Bài giảng Điện tử công suất - Chương 5: Nghịch lưu độc lập - Trần Trọng Minh

Ts. Tr ần Tr ọng Minh Bộ môn Tự đông hóa, Khoa Điện, ĐHBK Hà nội Hà nội, 9 - 2010 Khái ni ệm v ề ngh ịch l ưu độ c l ập Các b ộ ngh ịch l ưu ngu ồn dòng, ngu ồn áp NL ĐL ngu ồn dòng NLNA m ột pha, ph ươ ng pháp điều ch ế PWM NLNA ba pha, PWM, SVM. 10/22/2010 2 Ch ươ ng 5 Ngh ịch l ưu độ c l ập
V.1 Nh ững v ấn đề chung
V.1.1 Ngh ịch l ưu độ c l ập là gì?
V.1.2 Phân lo ại và ứng d ụng
V.1.3 Khái ni ệm v ề ngu ồn áp, ngu ồn dòng
V.2 Ngh ịch l ưu độ c l ập ngu ồn dòng song song
V.2.1 Ngh ịch l ưu độ c l ập ngu ồn dòng song song m ột pha
V.2.2 Ngh ịch l ưu độ c l ập ngu ồn dòng song song ba pha
V.3 Ngh ịch l ưu độ c l ập ngu ồn áp
V.3.1 Nh ững v ấn đề chính v ề ngh ịch l ưu ngu ồn áp
V.3.2 VSI s ơ đồ m ột pha n ửa c ầu (Half Bridge)
V.3.3 VSI s ơ đồ c ầu m ột pha (H Full Bridge)
V.3.4 Ph ươ ng pháp điều ch ế độ r ộng xung (PWM)
V.3.5 Điều ch ế PWM dùng điều khi ển s ố
V.3.6 Nh ận xét chung v ề PWM.
V.3.7 Tính toán s ơ đồ NLNA PWM. 10/22/2010 3 Ch ươ ng 5 Ngh ịch l ưu độ c l ập
V.3.8 Mô hình mô ph ỏng NLNA PWM
V.4 VSI ba pha
V.4.1 VSI ba pha sáu xung
V.4.2 VSI ba pha PWM
V.4.3 Điều ch ế PWM v ới thành ph ần th ứ t ự không ZSS-PWM
V.4.4 Các thông s ố c ơ b ản c ủa PWM
V.5 Ph ươ ng pháp điều ch ế vector không gian SVM.
V.5.1 Khái ni ệm v ề vector không gian
V.5.2 C ơ b ản v ề SVM
V.5.3 Ph ươ ng pháp điều ch ế v ới v ới t o = t 7 – SVPWM.
V.5.4 Quá điều ch ế.
V.5.5 Nh ận xét chung v ề SVM. 10/22/2010 4 V.1 Nh ững v ấn đề chung V.1.1 Ngh ịch l ưu độ c l ập là gì
NL ĐL: b ộ bi ến đổ i DC/AC, t ần s ố và điện áp ra thay đổ i đượ c. Nghịch lưu, bộ biến đổi DC/AC 10/22/2010 5 V.1 Nh ững v ấn đề chung V.1.1 Ngh ịch l ưu độ c l ập là gì?
Tại sao l ại c ần đế n BB Đ DC/AC?
Ch ỉ có ngu ồn là DC: ví d ụ, khi ngu ồn duy nh ất ta có là t ừ acquy.
Khi ph ụ t ải AC yêu c ầu ngu ồn c ấp có các thông s ố nh ư điện áp, t ần s ố thay đổ i trong d ải r ộng, khác xa các thông s ố c ủa ngu ồn điện áp l ướ i.
Khi có yêu c ầu v ề điều ch ỉnh c ả t ần s ố l ẫn điện áp xoay chi ều, ví d ụ trong các h ệ truy ền độ ng độ ng c ơ không đồ ng b ộ ho ặc độ ng c ơ đồ ng b ộ.
Khi trong các b ộ bi ến đổ i công su ất yêu c ầu có t ần s ố cao (T ần s ố cao s ẽ làm cho các ph ần t ử điện t ừ nh ư MBA, các ph ần t ử ph ản kháng nh ư t ụ điện, điện cảm có giá tr ị nh ỏ).
Một s ố ngu ồn phát s ơ c ấp có đầ u ra là m ột chi ều hay đượ c chuy ển v ề d ạng m ột chi ều để tích tr ữ trong acquy: pin m ặt tr ời (Photocell), pin nhiên li ệu (Fuel cell), điện s ức gió (Wind Turbine Generator),
Một s ố d ạng n ăng l ượ ng tích l ũy d ướ i d ạng acquy (Battery Energy Storage System – BESS).
Đầ u cu ối c ủa h ệ th ống truy ền t ải điện m ột chi ều HVDC. 10/22/2010 6 V.1 Nh ững v ấn đề chung V.1.2 Phân lo ại và ứng d ụng
Phân lo ại:
Dựa theo đặ c tính c ủa ngu ồn m ột chi ều đầ u vào:
Ngh ịch l ưu ngu ồn dòng: Current Source Inverter – CSI,
Ngh ịch l ưu ngu ồn áp: Voltage Source Inverter – VSI,
Ngh ịch l ưu ngu ồn Z, ZSI, trung gian gi ữa CSI và VSI.
Dựa theo các đặ c điểm c ủa ph ươ ng pháp điều ch ỉnh điện áp và t ần s ố đầ u ra, ph ổ bi ến là ngh ịch l ưu PWM.
Dựa theo đặ c điểm c ủa m ạch t ải: m ột l ớp các ngh ịch l ưu làm vi ệc v ới t ải là mạch vòng c ộng h ưở ng LC, g ọi là ngh ịch l ưu c ộng h ưở ng.
Ứng d ụng: r ất r ộng rãi,
Trong l ĩnh v ực truy ền độ ng xoay chi ều. Cùng v ới ch ỉnh l ưu t ạo nên các b ộ bi ến tần.
Trong l ĩnh v ực xe ch ạy điện (Electric Vehicle – EV), hi ện nay đã phát tri ển thành m ột xu h ướ ng xe m ới cho t ươ ng lai g ần.
Thâm nh ập vào h ệ th ống điều khi ển trong h ệ th ống điện (FACTS và D-FACTS).
Các h ệ th ống c ấp ngu ồn AC-DC-AC-DC thay cho các h ệ AC-DC thông th ườ ng. 10/22/2010 7 V.1 Nh ững v ấn đề chung V.1.3 Khái ni ệm v ề ngu ồn áp, ngu ồn dòng
Ngu ồn dòng
Ngu ồn áp
Ngu ồn điện có dòng điện ra không
Ngu ồn điện có điện áp ra không đổ i, không ph ụ thu ộc vào t ải và đổ i, không ph ụ thu ộc vào t ải và tính ch ất c ủa t ải. tính ch ất c ủa t ải.
