zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Báo cáo khoa học

Báo cáo nghiên cứu khoa học: " ỨNG DỤNG NGHỊCH LƯU ÁP ĐA MỨC TRONG HỆ TRUYỀN ĐỘNG"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Báo xấu

183
lượt xem 27
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo trình bày k t quả nghiên c ứu và xây dựng thuật toán cho phương pháp điều ế chế vectơ không gian cho bộ nghịch lưu áp 3 mức cấu trúc điốt kẹp. Trên cơ sở đó xây dựng cấu trúc theo phương pháp điều khiển vectơ tựa theo từ thông rotor cho động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc. Kết quả nghiên cứu được mô phỏng, kiểm chứng bằng Matlab và Plecs cho thấy thuật toán của phương pháp điều chế vectơ không gian và cấu trúc điều khiển đã xây dựng đáp ứng...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học: " ỨNG DỤNG NGHỊCH LƯU ÁP ĐA MỨC TRONG HỆ TRUYỀN ĐỘNG"

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(36).2010 ỨNG DỤNG NGHỊCH LƯU ÁP ĐA MỨC TRONG HỆ TRUYỀN ĐỘNG APPLICATION OF MULTILEVEL INVERTERS TO ELECTRICAL DRIVES Ngô Văn Quang Bình Nguyễn Văn Liễn Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế Trường Đại học Bách khoa Hà Nội TÓM T ẮT Bài báo trình bày k t quả nghiên c ứu và xây dựng thuật toán cho phương pháp điều ế chế vectơ không gian cho bộ nghịch lưu áp 3 mức cấu trúc điốt kẹp. Trên cơ sở đó xây dựng cấu trúc theo phương pháp điều khiển vectơ tựa theo từ thông rotor cho động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc. Kết quả nghiên cứu được mô phỏng, kiểm chứng bằng Matlab và Plecs cho thấy thuật toán của phương pháp điều chế vectơ không gian và cấu trúc điều khiển đã xây dựng đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật đề ra. ABSTRACT The paper presents the research result and the algorithm design of a space vector modulation method for the 3L-NPC (three-level Neutral-Point-Clamped), which is basically studied for designing the field-oriented control of a three-phase induction motor with squirrel- cage rotor (IM). The investigation results verified by simulation using Matlab and Plecs show that the algorithm of space vector modulation method and the design of the control structure have been correctly made to meet technical requirements. 1. Đặt vấn đề Sự tiến bộ gần đây trong việc nâng cao tính năng dòng, áp của các thiết bị chuyển mạch như IGBT, IGCT, GTO đã thúc đẩy việc sử dụng các bộ nghịch lưu nguồn áp trong lĩnh vực công suất lớn. Trong đó bộ nghịch lưu áp đa mức ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các truyền động điện xoay chiều, trong truyền tải điện xoay chiều như bộ bù tĩnh. Ưu điểm chính của nó: công suất của bộ nghịch lưu áp tăng lên, điện áp đặt lên các linh kiện giảm xuống nên công suất tổn hao do quá trình đóng cắt của linh kiện cũng giảm theo, với cùng tần số đóng cắt các thành phần sóng hài bậc cao của điện áp ra nhỏ hơn so với trường hợp bộ nghịch lưu 2 mức. 2. Bộ nghịch lưu áp 3 mức cấu trúc điốt kẹp Cấu trúc của một bộ nghịch lưu điốt kẹp 3 mức (3L-NPC) như hình 1. Pha A của bộ nghịch lưu gồm có 4 khóa bán dẫn S 1 đến S 4 và 4 điốt mắc song song ngược D 1 đến D 4 . Điện áp vào một chiều của bộ nghịch lưu thường được chia bởi 2 tụ điện nối tầng C d1 và C d2 , để tạo ra điểm trung tính ảo Z. Điện áp đặt lên mỗi tụ điện bằng E, thường bằng một nửa điện áp nguồn một chiều đưa vào V d . Các điốt D Z1 , D Z2 nối với điểm trung tính ảo Z gọi là các điốt chốt điểm trung tính. Các khóa chuy mạch S 1 , S 3 và ển S 2 , S 4 hoạt động theo nguyên tắc đối nghịch, có nghĩa là khi một khóa đóng thì khóa còn lại sẽ ngắt. 9
