Điện tử công suất BÀI LÀM B. Giả thiết sau đây áp dụng cho các câu 10-13: Kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM) áp dụng cho nghịch lưu 3 pha 2 bậc (hình 8). Nguồn DC có giá trị 500V, điểm trung tính O. Sóng mang up dạng tam giác thay đổi giữa các giá trị (-1,1) có tần số 1kHz. Qúa trình xung kích cho các linh kiện S1,S3 và S5 đạt được bằng cách so sánh sóng tam giác up và sóng điều khiển của 3 pha tương ứng là udka, udkb và udkc. Cho udkc=-0.8, udka=0.2 và udkb= 0.6. Sóng tam giác up và udka, udkb và udkc vẽ theo đúng tỉ lệ trong 1 chu kỳ sóng tam giác Ts trên hình 7a 10. Vẽ theo cùng tọa độ thời gian dạng xung kích cho S1,S3 và S5 trên hình 7b. 11. Xác định giá trị và vẽ đồ thị điện áp pha tải thứ 2 (dạng sao) trên hình 7c. Hình 7 12. Xác định giá trị và vẽ dạng điện áp common mode VNO với N là trung tính tải và O là trung tính nguồn DC trên hình 7d. 13. Xác định modul và góc pha của vector áp (reference vector) thu được 14. vẽ vị trí vector điện áp trong hệ tọa độ vuông góc α − β trên hình 7e. 1 Điện tử công suất Hình 8 Bài làm • Tính modul và góc pha của vector áp (reference vector) thu được + Tính các điện áp U 10 , U 20 , U 30 (trung bình trong một chu kỳ sóng tam giác) 2 Điện tử công suất Do sóng tam giác (-1,1), công thức tính U i0 với i = 1, 2, 3 là: dki d i u U U 2 0 = Suy ra: ( ) [ ] Vu U U dk d 502.0 2 500 2 110 === ( ) [ ] Vu U U dk d 1506.0 2 500 2 220 === ( ) [ ] Vu U U dki d 2008.0 2 500 2 10 −=−== + Điện áp common mode (trung bình) ( ) ( ) [ ] VUUUU N 020015050 3 1 3 1 3020100 =−+=++= + Tính các điện áp tải U t1 , U t2 , U t3 (trung bình) Công thức tính điện áp tải là: 00 Niti UUU −= với i = 1, 2, 3 Suy ra: [ ] VUUUU Nt 50 100101 ==−= [ ] VUUUU Nt 150 200202 ==−= [ ] VUUUU Nt 200 300303 −==−= + Tính vector tải [ ] 3 2 21 3 2 tttt UaaUUV ++=  với ( )  120exp ja = Do đó: ( ) ( ) [ ] 866.05.0200866.05.015050 3 2 jjV t −−−+−+=  ( )   09.76exp1.20820250 jjV t =+= 3 Điện tử công suất C. Giả thiết sau đây áp dụng cho các câu 15-20: Kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM) áp dụng cho bộ nghịch lưu áp 3 pha 2 bậc (hình 8). Nguồn DC có giá trị 500V. Sóng mang áp dạng tam giác thay đổi giữa các giá trị (-1,1) có tần số 1kHz. Cho vector điện áp tải ( ) [ ] VjV   45exp100= Hình 8 15. Từ vị trí vector trong giản đồ vector lục giác, hãy cho biết trật tự các trạng thái (switching state sequence) xuất hiện trong chế độ điều chế liên tục (continuous PWM) 16. Tương tự, hãy xác định các trật tự các trạng thái (switching state sequence) xuất hiện trong chế độ điều chế gián đọan (discontinuous PWM) 17. Xác định giá trị sóng điều khiển 3 pha a,b,c nếu sử dụng kỹ thuật PWM dạng sin. 18. Xác định giá trị hàm offset và sóng điều khiển 3 pha a,b,c nếu sử dụng kỹ thuật carrier based SVPWM. 