Tạo ra b ằng m ắc n ối ti ếp ngu ồn
Tạo ra b ằng m ắc song song đầ u ra DC v ới điện c ảm đủ l ớn, ngu ồn DC v ới t ụ điện đủ l ớn,
Hoàn toàn có th ể ng ắn m ạch,
Hoàn toàn có th ể h ở m ạch, không không đượ c h ở m ạch. đượ c ng ắn m ạch. Cách tạo ra nguồn dòng thực tế, dùng mạch vòng dòng điện. 10/22/2010 8 V.1 Nh ững v ấn đề chung V.1.3 Khái ni ệm v ề ngu ồn áp, ngu ồn dòng
Ph ối h ợp ngu ồn v ới t ải: ngu ồn áp, ngu ồn dòng.
Không th ể n ối song song hai ngu ồn áp v ới nhau vì dòng san bằng điện áp s ẽ r ất l ớn.
Không th ể n ối nói ti ếp hai ngu ồn dòng v ới nhau vì gây độ t bi ến dòng. Nguồn áp
Khái ni ệm v ề ngu ồn áp, ngu ồn dòng c ũng áp d ụng cho t ải:
Song song v ới t ụ - ngu ồn áp;
Nối ti ếp v ới cu ộn c ảm – ngu ồn dòng.
BB Đ là khâu không quán tính:
Nếu đầ u vào là ngu ồn áp thì đầ u ra là ngu ồn dòng và ng ượ c l ại. Nguồn dòng 10/22/2010 9 V.2 Ngh ịch l ưu ngu ồn dòng V.2.1 Ngh ịch l ưu ngu ồn dòng song song một pha
Sơ đồ dùng thyristor V1, , V4.
Đồ th ị d ạng dòng điện, điện áp
Ngu ồn đầ u vào có điện c ảm L giá tr ị l ớn, t ạo nên ngu ồn dòng.
Tụ C song song v ới t ải, t ạo kh ả năng chuy ển m ạch. Dòng NL
(V1, V2) và (V3, V4) m ở trong dạng xung mỗi n ửa chu k ỳ. chữ nhật Tụ chuyển mạch β β góc chuyển mạch, β=>ω tr, ( tr thời gian phục hồi) 10/22/2010 10 V.2 Ngh ịch l ưu ngu ồn dòng V.2.1 Ngh ịch l ưu ngu ồn dòng song song một pha
Phân tích s ơ đồ b ằng ph ươ ng pháp
Đồ th ị vector gần đúng sóng hài b ậc nh ất:
Ch ỉ xét đế n thành ph ần sóng hài bậc nh ất c ủa dòng điện và điện áp.
Có th ể bi ểu di ễn các đạ i l ượ ng β ϕt bằng bi ểu đồ vector.
Điều ki ện để s ơ đồ ho ạt độ ng đượ c là dòng t ải ph ải mang tính dung, II−(I− I) U QQ − tg β =CL =C L C = CL vượ t tr ướ c điện áp. Góc v ượ t tr ướ c IR IU RC P t này chính là góc khóa c ủa van. QC= Q t + Ptg t β Công suất phản kháng trên tụ C phải đủ để bù hết công suất phản kháng của tải, dôi ra một phần để tạo góc vượt trước β (góc chuyển mạch) 10/22/2010 11 V.2 Ngh ịch l ưu ngu ồn dòng V.2.2 Ngh ịch l ưu ngu ồn dòng song song ba pha
V.2.2 Ngh ịch l ưu ngu ồn dòng song
NLND ba pha song m ột pha, có điôt cách ly. Điôt có tác d ụng cách ly m ạch chuy ển mạch kh ỏi m ạch t ải.
Ph ươ ng án t ươ ng t ự c ũng có ở NL ba pha. θ 60 120 180 240 300 360 θ θ θ θ θ 10/22/2010 12 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.1 Nh ững v ấn đề chung v ề NLNA
Nh ượ c điểm c ủa NLND:
NLNA xây d ựng ch ủ y ếu trên
Điện áp ra ph ụ thu ộc vào t ải, vì MOSFET và IGBT, m ạch l ực vậy r ất khó phù h ợp v ới các ph ụ đượ c ch ế t ạo chu ẩn, t ạo thành các tải thông th ườ ng. Thi ết b ị điện modul, d ễ s ử d ụng. th ườ ng đượ c s ản xu ất cho các c ấp điện áp tiêu chu ẩn nên không th ể ho ạt độ ng khi điện áp bi ến độ ng mạnh.
NLND ch ỉ đượ c thi ết k ế cho m ột ph ụ t ải c ụ th ể, có th ể có công su ất lớn ho ặc r ất l ớn.
NLNA có th ể đượ c ch ế t ạo dùng cho m ột l ớp r ộng rãi các ph ụ t ải.
NLNA đả m b ảo điện áp ra có d ạng không đổ i, đáp ứng cho các ph ụ t ải sản xu ất hàng lo ạt. 10/22/2010 13 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.2 S ơ đồ NL n ửa c ầu (Half bridge)
Van V1, V2 ON/OFF ng ượ c nhau,
Sơ đồ
D1, D2 điôt ng ượ c, d ẫn dòng t ự do về t ụ DC,
Điện áp trên t ải: VOC = +/- VDC .
Mô hình t ải L s, R s, E s (E s có th ể là DC hay AC) đạ i di ện cho nhi ều tr ườ ng h ợp: độ ng c ơ, ngu ồn dòng AC điều khi ển đượ c, ch ỉnh l ưu tích c ực. S. đ.đ E s th ể hi ện chính là
Gi ới h ạn: V OC ch ỉ t ừ -VDC đế n ph ụ t ải, n ơi điện n ăng bi ến đổ i + V DC thành d ạng n ăng l ượ ng khác.
dI o/dt <V DC /L s
Có th ể điều khi ển dòng I o theo hình d ạng b ất k ỳ. Inverter bị bão hòa 10/22/2010 14 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp c ầu một pha (H Full Bridge)
Đồ th ị d ạng dòng điện, điện áp.
V1, V2, V3, V4 van đ/k hoàn toàn, nh ư BJT, MOSFET, IGBT.
D1, , D4 các điôt ng ượ c.
Tụ C đầ u vào có giá tr ị đủ l ớn.
Điều khi ển:
0 ÷ T/2 m ở (V1, V2),
T/2 ÷ T m ở (V3, V4).
Điện áp trên t ải có d ạng +/-E. 10/22/2010 15 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp 1 pha V.3.4 Điều ch ế PWM
Vấn đề đặ t ra đố i v ới NLNA:
Đồ th ị d ạng dòng điện, điện áp.
