BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN DŨNG KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VECTOR CHO BỘ NGHỊCH LƯU ÁP ĐA BẬC NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 5 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2005 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ***** LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN DŨNG KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VECTOR CHO BỘ NGHỊCH LƯU ÁP ĐA BẬC Chuyên ngành : THIẾT BỊ MẠNG & NHÀ MÁY ĐIỆN Mã số ngành : 60 52 50 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2005 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ***** LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VECTOR CHO BỘ NGHỊCH LƯU ÁP ĐA BẬC Chuyên ngành : THIẾT BỊ MẠNG & NHÀ MÁY ĐIỆN Mã số ngành : 60 52 50 Họ Tên học viên : TRẦN DŨNG Người hướng dẫn : TS NGUYỄN VĂN NHỜ Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN NHỜ Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc só bảo vệ : HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2005 Bộ Giáo Dục & Đào Tạo TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : Trần Dũng Phái : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 05 – 05 – 1975 Nơi sinh : Quảng Trò Chuyên ngành : Thiết bò mạng &nhà máy điện Mã số : 60 52 50 TÊN ĐỀ TÀI : KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VECTOR CHO BỘ NGHỊCH LƯU ÁP ĐA BẬC II_ NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Thực đầy đủ nội dung, tiến độ yêu cầu thông qua bảo vệ đề cương với chương sau: 1/ Tổng quan đề tài, lý chọn đề tài 2/ Giới thiệu nghòch lưu đa bậc kỹ thuật điều chế nói chung 3/ Phân tích kỹ thuật điều chế PWM : kỹ thuật điều chế sóng mang, kỹ thuật điều chế vector không gian, kỹ thuật triệt tiêu sóng hài chọn lọc 4/ Trình bày kỹ thuật điều khiển vector cải tiến điều khiển vector 5/ Mô mô hình tóan học phần mềm PSIM C++ 6/ Phân tích, đánh giá kết mô phỏng, số đề xuất 7/ Kết luận, hướng phát triển tương lai III_ NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15 – 02 – 2005 IV_ NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V_ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN VĂN NHỜ VI_ CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT : VII_ CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT : CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ NHẬN XÉT CÁN BỘ NHẬN XÉT Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2005 TRƯỞNG PHÒNG QLKH – SĐH CHỦ NHIỆM NGÀNH LỜI CẢM ƠN -o0o - Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Văn Nhờ tận tình, hướng dẫn để hoàn thành luận văn Tôi xin cảm ơn Q thầy, cô phòng Quản Lý Khoa Học – Sau Đại Học trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, Q thầy, cô môn Hệ Thống Điện trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM, Các anh, chò quản lý phòng máy tính khoa Điện – Điện tử tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập