Điều khiển trượt bộ biến đổi dc - Dc tăng áp

Tải Điều khiển trượt bộ biến đổi dc - Dc tăng áp

Download miễn phí Điều khiển trượt bộ biến đổi dc - Dc tăng áp

Sau khi lập được mô hình mô phỏng cho bộ biến đổi, tính toán bộ điều khiển
dùng phần mềm Matlab& Simulink khảo sát các kết quả ta nhận thấy dùng bộ điều
khiển trượt nâng cao hiệu suất biến đổi và ổn định điện áp cho bộ biến đổi, bộ điều
khiển trên có khả năng áp dụng vào trong thực tế.
Trên cơ sở nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển trượt cho bộ biến đổi và cụ thể ở
đây là áp dụng cho bộ biến đổi DC-DC tăng áp, luận văn đã đưa ra được thuật toán xây
dựng bộ điều khiển và mô phỏng đạt được các kết quả sau đây:
- Đưa ra được mô hình toán học cho bộ biến đổi DC-DC tăng áp.
- Thiết kế bộ điều khiển cho bộ biến đổi tăng áp trên cơ sở áp dụng nguyên lý
điều khiển trượt, khảo sát tính ổn định.

http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/06/23/dieu_khien_truot_bo_bien_doi_dc_dc_tang_ap.K4k4VKjZf2.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-31196/
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:

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. Tùy vào tỷ lệ giữa thời gian đóng khóa
(van) và ngắt khóa (van) mà giá trị điện áp ra có thể nhỏ hơn, bằng, hay lớn hơn giá trị
điện áp vào. Trong mọi trường hợp thì dấu của điện áp ra là ngược với dấu của điện áp
vào, do đó dòng điện đi qua điện cảm sẽ giảm dần theo thời gian.
Với các giả thiết tương tự như các trường hợp trên, ở chế độ dòng điện qua điện
cảm là liên tục, điện áp rơi trung bình trên điện cảm sẽ bằng 0.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 12 -
Với cách ký hiệu T = T1 + T2 như trên, 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)×Vout.
Điều kiện điện áp rơi trung bình trên điện cảm bằng 0 có thể được biểu diễn:
(T1/T)×Vin − (T2/T)×Vout = 0
Như vậy:
(T1/T)×Vin = (T2/T)×Vout ⇔ D×Vin = (1 − D)×Vout
Khi D = 0.5, Vin = Vout. Với những trường hợp khác, 0 < Vout < Vin khi 0 < D <
0.5, và 0 < Vin < Vout khi 0.5 < D < 1 (chú ý là ở đây chỉ xét về độ lớn, vì chúng ta đã
biết Vin và Vout là ngược dấu). Như vậy, bộ biến đổi này có thể tăng áp hay giảm áp, và
đó là lý do mà nó được gọi là bộ biến đổi buck-boost.
Xét cùng một loại bài toán thường gặp như những trường hợp trên, tức là: cho
biết phạm vi thay đổi của điện áp ngõ vào Vin, giá trị điện áp ngõ ra Vout, độ dao động
điện áp ngõ ra cho phép, dòng điện tải tối thiểu Iout,min, xác định giá trị của điện cảm, tụ
điện, tần số chuyển mạch và phạm vi thay đổi của chu kỳ nhiệm vụ, để đảm bảo ổn
định được điện áp ngõ ra.
Phạm vi thay đổi của điện áp ngõ vào và giá trị điện áp ngõ ra xác định phạm vi
thay đổi của chu kỳ nhiệm vụ D: Dmin = Vout/(Vin,max + Vout), và Dmax = Vout/(Vin,min +
Vout).
Lý luận tương tự như với bộ biến đổi buck, độ thay đổi dòng điện cho phép sẽ
bằng 2 lần dòng điện tải tối thiểu. Trường hợp xấu nhất ứng với độ lớn của điện áp
trung bình đặt vào điện cảm khi khóa (van) ngắt đạt giá trị lớn nhất, tức là khi D =
Dmin. Như vậy đẳng thức dùng để chọn chu kỳ (tần số) chuyển mạch và điện cảm L
giống như của bộ biến đổi buck:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 13 -
(1 − Dmin)×T×Vout = Lmin×2×Iout,min
Cách chọn tụ điện ngõ ra cho bộ biến đổi này cũng không khác gì so với những
trường hợp trên.
1.3.3. Bộ biến đổi tăng áp (boost converter)
Bộ biến đổi tăng áp là thiết bị được ứng dụng để biến đổi làm tăng điện áp
đầu ra so với điện áp nguồn. Vấn đề điều khiển bộ biến đổi tăng áp là một vấn đề phức
tạp vì nó có tính phi tuyến và dễ bị ảnh hưởng của các tác động bên ngoài.
Mạch điện của bộ biến đổi tăng áp, còn được gọi là bộ biến đổi tăng như hình
1.3. Ta giả thiết rằng các thiết bị bán dẫn là lý tưởng, nghĩa là transistor Q phản ứng
nhanh khi diode D có giá trị ngưỡng bằng 0. Điều này cho phép trạng thái dẫn và trạng
thái khóa được kích hoạt tức thời không mất thời gian. Như đã biết, ta có: khi transistor
ở trạng thái mở, diode D sẽ bị phân cực ngược. Do đó, sẽ hở mạch giữa nguồn áp E và
tải R. Ta có thể thấy điều này trên hình 1.4(a). Mặt khác, khi transistor Q ở trạng thái
khóa, diode D phân cực thuận, tức là D dẫn. Nó cho phép dòng năng lượng truyền từ
nguồn E tới tải R, như hình 1.4(b).
Hình 1.3: Bộ biến đổi tăng áp đóng cắt bằng thiết bị bán dẫn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 14 -
Hình 1.4: Sơ đồ thay thế của bộ biến đổi tăng áp
Hai sơ đồ mạch ghép nối với bộ biến đổi có thể được kết hợp thành một sơ đồ
mạch đơn bằng cách sử dụng ý tưởng của chuyển mạch lý tưởng như trên hình 1.5
Hình 1.5: Lý tưởng đóng cắt cho mạch tăng áp
1.3.3.1. Mô hình của bộ biến đổi
Để xác định được mô hình động học của bộ biến đổi, ta áp dụng luật Kirchoff
cho mỗi một sơ đồ mạch như là hệ quả của hai vị trí chuyển mạch. Sơ đồ mạch đầu tiên
nhận được khi chuyển mạch lấy giá trị u = 1, sơ đồ mạch thứ hai nhận được khi chuyển
mạch lấy giá trị u = 0, hai sơ đồ mạch này được biểu diễn trên hình 1.5.
Khi vị trí chuyển mạch đặt u = 1, ta áp dụng luật Kirchoff điện áp và Kirchoff
dòng điện, thu được hệ phương trình động lực học:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 15 -
di
L E
dt
dv v
C
dt R

