cute_bear_115
New Member
Download miễn phí Thiết kế bộ biến đổi DC-DC 2 chiều
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO2
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO2
1.2. HỆ THỐNG QUANG ĐIỆN3
1.2.1. khái quát chung. 3
1.2.2. Cấu hình của hệ thống quang điện. 5
1.2.3. Cấu trúc điện tử công suất8
1.2.4. Tổng quan về điện tử công suất và điều khiển. 11
1.3. PIN NHIÊN LIỆU13
1.3.1. Khái quát chung. 13
1.3.2. Cấu hình của hệ thống pin nhiên liệu. 16
1.3.3. Cấu trúc điện tử công suất17
1.3.4. Tổng quan về điện tử công suất và điều khiển. 19
1.4. HỆ THỐNG ẮC QUY LƯU TRỮ20
1.4.1. Mô tả chung. 20
1.4.2. Cấu hình của hệ thống pin lưu trữ. 22
1.4.3. Cấu trúc điện tử công suất24
1.4.4. Tổng quát về điện tử công suất và điều khiển. 26
1.5. ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG28
1.5.1. Mô tả chung. 28
1.5.2. Cấu hình hệ thống động cơ đốt trong. 30
1.5.3. Cấu trúc điện tử công suất31
1.6. HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ , TUA BIN , BÁNH ĐÀ33
1.6.1. Hệ thống gió. 33
1.6.2. Tua bin. 39
1.6.3. Hệ thống bánh đà. 45
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU BỘ CÁC BIẾN ĐỔI DC-DC51
2.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC51
2.2. CÁC BỘ BIẾN ĐỔI KHÔNG CÁCH LY53
2.2.1. Bộ biến đổi buck. 53
2.2.2. Bộ biến đổi boost72
2.2.3. Bộ biến đổi buck-boost83
2.3. CÁC BỘ BIẾN ĐỔI CÁCH LY91
2.3.1. Bộ biến đổi kiểu Flyback. 91
2.3.2. Bộ biến đổi kiểu push-pull94
2.3.3. Bộ biến đổi kiểu full-bridge. 96
2.3.4. Bộ biến đổi kiểu full-bridge có nhánh clamp. 99
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC106
3.1. CẤU TRÚC HỆ THỐNG106
3.2. MÔ HÌNH TOÁN CHO BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC BIDRECTIONAL107
3.2.1. Xây dựng mô hình toán theo chiều boost107
3.2.2. Xây dựng mô hình toán theo chiều buck. 109
3.3.TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN109
3.3.1. Cấu trúc bộ điều khiển PID109
3.3.2. Tổng hợp bộ điều khiển cho các bộ biến đổi DC-DC111
3.4. MÔ PHỎNG CÁC CẤU TRÚC CỦA BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC BIDRECTIONAL113
3.4.1. Mô phỏng các cấu trúc của bộ biến đổi không cách ly. 113
3.4.2. Mô phỏng các cấu trúc của bộ biến đổi hai chiều. 123
3.5. NHẬN XÉT. 131
KẾT LUẬN133
TÀI LIỆU THAM KHẢO134
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:
ến có thời gian bất biến bằng phương pháp trung bình và bước thứ 2 là tuyến tính hóa hệ thống phi tuyến này.Hai hệ thống đầu tiên được lấy trung bình với khoảng thời gian trong chu kỳ chuyển mạch của nó :
(2.23)
(2.23) là sự xấp xỉ hệ thống có thời gian biến đổi và một biến mới được đưa vào để sử dụng. chu kỳ duty d(t), là một tín hiệu đầu vào được bổ sung vào (2.23). Một vecto đầu vào mới được xác định:
(2.24)
Điều này không được trình bày ở không gian trạng thái trung bình, khi mà các tín hiệu điều khiển d(t) được tách ra từ các tín hiệu nhiễu vg(t) và iinj(t). Tuy nhiên , ở hệ thống lý thuyết , tất cả các tín hiệu điều khiển và tín hiệu nhiễu đều được đặt ở vecto đầu vào. Khi chu kỳ duty được xem xét là một tín hiệu gián đoạn cùng với thời gian trích mẫu Ts, không thể mong đợi hệ thống ở (2.23) có hiệu lực cho tần số cao hơn một nữa tần số chuyển mạch.