hoàn thành luận văn Cuối cùng, xin tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên tạo điều kiện cho nhiều trình học tập thực luận văn việc tìm kiếm thông tin tài liệu khác có liên quan Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 08 năm 2005 Học viên Trần Dũng MỤC LỤC PHẦN A : MỤC LỤC Trang PHẦN B : NỘI DUNG CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ BỘ NGHỊCH LƯU ÁP ĐA BẬC VÀ CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ NÓI CHUNG 1.1 TỔNG QUAN 1.1.1 Tính cần thiết phải nghiên cứu kỹ thuật điều khiển cho nghòch lưu đa bậc nói chung 1.1.2 Ưu điểm nghòch lưu áp đa bậc nói chung 1.1.3 Ưu điểm tiên đóan ban đầu kỹ thuật SVC theo hướng đề xuất 1.1.4 Một số hạn chế chưa khảo sát theo kỹ thuật đề xuất 3 GIỚI THIỆU MỘT SỐ CẤU TRÚC CỦA BỘ NGHỊCH LƯU ĐA BẬC 1.2.1 Giới thiệu nghòch lưu áp nói chung 1.2.2 Một số cấu trúc mạch động lực nghòch lưu áp đa bậc 1.2.2.1 Cấu trúc nghòch lưu dạng Cascade ( cascade inverter ) 1.2.2.2 Cấu Trúc Nghòch Lưu Chứa Cặp Diode kẹp ( Neutral Point Clamped Multilevel Inverter – NPC ) 1.2.2 Cấu Trúc Nghòch Lưu dùng tụ kẹp (Capacitor-Clamped Multilevel Inverter) 1.3 CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ NÓI CHUNG 1.3.1 Quy Trình Đóng Ngắt linh kiện công suất nghòch lưu áp đa bậc 3.1.1 Tổng Quát 1.3.1.2 Trạng Thái Đóng Ngắt Bộ Nghòch Lưu p Ba Bậc 1.3.1.3 Trạng Thái Đóng Ngắt Bộ Nghòch Lưu p Năm Bậc 1.3.2 Phân loại kỹ thuật điều chế nói chung 10 1.3.3 Một số tiêu để đánh giá kỹ thuật PWM nghòch lưu 11 CHƯƠNG II : PHÂN TÍCH CÁC KỸ THUẬT PWM 2.1 GIỚI THIỆU 14 2 KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ DÙNG SÓNG MANG 14 2.2.1 Các dạng sóng sóng mang dùng kỹ thuật điều chế PWM 15 2.2 Mô phân tích nghòch lưu áp ba bậc 17 2.2.3 Mô Phỏng Bộ Nghòch Lưu ÁP Bậc 20 2.3 PHƯƠNG PHÁP TRIỆT TIÊU SÓNG HÀI CHỌN LỌC 23 2.4 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN 26 2.4.1 Vector Không Gian Của Bộ Nghòch Lưu p Đa Bậc 2.4.1.1 Khái niệm vector không gian 2.4.1.2 Vector không gian nghòch lưu áp đa bậc 27 2.4.2 Giản đồ vector điện áp nghòch lưu ba bậc 4.3 Giản đồ vector điện áp nghòch lưu năm bậc 29 MỘT SỐ NHẬN XÉT VỀ PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT CỦA CPWM , SVPWM , SHE 31 CHƯƠNG III KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VECTOR (SVC) VÀ CẢI TIẾN KỸ THUẬT SVC 3.1 KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VECTOR ( SVC : Space Vector Control ) 3.1.1 Giới thiệu 34 3.1.2 Kỹ thuật điều khiển vector 3.2 KỸ THUẬT SVC CẢI TIẾN THEO HƯỚNG ĐỀ XUẤT CỦA ĐỀ TÀI Xây dựng mô hình toán học 38 3.2.2 Các hàm toán học dựa mối tương quan hai phương pháp SVPWM CPWM 42 3.2 2.1 Đònh nghóa hàm Max, Mid, Min, Interger 3.2 2 Khối hàm Offset cực trò (Extreme Offset) 43 2 Hàm S để xác đònh K1, K2 , K3 3.3 GIẢI THUẬT THEO PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT 45 3.4 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH CHO