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(36).2010 Hình 1. Bộ nghịch lưu điốt kẹp 3 mức 3. Phương pháp điều chế cho bộ nghịch lưu áp 3L-NPC Với bộ nghịch lưu áp 3L-NPC, trên mỗi pha ví dụ pha A điện áp U AZ sẽ có ba trạng thái điện áp khác nhau tương ứng với các trạng thái đóng ngắt của các khóa bán dẫn. Do đó có tất cả 27 trạng thái đóng ngắt của các khóa bán dẫn trên ba pha tương ứng với 27 vectơ tạo một vectơ không gian điện áp (hình 2). Dựa vào độ lớn, người ta chia các vectơ này thành 4 nhóm:  - Vectơ không V 0 : [PPP], [OOO] và [NNN].   - Vectơ nhỏ V1 ÷ V 6 : mỗi vectơ này có 2 loại vectơ P (chứa trạng thái P) và vectơ N (chứa trạng thái N)   - Vectơ trung bình V 7 ÷ V12   - Vectơ lớn V13 ÷ V18 Sector II    V15 V8 V14  Sector III  Sector I V2 V9 V7      V0 V4 V1 V16 V13     V10 V5 V6 V12 Sector IV Sector VI    V17 V11 V18 Sector V Hình 2. Vectơ không gian điện áp của bộ nghịch lưu 3L-NPC Ý tưởng của phương pháp điều chế vectơ không gian là tạo nên sự dịch chuyển liên tục của vectơ không gian tham chiếu trên quỹ đạo đường tròn của vectơ điện áp bộ  nghịch lưu. Vectơ tham chi ếu V ref ở đây chính là vectơ trung bình trong thời gian một chu kỳ điều chế T pulse của quá trình điều khiển bộ nghịch lưu áp. Tuy nhiên đặc điểm của bộ nghịch lưu dạng NPC nói chung và 3 mức nói riêng là sự xuất hiện của các tụ điện tại phần DC link, trong quá trình tác động của các trạng thái khác nhau sẽ làm xuất hiện điện áp Vz , là điện áp giữa điểm Z và âm nguồn một chiều. Vì vậy khi thiết kế trình tự chuyển 10
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(36).2010 mạch của các khóa bán dẫn người ta tìm cách làm giảm nhỏ ảnh hưởng của các trạng thái đến độ lệch điện áp Vz (hiện tượng mất cân bằng điện áp trên tụ điện) [3]. Qua quá trình phân tích ta có th tổng kết ảnh hưởng của các vectơ điện áp đến ể điện áp Vz như sau:  - Vectơ V 0 không ảnh hưởng đến điện áp Vz .   - Các vectơ nhỏ V1 ÷ V 6 có ảnh hưởng lớn đến điện áp V z . Trong đó vectơ loại P làm điện áp V z tăng, còn vectơ loại N làm điện áp V z giảm.   - Các vectơ trung bình V 7 ÷ V12 có ảnh hưởng đến điện áp V z nhưng không xác định được hướng tăng hay giảm.   - Các vectơ lớn V13 ÷ V18 cũng không ảnh hưởng đến điện áp V z . Vì vậy để giảm sự mất cân bằng điện áp trên tụ điện, thời gian tác động của các khóa bán d tương ứng với trạng thái vectơ nhỏ sẽ được phân bố đều giữa hai trạng ẫn  thái loại P và loại N trong một chu kỳ điều chế. Tùy theo vị trí vectơ trung bình V ref thuộc vị trí tam giác nào, ta có hai trường hợp được khảo sát [3]. - Trường hợp 1: trong ba vectơ cơ bản có một vectơ nhỏ:  Khi vectơ trung bình V ref thuộc tam giác thứ hai và thứ tư của vùng I (hình 3a ), chỉ có một trong ba vectơ cơ bản là vectơ nhỏ. Trình tự và thời gian tác động của các  khóa bán dẫn tương ứng với trạng thái vectơ V ref (hình 3b). a) b  Hình 3. Trường hợp V ref thuộc tam giác thứ tư của vùng I (I-4) - Trường hợp 2: trong ba vectơ cơ bản