1. Làm th ế nào để có th ể điều ch ỉnh đượ c điện áp c ũng nh ư t ần số c ủa điện áp ra?
2. D ạng điện áp ra d ạng xung ch ữ nh ật, n ếu phân tích ra chu ỗi Fourier ch ứa nhi ều thành ph ần sóng hài b ậc cao. 4E ∞ sin( 2k− 1 )ω t u( t ) = ∑ π k=1 2k − 1
Làm th ế nào để gi ảm đượ c sóng hài b ậc cao?
Dùng m ạch l ọc. Tuy nhiên tác dụng c ủa l ọc ph ụ thu ộc t ải. 10/22/2010 16 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.4 Điều ch ế PWM cho NLNA
Điều ch ế PWM: điều khi ển ở
Sơ đồ mức th ấp nh ất. m c = PK
c(t) dTrăngs c ư T a, s g ọi là sóng mang; cPK biên độ r ăng c ưa;
m(t) tín hi ệu chu ẩn mong mu ốn, gọi là sóng điều ch ế;
Ts chu k ỳ điều ch ế, còn g ọi là chu kỳ trích m ẫu. 10/22/2010 17 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.4 Điều ch ế PWM cho NLNA
Trong m ỗi chu k ỳ đóng c ắt điện áp
Đồ th ị đầ u ra có giá tr ị trung bình, g ọi là trung bình tr ượ t: 1 t+ T s vt() = ∫ vd()τ τ Ts t
Giá tr ị trung bình c ủa điện áp đầ u ra ngh ịch l ưu PWM: 1   VOC ( t) = VTdtVTDC s( ) − DC s (1 − dt( ))  Ts =V2 d t − 1 DC ()()
Trong m ỗi chu k ỳ T điện áp ra
Từ s ơ đồ m ạch điện t ươ ng đươ ng s VOC sẽ ph ản ứng l ập t ức v ới tín có th ể th ấy quan h ệ hàm truy ền đạ t hi ệu mong mu ốn ngay trong chu gi ữa điện áp ra ngh ịch l ưu và dòng kỳ điều ch ế. đầ u ra là m ạch l ọc t ần th ấp b ậc nh ất.
Nếu h ằng s ố th ời gian L s/R s >> T s dòng điện s ẽ u ốn theo d ạng c ủa tín hi ệu m(t). 10/22/2010 18 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.5 Điều ch ế PWM dùng điều khi ển s ố cho NLNA
Bộ điều khi ển s ố PWM, th ườ ng có trong các vi điều khi ển hi ện đạ i:
Đồ th ị d ạng sóng: 10/22/2010 19 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.5 Điều ch ế PWM dùng điều khi ển s ố cho NLNA
Uniformly sampled with single update mode (Khác analog naturally sampled PWM). Ch ế độ trích m ẫu đề u (Khác v ới trích m ẫu t ức th ời).
1. Trailing edge modulation, (Hình b). B ộ điều ch ế s ườ n sau.
2. Leading edge modulation, (Hình c). B ộ điều ch ế s ườ n tr ướ c
3. Triangular carrier modulation, (Hình d). B ộ điều ch ế sóng mang đố i x ứng. Tín hiệu điều khiển update ở đầu mỗi chu kỳ điều chế 10/22/2010 20 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.5 Điều ch ế PWM dùng điều khi ển s ố cho NLNA
Uniformly double update. Trích m ẫu hai l ần, nguyên lý th ực hi ện: Tín hiệu điều khiển update ở đầu và
Mô hình: giữa mỗi chu kỳ điều chế 10/22/2010 21 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.6 Các ch ỉ s ố đánh giá PWM
Các ch ỉ s ố đánh giá hi ệu n ăng c ủa PWM
1. H ệ s ố điều ch ế, t ỷ s ố gi ữa biên độ sóng điều ch ế m(t) so v ới biên độ sóng U răng c ưa: µ=rm ; 0 ≤ µ ≤ 1 U 2 cm ∑ Uk U2− U 2 THD =k=2,3,... = o 1
2. H ệ s ố méo t ổng: 2 U1 U 1
THD chính là t ỷ s ố gi ữa t ổng giá tr ị hi ệu d ụng c ủa các thành ph ần sóng hài b ậc cao so v ới giá tr ị hi ệu d ụng c ủa sóng c ơ b ản ra mong mu ốn.
3. H ệ s ố t ần s ố: kf = f s/f 1 , t ỷ s ố gi ữa t ần s ố c ủa sóng mang so v ới t ần s ố sóng ra mong mu ốn.
Thông th ườ ng để có h ệ s ố méo t ổng THD trong ph ạm vi cho phép c ần có kf ≥ 20. V ới công su ất l ớn fs cỡ 2 – 4 kHz, trong khi đó ở d ải công su ất nh ỏ h ơn th ườ ng ph ải ch ọn fs từ 10 - 20 kHz.
Điều này c ũng là vì để đả m b ảo độ đậ p m ạch dòng ra trong ph ạm vi cho phép thì với dòng càng nh ỏ điện c ảm Ls càng ph ải l ớn. Tuy nhiên n ếu Ls lớn thì s ụt áp ở tần s ố c ơ b ản c ũng l ớn. Để th ỏa hi ệp, do đó ph ải ch ọn fs lớn. 10/22/2010 22 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.7 Tính toán các thông s ố c ủa s ơ đồ NLNA PWM
Vi ệc tính toán th ườ ng d ựa trên các s ố li ệu ban đầ u:
Giá tr ị điện áp hình sin ra mong mu ốn Uo (V) và t ần s ố sóng c ơ b ản f1 (Hz).
Công su ất ho ặc dòng đầ u ra mong mu ốn Po (W), I o (A), h ệ s ố công su ất c ủa t ải cos ϕ. Thông th ườ ng h ệ s ố công su ất c ỡ 0,8.
Ví d ụ tính toán: Uom ==220 2 311( V ); f1 = 50 Hz ; Po = 1 kW ;cosϕ = 0,8
Các b ướ c và các thông s ố c ần tính toán:
1. Điện áp m ột chi ều yêu c ầu: U DC (V).
Với PWM trong d ải làm vi ệc tuy ến tính, µ ≤ 1, giá tr ị biên độ điện áp đầ u ra có th ể đạ t l ớn nh ất là U DC , khi t ần s ố đóng c ắt f s coi là vô cùng l ớn. Để d ự phòng điện áp m ột chi ều thay đổ i trong ph ạm vi +/-10% c ần ch ọn µmax = 0,9.
Vậy: U DC = U om /0,9 = 311/0,9 = 346 V.
Trong m ạch th ườ ng có m ạch l ọc LC để t ạo điện áp ra hình sin. D ự phòng s ụt áp trên cu ộn c ảm l ọc L s cỡ 10% điện áp ra nên ph ải ch ọn U DC = 1,1.346 = 380 V. 10/22/2010 23 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.7 Tính toán các thông s ố c ủa s ơ đồ NLNA PWM
2. Tính toán biên d ộ dòng đầ u ra yêu c ầu: Iom (A).
Công su ất toàn ph ần c ủa t ải So = P o/ cos ϕ = 1000/0,8 = 1250 (VA);
Dòng t ải yêu c ầu: Io = S o/U o = 1250/220 = 5,68 (A).
