intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện tử: Nghịch lưu ba pha ba bậc hình T chịu lỗi

Chia sẻ: Sơ Dương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:97

Thêm vào BST
Báo xấu
13
lượt xem 5
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài "Nghịch lưu ba pha ba bậc hình T chịu lỗi" nghiên cứu xử lý lỗi hở mạch các khóa công suất trên cấu hình nghịch lưu ba pha ba bậc hình T bằng giải thuật điều chế, kết hợp mạch Quasi switch boost giúp tăng áp ngõ ra. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện tử: Nghịch lưu ba pha ba bậc hình T chịu lỗi

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM GIA TRÍ NGHỊCH LƯU BA PHA BA BẬC HÌNH T CHỊU LỖI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203 S K C0 0 6 1 1 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2019
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM GIA TRÍ NGHỊCH LƯU BA PHA BA BẬC HÌNH T CHỊU LỖI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN THU HÀ Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 / 2019
  3. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ và tên: Phạm Gia Trí Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 06/04/1994 Nơi sinh: Quảng Ngãi Quê quán: Quảng Ngãi Dân tộc: Kinh Tôn giáo: Không Địa chỉ thường trú: Đội 5, Nho Lâm, Phổ Hòa, Đức Phổ, Quảng Ngãi. Điện thoại: 0378437919 E-mail: giatrispkt@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Đại học chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2012 đến 09/2016 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. Ngành học: CNKT Điện Tử - Truyền Thông Tên đồ án tốt nghiệp: Xe tự động di chuyển dựa vào vật mốc dùng xử lý ảnh Ngày và nơi bảo vệ đồ án tốt nghiêp: 07/2016 tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thanh Hải III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 02-2017 Công ty TNHH An Kỹ sư phòng R&D đến nay Việt Long i
  4. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 03 năm 2019 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Phạm Gia Trí ii
  5. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM TẠ Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến PGS.TS. Trần Thu Hà và ThS. Đỗ Đức Trí đã tận tình hướng dẫn tôi trong thời gian thực hiện luận văn. Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến toàn thể quí thầy cô trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh đã giảng dạy, hướng dẫn và tạo mọi điều kiện, môi trường học tập tốt cho tôi. Xin cảm ơn bộ môn cơ sở Kỹ thuật điện Khoa Điện – Điện tử Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, thầy Đỗ Đức Trí đã hỗ trợ phòng thí nghiệm Điện tử công suất nâng cao D405 trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Xin kính chúc sức khỏe và chân thành cảm ơn. Học viên Phạm Gia Trí iii
  6. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TÓM TẮT LUẬN VĂN Các bộ nghịch lưu công suất đóng vai trò ngày càng quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp cũng như hộ gia đình. Việc nâng cao chất lượng nguồn cung cấp luôn là nhiệm vụ quan trọng trong lĩnh vực điện tử công suất. Hiện nay, có khá nhiều loại cấu hình nghịch lưu hiệu suất cao. Nhưng vẫn còn tồn tại một số nhược điểm như: Điện áp ngõ ra luôn nhỏ hơn điện áp DC nguồn cấp; Các khóa bán dẫn không được phép dẫn đồng thời (trùng dẫn); Chưa được thiết kế, trang bị dự phòng nên khi có sự cố xảy ra toàn bộ hệ thống bị trì trệ, gián đoạn. Bộ nghịch lưu ba pha, ba bậc hình T là một dạng cải tiến của mô hình nghịch lưu NPC truyền thống sử dụng diode kẹp với cùng số khóa bán dẫn, tuy nhiên do không sử dụng diode nên hiệu quả kinh tế tăng lên, kích thước của mạch giảm xuống. Đồng thời, được thiết kế có khả năng phát hiện, xử lý lỗi giúp cho mạch hoạt động được dưới điều kiện lỗi hở mạch. Việc kết hợp nghịch lưu hình T cùng với bộ tăng áp Quasi switch boost (qSBT2I) sẽ giải quyết được vấn đề mà các bộ nghịch lưu truyền thống gặp phải – điện áp ngõ ra lớn hơn điện áp ngõ vào mà không cần thông qua bộ tăng áp DC – DC, điện áp ngõ ra được điều khiển thông qua chỉ số ngắn mạch. Các kết quả lý thuyết sẽ được kiểm chứng trên phần mềm PSIM và thực nghiệm trên mô hình được điều khiển bằng kit DSP TMS320F28335 với FPGA Cyclone II EP2C5T144. Bài nghiên cứu được trình bày gồm 5 chương: Chương 1: Trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu bộ nghịch lưu, ưu khuyết điểm của ba bộ nghịch lưu truyền thống NPC, Flying capacitor, Cascade multilevel, mục tiêu, phạm vi, phương pháp nghiên cứu và ứng dụng của đề tài. Chương 2: Giới thiệu các cấu hình nghịch lưu, mạch Quasi switch boost, các vấn đề lỗi trên cấu hình nghịch lưu và quy trình xử lý lỗi. Chương 3: Cấu hình nghịch lưu ba pha ba bậc hình T chịu lỗi đề xuất. Chương 4: Kết quả mô phỏng và thực nghiệm của bộ nghịch lưu đề xuất. Chương 5: Ưu điểm, hạn chế và hướng phát triển của đề tài. iv
