HUTECH B GIÁO DC VÀ ÀO TO TRNG I HC K THUT CÔNG NGH TP. HCM LNG TRN NGHA NGHIÊN CU PHNG PHÁP IU KHIN B NGHCH LU A BC GIM S KHÓA CÔNG SUT LUN VN THC S Chuyên ngành : THIT B, MNG VÀ NHÀ MÁY IN Mã s ngành: 60 52 50 HNG DN KHOA HC: PGS.TS PHAN QUC DNG TP. H CHÍ MINH, tháng 04 nm 2012 HUTECH CÔNG TRÌNH C HOÀN THÀNH TI TRNG I HC K THUT CÔNG NGH TP. HCM Cán b hng dn khoa hc : PGS.TS PHAN QUC DNG Cán b chm nhn xét 1 : Cán b chm nhn xét 2 : Lun vn thc s đc bo v ti Trng i hc K thut Công ngh TP. HCM ngày . . tháng . . . nm . . . Thành phn Hi đng đánh giá lun vn thc s gm: (Ghi rõ h, tên, hc hàm, hc v ca Hi đng chm bo v lun vn thc s) 1. 2. 3. 4. 5. nh Xác nh n ca Ch tch Hi đng đánh giá LV và Khoa qun lý chuyên ngành sau khi lun vn đã đc sa cha (nu có). Ch tch Hi đng đánh giá LV Khoa qun lý chuyên ngành HUTECH TR NG H K THUT CÔNG NGH TP. HCM PHÒNG QLKH - TSH C NG H ÒA XÃ H I CH NGHA VIT NAM c lp - T do - Hnh phúc TP. HCM, ngày … tháng… nm 2012 NHIM V LUN VN THC S H tên hc viên: LNG TRN NGHA Gii tính: Nam Ngày, tháng nm sinh: 24 / 09 / 1986 Ni sinh: CÀ MAU Chuyên ngành: Thit b, mng và nhà máy đin MSHV: 1081031018 I- TÊN  TÀI: NGHIÊN CU PHNG PHÁP IU KHIN B NGHCH LU A BC GIM S KHÓA CÔNG SUT II- NHIM V VÀ NI DUNG: 1. Gii thiu nghch lu đa bc và ng dng 2. Trình bày cu trúc nghch lu đa bc gim s khóa công sut và phng pháp điu khin 3. Mô phng b nghch lu đa bc gim s khóa công sut bng matlab/simulink 4. ánh giá và kt lun III- NGÀY GIAO NHIM V: 15/09/2011 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIM V: 15/03/2012. V- CÁN B HNG DN: PGS.TS PHAN QUC DNG CÁN B HNG DN KHOA QUN LÝ CHUYÊN NGÀNH (H tên và ch ký) (H tên và ch ký) HUTECH LI CAM OAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cu ca riêng tôi. Các s liu, kt qu nêu trong Lun vn là trung thc và cha tng đc ai công b trong bt k công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rng mi s giúp đ cho vic thc hin Lun vn này đã đc cm n và các thông tin trích dn trong Lun vn đã đc ch rõ ngun gc. Hc viên thc hin lun vn Lng Trn Ngha HUTECH LI CM N Xin gi li cám n chân thành nht đn PGS.TS Phan Quc Dng đã nhit tình hng dn tôi hoàn thành công trình nghiên cu này. Xin chân thành gi li cám n đn toàn th quý thy cô trng i hc K Thut Công Ngh Tp. H Chí Minh đã ging dy, hng dn và to mi điu kin tt cho tôi hoàn thành công trình nghiên cu này. Xin cám n các anh ch em lp 10SM ngành Thit B Mng Và Nhà Máy in đã chia s, h tr, giúp đ trong sut quá trình hc tp va qua. Cui cùng, nhng quan trng nht, xin gi li cám n đn các thành viên trong gia đình cùng bn bè đã đng viên, khích l, h tr cách này hay cách khác cho công vic hc tp ca tôi. Xin chân thành cm n! Hc viên thc hin Lng Trn Ngha HUTECH i TÓM TT  TÀI  khc phc nhng nhc đim ca phng pháp SHE, hai bài báo [15] & [16] đã đa ra mt phng pháp đn gin trc tip xác đnh góc kích, bng hai cách khác nhau, áp dng tính góc kích cho b nghch lu đa bc dng cascaded. Hai phng pháp này làm gim s lng tính toán cn thit, không gii các phng trình phi tuyn, ch tính toán mt s