiều, do đó IMC cũng có thể hoạt
động trong cả bốn góc phần tư như dạng DMC. Ngõ
vào của khối chỉnh lưu được nối với nguồn điện áp ba
pha không đổi và ngõ ra cung cấp một dòng điện DC,
do đó nguồn điện áp ba không được phép ngắn mạch
và nguồn dòng DC không được phép hở mạch. Trong
quá trình hoạt động, khối chỉnh lưu sẽ tạo ra một điểm
có điện thế dương (điểm p) và một điểm có điện thế
âm (điểm n), từ đó hình thành nguồn điện áp DC (điện
áp VDC) cho khối nghịch lưu nguồn áp. Dựa vào
nguồn điện áp DC này, khối nghịch lưu với sáu khóa
bán dẫn một chiều sẽ tổng hợp thành một điện áp ngõ
ra hai bậc như mong muốn.
2.1. Giải thuật điều chế cho khối chỉnh lưu
2.1.1. Giải thuật điều chế theo điện áp cao
Giải thuật điều chế để tạo ra điện áp VDC ở mức cao
theo kỹ thuật PWM được sử dụng rất phổ biến, theo
đó điện áp trên nhánh DC của khối chỉnh lưu được
đóng ngắt để bám theo điện áp dây lớn nhất và điện
áp dây lớn thứ hai.
Giả sử điện áp nguồn ba pha đầu vào có dạng như
sau:
0
0
cos( ) cos
cos( 120 ) cos
cos( 120 ) cos
a i i i a
b i i i b
c i i ...