Bộ biến đổi PFC cầu không đối xứng với 2 cuộn cảm lối vào

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Bộ biến đổi PFC cầu không đối xứng với 2 cuộn cảm lối vào trình bày phương án xây dựng phương pháp điều khiển của mạch PFC cầu không đối xứng hiệu suất cao có thể ứng dụng cho nguồn trong mạng viễn thông, so sánh ưu nhược điểm với mạch PFC truyền thống.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bộ biến đổi PFC cầu không đối xứng với 2 cuộn cảm lối vào

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 BỘ BIẾN ĐỔI PFC CẦU KHÔNG ĐỐI XỨNG VỚI 2 CUỘN CẢM LỐI VÀO BRIDGELESS PFC- DUAL BOOST PFC WITH TWO INPUT INDUCTORS Hoàng Trung Thông1, Nguyễn Phú Sơn1 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: thonght@tlu.edu.vn TÓM TẮT Các thành phần linh kiện tuyến tính như cuộn dây và tụ điện không thể loại bỏ được các dải Mục tiêu bài báo này là trình bày phương tần số mới được tạo ra này, vì vậy nó phải án xây dựng phương pháp điều khiển của dùng các bộ lọc hay bộ điều chỉnh hệ số công mạch PFC cầu không đối xứng hiệu suất cao suất (PFC) để đạt được hệ số công suất cao có thể ứng dụng cho nguồn trong mạng viễn (PF=0.99) và khả năng điều chỉnh điện áp ra, thông, so sánh ưu nhược điểm với mạch PFC có thể làm phẳng dòng điện ra trên mỗi chu truyền thống. Phương pháp xây dựng xuất kỳ nhằm giảm dòng hài. H. 1 là cấu trúc của phát từ mô hình toán học và mô phỏng kiểm 1 bộ PFC truyền thống gồm: nghiệm lý thuyết. Mô hình hóa tầng công suất dựa trên phương pháp phân tích mạch ở trạng thái làm việc ổn định và phân tích thành phần tín hiệu nhiễu.Xây dựng bộ điều khiển PID cho mô hình PFC không cầu hiệu suất cao và kết quả mô phỏng nói lên tính khả thi của thuật toán điều khiển. Từ khóa: Dual boost PFC rectifier, Power Factor Correction (PFC), single phase rectifier, boost converter. Chữ viết tắt BLPFC Bridgeless PFC Hình 1. Cấu trúc của bộ PFC truyền thống PFC Power Factor Correction  Chỉnh lưu cầu: chỉnh lưu điện áp xoay THD Total Harmonic Distortion chiều thành một chiều  Mạch tăng áp (boost): điều chỉnh dải 1. GIỚI THIỆU CHUNG điện áp ra. Với thuật toán điều chỉnh Trong mạng lưới viễn thông, các thiết bị thích hợp, ta có thể nắn dạng dòng giống viễn thông thường không sử dụng trực tiếp với dạng điện áp vào. nguồn cấp từ điện lưới xoay chiều mà qua bộ Nhược điểm của cấu trúc PFC truyền biến đổi nắn lại thành dạng điện một chiều- thống là dòng điện luôn đi qua hai diode của chỉnh lưu như các bộ nguồn máy tính, bộ chỉnh lưu cầu, đồng thời đi qua một nguồn cho các mạch thu phát tín hiệu ở các MOSFET hoặc một diode ở mạch tăng áp trạm BTS. Các thiết bị này trong quá trình gây tổn hao dẫn lớn. Cấu trúc mạch tiêu thụ năng lượng còn tạo ra các dạng sóng Bridgeless PFC thông thường có một số hài có tần số là bội số của tần số điện lưới. nhược điểm sau: 567
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8  Do điện áp lưới không chung đất với 2.1. Thiết kế vòng phản hồi dòng điện tầng PFC, nên ta cần một bộ khuyếch a) Xây dựng hàm truyền đối tượng đại vi sai để đo tín hiệu điện áp vào AC.  Tương tự như vậy, vòng dòng điện Mạch Boost có thể được biểu diễn lại dưới không trả về cùng một đất ở mỗi nửa chu dạng mô hình tín hiệu lớn (gồm tín hiệu ở kỳ lưới, do đó cũng cần sử dụng khuyếch trạng thái làm việc ổn định và thành phần tín đại vi sai để đo dòng qua điện trở shunt. hiệu nhiễu). Ta rút ra hàm truyền của khâu bù dòng điện:  Nhiễu EMI: đối với bridgeless PFC, đất i V0 ( sRC + 2) của điện áp ra luôn bị trôi so với đầu vào Gid ( s ) = = 2 (1) d s RLC + sL + R.