CÁC KHỐI TRONG GIẢI THUẬT TRÊN 45 3.4.1 Chương trình cho khối tìm cực trò 3.4.2 Chương trình cho khối logic bao gồm hàm fmax ,và fmin 3.4.3 Hàm S thiết lập trực tiếp logic PSIM 3.4.4 Các hàm Pa10 , Pb10 , Pc10 thiết lập trực tiếp logic PSIM 3.4.5 Chương trình khối viết chương trình phần mềm C++ sau đưa vào khối DLL (ở phụ lục 4.3) 3.5 SƠ ĐỒ MẠCH MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 47 3.5.1 Sơ đồ mạch mô 3.5.1.1 Mạch mô nghòch lưu ba bậc 48 3.5.1.2 Mạch mô nghòch lưu ba bậc 49 3.5.2 Kết mô 50 3.5.3 Phân tích nhận xét tính ưu việt nghòch lưu đa bậc 57 3.5.4 Phân tích kết mô tỉ số điều chế m tổng méo hài THD pha nghòch lưu bậc dùng cấu trúc diode kẹp 57 3.5.5 Mô nghòch lưu áp bậc với tải động 59 3.5.5.1 Mô nghòch lưu áp bậc với tải động 61 3.5.5.2 Dạng sóng Vf mô phõng hình 3.30 62 3.5.5.3 Nhận xét kết mô mục 3.5.5.1 62 PHẦN C KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 63 4.1 Kết luận 63 4.2 Đề xuất theo hướng phát triển đề tài 64 PHẦN D PHỤ LỤC Tài liệu thao khảo Lý lòch trích ngang CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ BỘ NGHỊCH LƯU ÁP ĐA BẬC VÀ CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ NÓI CHUNG 1.1 TỔNG QUAN 1.1.1 Tính cần thiết phải nghiên cứu kỹ thuật điều khiển cho nghòch lưu đa bậc nói chung Trong năm gần đây, nghòch lưu nói chung ứng dụng phổ biến Chúng đóng vai trò quan trọng nhiều lónh vực : 1) Điều khiển động AC 2) Bộ nguồn dự trữ AC (UPSs –Uninterruptible Power Supplies) 3) Sự nung cảm ứng 4) Dùng làm nguồn phát điện AC mà lượng đầu vào từ mặt trời, khí đốt 5) Dùng lọc tích cực, lọc hài hay bù SVC 6) Khi nhà máy điện chạy lượng gió, hay lượng mặt trời quan tâm thiết phải có nghòch lưu nhằm chuyển đổi điện áp chiều thành xoay chiều ba pha 7) Khi chế tạo biến tần chắn phận nghòch lưu thiếu 8) Đặt biệt có nghóa quan trọng kỹ thuật truyền lượng điện hệ thống HVDC (High Voltage Direct Current) phát triển toàn cầu Mặt khác, nghòch lưu áp hai bậc (xem phụ lục 1) có nhược điểm điện áp ngỏ cung cấp cho cuộn dây động với độ dốc ( dv/dt ) lớn gây số vấn đề khó khăn tồn trạng thái khác zero tổng điện từ pha đến tâm nguồn DC (hiện tượng common-mode voltage) Thêm vào đó, nghòch lưu hai bậc dùng rộng rãi phạm vi công suất vừa nhỏ Nhưng xu hướng nay, công nghiệp đòi hỏi sử dụng hệ thống điện áp cao (2.3kv, 3.3kv, 4.16kv, 6.9kv ), công suất lớn (từ MW trở lên ) Do nghòch lưu áp đa bậc nghiên cứu phát triển để giải vấn đề gây nêu nghòch lưu áp hai bậc [1] Song tính mâu thuẩn vấn đề nghòch lưu có công suất lớn chất lượng điện áp ngỏ cao, hài thiết cấu trúc nghòch lưu phải nghòch lưu đa bậc (hình 1.1, hình 1.2) Khi dùng cấu trúc đa bậc kéo theo kỹ thuật điều khiển khó khăn, giải thuật phức tạp Theo tạp chí IEEE, IEE đề cập nhiều kỹ thuật điều chế cho nghòch lưu áp đa bậc : - Kỹ thuật điều chế dùng sóng mang (Carrier based PWM ) [2,3,4] Trang [ 5,6,7] - Kỹ thuật điều chế dùng vector không gian (Space