Thông tin tài liệu
NGUY
NÂNG CAO CHNG B I DC-DC
BNG B U KHIT
- 3
TS.
05 tháng 05
2013.
* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin -
-
1
M U
1. Tính cp thit tài
- i vi bài toán chuy n áp DC u
c ng dng trong thc t n
i ngun tuyn tính, ngun ngt m (Switched Mode Power
ng hn ch n áp
o, tng ln, cng knh, giá thành ln.
- u khic ng dng cho b bii DC-DC
n áp ra vc yêu cu.
- B u khic thit k và so sánh vi b u khin
PID cho thy kh nng d nâng cao chng ca b bin
i DC-DC.
2. Mc tiêu nghiên cu.
Thit k b u khit cho b bii DC-DC gim áp.
3ng và phm vi nghiên cu
- Tìm hiu b bii DC-DC vi chuyn mng cách
s dg trình toán hc.
- Thc hin b u khin PID cho b bii DC-DC c
nghiên c
- Thit k b u khin cho b bii DC-DC bu khin
t.
- So sánh kt qu c t u khin trên và
kt lun.
4. pháp nghiên cu
- Tìm hiu cu khin và xây dng mô hình, mô phng
trên phn mm Matlab - Simulik.
5. B c tài.
2
Luc t ch
Ngoài phn m u và kt lun, tài liu tham kho, lun
1 Gii thiu chung v b bii DC-DC
u khit
u khit cho b bii DC-DC
Mô phng kim chng trên nn Matlab- Simulink Kt
lung phát trin c tài.
C 1. GII THIU CHUNG V B BII DC-DC
1.1. GII THIU
1.2. PHÂN LOI CÁC B BII BÁN DN
1.3. KHÁI QUÁT V M
1.3.1. Khái nim
1.3.2. m c
1.3.3. Phân loi
1.3.4. Nguyên tc hong chung ca mc
1.3.5. u chn áp ra
a. Phương pháp thay đổi độ rộng xung
b. Phương pháp thay đổi tần số xung
1.4. CÁC B BIN I DC-DC
1.4.1. B bii gim áp (buck converter)
1.4.2. B bio áp (buck-boost converter)
1.4.3. B bi
1.5. CH HONG CA CÁC B CHUYI
N ÁP DC-DC
1.5.1. Ch n liên tc
1.5.2. Ch n
3
1.5.3 Chn giá tr L
min
cho chuyn áp DC-DC
1.6. KT LUN
B bii DC-DC có nhit trt cu mch
n, hong cho hiu sut cao nh t
chiu, tn thp. B h
bit làm th nào ta chc L
min
cho ba b chuyi (gim áp,
chc chn hong trong ch c
n áp.
. U KHIT
2.1. GII THIU
2.2. CÁC H THNG CU TRÚC BIN
2.2.1. u khii vi các h thu chnh bng
chuyn m
2.2.2. Các mt
2.2.3. u khit
U KHIT
2.3.2. u kin tn ti
2.3.3. u kin tip cn
2.3.4. Mô t h tht
2.3.5. Rung (chattering)
2.4. KT LUN
ng v v u khit.
Sau khi tìm hiu khin trên, tác gi lun
pu khi cho vic nghiên cu bi vì
m là tính bn vi vi s i
ca nhi chính xác cao, phù hp vi
u khin có tính phi tuyn m u
khi t truyn th m là xut hin hi ng
4
chattering, mt hing không mong mun, ng rt ln
ch ng ca h u khi t. Vic nghiên cu hn ch hin
nâng cao chng h u khin
chuyng.
3. U KHIT CHO B BII
DC-DC
3.1. MÔ HÌNH CA H THNG CA B BII
DC-DC GIM ÁP
tìm mô hình ca h thng ca b bii gim áp DC-DC,
trong lun án này ta ch xét b bii gim áp DC-DC hong
ch liên tc.
Hình 3.1: Bộ biến đổi DC-DC giảm áp (u=1 là đóng, u=0 là ngắt)
hình 3.1, s thun tiu s dng h thng mô t liên
n sai lo hàm c
oref
VVx
1
(3.1)
C
i
dt
dV
dt
dx
x
co
1
2
(3.2)
ref
V
n áp tham chin áp ra mong mun), V
o
là
n áp ra thc trên ti,
c
i
n qua ty
21
xx
(3.3)
c
i
dt
d
C
x
1
2
(3.4)
5
n áp ca m
c:
2
1
2
1
x
CRLC
V
LC
x
u
LC
V
x
L
ref
in
(3.13)
(3.3) và (3.13n x
1
và x
2
ca
b bi-
3.2 U KHIT CHO B BII DC-DC
GIM ÁP
3.1.1. Mt phng pha mô t u khin cho t b gim
áp DC-DC
Có th vit lng thái ca b bii gim áp
DC-DC dng:
DBuAxx
(3.19)
u
c gi thi 0
hoc 1
CRLC
A
L
11
10
,
LC
V
B
in
0
,
LC
V
D
ref
0
. (3.20)
ng
1,0u
c v hình 3.2.
c chn là
0
2211
xCxcxcx
T
(3.21)
21
,ccC
T
a h s mt ph t và
T
xxx
21
) mô t ng thng trong mt phng
c t m hong nh cho b bii
n áp: sai ln áp ra bo hàm sai lch bng 0).