  7. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ABSTRACT Multilevel inverters play an increasingly important role in industry as well as in household sector. Improving the quality of supplies is always an important task in the field of power electronics. Currently, there are many types of high-performance inverter configurations. But there are still some disadvantages such as: The output voltage is always smaller than the supply DC voltage; Semiconductor switchs are not allowed to lead at the same time (overlapping); Not designed, equipped with backup, so when an incident occurs, the whole system is stagnant and interrupted. The three-phase T-type inverter is an improved form of the traditional NPC inverter model using clamping diode with the same number of semiconductors, but it does not use diodes so it is more effective, the size of the circuit decreased. At the same time, the system is designed to be able to detect and handle errors, making the circuit work under conditions of open-circuit fault. The combination of the T-type inverter with the Quasi switch boost (qSBT2I) will solve the problem that traditional inverter encounters - the output voltage is greater than the input voltage without the DC - DC booster, output voltage is controlled via short circuit coefficient. The theoretical results will be verified on PSIM software and experimented on the model controlled by kit TMS320F28335 with FPGA Cyclone II EP2C5T144. The paper is presented in 5 chapters: Chapter 1: Overview of inverter researc, the advantages and disadvantages of three traditional inverters are NPC, Flying capacitor, Cascade multilevel inverter, objectives, scope, research methods and applications of topic. Chapter 2: Introducing the inverter configurations, Quasi switch boost circuit, error problems on the inverter configuration and error handling process. Chapter 3: The three-phase T-type inverter capacities with fault tolerance. Chapter 4: Simulation results and experiment of proposed inverter. Chapter 5: Advantages, limitations and the development direction of the topic. v
  8. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC .......................................................................................i LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. ii LỜI CẢM TẠ ................................................................................................... iii TÓM TẮT LUẬN VĂN....................................................................................iv MỤC LỤC .........................................................................................................vi DANH SÁCH CÁC BẢNG ..............................................................................ix DANH SÁCH CÁC HÌNH.................................................................................x DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................xiv Chương 1 TỔNG QUAN ...................................................................................1 1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu.....................................................1 1.2. Mục tiêu của đề tài ..............................................................................4 1.3. Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài.......................................................... 4 1.4. Phương pháp nghiên cứu.....................................................................4 1.5. Điểm mới của đề tài ............................................................................5 1.6. Phạm vi ứng dụng ...............................................................................5 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................6 2.1. Lý thuyết về nghịch lưu ......................................................................6 2.1.1. Khái niệm ........................................................................................ 6 2.1.2. Bộ nghịch lưu áp .............................................................................6 2.1.3. Một số cấu trúc nghịch lưu ba bậc thông dụng ............................... 7 2.1.3.1. Nghịch lưu diode kẹp (NPC – Neural Point Clamped) .............7 2.1.3.2. Nghịch lưu tụ kẹp (Flying capitor inverter) .............................. 8 vi