Vector PWM ) Kỹ thuật triệt tiêu sóng hài chọn lọc (SHE- Selective Harmonic Elimination )[8,9] - Kỹ thuật điều khiển vector (SVC- Space Vector Control) cách tra bảng [10,11] Những kỹ thuật điều chế nêu liên quan đến kỹ thuật đề xuất Thông qua kết nghiên cứu chuyên gia tạp chí IEEE, IEE cho ta nhận xét : kỹ thuật mà tác giả đưa tập trung khắc phục số tiêu : 1) Tổng méo hài (THD) thấp 2) Tăng tỷ số điều chế 3) Khử sóng hài bậc cao 3) Giảm tối đa tổn thất 4) Giảm độ nhấp nhô dòng hài 5) Tối ưu giải thuật điều khiển, dễ thực mang tính tổng quát cao Song kỹ thuật khó đạt hết tiêu nêu Khi điện áp nghòch lưu không đảm bảo chất lượng điện tốt gâ y số vấn đề : tổn hao đồng máy điện tăng, tiếng ồn, gây công hưởng hài với tải hay làm động lão hóa nhanh 1.1.2 Ưu điểm nghòch lưu áp đa bậc nói chung 1) Công suất nghòch lưu áp đa bậc lớn (từ MW trở lên ) 2) Điện áp đặt linh kiện bò giảm xuống nên công suất tổn hao trình đóng ngắt linh kiện giảm theo 3) Với tần số đóng ngắt, thành phần sóng hài bậc cao điện áp giảm nhỏ so với trường hợp nghòch lưu áp hai bậc 4) Điện áp common-mode nhỏ hơn, nên làm giảm ứng suất trục động cơ.Nghóa tuổi thọ động tăng lên 1.1.3 Ưu điểm tiên đoán ban đầu kỹ thuật SVC theo hướng đề xuất 1) Giảm tối đa số lần chuyển mạch chu kỳ 2) Chất lượng điện áp ngỏ nghòch lưu cao số bậc tăng giải thuật thay đổi 3) Mô hình tóan học mang tính khái quát cao nên đơn giản hóa kỹ thuật điều khiển vector 4) Chủ động kiểm tra số lượng vector dư thừa nghòch lưu đa bậc Trang 1.1.4 Một số hạn chế chưa khảo sát theo kỹ thuật đề xuất 1) Chưa khảo sát chất lượng điện áp với tải động cơ, thực với tải RL 2) Do thời gian có hạn nên kết đạt chưa đánh giá triệt để 1.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ CẤU TRÚC CỦA BỘ NGHỊCH LƯU ĐA BẬC 1.2.1 Giới thiệu nghòch lưu áp nói chung Bộ nghòch lưu áp nhận điện áp chiều biến thành điện áp xoay chiều với giá trò điện áp tần số thay đổi hay cố đònh tùy thuộc vào tính ứng dụng Thực tế chúng làm việc lọc Điện áp dc cung cấp nghòch lưu cố đònh hay thay đổi Điện áp đầu vào từ ắcquy, lượng mặt trời hay từ lưới điện xoay chiều thông qua nắn điện Điện áp ngỏ pha hay ba pha, dạng sóng vuông, bậc thang, hay dạng sin, gần sin tùy theo kỹ thuật điều chế Bộ nghòch lưu bao gồm hai loại : nghòch lưu dòng, nghòch lưu áp Trước đây, linh kiện nghòch lưu thường thyristor Nay thường dùng linh kiện GTOs , BJTs , IGBTs IGCTs 1.2.2 Một số cấu trúc mạch động lực nghòch lưu đa bậc 1.2.2.1 Cấu trúc nghòch lưu dạng Cascade ( cascade inverter ) Sử dụng nguồn DC riêng, thích hợp trường hợp sử dụng nguồn DC có sẵn, ví dụ dạng acquy, battery Cascade inverter (hình 1.1) gồm nhiều nghòch lưu áp cầu pha ghép nối tiếp, nghòch lưu áp dạng cầu pha có nguồn DC riêng Bằng cách kích đóng linh kiện nghòch lưu áp pha, ba mức điện áp ( -U, 0, U ) tạo thành Sự kết hợp hoạt động n nghòch lưu áp nhánh pha tải tạo nên n khả mức điện áp theo chiều âm ( -U, -2U, -3U, -4U,….