 
(1.1)
Khi chuyển mạch đặt u = 0, ta có hệ:
di
L v E
dt
dv v
C i
dt R
  
 
(1.2)
Dạng động học của bộ biến đổi tăng áp được mô tả bởi hệ phương trình vi phân
(1.1),(1.2) với dạng tổng quát dưới đây:
Evu
dt
di
L  )1(
(1.3)
R
v
iu
dt
dv
C  )1(
( 1.4)
1.3.3.2. Mô hình dạng chuẩn
Dạng chuẩn hóa của hệ phương trình mô tả bộ biến đổi tăng áp đạt được bằng
cách định nghĩa lại các biến trạng thái và biến thời gian như dưới đây:



























v
i
E
C
L
E
x
x
1
0
0
1
2
1 ,
LC
t

(1.5)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 16 -
1
1
2
2
1 1 1 1
1 1 1 1
dxL L di di
x i L
E C dt E C dt E dtLC
dx dv L dv
x v C
E dt E dt E C dtLC
   
   
.
dt
d dt LC d
LC
   
Từ phương trình (1.3) ta có:
1 1 1 1 1 1
(1 )
di
L u v E
E dt E ELC LC LC
   
 1 2
1 1
1
dx
u x
dt LC LC
  
 1 21 1
dx
u x
d
   
Từ phương trình (1.4) ta có:
1 1 1 1 1 1 1
(1 )
L dv L L
C u i v
E C dt E C E C RLC LC LC
  
 2 1 2
1 1 1
1
dx L
u x x
dt R CLC LC
  
   2 21 2 1
1
1 . 1
dx xL
u x x u x
d R C Q      
Ta được mô hình chuẩn hóa trung bình của bộ biến đổi tăng áp
1)1( 2
1  xu
d
dx
av
(1.6)
2 2
1(1 )av
dx x
u x
d Q
  
(1.7)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 17 -
Đặt u=1-uav, ta có:
1
2
2 2
1
1
dx
ux
d
dx x
ux
d Q


  
 
(1.8)
Trong đó tham số Q là nghịch đảo của hệ số chất lượng mạch, tính theo công
thức Q=
LCR /
. Biến x1 là dòng điện cảm chuẩn hóa, còn x2 là điện áp ra chuẩn hóa.
1.3.3.3. Điểm cân bằng và hàm truyền tĩnh
Một trong các mục tiêu điều khiển mà ta mong muốn đạt được khi sử dụng
hay thiết kế bộ biến đổi công suất 1 chiều sang một chiều là điều chỉnh điện áp ra ổn
định tới một giá trị hằng hay để tiếp cận tới 1 tín hiệu tham chiếu cho trước. Trong
chế độ trạng thái ổn định, ứng với các giá trị cân bằng hằng, tất cả các đạo hàm theo
thời gian của các biến trạng thái mô tả hệ thống được cho bằng 0. Vì vậy, đầu vào điều
khiển cũng phải là hằng, nghĩa là uav=U=constant. Điều kiện này kéo theo một hệ
phương trình mà nghiệm của nó mô tả điểm cân bằng của hệ.
Từ phương trình(1.6),(1.7) ta có:
2
2
1
0 (1 ) 1
0 (1 )
av
av
u x
x
...