) dn
0)(
1211
xcxcx
(3.22)
) mô t h thng trong ch t.
6
Ta chn luu khin bám
,
0)(0
0)(1
xkhi
xkhi
u
(3.23)
Khi khóa (van) ngn qua cun cm (
L
i
c gi
nh giá tr là không âm,
L
i
tin v 0 và bng 0, t ngng n
nn ca t tin v ng vi ch dn gián
t s gii hn lên bin trng thái. Bin vùng này có th suy
ra gii hn
0
L
i
.
)(
1
12
xV
CR
x
ref
L
Hình 3.2: Quĩ đạo của hệ thống và đường trượt trong mặt phẳng pha
của bộ biến đổi giảm áp
3.1.2. u kin tn t
chu kin tn tt
ca b gim áp DC-DC ta lo hàm )
0)( xCx
T
(3.34)
.19) vào (3.34c
7
DCBuCAxCx
TTT
)(
(3.35)
Vu kin tn tt t ta có:
.
0)(0
0)(0
)(
xkhiDCBuCAxC
xkhiDCBuCAxC
x
TTT
TTT
(3.36)
S d.20) và (3.35) vu kiu
0u
vi
0)( x
c
0)()(
1
2
2
2
11
LC
VV
x
LC
c
x
CR
c
cx
inref
L
(3.38)
vu kin th hai
1u
vi
0)( x
trình (3.23
0)()(
21
2
2
2
12
c
LC
V
x
LC
c
x
CR
c
cx
ref
L
(3.40)
0)(
1
x
và
0)(
2
x
ng thng
trong mt phng pha v dng là
(
0,
ref
V
) và (
inref
VV
).
Vùng tn ti ch t trong hình 3.3 cho
CRcc
L21
và
trong hình 3.4 cho
CRcc
L21
. Có th nhìn thy rng, giá tr ca c
1
gim thì gây ra s suy gim ca vùng tn ti ch t (h s c
1
cng ca h thng trong ch
t). T ng ca h thng bc 1
vi hng s thi gian
12
cc
y t n
CR
L
(3.38) và (3.40) s gii hn tn ti ch t và là
u chnh trong th.
8
Hình 3.3 : Vùng tồn tại của chế độ trượt trong mặt phẳng pha khi
CR
c
c
L
2
1
. Ranh giới các vùng được chỉ rõ bởi phương trình( 3.38) và
(3.40). Điểm (V
ref
,0) chắn vùng quĩ đạo khi khóa(van) đóng và điểm
(V
ref
–V
in
,,0) khi khóa(van) ngắt.
Hình 3.4: Vùng tồn tại của chế độ trượt trong mặt phẳng pha
khi
CR
c
c
L
2
1
. Ranh giới các vùng được chỉ rõ bởi phương trình (3.38)
và (3.40). Điểm V
ref
,0) chắn vùng quĩ đạo khi khóa(van) đóng và điểm
(V
ref
–V
in
,,0) khi khóa(van) ngắt
[...]... cân bằng trong thời gian rất ngắn là 0.00005s, không xảy ra quá điều chỉnh và độ dao động điện áp ra rất nhỏ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn đã giải quyết khá thành công yêu cầu của đề tài là “nâng cao chất lượng bộ biến đổi DC-DC bằng điều khiển trượt mà cụ thể là bộ biến đổi giảm áp Bằng việc so sánh các kết quả mô phỏng giữa bộ điều khiển trượt và điều khiển PID ta thấy chất lượng điện áp ra bộ điều. .. trượt - Xây dựng bộ điều khiển cho bộ biến đổi giảm áp trên cơ sở áp dụng nguyên lý điều khiển trượt, khảo sát tính ổn định trên mô hình toán học hệ thống - Đưa ra cấu trúc của các bộ điều khiển trên nền Matlab & Simulink Thực hiện mô phỏng khảo sát các đặc tính chất lượng hệ thống, hoàn thiện thiết kế cho hệ thống - So sánh kết quả điều khiển trượt với điều khiển PID để cho thấy rằng điều khiển trượt. .. điện áp ra bộ điều khiển trượt luôn ổn định và điều này thể hiện khả năng nâng cao chất lượng điện áp ra của bộ biển đổi DC-DC bằng bộ điều khiển trượt Luận văn này đã thực hiện được các yêu cầu sau: - Làm rõ cấu trúc, đưa ra mô hình toán học của bộ biến đổi giảm áp 24 - Nghiên cứu nguyên lý điều khiển trượt thông qua việc nghiên cứu các khái niệm về hệ thống cấu trúc biến, mặt trượt và tính tiếp... khiển trượt có ưu thế hơn nhiều so với điều khiển PID - Đưa ra các kết quả điều khiển trượt cho bộ biến đổi DC-DC tăng áp xuất phát từ ý tưởng luật điều khiển trượt của bộ biến đổi DC-DC giảm áp Trong tương lai đề tài có thể được