Nghiên cứu Khoa học

Nghịch lưu ba pha bằng phương pháp biến điệu vector không gian

1. Bộ nghịch lưu áp ba pha.

Mạch nghịch lưu áp ba pha gồm nguồn một chiều V_DC, sáu van công suất IGBT từ V1 đến V6 chia thành ba cặp. Tại một thời điểm bất kỳ thì mỗi cặp chỉ được phép mở một van.

Quy luật kích mở các van và điện áp các pha tương ứng như hình 2. Kết quả ta được ba điện áp pha có biên độ bằng 2/3V_DC và lệch pha nhau 120⁰. 

2. Vector không gian điện áp.

Vector không gian điện áp là phép tổng hợp vector của ba giá trị tức thời u_a, u_b, u_c, với các góc quay 2π/3 để tạo ra một vector tổng đại diện cho hệ ba pha.

Hệ tọa độ cực sử dụng để biểu diễn vector không gian được gọi là hệ tọa độ αβ. Các thành phần vector không gian trên trục αβ đại diện cho vector này trong tính toán.

3. Ứng dụng phương pháp biến điệu vector không gian để điều khiển bộ nghịch lưu áp ba pha.

Như đã đề cập trong phần 1, mạch nghịch lưu áp ba pha gồm sáu van chia thành ba cặp. Tại một thời điểm bất kỳ thì mỗi cặp chỉ được phép mở một van, như vậy ta sẽ thu được tám trạng thái đóng cắt của các van tương ứng với tám vector điệp áp, cụ thể như bảng sau:

Van dẫn
V2, V4, V6	0	0	0	0
V1, V2, V6	VDC	-VDC	-VDC	VDC
V1, V2, V3	VDC	VDC	-VDC	VDC
V2, V3, V4	-VDC	VDC	-VDC	VDC
V3, V4, V5	-VDC	VDC	VDC	VDC
V4, V5, V6	-VDC	-VDC	VDC	VDC
V5, V6, V1	VDC	-VDC	VDC	VDC
V1, V3, V5	0	0	0	0

Tám vector điện áp này được gọi là tám vector biên chuẩn. Trong đó sáu vector biên chuẩn từ u₁ đến u₆ chia không gian vector thành sáu vùng bằng nhau có độ mở là π/3, còn hai vector biên chuẩn u₀ và u₇ bằng không.

Vấn đề phát sinh là thứ tự điều biến của các vector biên. Để giảm tổn thất trên các van thì ta sẽ điều khiển thứ tự đóng mở các van sao cho các nhánh van ít phải chuyển mạch nhất [4]. Đó là thứ tự đòi hỏi mỗi nhánh chỉ phải chuyển mạch một lần trong khoảng chu kỳ T. Ta có bảng trạng thái đóng ngắt của các van tương ứng với các vector biên chuẩn trong vùng VI như sau:

	u0	u1	u6	u7
V1	0	1	1	1
V3	0	0	0	1
V5	0	0	1	1

 

Theo bảng này thứ tự điều biến tối ưu là:

-          Nếu trạng thái của chu kỳ trước ứng với u₀, ta có thứ tự tối ưu là: u₀ à u₁àu₆ à u₇

-          Nếu trạng thái của chu kỳ trước ứng với u₇, ta có thứ tự tối ưu là: u₇ à u₆àu₁ à u₀

4. Mô phỏng và đánh giá kết quả trên Matlab Simulink.

4.1. Mô phỏng hệ thống trên Matlab Simulink.

1. Thông số mô phỏng:

Chúng tôi mô phỏng với các tham số như sau:

Thông số	Giá trị	Đơn vị
Điện áp nguồn VDC	12	V
Điện trở tải R	0.5	Ω
Điện kháng tải L	0.5	mH
Tần số tín hiệu đặt	50	Hz
Điện áp đặt	6.9	V

Khối tham chiếu sử dụng nguồn một pha trong miền thời gian, sau đó được chuyển đổi sang các giá trị tương ứng trong hệ trục toạ độ αβ.

Từ kết quả mô phỏng vector điện áp đặt trên hệ trục αβ (hình 13), ta thấy rằng quãy đạo của điện áp đặt là một đường tròn có bán kính 6.9, đây chính là biên độ của vector không gian điện áp. Như vậy quãy đạo vector điện áp đặt chính là đường tròn nội tiếp hình lục giác đều của vector điện áp điều chế. Hình lục giác đều này chính là vector điện áp điều chế, có các vector biên chuẩn bằng 2/3V_DC

kết quả mô phỏng điện áp tải pha a, điện áp ra trên tải pha a có dạng hình sin pwm. dòng điện đáp ứng có dạng sin và lệch pha nhau 120º. Biên độ dòng điện bằng 10A.

Như vậy, qua các kết quả mô phỏng ta có thể kết luận rằng với thuật toán điều biến vector không gian có thể điều khiển bộ nghịch lưu áp ba pha với đáp ứng đầu ra tốt cả về pha và độ lớn.

Các tin khác

• Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong ngành Điện
• Điều khiển nồng độ pH cho hồ cá
• Xây dựng hệ thống Điều khiển động cơ dùng FPGA
• Giới thiệu về Công nghệ Nén Ảnh
• Bài toán xác định vị trí và tìm đường cho Mobile Robot