hàm lng giác. Trong lun vn này, ch tp trung phâp tích, ci tin hai phng pháp trong [15] &[16] đ áp dng tính góc kích cho b nghch lu đa bc gim s khóa công sut trong [3]. Bài báo [3] đã gii thiu mt cu trúc mi v b nghch lu đa bc đó là cu trúc gim s khóa công sut hn so vi cu trúc truyn thng cùng s bc điu ch, bài báo này ch xây dng b nghch lu đa bc gim s khóa mà không đ cp đn phng pháp điu khin nên Lun vn đ xut mt phng pháp điu khin mi (rút ra t [15] & [16]) cho b nghch lu này. Nó đc kim chng bng mô phng trong matlab/simulink. Tuy nhiên còn mt s hn ch, ch gim s khóa hn cu trúc truyn thng khi s bc ln hn 7, s bc điu ch đc ph thuc vào s khóa trên mi unit và s unit trong mt b. HUTECH ii ABSTRACT To overcome the disadvantages of the SHE method, two papers [15] & [16] gave a simple method directly determines conducting angle, for two different ways to apply determines conducting angle in inverters cascaded. These methods reduce the amount of computation required, not solving nonlinear equations, calculating only some trigonometric functions. In this analysis focused measures, improvements in the two methods [15] & [16] to apply determines conducting angle for multi-level inverter With Reduced Number of Switches [3]. The paper [3] has introduced a new structure of multi-level inverters are key structures reduce capacity than traditional structure with some degree of modulation, this paper only inverter multi-building reduce the number of key steps that do not mention the method should control thesis proposes a new control methods (drawn from [15] & [16]) for this inverter. It is verified by simulation in matlab / simulink. But there are some limitations, only reduce the number of courses than the traditional structure of rank greater than 7 degrees of modulation depends on the number keys on each unit and the unit in a set. HUTECH iii MC LC TÓM TT  TÀI i ABSTRACT ii DANH MC T VIT TT v DANH MC CÁC BNG vi DANH MC CÁC HÌNH viii M U 1 Chng 1: TNG QUAN …………… 3 1.1 Gii thiu s lc v b nghch lu đa bc 3 1.2 Mt s cu trúc ph bin ca b nghch lu đa bc 4 1.2.1 B nghch lu đa bc dng diode kèm (Diode-clamped multilevel converters) 4 1.2.2 B nghch lu đa bc dng t kèm (Flying capacitor multilevel converters) 6 1.2.3 B nghch lu đa bc dng cascaded (cascaded multilevel converters) 7 1.3 Các phng pháp điu khin b nghch lu đa bc 9 1.3.1 Phng pháp sóng mang (multilevel carrier-based PWM) 9 1.3.2 Phng pháp vector không gian (multilevel space vector PWM) 12 1.3.3 Phng pháp kh sóng hài chn lc (Selective Harmonic elimination) 14 1.4 Mt s ng dng ca b nghch lu đa bc trong thc t 16 Chng 2: PHÂN TÍCH CU TRÚC B NGHCH LU A BC GIM S KHÓA VÀ GII THUT IU KHIN 19 2.1 Cu trúc b nghch lu đa bc gim s khóa 19 HUTECH iv 2.1.1 Cu trúc c bn ghép các khóa 19 2.1.2 So sánh cu trúc gim s khóa vi cu trúc khác 22 2.1.3 Mt s cu trúc ti u 27 2.1.4 Cu trúc ti u cho gim s khóa và kt lun 31 2.2 Phng pháp điu khin 32 2.2.1 Phng pháp on-line xác đnh góc kích cho multilevel cascaded inverter 32 