-nU ), n khả mức điện áp theo chiều dương ( U, 2U, 3U, 4U,…nU ) mức điện áp Do đó, nghòch lưu áp dạng cascade gồm n nghòch lưu áp pha nhánh tạo thành nghòch lưu ( 2n + ) bậc Trang Hình 1.1- Cascade inverter Tần số đóng ngắt module dạng mạch giảm n lần tốc độ biến thiên (dv/dt) giảm n Điện áp áp đặt lên linh kiện giảm 0,57 lần, cho phép sử dụng IGBT điện áp thấp 1.2.2.2 Cấu Trúc Nghòch Lưu Chứa Cặp Diode kẹp (Neutral Point Clamped Multilevel Inverter – NPC ) Sử dụng thích hợp nguồn DC tạo nên từ hệ thống điện AC Bộ nghòch lưu đa bậc chứa cặp diode kèm có mạch nguồn DC phân chia thành số cấp điện áp nhỏ nhờ chuỗi tụ điện mắc nối tiếp (hình 1.2) Trang utc uta Hình 1.2- Cấu trúc diode kẹp Giả sử nhánh mạch DC gồm n nguồn có độ lớn mắc nối tiếp Điện áp pha-nguồn DC đạt ( n+ ) giá trò khác từ nghòch lưu đa bậc gọi nghòch lưu áp ( n+ )bậc Ví dụ chọn mức điện cuối dãy nguồn, mức điện áp đạt gồm ( 0, U, 2U, 3U,…nU ) Điện áp từ pha tải ( ví dụ pha a ) thông đến vò trí ( ví dụ H ) nhờ cặp diode kẹp điểm ( ví dụ D 1, D1’ ) Để điện áp pha-nguồn DC đạt mức điện áp nêu ( Ua0 = U ), tất linh kiện bò kẹp hai diode ( D 1, D1’ ) – gồm n linh kiện mắc nối tiếp liên tục kề nhau, phải kích đóng, linh kiện lại Trang phải khoá theo nguyên tắc kích đối nghòch Như hình vẽ trên, tạo sáu mức điện áp pha – nguồn DC nên mạch lưu gọi nghòch lưu sáu bậc Bộ nghòch lưu áp đa bậc dùng diode kẹp cải tiến dạng sóng điện áp tải giảm shock điện áp linh kiện n lần Với nghòch lưu ba bậc, độ biến thiên dv/dt linh kiện tần số đóng cắt giảm nửa Tuy nhiên với n > 3, mức độ chòu gai áp diode khác Ngoài ra, cân điện áp nguồn DC ( áp tụ ) trở nên khó khăn, đặc biệt số bậc lớn 1.2.2.3 Cấu Trúc Nghòch Lưu dùng tụ kẹp (Capacitor-Clamped Multilevel Inverter) Hình 1.3 Cấu trúc inverter bậc dùng tụ kẹp Qua mạch hình 1.2 hình 1.3 nhận thấy : cấu trúc dùng tụ kẹp khác với cấu trúc dùng diode kẹp dãy tụ chổ mức điện áp pha nạp với mức khác Điểm bất lợi mạch bắt đầu hoạt động cần phải đạt trước điện áp cần thiết –điều gây phức tạp trình điều chế Ngoài có nghòch lưu áp đa bậc với kiểu ghép từ ngỏ chúng hình 1.4 Trang Hình 1.4 Theo cấu trúc cho phép giảm dv/dt tần số đóng ngắt 1/3 Mạch cho phép sử dụng cấu hình nghòch lưu áp ba pha chuẩn đạt cân điện áp nguồn DC không tồn dòng cân modul Tuy nhiên theo tính chất cấu tạo bắt buộc sử dụng máy biến áp ngỏ 1.3 CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ NÓI CHUNG 1.3.1 Quy Trình Đóng Ngắt linh kiện công suất nghòch lưu áp đa bậc 1.3.1.1 Tổng Quát Xét nghòch lưu áp n bậc dạng chứa cặp diode kẹp (NPC) Gọi U độ lớn điện áp tụ riêng lẻ Phụ thuộc độ lớn điện áp pha-nguồn DC cần thiết lập, linh kiện bò kẹp cặp diode nối đến điện mạch DC cần thiết lập trạng thái kích Điện áp pha-tâm nguồn DC tính từ điểm đấu dây pha tải đến điện mạch DC Trạng thái đóng ngắt khoá bán dẫn (còn gọi khóa hay công tắc) nhánh tải pha a, b, c phải thoả mãn điều kiện kích đối