  9. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 2.1.3.3. Nghịch lưu Cascade...................................................................8 2.1.4. Nghịch lưu ba pha ba bậc hình T (T type NPC Inverter)................9 2.1.4.1. Cấu hình ....................................................................................9 2.4.1.2. Nguyên lý hoạt động ............................................................... 10 2.2. Nghịch lưu tăng áp và nghịch lưu Quasi switch boost ..................... 11 2.2.1. Nghịch lưu truyền thống kết hợp bộ tăng áp.................................11 2.2.2. Nghịch lưu Quasi switch boost (qSBI) .........................................11 2.3. Một số lỗi xảy ra trên bán dẫn cấu hình nghịch lưu .......................... 14 2.4. Lỗi hở mạch không cho phép và lỗi dung sai ...................................15 2.5. Quy trình xử lý lỗi .............................................................................15 2.5.1. Phát hiện lỗi ..................................................................................15 2.5.2. Cô lập linh kiện lỗi ........................................................................16 2.5.3. Xử lý lỗi bằng giải thuật điều khiển ..............................................16 Chương 3 KHẢO SÁT BỘ NGHỊCH LƯU BA PHA BA BẬC HÌNH T TĂNG ÁP QUASI SWITCH BOOST CHỊU LỖI ...................................................17 3.1. Cấu hình bộ nghịch lưu ba pha ba bậc hình T tăng áp Quasi switch boost (qSBT2I) chịu lỗi ......................................................................................... 17 3.2. Lưu đồ và quá trình hoạt động của bộ nghịch lưu ............................ 18 3.2.1. Lưu đồ hoạt động của bộ nghịch lưu ............................................18 3.2.2. Khi mạch nghịch lưu hoạt động bình thường ............................... 19 3.2.2.1. Nguyên lý hoạt động................................................................ 19 3.2.2.2. Giải thuật điều chế độ rộng xung (PWM) cho bộ nghịch lưu .22 3.2.3. Khi mạch nghịch lưu xảy ra lỗi ..................................................... 24 3.2.3.1. Phương pháp nhận biết lỗi ....................................................... 25 3.2.3.2. Nguyên lý hoạt động của mạch chịu lỗi ..................................26 3.2.3.3. Giải thuật điều chế độ rộng xung (PWM) của mạch chịu lỗi ..26 Chương 4 MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM ................................................30 vii
  10. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 4.1. Xây dựng mô hình thực nghiệm mạch nghịch lưu đề xuất ...............30 4.1.1. Mô hình thực nghiệm ....................................................................30 4.1.2. Mô tả chi tiết mô hình ...................................................................32 4.1.2.1. Kit DSP TMS320F28335 ........................................................ 32 4.1.2.2. Kit FPGA Cyclone II EP2C5T144 ..........................................32 4.1.2.3. Mạch điều khiển (mạch kích) ..................................................33 4.1.2.4. Mạch cảm biến áp....................................................................34 4.1.2.5. Mạch nghịch lưu ......................................................................35 4.2. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm ...................................................35 4.2.1. Kết quả mô phỏng .........................................................................36 4.2.2. Kết quả thực nghiệm .....................................................................45 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ......................................60 5.1. Kết luận ............................................................................................. 60 5.2. Hướng phát triển ...............................................................................61 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................62 PHỤ LỤC .........................................................................................................65 viii