phát triển theo hướng sau: - Thực hiện trên mô hình thực tế - Có thể đưa iL vào biến trạng thái để thực hiện điều khiển cho ba chuyển đổi giảm áp, tăng áp và đảo áp ... PID cho bộ biến đổi DC-DC giảm áp có các thông số mạch lực: C 220F , L 60H , RL 13, Vin 24V , Vo 12V , f s 100kHz là s 3142 s 10681 Gc 10 S s 91106 11 Hình 4.4: Sơ đồ khối điều khiển PID bộ giảm áp trên Matlab-SimulinkTM Ghép với mô hình mạch lực bộ biến đổi ta có sơ đồ mô phỏng Hình 4.5: Điều khiển PID cho bộ biến đổi giảm áp 4.2.2 Xây dựng bộ điều khiển trượt. .. gian xác lập và độ quá điều chỉnh Bộ điều khiển Điều khiển PID Điều khiển trượt Thời gian Độ quá Thời gian Độ quá xác lập điều chỉnh xác lập điều chỉnh Điện áp ra (Vo) 0.002s 3V 0.011s 0V Dòng điện qua L 0.002s 28A 0.011s 0A Thông số *Nhận xét: Nhìn vào bảng so sánh 4.1, ta thấy bộ điều khiển trượt có thời gian xác lập lớn (0.011s) gấp 9 lần so với PID (0.002s), nhưng b lại độ quá điều chỉnh không đáng... 13 Ta thấy độ dao động dòng điện là 1A quanh giá trị cân bằng 9.2A và độ dao động điện áp rất nhỏ khoảng 0.003V 4.3 SO SÁNH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT VỚI ĐIỀU KHIỂN PID Các kết quả sau đây được thực hiện mô phỏng điều khiển trượt với điều khiển PID trên cùng mô hình bộ biến đổi điện áp DC-DC giảm áp 4.3.1 Thời gian xác lập và độ quá điều chỉnh PID 15 Qua dieu chinh =3V 12 V 10 5 Thoi gian xac... 4.4 KẾT QUẢ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT CHO BỘ BIẾN ĐỔI DCDC TĂNG ÁP Điều khiển trượt cho bộ biến đổi DC-DC tăng áp có các thông số mạch lực là: C 220F , L 80H , RL 20, Vin 12V , Vo 24V , f s 100kHz Hình 4.28: Bộ biến đổi DC-DC tăng áp Khi mô phỏng ta thu được các kết quả sau : 23 Dien ap ra Vo 24 20 V 15 10 5 0 0 1 2 Timer(s) 3 4 x 10 -4 Hình 4.29: Điện áp ra của bộ biến đổi DC-DC tăng áp *Nhận xét:... Sử dụng bộ điều khiển trượt với mặt trượt ( x) c1 x1 c2 x2 , ta xác định luật điều khiển sau: (c1 x1 c2 x2 ) 0 u 0 (c1 x1 c2 x2 ) 0 u 1 u sign(c1x1 c2 x2 ) Trong đó x1 là sai lệch điện áp đầu ra, x2 là đạo hàm của x1 và 12 c1,c2 là hằng số tích phân được lấy là dương Hình 4.8: Điều khiển trượt cho bộ biến đổi DC-DC giảm áp Giá trị c1,c2 được chọn sao cho giảm độ quá điều chỉnh... 0.02 Hình 4.15: Điện áp ra điều khiển trượt khi Vin tăng từ 24V lên 28V 16 Bảng so sánh 4.2: Hệ thống làm việc khi điện áp vào từ 24V lên 28V Bộ điềukhiển Điều khiển PID Điều khiển trượt Thời gian Dao động Thời gian Dao động xác lập đỉnh-đỉnh xác lập đỉnh-đỉnh 0s 0V 0s 0V Thông số Điện áp ra (Vo) *Nhận xét: Nhìn vào bảng so sánh 4.2 ta thấy điện áp ra cả hai bộ điều khiển cho độ ổn định rất tốt . khối điều khiển PID bộ giảm áp trên
Matlab-Simulink
TM
Ghép vi mô hình mch lc b bi mô phng
Hình 4.5: Điều khiển PID cho bộ.
c
1
,c
2
là hng s c l
Hình 4.8: Điều khiển trượt cho bộ biến đổi DC-DC giảm áp
Giá tr c
1
,c
2
c chn sao cho gi
Ngày đăng: 26/02/2014, 19:20
Xem thêm: Tài liệu Luận văn:NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BỘ BIÊN ĐỔI DC-DC BẰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT pot, Tài liệu Luận văn:NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BỘ BIÊN ĐỔI DC-DC BẰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT pot