19. Xác định giá trị hàm offset và sóng điều khiển 3 pha a,b,c nếu sử dụng kỹ thuật discontinuous PWM với hàm offset lớn nhất. 20. Nếu sử dụng kỹ thuật SVPWM, hãy xác định giá trị thời gian tác động của các vector đỉnh liên quan. Bài làm 4 Điện tử công suất Câu 15 Vector tải nằm trong góc phần sáu thứ nhất với V = 100 [V] và γ = 45 0 . Các vector cơ bản là: V 1 , V 2 và các vector không (V 0 và V 7 ). Trật tự trạng thái các vector cơ bản: Vector V 0 V 1 V 2 V 7 V 7 V 2 V 1 V 0 Thời gian 2 0 T 2 1 T 2 2 T 2 7 T 2 7 T 2 2 T 2 1 T 2 0 T (Xét trong một chu kỳ xung tam giác T = 1ms, thực hiện vector V 0 trong thời gian 2 0 T , tiếp theo là vector V 1 trong 2 1 T , vector V 2 trong 2 2 T , vector V 7 trong 2 7 T , ) Ta có: ( ) 1793.04560sin 250 1003 3 sin 2 3 1 =− ⋅ =       −=  γ π d U V K ( ) ( ) 4899.045sin 250 1003 sin 2 3 2 = ⋅ ==  γ d U V K Sóng mang tam giác có tần số 1 kHz tương ứng chu kỳ T S = 1ms. Suy ra: [ ] msmsTKT S 1793.011793.0 11 =⋅== [ ] msmsTKT S 4899.014899.0 22 =⋅== [ ] msTTTTT S 3308.04899.01793.01 2170 =−−=−−=+ Tùy theo giá trị của điện áp common mode mà giá trị T 0 và T 7 sẽ thay đổi theo nhưng phải đảm bảo T 0 + T 7 = 0.3308[ms] S 1 S 3 S 5 Vector Thời gian [ms] 0 0 0 V 0 T 0 /2 1 0 0 V 1 T 1 /2 = 0.08965 1 1 0 V 2 T 2 /2 = 0.24495 1 1 1 V 7 T 7 /2 1 1 1 V 7 T 7 /2 1 1 0 V 2 T 2 /2 = 0.24495 1 0 0 V 1 T 1 /2 = 0.08965 0 0 0 V 0 T 0 /2 (T 0 + T 7 = 0.3308[ms]) Câu 16 5 Điện tử công suất Chế độ điều chế gián đoạn (discontinuous PWM), chọn điện áp common mode V 0 = V 0max hoặc V 0 = V 0min tương ứng với chọn T 0 = 0 hoặc T 7 = 0. • Trường hợp chọn điện áp common mode V 0 = V 0min tương ứng với T 7 = 0 Dựa vào kết quả tính toán ở câu 15, ta có: Kết luận: S 1 S 3 S 5 Vector Thời gian [ms] 0 0 0 V 0 T 0 /2 = 0.1654 1 0 0 V 1 T 1 /2 = 0.08965 1 1 0 V 2 T 2 /2 = 0.24495 1 1 0 V 2 T 2 /2 = 0.24495 1 0 0 V 1 T 1 /2 = 0.08965 0 0 0 V 0 T 0 /2 = 0.1654 • Trường hợp chọn điện áp common mode V 0 = V 0max tương ứng với T 0 = 0 (hoàn toàn tương tự, chỉ khác là V 7 thay cho V 0 và T 7 thay cho T 0 ) Dựa vào các tính toán bên trên, ta có: S 1 S 3 S 5 Vector Thời gian [ms] 1 0 0 V 1 T 1 /2 = 0.08965 1 1 0 V 2 T 2 /2 = 0.24495 1 1 1 V 7 T 7 /2 = 0.1654 1 1 1 V 7 T 7 /2 = 0.1654 1 1 0 V 2 T 2 /2 = 0.24495 1 0 0 V 1 T 1 /2 = 0.08965 Câu 17 Câu 18 • Tính các điện áp tải ( ) [ ] VjV   45exp100= Suy ra: ( ) [ ] VV t 71.7045cos100 1 ==  ( ) [ ] VV