nghòch : Trang Saj  S'aj  ; Sbj  S'bj  ; Scj  S'cj  (1.1) Với j = 1, 2, 3, …( n- ) Khi kích đóng ngắt linh kiện theo nguyên tắc ta có giản đồ xung kích cho khoá Tính toán tương tự nghòch lưu áp ba pha hai bậc ta có điện áp pha tải : ( tải Y ) 2uao  ubo  uco 2u  uao  u co u tb  bo uta  u tc  Do : u NO  (1.2) 2u co  u bo  uao u ao  u bo  u co (1.3) Trong : uta , utb , utc điện áp tương ứng pha tính từ ngỏ nghòch lưu đến điểm trung tính N phụ tải ba pha nối giả thiết uta + utb + utc = 0, uNO điện áp tính từ điểm N đến nút phân (hình 1.2) 1.3.1.2 Trạng Thái Đóng Ngắt Bộ Nghòch Lưu p Ba Bậc Xét nghòch lưu áp ba bậc dạng chứa cặp diode kẹp hình 1.4 Gọi U độ lớn điện áp tụ riêng lẻ phụ thuộc độ lớn điện áp pha Các linh kiện kẹp cặp diode nối đến điện mạch DC cần thiết lập trạng thái kích Điện áp pha-tâm nguồn DC đạt giá trò cho bảng sau: Với x = a, b, c Vout = Vxo Sx2 Sx1 Sx2’ Sx1’ U 1 0 0 1 -U 0 1 Ta thấy có mức điện áp ứng với trạng thái đóng ngắt linh kiện cho pha.Vậy, có 33 = 27 trạng thái đóng ngắt cho pha Trang Hình1 4-Bộ nghòch lưu bậc 1.3.1.3 Trạng Thái Đóng Ngắt Bộ Nghòch Lưu p Năm Bậc Xét nghòch lưu áp năm bậc dạng chứa cặp diode kẹp hình 1.5 Gọi Udc/4 độ lớn điện áp tụ riêng lẻ Chọn điểm tâm nguồn DC vò trí (như hình 1.5 ) Ta có bảng trạng thái đóng ngắt sau: Vout = Vxo Sx4 Sx3 Sx2 Sx1 Sx4’ Sx3’ Sx2’ Sx1’ Udc/2 1 1 0 0 Udc/4 1 1 0 0 0 1 1 0 -Udc/4 0 1 1 -Udc/2 0 0 1 1 Với x = a, b, c Ta thấy có năm mức điện áp tương ứng với trạng thái đóng ngắt.Vậy,có tổng cộng trạng thái đóng ngắt linh kiện cho pha, nên có = 125 trạng thái đóng ngắt cho pha Trang [...]... trúc đa bậc sẽ kéo theo kỹ thuật điều khiển khó khăn, giải thuật phức tạp Theo tạp chí IEEE, IEE đã đề cập rất nhiều kỹ thuật điều chế cho bộ nghòch lưu áp đa bậc như : - Kỹ thuật điều chế dùng sóng mang (Carrier based PWM ) [2,3,4] Trang 1 [ 5,6,7] - Kỹ thuật điều chế dùng vector không gian (Space Vector PWM ) Kỹ thuật triệt tiêu các sóng hài chọn lọc (SHE- Selective Harmonic Elimination )[8,9] - Kỹ thuật. .. trích ngang CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ BỘ NGHỊCH LƯU ÁP ĐA BẬC VÀ CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ NÓI CHUNG 1.1 TỔNG QUAN 1.1.1 Tính cần thiết phải nghiên cứu kỹ thuật điều khiển cho bộ nghòch lưu đa bậc nói chung Trong những năm gần đây, các bộ nghòch lưu nói chung đã được ứng dụng rất phổ biến Chúng đóng vai trò quan trọng trong nhiều lónh vực như : 1) Điều khiển động cơ AC 2) Bộ nguồn dự trữ AC (UPSs –Uninterruptible... thống điện áp cao (2.3kv, 3.3kv, 4.16kv, 6.9kv ), công suất lớn (từ MW trở lên ) Do đó bộ nghòch lưu áp đa bậc được nghiên cứu và phát triển để giải quyết các vấn đề gây ra nêu trên của bộ nghòch lưu áp hai bậc [1] Song tính mâu thuẩn của vấn đề về bộ nghòch lưu có công suất lớn và chất lượng điện áp ở ngỏ ra cao, ít hài thì nhất thiết cấu trúc của bộ nghòch lưu phải là bộ nghòch lưu đa bậc (hình 1.1,... của kỹ thuật SVC