Biên độ c ủa dòng t ải Iom = I o.sqrt(2) = 5,68*1,4142 = 8 (A).
3. Ch ọn t ần s ố đóng c ắt: fs (Hz), -4
Với công su ất nh ỏ ch ọn t ần s ố đóng c ắt fs = 20 kHz, Ts = 0,5.10 (s).
4. Tính toán dòng trung bình qua van và điôt: IV, I D (A) 1π 1+ cos ϕ
Dòng trung bình qua van: IIV=∫ om sin ()θ − ϕ d θ = I om 2πϕ 2 π
IV = 2,29 A. 1ϕ 1− cos ϕ
Dòng trung bình qua điôt: IID=∫ om sin ()θ − ϕ d θ = I om 2π0 2 π
ID = 0,26 A.
5. Xác đị nh dòng đỉ nh l ớn nh ất qua van và điôt. 10/22/2010 24 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.7 Tính toán các thông s ố c ủa s ơ đồ NLNA PWM
5. Xác đị nh dòng đỉ nh l ớn nh ất qua van và điôt.
Dòng t ải th ể hi ện chính là giá tr ị dòng trung bình đầ u ra ngh ịch l ưu trong m ỗi chu k ỳ c ắt m ẫu. Vì v ậy ch ỉ c ần xác đị nh độ đậ p m ạch l ớn nh ất c ủa dòng Io(t) .
Bỏ qua ảnh h ưở ng c ủa R s đố i v ới độ đậ p m ạch dòng t ải, ta có: di( t ) Lo ≅ ∆ u() t sdt o
Trong NLNA PWM ∆ U o ,max = 2 U DC . Dòng điện có độ đậ p m ạch l ớn nh ất khi h ệ số l ấp đầ y xung (Duty ratio) là d = 0,5. Do đó: Ts ∆Uo,max ∆Io,max ≈⋅ ≈ UTL DCss/ 2 4 Ls
6. Xác đị nh giá tr ị điện c ảm Ls.
Lấy s ụt áp t ại t ần s ố c ơ b ản b ằng 10%U o.( Đố i v ới công su ất nh ỏ).
ULs = I o.X Ls = 0,1.U o = 0,1.220 = 22(V) ⇒ XLs = 22/5,68 = 3,8732( Ω) ⇒ Ls = 12 (mH); -4 -3
Độ đậ p m ạch dòng t ải b ằng : ∆Io,max = 380.0,5.10 /(2.12.10 )= 0,79 A.
So v ới biên độ dòng điện thì độ đậ p m ạch b ằng ∆IL 100% = 0,79/8 = 20 %. Đây có th ể coi là giá tr ị ch ấp nh ận đượ c. 10/22/2010 25 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.7 Tính toán các thông s ố c ủa s ơ đồ NLNA PWM
7. Tính toán t ụ C c ủa m ạch l ọc LC.
Trong NL PWM điện áp ra ch ủ y ếu là sóng c ơ b ản. Các thành ph ần sóng hài b ậc cao xu ất hi ện ở chung quang t ần s ố đóng c ắt fs, c ụ th ể là h.f s +/- l.f 1, trong đó h = 1, 2, ., l = 1, 2, Nh ững t ần s ố sóng hài th ấp nh ất là fs – f1, f s -2.f 1, Tuy nhiên do fs >> f 1 nên các sóng hài này ch ủ y ếu t ập trung ở quanh fs, ngh ĩa là r ất xa so v ới f1. Điều này làm đơ n gi ản vi ệc tính toán m ạch l ọc LC ở đầ u ra ngh ịch lưu r ất nhi ều. 1
Ch ọn t ần s ố c ắt c ủa m ạch l ọc t ần s ố th ấp LC sao cho: ωLC=≪ ω s = 2 π f s LC
Không c ần để ý đế n điều ki ện tránh c ộng h ưở ng ở các sóng hài có th ể có trên sóng điện áp ra. 3
Ch ọn ωCL = 0,1 ωs ⇒ ωCL = 12,5664.10 (rad/s) . V ậy: 11 1 1 C = = = 0,53 ()µF L ω 212.10 − 3 3 2 CL ()12,5664.10
Có th ể ch ọn tr ị s ố t ụ C l ớn h ơn, ví d ụ 1 µF.
Để đả m b ảo t ần s ố c ắt ωCL giá tr ị tụ ph ải ch ọn l ớn h ơn để bù vào công su ất ph ản kháng c ủa t ải. 10/22/2010 26 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.7 Tính toán các thông s ố c ủa s ơ đồ NLNA PWM
8. Bù công su ất ph ản kháng c ủa t ải: 22 2 2 QL=−= S o P o 1250 − 1000 = 750(Var )
Nếu bù b ằng t ụ C thì ph ải có QC = Q L; 2 U QC 750 Q=C = ω CU 2 C= = = 49,35 ()µ F C C ωU 22. π .50.220 2 X C C
So v ới giá tr ị t ụ C tính ở m ục (7) th ấy r ằng có th ể ch ọn t ụ C=50 µF là phù h ợp.
9. C ần ki ểm tra l ại điều ki ện ở t ần s ố c ơ b ản XC >> X L:
Nếu không s ẽ t ạo nên phân áp gi ữa XC và XL, không th ể đạ t đượ c điện áp 220 V ở đầ u ra. −3 X L =2.π .50.12.10 = 3,768 Ω ; −6 X C =1/() 2.π .50.50.10 = 63,7 Ω
Th ực s ự là XC >> X L .
10. Ki ểm tra l ại s ố li ệu tính toán c ủa s ơ đồ b ằng mô hình mô ph ỏng.
Đây là ph ươ ng pháp r ất hi ệu qu ả để ki ểm ch ứng các tính toán t ừ m ục (1) đế n (9) trên đây. 10/22/2010 27 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.7 Tính toán các thông s ố c ủa s ơ đồ NLNA PWM
11. Tính toán t ụ C c ủa m ạch m ột chi ều.
Tụ C trong m ạch m ột chi ều dóng vai trò là t ụ l ọc c ủa m ạch ch ỉnh l ưu phía tr ướ c, vừa đóng vai trò ti ếp nh ận công su ất ph ản kháng t ừ m ạch ngh ịch l ưu do các điôt ng ượ c đư a v ề. V ậy giá tr ị c ủa t ụ là giá tr ị nào c ần l ớn h ơn.