(1- D )2 AC. Vì vậy, các điện dung ký sinhbao Với s = jωvà khi tần số đủ lớn thì biểu gồm cực máng của MOSFET với đất thức (13) xấp xỉ bằng: earth góp phần vào nhiễu common i V mode. Trong khi đó, các nút chuyển Gid ( s) = = 0 (2) d sL mạch MOSFET và Diode được nối trực Hệ số PI của khâu phản hồi dòng điện là tiếp với lối vào AC nên sinh ra nhiễu 2p. f ci L common mode dv/dt rất cao. K Pi = ; (3) K s .V0 Để khắc phục những khó khăn kể trên, ta K Ii = K Pi .2p. f zi đưa ra sơ đồ cải tiến như ở Hình 2. Thứ nhất, cuộn cảm PFC được chia thành hai cuộn nhỏ 2.2. Thiết kế vòng phản hồi điện áp hơn và được nối giữa điệnlưới vào từng nút Tương tự khâu phản hồi dòng điện, ta chuyển mạch. Với việc chia ra hai cuộn cảm, cóhàm truyền của khâu bù điện áp: ta loại bỏ được vấn đề đặt trực tiếp điện áp Km æ V ö÷2 1 Gvc = çç min ÷ . (4) chuyển mạch cao dv/dt vào các cực điện áp 2.K s .V0 .K f ççèV ø÷÷ sC max lưới, do đó điện thế tại lưới có thể ổn định Bộ điều khiển PI của khâu áp hơn so với đất của bo mạch. Thêm vào đó, K Iv 1 + Tcov s hai tụ C1, C2 nối đất lối ra PFC với các đầu Gvea ( s ) = K Pv + = K Pv ( ) (5) s Tcov s vào tạo ra đường trả về, giúp cho điện áp K Pv 1 1 lưới không bị trôi mà thay vào đó được tham Với: Tcov = = = K Iv w zv 2p. f zv chiếu với đất nên có thể giảm được nhiễu Tcov : Hằng số tích phân thời gian ; common mode cảm ứng cao. fzv là tần số bù zero, có giá trị nhỏ hơn so với fcv ; fcv là tần số cắt của khâu bù dòng 2. MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN BRIDGELESS điện là 10Hz bù điện áp chọn là 55o, ta có hệ PFC sộ PI của vòng áp như sau: 2.K s .K f .K m .V0 K pv = .2p. f cv .C (6) Kd V0 Vs 2p.K Pv . f cv K Iv = Q1 Q2 tan(-125) Kf Kết luận : Từ các tính toán ở trên, ta có thể V0 ref K Pi  K Ii  Km i ACref K Pi  K Ii Q1 , Q 2 áp dụng cho điều khiển mô hình Bridgeless PI u s 1 PIi s PFC như mục 3. Kd 2 Ks Vavg V0 i AC Kf 3. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG Vs BRIDGELESS PFC Hình 2. Cấu trúc điều khiển mạch Mô phỏng mạch PFC của bộ nguồn viễn Bridgeless PFC thông cho trạm BTS có cấu hình như sau : 568
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 100Vac-rms đến Điện áp vào 240Vac-rms Công suất P=3500W Cuộn dây Boost L=560µH  2 Tụ đầu ra C=270µ  4 Điện áp đầu ra 400Vdc Hàm truyền bộ điều khiển tính được: Vòng dòng điện (vòng trong) : K Ii 9, 283e + 4 Hình 6. Dạng điện áp ra Gca ( s ) = K Pi + = 8, 379 + s s 30 Selected signal: 25 cycles. FFT window (in red): 4 cycles Vòng điện áp (vòng ngoài) : 20 10 0 -10 K Iv 131, 7 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Time (s) 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 Gvea ( s ) = K Pv + = 2,994 + s s 6 Fundamental (50Hz) = 17.64 , THD= 8.05% 5 Mag (% of Fundamental) 4 Kết quả mô phỏng 3 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 a) Khi Uvào thay đổi từ 220Vac xuống Harmonic order 100Vac, Ura = 400Vdc, I tải = 10A Hình 7. THD dòng điện vào Từ kết quả mô phỏng như trên cho thấy cho thấy tính chính xác và ổn định của bộ điều khiển đề xuất. Mô hình hệ thống Bridgeless PFC trên đã đáp ứng tốt với điều kiện thay đổi tải và điện áp vào, đạt được hiệu suất cao. 5. KẾT LUẬN Hình 3. Dạng dòng điện vào, điện áp vào Bộ biến đổi nguồn 220Vac/480Vdc công suất 3100W trong các hệ thống viễn thông, đã được mô phỏng với mô hình Bridgeless PFC và thuật toán điều khiển nêu trên. Kết quả cho thấy cấu trúc đề xuất hoạt động ổn đinh với hiệu suất nâng cao hơn 98%, đảm bảo các yêu cầu theo tiêu chuẩn cho bộ nguồn viễn thông. Về tương lai, hệ thống cần tiếp tục phát triển để có thể ghép nối tốt với Hình 4. Dạng điện áp ra các tầng biến đổi DC/DC và DC/AC có cấu b) Khi Uvào=220Vac, Ura = 400Vdc, I tải trúc đa dạng, khác nhau nhằm nâng cao hiệu thay đổi từ 10A xuống 5A suất, ổn định, góp phần tiết kiệm năng lượng tiêu thụ ở Viêt Nam. 6. REFERENCE [1] Krstíc, M.; Kanellakopoulos I.; Kokotovíc, P.: Nonlinear and Adaptive Control Design. John Wiley & Sons, Inc., New York 1995. [2] M. Gopinath, Bridgeless PFC Converter for Power Factor Correction, Research Scholar, Bharath University, Chennai, India. Hình 5. Dạng dòng điện vào, điện áp vào [3] Robert W. Erickson, Dragan Maksimovic. 569