theo hướng đề xuất 1) Giảm tối đa số lần chuyển mạch trên mỗi chu kỳ 2) Chất lượng điện áp ở ngỏ ra của bộ nghòch lưu cao khi số bậc càng tăng nhưng giải thuật ít thay đổi 3) Mô hình tóan học mang tính khái quát cao nên đơn giản hóa về kỹ thuật điều khiển vector 4) Chủ động kiểm tra số lượng vector dư thừa trong nghòch lưu đa bậc Trang 2 1.1.4 Một số hạn chế chưa được khảo sát theo kỹ. .. làm việc như bộ lọc Điện áp dc cung cấp bộ nghòch lưu có thể cố đònh hay thay đổi Điện áp đầu vào này có thể từ ắcquy, năng lượng mặt trời hay từ lưới điện xoay chiều thông qua bộ nắn điện Điện áp ở ngỏ ra cũng có thể một pha hay ba pha, dạng sóng có thể vuông, bậc thang, hay dạng sin, gần sin tùy theo kỹ thuật điều chế Bộ nghòch lưu bao gồm hai loại : bộ nghòch lưu dòng, bộ nghòch lưu áp Trước đây,... mức điện áp pha – nguồn DC nên mạch lưu trên gọi là bộ nghòch lưu sáu bậc Bộ nghòch lưu áp đa bậc dùng diode kẹp cải tiến dạng sóng điện áp tải và giảm shock điện áp trên linh kiện n lần Với bộ nghòch lưu ba bậc, độ biến thiên dv/dt trên linh kiện và tần số đóng cắt giảm đi một nửa Tuy nhiên với n > 3, mức độ chòu gai áp trên các diode sẽ khác nhau Ngoài ra, cân bằng điện áp giữa các nguồn DC ( áp trên... được khảo sát theo kỹ thuật đã đề xuất 1) Chưa khảo sát chất lượng điện áp ra với tải động cơ, chỉ thực hiện với tải RL 2) Do thời gian có hạn nên kết quả đạt được chưa đánh giá triệt để 1.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ CẤU TRÚC CỦA BỘ NGHỊCH LƯU ĐA BẬC 1.2.1 Giới thiệu về bộ nghòch lưu áp nói chung Bộ nghòch lưu áp nhận điện áp một chiều rồi biến thành điện áp xoay chiều với giá trò điện áp và tần số có thể thay... thuật điều khiển vector (SVC- Space Vector Control) bằng cách tra bảng [10,11] Những kỹ thuật điều chế nêu trên liên quan đến kỹ thuật đề xuất Thông qua kết quả nghiên cứu của những chuyên gia của tạp chí IEEE, IEE cho ta nhận xét rằng : mỗi kỹ thuật mà tác giả đưa ra đều tập trung khắc phục một số chỉ tiêu như : 1) Tổng méo hài (THD) thấp 2) Tăng tỷ số điều chế 3) Khử sóng hài bậc cao 3) Giảm tối đa. .. Tuy nhiên theo tính chất và cấu tạo bắt buộc sử dụng các máy biến áp ngỏ ra 1.3 CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ NÓI CHUNG 1.3.1 Quy Trình Đóng Ngắt của các linh kiện công suất trong bộ nghòch lưu áp đa bậc 1.3.1.1 Tổng Quát Xét bộ nghòch lưu áp n bậc dạng chứa cặp diode kẹp (NPC) Gọi U là độ lớn điện áp trên mỗi tụ riêng lẻ Phụ thuộc độ lớn điện áp pha-nguồn DC cần thiết lập, các linh kiện bò kẹp giữa cặp diode... giải thuật điều khiển, dễ thực hiện và mang tính tổng quát cao Song mỗi kỹ thuật khó có thể đạt được hết các chỉ tiêu nêu trên Khi điện áp nghòch lưu ra không đảm bảo chất lượng điện năng tốt sẽ gâ y ra một số vấn đề như : tổn hao đồng trong máy điện tăng, tiếng ồn, gây công hưởng hài với tải hay làm động cơ lão hóa nhanh 1.1.2 Ưu điểm của nghòch lưu áp đa bậc nói chung 1) Công suất của bộ nghòch lưu áp