Tr ườ ng h ợp n ặng n ề nh ất là dòng t ải ở giá tr ị biên độ , h ệ s ố d = 0,5 (t ươ ng ứng khi t ải thu ần c ảm, điện áp điều ch ế qua không), khi đó: ∆t ∆U =x ∆ I ∆=tT/ 2; ∆= II CC C xs Co ,max
Th ườ ng ch ọn ∆UC = 0,05 ÷0,1U DC . Có th ể tính đượ c: ∆IC 8 −6 C ==3 =10,53.10 ≈ 10 ()µF 2fs∆ U C 2.20.10 .0,05.380
Tụ C tính đượ c có giá tr ị khá nh ỏ, ch ứng t ỏ ưu vi ệt c ủa PWM. Trong tr ườ ng h ợp này t ụ m ột chi ều C s ẽ đượ c xác đị nh ch ủ y ếu t ừ điều ki ện san b ằng điện áp đầ u ra ch ỉnh l ưu. 10/22/2010 28 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.8 Mô ph ỏng s ơ đồ NLNA PWM
Mô hình Trên MATLAB Sơ đồ 1, nửa cầu Sơ đồ 2, Cầu một pha 10/22/2010 29 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.8 Mô ph ỏng s ơ đồ NLNA PWM
Kết qu ả ở mô hình 1, s ơ đồ n ửa
Đồ th ị dòng, áp ra NL. cầu (m=0,8; U DC =200V)
Tần s ố điều ch ế ch ọn th ấp 1 kHz để minh h ọa rõ h ơn độ đậ p m ạch c ủa dòng t ải.
Dòng đậ p m ạch l ớn nh ất ở th ời điểm điện áp điều ch ế m(t) qua 0 (khi d=0,5). N ếu lúc b ấy gi ờ dòng đạ t giá tr ị biên độ (t ải g ần thu ần c ảm) thì chu k ỳ điều ch ế này xác đị nh dòng đỉ nh l ớn nh ất (Tr ườ ng h ợp x ấu nh ất).
Đây là c ơ s ở tính toán dòng đỉ nh qua van và điôt ở m ục (5), ph ần V.3.7. 10/22/2010 30 V.3 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp một pha V.3.8 Mô ph ỏng s ơ đồ NLNA PWM
Kết qu ả ở mô hình 2, s ơ đồ c ầu
Đồ th ị dòng, áp đầ u ra. một pha. Tham s ố tính toán theo ph ần 3.7.
Tần s ố điều ch ế 20 kHz.
Mạch l ọc LC tính toán theo:
1. Cu ộn c ảm L đả m b ảo độ đậ p mạch dòng t ải trong ph ạm vi 20%.
Tần s ố c ắt c ủa m ạch l ọc b ằng 1/10 t ần s ố fs.
Tụ l ọc C tính theo t ần s ố c ắt của m ạch l ọc và hi ệu ch ỉnh để bù công su ất ph ản kháng c ủa tải.
L = 12 mH, C = 50 uF. 10/22/2010 31 V.4 Ngh ịch l ưu ngu ồn áp c ầu ba pha V.4.1 S ơ đồ c ầu ba pha
VSI c ầu ba pha có th ể coi g ồm ba
VSI c ầu ba pha nhánh van n ửa c ầu (V1, V4), (V3, V6), (V5, V2). Các van trên cùng nhánh c ầu không bao gi ờ đượ c m ở cùng nhau.
Tải phía xoay chi ều n ối gi ữa các điểm ra c ủa n ửa c ầu nên không cần đế n điểm gi ữa ở phía m ột chi ều nh ư s ơ đồ n ửa c ầu thông
Cầu ba pha = 3 n ửa c ầu. th ườ ng.
Để s ử d ụng các k ết qu ả v ề PWM 1 U DC của s ơ đồ n ửa c ầu cho s ơ đồ c ầu 2 ba pha ta v ẫn s ử d ụng m ạch điện 1 U tươ ng đươ ng c ầu ba pha nh ư ba 2 DC nửa c ầu, v ới điểm gi ữa phía DC. 10/22/2010 32 V.4.1 S ơ đồ c ầu ba pha U DC 2 Ph ươ ng pháp điều khi ển c ơ b ản θ π 2π U − DC
Dạng điện áp ra 6 xung c ủa VSI c ầu ba pha. 2 U DC 2
uAn , u Bn , u Cn là ba điện áp ra c ủa s ơ đồ n ửa θ cầu (+/-U /2 ), l ệch pha nhau 120 °. U DC − DC 2 U
uZn =1/3.(uAn + u Bn + u Cn ); u Zn có d ạng xung DC 2 ch ữ nh ật, t ần s ố 3f , biên độ +/-1/6U DC . θ U − DC
uA=u An -uZn ; u B=u Bn -uZn ; uC=u Cn -uZn ; 2 2U DC U
uAB =u An -uBn ; u BC =u Bn -uCn ; uCA =u Cn -uAn . 3 DC 3 θ
Sóng hài c ơ b ản điện áp pha đầ u ra: 1 π U(1) = usin θ d θ 6s π ∫ −π θ 21π/3 2/3 π 2 π 1  =UDC ∫sinθθ d + ∫ sin θθ d + ∫ sin θθ d  π 03π /3 3 2/3 π 3  2 θ = U π DC U DC 6 10/22/2010 33 V.4.2 Điều ch ế PWM cho ngh ịch l ưu c ầu ba pha Sơ đồ điều khi ển SPWM
SPWM (sinusoidal PWM) cho cầu ba pha đượ c th ực hi ện cho ba sơ đồ n ửa c ầu: v ới ba sin chu ẩn, τ cùng m ột h ệ th ống điện áp r ăng τ cưa (Carrier based – PWM).
Hệ s ố điều ch ế: m = m ref /m s , biên τ độ sóng sin chu ẩn trên biên độ răng c ưa. Trong d ải điều ch ế τ tuy ến tính điện áp ra hình sin, yêu c ầu 0 ≤ m ≤ 1. τ
Các tiêu chu ẩn đánh giá: τ
M = U 1m /U 1m,6s biên độ sóng hài bậc nh ất so v ới sóng b ậc nh ất c ủa dạng điện áp ra 6 xung. Sơ đồ nguyên lý thực hiện CB-
0 ≤ M ≤ 0,785 . PWM 10/22/2010 34 V.4.2 Điều ch ế PWM cho ngh ịch l ưu c ầu ba pha Sơ đồ điều khi ển SPWM
Mẫu xung điều khi ển trong PWM với r ăng c ưa đố i x ứng:
Mẫu xung cho th ấy d ạng t ối ưu về chuy ển m ạch, m ỗi l ần ch ỉ có một pha ph ải đóng c ắt.