t 88.2512045cos100 2 =−=  ( ) [ ] VV t 59.9624045cos100 1 −=−=  6 Điện tử công suất • Xác định áp common mode (trung bình) Đặt: ( ) 71.70,,max 321 == ttt VVVMax ( ) 59.96,,min 321 −== ttt VVVMin Ta có: 22 0 d j d U U U ≤≤− 22 0 d tj d U VV U ≤+≤− tj d tj d V U VV U −≤≤−− 22 0 Do đó: [ ] VMin U V U V d tj d 41.15359.96250 22 max min0 −=+−=−−=       −−= [ ] VMax U V U V d tj d 29.17971.70250 22 min max0 =−=−=       −= Đối với điều chế SVPWM thì: [ ] V VV V 94.12 2 41.15329.179 2 min0max0 0 = − = + = • Tính điện áp offset v 0 00 2 v U V d = (giống công thức tính U i0 ) [ ] V U V v d 55176.0 500 94.1372 2 0 0 = ⋅ ==⇒ • Tính các điện áp U 10 , U 20 , và U 30 (trung bình) 00 VVU tii += Suy ra: 65.8394.1271.70 0110 =+=+= VVU t 82.3894.1288.25 0220 =+=+= VVU t 65.8394.1259.96 0330 −=+−=+= VVU t • Tính các điện áp điều khiển Do sóng mang tam giác (-1,1) nên dki d i u U U 2 0 = Suy ra 7 Điện tử công suất d i dki U U u 0 2 = với i = 1, 2, 3 Như vậy, các điện áp điều khiển cho pha a, b, c lần lượt là: [ ] V U U u d dk 3346.0 500 65.832 2 10 1 = ⋅ = ⋅ = [ ] V U U u d dk 15225.0 500 82.382 2 20 2 = ⋅ = ⋅ = ( ) [ ] V U U u d dk 3346.0 500 65.832 2 30 3 −= −⋅ = ⋅ = Câu 19 • Chọn điện áp offset Sử dụng dữ liệu từ câu 18, ta chọn điện áp common mode V 0 = V 0max . [ ] VVV 29.179 max00 == Tương ứng với điện áp offset là: [ ] V U V v d 71716.0 500 29.1792 2 0 0 = ⋅ ==⇒ • Tính các điện áp U 10 , U 20 , và U 30 (trung bình) 00 VVU tii += Suy ra: 25029.17971.70 0110 =+=+= VVU t 17.20529.17988.25 0220 =+=+= VVU t 7.8229.17959.96 0330 =+−=+= VVU t • Tính các điện áp điều khiển Do sóng mang tam giác (-1,1) nên dki d i u U U 2 0 = Suy ra d i dki U U u 0 2 = với i = 1, 2, 3 Như vậy, các điện áp điều khiển cho pha a, b, c lần lượt là: [ ] V U U u d dk 1 500 2502 2 10 1 = ⋅ = ⋅ = [ ] V U U u d dk 82068.0 500 17.2052 2 20 2 = ⋅ = ⋅ = [ ] V U U u d dk 3308.0 500 7.822 2 30 3 = ⋅ = ⋅ = 8 Điện tử công suất Câu 20 Tương tự như câu 15 và 16, trong đó T 0 = T 7 Ta có: ( ) 1793.04560sin 250 1003 3 sin 2 3 1 =− ⋅ =       −=  γ π d U V K ( ) ( ) 4899.045sin 250 1003 sin 2 3 2 = ⋅ ==  γ d U V K Sóng mang tam giác có tần số 1 kHz tương ứng chu kỳ T S = 1ms. Suy ra: [ ] msmsTKT S 1793.011793.0 11 =⋅== [ ] msmsTKT S 4899.014899.0 22 =⋅== [ ] msTTTTT S 3308.04899.01793.01 2170 =−−=−−=+ [ ] msTT 1654.0 2 3308.0 70 === Kết luận: S 1 S 3 S 5 Vector Thời gian [ms] 0 0 0 V 0 T 0 /2 = 0.0827 1 0 0 V 1 T 1 /2 = 0.08965 1 1 0 V 2 T 2 /2 = 0.24495 1 1 1 V 7 T 7 /2 = 0.0827 1 1 1 V 7 T 7 /2 = 0.0827 1 1 0 V 2 T 2 /2 = 0.24495 1 0 0 V 1 T 1 /2 = 0.08965 0 0 0 V 0 T 0 /2 = 0.0827 9