có hai vectơ nhỏ  Khi vectơ điện áp trung bình V ref thuộc tam giác thứ nhất và thứ ba của vùng I, hai trong ba vectơ cơ b là vectơ nhỏ. Để giảm hiện tượng mất cân bằng điện áp trên ản  tụ, người ta chia mỗi tam giác trên thành hai tam giác con. Do vectơ trung bình V ref gần    với vectơ V1 hơn vectơ V 2 nên thời gian tác động tương ứng T 1 của V1 lâu hơn thời   gian tác động T 3 của V 2 . Lúc này V1 được gọi là vectơ nhỏ chủ yếu và thời gian tác   động của nó được phân bố đều giữa hai trạng thái V1P và V1N . 11
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(36).2010 4. Các kết quả mô phỏng Kết quả mô phỏng kiểm chứng trên Matlab & Plecs với các thông số của động cơ: f pulse = 4 kHz, P n = 932,5 kW, U d = 4160 V, f = 60 Hz, n đm = 1189 vòng/phút, Z p = 3, F = 0,0025, J = 22, R s = 0,21 Ω, R r = 0,146 Ω, L ls = L lr = 0,0052 H, Lm = 0,155 H a) Với bộ nghịch lưu 2 mức b) Với bộ nghịch lưu 3 mức Hình 4. Phổ tần số dòng điện tương ứng với bộ nghịch lưu 2 mức và 3 mức a) Với bộ nghịch lưu 2 mức b) Với bộ nghịch lưu 3 mức Hình 5. Phổ tần số điện áp dây tương ứng với bộ nghịch lưu 2 mức và 3 mức - Trường hợp áp dụng phương pháp điều khiển vectơ tựa theo từ thông rotor cho bộ nghịch lưu áp 3 mức (hình 6) [1], [2], [4]: 12
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(36).2010 Hình 6. Cấu trúc bộ điều khiển tựa theo từ thông rotor cho bộ nghịch lưu 3 mức 3.5 15 isq isd 3 10 2.5 5 2 Phi'rd Isdq 1.5 0 Dong tai 1 Khoi dong -5 0.5 -10 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Thoi gian Thoi gian Hình 7a. Dòng stator trên h ệ tọa độ dq Hình 7b. Đặc tính từ thông động cơ 2.5 160 Momen tai Momen dien 140 2 Dong tai Toc do dong co Toc do dat 120 1.5 100 1 80 Momen wm 0.5 60 0 40 Khoi dong Dong tai -0.5 Khoi dong 20 -1 0 -20 -1.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Thoi gian Thoi gian Hình 7c. Đặc tính mômen động cơ Hình 7d. Đặc tính tốc độ động cơ 5. Kết luận Từ các kết quả phân tích cho thấy tổng độ méo sóng hài của dòng điện và điện áp dây của bộ nghịch lưu 3 mức nhỏ hơn rất nhiều so với bộ nghịch lưu 2 mức nhất là trong trường hợp tải động cơ công suất lớn (hình 4, hình 5). Kết quả mô phỏng thể hiện tổng độ méo sóng hài thấp, chất lượng dòng điện và điện áp ra của bộ nghịch lưu đáp ứng yêu cầu đề ra. Các đặc tính dòng điện, từ thông rotor, tốc độ và mômen của động cơ (hình 7) khi có s ử dụng phương pháp điều khiển vectơ tựa theo từ thông rotor có chất lượng khá tốt cho thấy triển vọng ứng dụng của bộ nghịch lưu áp đa mức trong các hệ truyền động. TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Q uốc Hải, Dương Văn Nghi (2006), [1] Điều chỉnh tự động truyền động điện, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. Nguyễn Phùng Quang, Andreas Dittrich (2006), Truyền động điện thông minh, [2] NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. [3] Bin Wu (2006), High-Power Converters And AC Drives, Wiley-IEEE Press. 13
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(36).2010 [4] Nguyen Phung Quang, Jorg Andreas Dittrich (2008), Vector Control of Three- Phase AC Machines, Springer. 14

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.26: Bộ 320 Luận Văn Thạc Sĩ Y Học

320 tài liệu

1248 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.