Hệ thống ở (2.23) là hệ thống phi tuyến có thời gian bất biến. Nó là một hệ thống phi tuyến khi có sản phẩm là hai tín hiệu đầu vào và nó là hệ thống bất biến với thời gian khi tất cả các hệ số độc lập với thời gian.
Một hệ thống phi tuyến bất biến với thời gian cùng với vecto trạng thái x(t) vecto đầu vào u’(t) và vecto đầu ra y(t) được viết như sau:
(2.25)
Một sự tuyến tính hóa được áp dụng , ở đó chúng ta xác định sai số từ điểm hoạt động như sau:
(2.26)
Các chữ hoa mô tả các giá trị điểm hoạt động (trạng thái ổn định, dc) và ký biểu tượng (^) mô tả tín hiệu xoay chiều , Giả thiết rằng điểm hoạt động là điểm cân bằng khi đó ta có:
(2.27)
Điểm hoạt động của giá trị đầu ra :
(2.28)
Hệ thống tuyến tính sau đây có thể thu được từ (2.25)
(2.29)
ở đó:
(2.30)
(2.31)
(2.32)
(2.33)
(2.29) là xấp xỉ của hệ thống phi tuyến và một tên biến mới đã được sử dụng. (2.23 là trường hợp đặc biệt của (2.25) . Phương trình (2.26) và (2.27)-(2.33) bây giờ sẽ được viết cho trường hợp đặc biệt này. Các phương trình sau thu được nếu (2.26) được ứng dụng cho (2.24) :
(2.34)
Sau đây xác định các biến :
(2.35)
Biến d’(t) bằng phần thời gian transistor khóa. D’ là giá trị điểm hoạt động của d’(t). (2.27) và (2.28) được viết bằng cách sử dụng (2.23):
(2.36)
ở đó:
(2.37)
Từ (2.36) ta có thể viết lại:
(2.38)
(2.39)
Phương trình (2.29) bây giờ có thể được viết :
(2.40)
B’ và E’ được xác định như sau :
(2.41)
Khi đó :
(2.42)
Kết quả của phương pháp không gian trạng thái trung bình là mô hình dc (2.38) hay (2.36) và (2.40).
ứng dụng của không gian trạng thái trụng bình
phương pháp của không gian trạng thái trung bình được áp dụng cho bộ biến đổi buck ở phần này. Thực hiện xấp xỉ tuyến tính hóa cũng được xem xét.
Các phươn trình sau thu được nếu (2.26) được áp dụng cho (2.11) - (2.13).
(2.43)
(2.44)
(2.45)
Chú ý rằng thành phần 1 chiều của dòng iinj(t) được đặt bằng không ở (2.44) bởi vì tải thuần trở chỉ xác định được dòng tải.
Từ (2.37) đến (2.38) có thể dễ dàng mở rộng khi D+D’=1:
(2.46)
(2.47)
(2.48)
(2.49)
Các phương trình một chiều bây giờ sẽ được suy ra. Các phương trình sau thu được nếu mở rộng (2.36):
(2.50)
(2.51)
(2.52)
(2.51) được đơn giản hóa để : V=RIL (2.53)
Thay thế (2.53) vào (2.52) :
(2.54)
Thay thế: (2.53) vào (2.50):
(2.55)
(2.56)
Dòng điện 1 chiều qua tụ điện bằng không và điện áp qua ESR của tụ điện bằng không. Điều này giải thích kết quả ở (2.53) và (2.54). Phương trình (2.56) thể hiện biên độ thành phần một chiều của bộ biến đổi buck. Điện áp qua diot bằng Vg trong phần D của thời gian và bằng một số khác không. V (=V0) bằng giá trị trung bình của điện áp qua diot (DVg).
