1
Chương 5. Điều khiển số các bộ biến
đổi công suất
2
Giới thiệu
Các thiết bị điện tử công suất hay các bộ biến đổi
công suất bao gồm
1. Các bộ biến đổi AC/DC,
2. Các bộ biến đổi DC/AC,
3. Các bộ biến đổi DC/DC,
4. Các bộ biến đổi AC/AC và AC/DC/AC.
được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công
nghiệp, thương mại và dân sự.
1
2
2
3
Giới thiệu
Từ đầu những năm 1960 đến cuối những năm 1970,
các thiết bị điện tử công suất được điều khiển dựa trên
lý thuyết điều khiển tương tự (analog control theory)
với công nghệ phần cứng tích hợp tương tự.
Từ đầu những năm 1980 trở đi chất lượng điều khiển
các thiết bị điện tử công suất được nâng cao đáng kể
nhờ có các công nghệ điều khiển số triển khai trên các
phần cứng xử lý số (digital processors): MCU, DSP,
ARM,...
4
Giới thiệu
Từ đầu những năm 1990 các phương pháp điều
khiển số hiện đại bao gồm điều khiển phi tuyến theo
mô hình và điều khiển thông minh được ứng dụng
phổ biến trong điều khiển thiết bị điện tử công suất.
Phân tích và mô phỏng quá trình làm việc của các
thiết bị điện tử công suất cùng các bộ điều khiển đi
kèm đóng một vai trò quan trọng trong quy trình thiết
kế chính xác các hệ thống điện tử công suất.
3
4
3
5
Giới thiệu
Nội dung của chương này bắt nguồn từ nhu cầu
phát triển và phân tích các thuật toán điều khiển số
cho các thiết bị điện tử công suất bao gồm:
1. Điều khiển số tuyến tính một vào-một ra (SISO)
2. Điều khiển số phi tuyến một vào-nhiều ra
(SIMO)
6
1. Phạm vi ứng dụng điều khiển số
Điều khiển điện tử công suất và truyền động điện
Điều khiển các hệ thống điện nhiệt, thủy lực, khí nén,
máy gia công cắt gọt CNC.
Điều khiển tối ưu (điều khiển thông minh) về tiêu thụ
năng lượng (BMS, nhà máy xử lý nước, nhà máy xi
măng).
Điều khiển tự động (điều khiển thông minh) các
phương tiện giao thông (máy bay, tàu thủy).
...
5
6
4
7
2. Cơ sở lý thuyết của điều khiển số
Tín hiệu số và mã hóa
Các thiết bị lấy mẫu và giữ mẫu
Chuyển đổi tương tự sang số
Chuyển đổi số sang tương tự
Chuyển đổi dữ liệu: Giữ bậc không (ZOH)
Chuyển đổi dữ liệu: Giữ bậc nhất (FOH)
Chuyển đổi dữ liệu: Giữ bậc hai (SOH)
Biến đổi Laplace
Biến đổi z
8
2. Cơ sở lý thuyết của điều khiển số
Ánh xạ từ mặt phẳng p vào mặt phẳng z
Mặt phẳng p (mặt phẳng s) Mặt phẳng z
7
8
5
9
2. Cơ sở lý thuyết của điều khiển số
Giữ bậc không (ZOH/Zero-Order Hold)
10
2. Cơ sở lý thuyết của điều khiển số
Tham khảo:
1. D. Ibrahim, Microcontroller Based Applied Digital
Control: Wiley, 2006.
2. F. L. Luo, H. Ye, and M. Rashid, Digital Power
Electronics and Applications, Elsevier Academic
Press, 2005.
9
10