2.2.2 Phng pháp Kang [16] 45 2.2.3 Phng pháp ci tin cho b nghch lu đa bc gim s khóa 54 2.2.3.1 Phng pháp on-line ci tin cho b nghch lu gim s khóa 54 2.2.3.2 Phng pháp Kang ci tin cho b nghch lu gim s khóa 57 2.2.4 So sánh phng pháp online và phng pháp Kang điu kin cho b nghch lu đa bc gim s khóa 60 Chng 3: MÔ PHNG B NGHCH LU A BC GIM S KHÓA CÔNG SUT BNG MATLAB/SIMULINK……………………………………………69 A - XÂY DNG MÔ HÌNH MÔ PHNG BNG MATLAB/SIMULINK 69 B - CHY MÔ HÌNH MÔ PHNG S DNG PHNG PHÁP ONLINE CI TIN 75 3.1 Mô phng b nghch lu đa bc gim khóa công sut 75 3.2 Kho sát và đánh giá kt qu mô phng 83 Chng 4: KT LUN 85 Kt qu đt đc và hng phát trin Tài liu tham kho………………………………………………………………….88 HUTECH v DANH MC T VIT TT PMW (pulse width modulation): điu ch đ rng xung SPWM (sinusoidal pulse width modulation): điu ch đ rng xung dng sóng sin THPWM (third harmonic injection pulse width modulation): điu ch đ rng xung têm hài bc ba SVM (space vector pulse width modulation): điu ch đ rng xung bng véc t không gian SH-PWM (subharmonic pulse width modulation): điu ch đ rng xung vi hài bi 3 SFO-PWM (switching frequency optimal pulse width modulation): điu ch đ rng xung vi tn s đóng ct ti u SHE (Selective harmonic elimination): kh sóng hài chn lc SDCS: (source dc shares): đin áp ngun đc lp BJT, MOSFET, IGBT, GTO, IEGT, IGCT, SCR: ký hiu tên các linh kin đin t công sut N step : s bc ca sóng đin áp ra N switch : s khóa công sut trong b nghch lu 軽 頂銚椎銚頂沈痛墜追 : s ngun dc trong b nghch lu 撃 鎚栂沈痛頂朕 : đin áp đnh ca các khóa THD%: tng s đ méo dng sóng hài v ref : đip áp tham chiu 肯 賃 : góc điu khin các khóa công sut V dc : đin áp ngun dc M: t s điu biên [...]... MULTILEVEL CONVERTER REDUCTION NUMBER OF SWITCHS (1) (2) , PHAN QU (1) E-mail: luongtrannghia_cm@yahoo.com.vn; pqdung@hcmut.edu.vn Khoa – – t Nam (2) Khoa TP HCM, Vi 268 Lý Th TÓM T - kích các khóa công su trình phi tuy phi tuy m trong [4 ã góc kích cho b , không gi C H tính pháp l s ] tr th P ch cho b matlab/simulink Tuy nhiên còn m l và s H U TE Fourier v m ]) ki thu ABSTRACT For calculation of conducting... ph gi khóa công su ,m dc và 3 khóa công su méo d b B 2: B gi … 1 0 1 … … … -26Vdc … 0 1 … 0 1 … 1 0 … 1 0 2Vdc … 1 0 … … T3 … T1 … S9 … … … 1 1 0 -2Vdc -Vdc 1 1 N 26Vdc 1 … Vdc … 0 V S2 … S1 … v thành xung d di Switch states … V0 : … Ta th pháp on-line trong [4] 1tiên phân chia di áp tham chi N l b ph các góc 2theo d ph b cho m b c sóng ra, b cách s d tích: 20 Qua k 15 gi 10 Cu cho b khóa công su 1-... 500 600 Frequency (Hz) 700 (c) Hình 8: K b , (21 b , t M=0.63 (a) D (b) Thành ph hài b (c) Thành ph hài b , THD=9.63% 4 ng th K trong Th tr khóa công su c Th cho công su công su 7 c cascaded pt t (b) 8 rong m C H Mag (% of Fundamental) 7 800 900 1000 -line 5 TÀI LI [1] R H B aker and L H B annister, “Electric power converter,” U.S Patent 3 867 643, Feb 1975 [2] A Nabae, I Takahashi, and H Akagi, “A... out of any level, levels of modulation depends on the number switches on each unit and the unit in a