Tr ạng thái van cho ra điện áp bằng 0 ( ứng v ới vector không trong SVM) phân b ố đố i x ứng ở hai đầ u và gi ữa chu k ỳ T s. 10/22/2010 35 V.4.3 Điều ch ế PWM v ới thành ph ần th ứ t ự không Khái ni ệm v ề ZSS-PWM
Với điều ch ế điện áp ra hình sin theo m ạch điện t ươ ng đươ ng v ới s ơ đồ n ửa cầu điện áp ra trên m ỗi pha đầ u ra ch ỉ thay đổ i gi ữa +/- UDC /2 , là biên độ lớn nh ất c ủa điện áp ra. Chính vì v ậy theo SPWM h ệ s ố điều ch ế l ớn nh ất ch ỉ là Mmax = (U DC /2)/ (2/ π.U DC )= π/4=0,785 (m=1).
Th ực ra v ới s ơ đồ c ầu không c ần điểm gi ữa c ủa m ạch DC và điện áp ra là +U DC và –UDC . Điều này ngh ĩa là biên độ điện áp sóng sin c ơ b ản điều ch ế ra ngh ịch l ưu có th ể l ớn h ơn, ít nh ất là đế n 2/ π.U DC nh ư ở d ạng điện áp ra 6 xung.
Ph ươ ng pháp điều ch ế có thành ph ần th ứ t ự 0 (Zero Sequence Signal PWM – ZSS PWM) d ựa trên c ơ s ở là trong h ệ th ống ba pha cân b ằng thành ph ần th ứ t ự không có tr ở kháng vô cùng l ớn. Điều này ngh ĩa là n ếu trong d ạng sóng chu ẩn mong mu ốn có thành ph ần sóng hài b ậc 3 thì thành ph ần này không th ể xu ất hi ện ở d ạng sóng điện áp ra. Thành ph ần sóng hài b ậc 3 trên mỗi pha th ể hi ện trên th ế c ủa điểm trung tính t ải, uZn . N ếu uZn có sóng hài bậc 3 thì điện áp ra c ũng không b ị ảnh h ưở ng gì. 10/22/2010 36 V.4.3 Điều ch ế PWM v ới thành ph ần th ứ t ự không Khái ni ệm v ề ZSS-PWM
Nếu thêm vào thành ph ần sóng hài b ậc 3 trên d ạng điện áp sóng sin chu ẩn, có th ể m ở r ộng đượ c d ải thay đổ i c ủa biên độ sóng hài b ậc nh ất điện áp ra mà không ảnh h ưở ng gì đế n d ải điều ch ế tuy ến tính c ủa VSI ba pha.
Sóng b ậc 3 thêm vào có th ể có d ạng sin, tam giác, ho ặc ch ữ nh ật.
Biên độ sóng b ậc 3 hình sin b ằng ¼ biên độ sóng ra mong mu ốn c ơ b ản tươ ng ứng v ới h ệ s ố sóng hài dòng điện ra nh ỏ nh ất.
Sóng b ậc 3 b ằng 1/6 sóng c ơ b ản thì d ải điều ch ế tuy ến tính đượ c m ở r ộng ra đế n l ớn nh ất đế n M max = π / 2 3 = 0,907 . H ệ s ố điều ch ế mmax mở r ộng đế n 1,154, t ức là t ăng thêm đượ c 15,4%.
Hệ s ố mmax mở r ộng đượ c đế n giá tr ị nào mà d ạng sóng điều ch ế thu đượ c mref còn nh ỏ h ơn ho ặc b ằng 1, ngh ĩa là v ẫn trong vùng tuy ến tính đố i v ới tín hi ệu r ăng c ưa. 10/22/2010 37 V.4.3 Điều ch ế PWM v ới thành ph ần th ứ t ự không Dạng tín hi ệu ch ủ đạ o trong ZSS-PWM
Minh h ọa ph ươ ng pháp
Đồ th ị d ạng tín hi ệu điều ch ế ZZS PWM. tạo tín hi ệu điều khi ển trong điều ch ế v ới thành m=1,154. ph ần th ứ t ự 0. Hai d ạng tín hi ệu sóng b ậc ba đượ c dùng:
- Sóng b ậc 3 hình sin (biên độ ¼ ho ặc 1/6 biên độ sóng c ơ b ản).
- Sóng b ậc 3 hình tam giác. T ươ ng đươ ng v ới điều ch ế vector không gian SVPWM. 10/22/2010 38 V.4.3 Điều ch ế PWM v ới thành ph ần th ứ t ự không Dạng tín hi ệu ch ủ đạ o trong ZSS-PWM
Đồ th ị d ạng tín hi ệu điều ch ế ZZS PWM.
Có th ể th ấy các tín hi ệu điều ch ế sin mong mu ốn có d ạng méo l ẫn sóng hài bậc ba 10/22/2010 39 V.4.3 Điều ch ế PWM v ới thành ph ần th ứ t ự không Dạng tín hi ệu ch ủ đạ o trong ZSS-PWM
Đồ th ị d ạng xung c ủa b ộ điều ch ế ZZS PWM. 10/22/2010 40 V.4.4 Các thông s ố c ơ b ản c ủa PWM c ầu ba pha Thông số Ký hi ệu Đị nh ngh ĩa Gi ải thích 1. H ệ số điều ch ế, s ử d ụng M U Đố i với SPWM điện M = 1m hai lo ại h ệ s ố điều ch ế: áp ra hình sin U1m ,6 s - Biên độ sóng ra b ậc nh ất 0≤M ≤ 0,785 U so v ới d ạng áp ra 6 xung. = 1m π / 4= 0,785 ()2 / π U DC ( ) -Tỷ số biên độ sóng sin m U Trong d ải điều ch ế m = m, ref điều ch ế so v ới biên độ U tuy ến tính SPWM sóng r ăng c ưa. mc 0≤m ≤ 1 2. D ải điều ch ỉnh tuy ến Mmax 0 0,907 Ph ụ thu ộc d ạng tín tính l ớn nh ất mmax 0 1,154 hi ệu điều ch ế ch ủ đạ o ZSS-PWM 3. Quá điều ch ế M > M max Dải điều ch ế phi tuy ến m > m max (điện áp ra méo d ạng) 10/22/2010 41 V.4.4 Các thông s ố c ơ b ản c ủa PWM c ầu ba pha Thông số Ký hi ệu Đị nh ngh ĩa Gi ải thích 4. Tỷ s ố gi ữa t ần s ố điều mf mf = f s/f 1 mf là số nguyên là t ốt ch ế so v ới t ần s ố c ơ b ản nh ất, mf >20. 5. T ần số đóng c ắt fs fs=1/T s Ts là chu k ỳ điều ch ế 6. H ệ số méo phi tuy ến THD THD%=I h/I s1 * Dùng cho dòng điện 100 và điện áp. 7. H ệ số méo dòng điện d Ih/I h,6s Không ph ụ thu ộc tr ở kháng t ải. 10/22/2010 42 V.5 Ph ươ ng pháp điều ch ế vector không gian - SVM V.5.1 Khái ni ệm v ề vector không gian – Space vector
Một h ệ th ống điện áp, dòng điện