Biểu thức (2.42) được mở rộng và viết rõ ràng như sau:
(2.57)
(2.58)
Mở rộng (2.41) ta được :
(2.59)
(2.60)
Rút ra các hàm truyền đạt :
Hàm truyền đạt đầu ra , trở kháng đầu ra và độ nhạy cảm bây giờ sẽ được suy ra từ hệ thống tuyến tính ở (2.40). giả thiết rằng các điều kiện đầu bằng không. Biến đổi laplace của (2.40) ta được :
(2.61)
(2.62)
Phương trình đầu tiên mở rộng của (2.62) :
(2.63)
Biến đổi ta được :
(2.64)
Từ phương trình trên ta có thể tìm được các hàm truyền đạt sau:
(2.65)
(2.66)
(2.67)
(2.68)
(2.69)
(2.70)
Từ phương trình thứ 2 của (2.63) ta có :
(2.71)
Hàm truyền đạt đầu ra thu được bằng cách kết hợp (2.71), (2.65), và (2.66) :
(2.72)
(2.72) chính là hàm truyền đạt của bộ biến đổi buck. Nếu ra bỏ qua điện trở của tụ điện thì hàm truyền đạt sẽ thu được như sau :
(2.73)
2.2.2. Bộ biến đổi boost
a, Nguyên tắc hoạt động
Bộ boost converter có tác dụng điều chỉnh điện áp đầu ra lớn hơn điện áp đầu vào .Vì vậy boost converter còn gọi là bộ tăng áp.Điện áp DC đầu vào mắc nối tiếp với một cuộn cảm khá lớn có vai trò như một nguồn dòng . Một khóa chuyển mạch mắc song song với nguồn dòng này và được đóng mở theo chu kỳ,Năng lượng cung cấp từ cuộn cảm và nguồn làm cho điện áp đầu ra tăng lên .Boost converter thường được sử dụng để điều chỉnh điện áp nguồn cung cấp và hãm tái sinh động cơ DC.
Hình 2.8: Mạch boost cơ bản
Hình 2.9: Mạch boost với khóa ở trạng thái đóng (a) và mở (b)
Hình 2.10: Điện áp và dòng điện của bộ biến đổi ở chế độ liên tục
Bộ biến đổi boost hoạt động theo nguyên tắc sau: khi khóa (van) đóng, điện áp ngõ vào đặt lên điện cảm, làm dòng điện trong điện cảm tăng dần theo thời gian. Khi khóa (van) ngắt, điện cảm có khuynh hướng duy trì dòng điện qua nó sẽ tạo điện áp cảm ứng đủ để diode phân cực thuận. Ở điều kiện làm việc bình thường, điện áp ngõ ra có giá trị lớn hơn điện áp ngõ vào, do đó điện áp đặt vào điện cảm lúc này ngược dấu với với khi khóa (van) đóng, và có độ lớn bằng chênh lệch giữa điện áp ngõ ra và điện áp ngõ vào, cộng với điện áp rơi trên diode. Dòng điện qua điện cảm lúc này giảm dần theo thời gian. Tụ điện ngõ ra có giá trị đủ lớn để dao động điện áp tại ngõ ra nằm trong giới hạn cho phép.
Tương tự như trường hợp của bộ biến đổi buck, dòng điện qua điện cảm sẽ thay đổi tuần hoàn và điện áp rơi trung bình trên điện cảm trong một chu kỳ sẽ bằng 0 nếu dòng điện qua điện cảm là liên tục (nghĩa là dòng điện tải có giá trị đủ lớn).
Gọi T là chu kỳ chuyển mạch (switching cycle), T1 là thời gian đóng khóa (van), và T2 là thời gian ngắt khóa (van). Như vậy, T = T1 + T2. Giả sử điện áp rơi trên diode, và dao động điện áp ngõ ra là khá nhỏ so với giá trị của điện áp ngõ vào và ngõ ra. Khi đó, điện áp rơi trung bình trên điện cảm khi đóng khóa (van) là (T1/T)×Vin, còn điện áp rơi trung bình trên điện cảm khi ngắt khóa (van) là (T2/T)×(Vin − Vout).
Điều kiện điện áp rơi trung bình trên điện cảm bằng 0 có thể được biểu diễn là:
(T1/T)×Vin + (T2/T)×(Vin − Vout) = 0
hay
(T1/T + T2/T)×Vin − ( T2/T)×Vout = 0 ⇔ Vin = (T2/T)×Vout
Với cách định nghĩa chu kỳ nhiệm vụ D = T1/T, T2/T = 1 − D, ta có Vin = (1 − D)×Vout, hay Vout = Vin/(1 − D). D thay đổi từ 0 đến 1 (không bao gồm các giá trị 0 và 1), do đó 0 < Vin < Vout.
Tương tự như vớ...