converter 1 m thành r GI Ngày nay s thành t công ngh l nghi induction) là B Ngoài ra trên th tri t ngu ô nhi b m tri n hi công su b chuy i Bài vi gi c m ngh v công su có c nhi b lên V ngh n v ngh trong th c c H U TE nh ki Hình 1: M chi Trong hình d , tr thái ON b cao, nó b t s hai và m IGBT Trong hình... thành l tham s d i sau: Hình 7: C H ( 2.2.2 j cho t b biên sóng vuông H U TE 3- Tính toán góc kích các thành ph b M j , hình 7 (c) khóa công su su ch Vì v m quan h : i gi 4- Phân tích t h voltage-sec area d h v ch và s v THD min méo d xác theo công th : j và khóa công su thi ngh unit là b ngu có th t phù Unit 1: hài Unit 2: vi s th Quy trình kh c s t nh , d h t các t t lu harmonic t c Ví d ; Khi h... tri C ên này ên , bao g c m c à gây ra m H U TE v/dt) khá l tr õ ra C H - c: gi thi êu trên c à công su là H-bridge [1] K c các power conversion cells, có th cách d dàng [3] C à công su - S , kích ng áp m d òng áp xoay chi ph Linh ki àv t ùng GTO, IEGT, IGCT, SCR k khi áp ngh lên các linh ki ông su ên công su ình 4 linh ki ùng t c ành ph ài b n so v - i p ngh 1.2 M ph : 1.2.1 B èm (Diode-clamped multilevel... theo nguyên t ình d ên m àm - Trình bày tr B b các khóa công su [20]: Voltage Va0 Switch state Sa3 V5= 5Vdc 1 1 1 V4= 4Vdc 0 1 1 V3= 3Vdc 0 0 1 V2= 2Vdc 0 0 0 V1= Vdc 0 0 0 V0= 0 0 0 0 M T cao u Sa1 Sa’5 Sa’4 Sa’3 Sa’2 Sa’1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 : dc bus khi òng công su i t i M : òng công su x ì các b à không có giám sát và ki s b Sa2 C H... và h trên toàn b ph c t s biên (0 M 1) Có nh kích, b cách chia sóng n áp chu n theo chi u d c, thành nh ng khu v ng v i nó là m i góc kích T nh góc kích b pháp di này là m s và nguyên t x ch Góc kích m có th t các thành ph c d c units bi t d c -H B công th H U TE n áp ngõ ra có c t step-pulse ) wave có th t ng h p t k b c ( Các thành ph sóng ra v ,s x : Hình 6: C khóa Ta có c c c th 1tiên phân áp tham... converters,” in Power Electronics Handbook , 2nd ed Amsterdam, The Netherlands: Elsev ier, 2007, ch 17, pp 451–482 1 L M Trong nh ã ãi trong các nghành công nghi ên c ãi, nh v à ngh d ã nh , gi giá thành, òi h ài, gi cao Ngày nay s ã òi h C H ành t ào nghành công nghi àm àr r ngh H U TE êu c th ì giá thành ày bi Ngoài ra trên th t th ngu à ô nhi là b Vì th , vi c ngh g không th ên c à gi là góp ph và ng... c M C này s ghép l quá trình ày lý t [20] 9 M th cell c m ngu ã có s dc riêng i ày s h ch các h [20] 1.3 : xung (PWM) th c s th phân lo s d trong b các b thông theo t pháp multilevel PWM th b có PWM có hình 1.4 Ba nhi nh trong các tài li là: multilevel carrier- H U TE C H based PWM, selective harmonic elimination và multilevel space vector PWM Hình 1.4: Phân lo 1.3.1 -based PWM): - Khi tín hi hi . bày cu trúc nghch lu đa bc gim s khóa công sut và phng pháp điu khin 3. Mô phng b nghch lu đa bc gim s khóa công sut bng matlab/simulink. TÊN  TÀI: NGHIÊN CU PHNG PHÁP IU KHIN B NGHCH LU A BC GIM S KHÓA CÔNG SUT II- NHIM V VÀ NI DUNG: 1. Gii thiu nghch lu đa bc