Bi ểu di ễn d ướ i d ạng ma tr ận: ba pha b ất k ỳ X = (XA, X B, X C), nếu 1 1  th ỏa mãn , 1 − −  Xa+ X b + X c = 0 uα  2 2 2 T   u u u Qua phép bi ến đổ i Clark tr ở thành   = []A B C uβ  3 3 3  một vector: 0 − 2 2  2 2 T u =u + au + a u = T1.[] uA u B u C 3 ()A B C 2π  j 1 3
Nếu: Trong đó: a= e3 =− + j u= Um cos ω t 2 2  A ()
Bi ểu di ễn trên tr ục t ọa độ vector  m 2π  u tr ở thành: uB = Ucosω t -   3    1 m 2π  u=()2 uuu − − uC = Ucos ω t +   α 3 A B C  3  
Vector u tr ở thành vetor quay:  1 uβ =() uB − u C  3 u = Um e j(ω t ) 10/22/2010 43 V.5 Ph ươ ng pháp điều ch ế vector không gian - SVM V.5.1 Khái ni ệm v ề vector không gian – Space vector jω t
Tươ ng t ự vector điện áp u = U m e ( )
Độ dài c ủa vetor chính là biên độ vector dòng điện có th ể là: của các thành ph ần t ươ ng ứng. i = Im e j(ω t − ϕ )
Nếu trong điện áp có các thành Với ϕ là góc pha gi ữa dòng điện v ới ph ần sóng hài b ậc cao thì vector điện áp. bi ểu di ễn qua các thành ph ần nh ư
Vector không gian t ổng quát: trong chu ỗi ph ức Fourie nh ư sau: ∞ ∞ hệ th ống điện vector đượ c bi ểu jkω t* − jk ω t u=∑ upke + ∑ u nk e di ễn b ởi ba thành ph ần: k=0 k = 1
Thành ph ần th ứ t ự thu ận,
Trong đó:
Thành ph ần th ứ t ự ng ượ c, T
Thành ph ần th ứ t ự không. 1 − jkω t upk =∫ u e dt, k = 0,1,..., ∞ u=up +u n +u zer T 0 m j(θ+ θ 0 ) T up = Up e ; ∗1 + jkω t unk =∫ u e dt, k = 1,2,..., ∞ −j θ + θ m ()1 T 0 un = Un e ; 1 u =()u + u + u . zer 3 A B C 10/22/2010 44 V.5 Ph ươ ng pháp điều ch ế vector không gian - SVM V.5.2 Cơ b ản v ề SVM
1. State switch: tr ạng thái c ủa van.
3. Vector điện áp ra mong mu ốn có Trong b ộ bi ến đổ i tr ạng thái đượ c th ể bi ểu di ễn d ướ i d ạng h ệ t ọa độ m j θ phép c ủa van đượ c xác đị nh trong cực: u ref = U ref e các điều ki ện:
Ho ặc t ọa độ thành ph ần:
Không làm ng ắn m ạch ngu ồn áp; u = u, u 
Không làm h ở m ạch ngu ồn dòng. ref α β 
4. T ổng h ợp vector mong mu ốn t ừ
2. State vector: vector tr ạng thái. các vector tr ạng thái. Trong m ỗi Ứng v ới m ỗi tr ạng thái c ủa van góc điều ch ế ∆ θ = ω T v ới T là chu xác đị nh đượ c giá tr ị c ủa vector k s s kỳ điều ch ế, vector mong mu ốn không gian điện áp ra. Tính ch ất: đượ c t ổng h ợp t ừ hai vector tr ạng
Vector tr ạng thái có độ dài và h ướ ng c ố đị nh trên m ặt ph ẳng. thái: Ts
Các vector tr ạng thái chia m ặt ph ẳng u= Ut + U t r2 11 2 2 thành nh ững ph ần đề u nhau, g ọi là các
Thông th ườ ng vector tr ạng thái là sector. hai vector biên c ủa sector. 10/22/2010 45 V.5 Ph ươ ng pháp điều ch ế vector không gian - SVM V.5.2 Bảng các vector chu ẩn c ủa SVM No Van d ẫn uA uB uC u U0 V2, V4, V6 0 0 0 0 2 U1 V6, V1, V2 2/3U DC -1/3U DC -1/3U DC U e − j0 3 DC π 2 j U2 V1, V2, V3 1/3U DC 1/3U DC -2/3U DC U e 3 3 DC 2π U3 V2, V3, V4 -1/3U 2/3U -1/3U 2 j DC DC DC U e 3 3 DC 2 U4 V3, V4, V5 -2/3U DC 1/3U DC 1/3U DC U e − jπ 3 DC 2π U5 V4, V5, V6 -1/3U -1/3U 2/3U 2 − j DC DC DC U e 3 3 DC π U6 2 − j V5, V6, V1 1/3U DC -2/3U DC 1/3U DC U e 3 3 DC U7 V1, V3, V5 0 0 0 0 10/22/2010 46 V.5 Ph ươ ng pháp điều ch ế vector không gian – SVM V.5.2 Bi ểu di ễn các vector tr ạng thái trên mặt ph ẳng 0 αβ
Các vector tr ạng thái đượ c bi ểu di ễn trên m ặt ph ẳng t ọa độ 0 αβ .
Đầ u mút các vector là đỉ nh m ột l ục giác đề u.
Vector chia m ặt ph ẳng thành 6 góc bằng nhau, g ọi là các sector, đánh số t ừ I, II đế n VI.
Hai vector không V0, V7 n ằm ở gốc t ọa độ . 10/22/2010 47 V.5 Ph ươ ng pháp điều ch ế vector không gian – SVM V.5.2 Tổng h ợp vector điện áp ra
Gi ả s ử vector điện áp ra n ằm trong
Tính đượ c th ời gian s ử d ụng các sector I. Bi ểu di ễn vector uo qua vector biên: hai vector biên: uo = up + u t U2π  U 2 tT=o sin −θ  ; tT = o sin θ . t psU33  ts U 3
Trong đó: p tt i i up= uu 1t; = u 2 . Ts T s
Gọi m=U o/U i, trong đó 0≤ m ≤1, là
Độ dài các vector: hệ s ố điều ch ế, có th ể tính đượ c 2 π  u= u sin − θ  ; th ời gian: p 3 3  2π  2 tTq=sin −θ  ; tTq = sin. θ 2 ps33  ts 3 u= u sinθ . t 3
Độ dài các vector:
Trong vùng điều ch ế tuy ến tính 2 t +t ≤ T u= u =U = E u =Uo p t s 1 2 i 3
θ là góc pha c ủa vector điện áp
Trong kho ảng th ời gian còn l ại áp đầ u ra, tính trong góc ph ần sáu: dụng vector không π θ =∠u −k; k = 0,1,2,3,4,5 to = T s – (t p+t t). o 3 10/22/2010 48 V.5 Ph ươ ng pháp điều ch ế vector không gian – SVM V.5.2 Tổng h ợp vector điện áp ra
Th ời gian t 1, t 2 th ể hi ện là th ời gian
1. Sine wave SVM, g ọi là sử d ụng các vector tích c ực. Th ời SVPWM - SVM with Symmetrical gian còn l ại t 0/2=T s/2-(t 1+t 2) áp Placement of Zero Vectors. dụng vector 0, V0 ho ặc V7.
Đặ t V0, V7 đố i x ứng quang n ửa
Các cách s ắp x ếp và s ử d ụng chu k ỳ điều ch ế T s. Ví d ụ trong vector không là t ự do vì không ảnh sector I dùng các vector: hưở ng đế n giá tr ị vector mong
V0 – V1 – V2 – V7 – V7 – V2 – mu ốn. Cách dùng vector không là V1 – V0. tùy theo m ục tiêu mu ốn đạ t đượ c:
2. Gi ảm t ốn th ất, g ọi là
Gi ảm thi ểu méo điện áp, Discontinuous pulse width
Gi ảm đế n t ối thi ểu s ố l ần chuy ển modulation - DPWM. mạch c ủa van, t ức là gi ảm t ổn th ất
Trong m ột chu k ỳ Ts ch ỉ dùng trên van. Không ph ải lúc nào gi ảm vector không m ột l ần (V0 ho ặc méo điện áp c ũng là m ục tiêu cao V7), nh ư v ậy gi ảm đượ c hai l ần nh ất, khi đó có th ể áp d ụng gi ảm chuy ển m ạch. tốn th ất. 10/22/2010 49 V.5 Ph ươ ng pháp điều ch ế vector không gian – SVM V.5.2 Các gi ới h ạn c ủa SVM
Các gi ới h ạn c ủa SVM điện áp ra
Đồ th ị gi ới h ạn c ủa Sine wave hình sin trên m ỗi nhánh n ửa c ầu. SVM. U DC
1. 0 ≤ u r ≤ 2
Điện áp ra sin. Qu ỹ đạ o vector tròn. Ch ế độ điều ch ế này t ươ ng đươ ng v ới PWM trong vùng tuy ến tính, điện áp ra hình sin, g ọi là SPWM. U U
2. DC ≤ u ≤ DC 2 r 3
Một pha b ị gi ới h ạn biên độ t ại U DC /2. Điện áp ra b ị méo. Qu ỹ đạ o vector đi theo đườ ng l ục giác, nét ch ấm. U
3. DC ≤ u 3 r
Hai pha b ị gi ới h ạn biên độ t ại U DC /2. Điện áp b ị méo. 10/22/2010 50 V.5 Ph ươ ng pháp điều ch ế vector không gian – SVM V.5.3 Ph ươ ng pháp SVPWM v ới t 0 = t 7
Đây là SVM t ươ ng đươ ng v ới
Đồ th ị d ạng điện áp điều ch ế PWM có điều ch ế th ứ t ự không, với U 3f có d ạng tam giác cân. 1 tt==() Ttt −− 072 s 12 3 1    t1  U 3 − cos ()ωt = T rm       s 2 2  t2  U DC 2 sin (ωt)  0 1    2 U 3 π  DC U U t UAn =() t1 + t 2 ; An= rm cosω −  ; Ts 2 2 6  2 U 3 π  DC U U t UBn =() − t1 + t 2 ; Bn= rm sinω −  ; Ts 2 2 6  UA= U An − U zn ; 2 U DC 3 π  UCn =() − t1 − t 2 . UUUCn=−=− An rm cosω t −  . UB= U Bn − U zn ; Ts 2 2 6  1 UC= U Cn − U zn . U=() UUU + + Zn3 An Bn Cn 10/22/2010 51 V.5 Ph ươ ng pháp điều ch ế vector không gian – SVM V.5.3 Các gi ới h ạn c ủa SVPWM
Các gi ới h ạn c ủa SVPWM
Dạng điện áp bi ến điệu u An , u Bn , u Cn , uZn và điện áp trên các pha t ải u A, u B,
Khi điện áp ra U = 173 V Urm≤ (1/ 3 ) U DC uC với U DC = 300 V, rm . trên các pha t ải luôn có d ạng sin hoàn toàn.
Khi các điện áp Urm> (1/ 3 ) U DC ra uAn , u Bn ,u Cn sẽ b ị gi ới h ạn b ởi +/-UDC /2.
Vect ơ không gian điện áp ra b ị gi ới hạn trong hình l ục giác có đỉ nh là các vect ơ biên. 10/22/2010 52 V.5 Ph ươ ng pháp điều ch ế vector không gian – SVM V.5.3 Các gi ới h ạn c ủa SVPWM
Các gi ới h ạn c ủa SVPWM
Dạng điện áp bi ến điệu u An , u Bn , u Cn , uZn và điện áp trên các pha t ải u A, u B,
Vect ơ điện áp ra ch ỉ còn b ị h ạn ch ế U = 200 V uC với U DC = 300 V, rm . bởi hình l ục giác có đỉ nh là các vect ơ biên chu ẩn.
Vect ơ không gian điện áp ra v ới U DC = 300 V, Urm = 200 V . 10/22/2010 53 V.5 Ph ươ ng pháp điều ch ế vector không gian – SVM V.5.4 Quá điều ch ế SVPWM
Phép điều ch ế mà vect ơ điện áp ra
Dạng điện áp bi ến điệu u An , u Bn , u Cn , uZn và điện áp trên các pha t ải u A, u B, vượ t quá 1/ 3 U d g ọi là quá ( ) u với U = 300 V, U = 200 V . điều ch ế. C DC rm (Overmodulation). 10/22/2010 54 V.5 Ph ươ ng pháp điều ch ế vector không gian – SVM V.5.5 Nh ận xét chung v ề SVM
SVM là ph ươ ng pháp dùng s ố
Sơ đồ c ấu trúc th ực hi ện SVM. hoàn toàn. Thu ật toán đơ n gi ản, d ễ ứng d ụng trên vi x ử lý.
Mở r ộng đượ c ph ạm vi điều ch ế so với PWM.
Có th ể quá điều ch ế mà không ph ải thay đổ i nhi ều trong thu ật toán.
Là ph ươ ng pháp có th ể m ở r ộng cho các ngh ịch l ưu ph ức t ạp h ơn nh ư s ơ đồ 3 pha – 4 dây, các s ơ đồ ngh ịch l ưu đa c ấp, ngay c ả cho các ngh ịch l ưu m ột pha. 10/22/2010 55 V.6 Ngh ịch l ưu c ộng h ưở ng V.6.1 Các v ấn đề chung v ề NLCH
SVM là ph ươ ng pháp dùng s ố
Sơ đồ c ấu trúc th ực hi ện SVM. hoàn toàn. Thu ật toán đơ n gi ản, d ễ ứng d ụng trên vi x ử lý. 10/22/2010 56