  11. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: Bảng trạng thái và điện áp ngõ ra của mạch (x = a, b, c) ........................... 7 Bảng 2.2: Các trạng thái hoạt động của bộ nghịch lưu ba pha ba bậc hình T (x = a, b, c) ............................................................................................................................ 10 Bảng 2.3: Các lỗi thường gặp trên bán dẫn [16] ....................................................... 14 Bảng 3.1: Trạng thái hoạt động các khóa của bộ qSBT2I (x = a, b, c) ..................... 19 Bảng 4.1: Thông số linh kiện sử dụng trong mô phỏng và thực nghiệm ..................36 Bảng 4.2: So sánh kết quả mô phỏng với thực nghiệm ............................................58 Bảng 4.3: So sánh luận văn với đề tài luận văn [21].................................................59 ix
  12. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1 Sơ đồ nghịch lưu nguồn áp tăng áp bằng bộ DC - DC ................................ 2 Hình 1.2 Sơ đồ nghịch lưu nguồn áp tăng áp bằng máy biến áp ................................ 2 Hình 2.1 Cấu hình bộ nghịch lưu ba pha ba bậc NPC ................................................7 Hình 2.2 Cấu hình bộ nghịch lưu ba pha ba bậc dạng tụ kẹp .....................................8 Hình 2.3 Cấu hình bộ nghịch lưu ba pha ba bậc dạng cascade ...................................9 Hình 2.4 Cấu hình bộ nghịch lưu ba pha ba bậc hình T ...........................................10 Hình 2.5 Cấu hình bộ nghịch lưu tăng áp truyền thống ............................................11 Hình 2.6 Cấu hình nghịch lưu Quasi switch boost ...................................................12 Hình 2.7 Cấu hình nghịch lưu Quasi switch boost ở trạng thái không ngắn mạch...12 Hình 2.8 Cấu hình nghịch lưu Quasi switch boost ở trạng thái ngắn mạch..............12 Hình 2.9 Một số lỗi hở mạch trên cấu hình qSBT2I: (a) S1a hở mạch, (b) S2a hở mạch .......................................................................................................................... 15 Hình 3.1 Sơ đồ cấu hình nghịch lưu qSBT2I có khả năng chịu lỗi ........................... 17 Hình 3.2 Lưu đồ hoạt động bộ nghịch lưu qSBT2I có khả năng chịu lỗi .................18 Hình 3.3 Nguyên lý của bộ qSBT2I: (a) Trạng thái không ngắn mạch, (b) Trạng thái Zero, (c) Trạng thái ngắn mạch .................................................................................20 Hình 3.4 Tín hiệu điều khiển PWM cho các khóa công suất pha A của bộ qSBT2I 23 Hình 3.5 Phần nhánh nghịch lưu pha A bị lỗi: (a) S1a hở mạch, (b) S4a hở mạch, (c) S1a và S4a hở mạch .....................................................................................................24 Hình 3.6 Phương pháp nhận biết lỗi hở mạch: (a) Phương pháp lấy mẫu, (b) Quá trình phát hiện lỗi hở mạch khóa S1a .........................................................................25 Hình 3.7 Dạng xung điều khiển PWM nhánh nghịch lưu pha A và điện áp cực VAG khi khóa S1a hở mạch ................................................................................................ 27 Hình 3.8 Sơ đồ góc pha điện áp: (a) Điều kiện bình thường, (b) S1a, S4a hở mạch ..28 Hình 4.1 Sơ đồ khối mô hình thực nghiệm ............................................................... 30 Hình 4.2 Mạch nghịch lưu thực nghiệm ...................................................................31 x
  13. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hình 4.3 Mô hình thí nghiệm thực tế ........................................................................31 Hình 4.4 Kit vi xử lý DSP TMS320F28335 ............................................................. 32 Hình 4.5 Kit FPGA Cyclone II EP2C5T144............................................................. 33 Hình 4.6 Hình dạng và sơ đồ chân IC điều khiển điện áp Morsun G1215S-1W......33 Hình 4.7 Sơ đồ mạch kích ......................................................................................... 33 Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến áp ........................................................... 34 Hình 4.9 Mạch cảm biến áp ...................................................................................... 34 Hình 4.10 Hình dạng và sơ đồ chân của IGBT FGL40N120 và FGL40N150D ......35 Hình 4.11 Hình dạng và sơ đồ chân của diode DSEP60-12A ..................................35 Hình 4.12 Điện áp dây VAB: (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi S1a hở mạch xảy ra, (c) Khi xử lý lỗi S1a nhưng chưa bù, (d) Khi xử lý lỗi S1a đã bù...................37 Hình 4.13 Điện áp dây VAB: (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi S1a và S4a hở mạch xảy ra, (c) Khi xử lý lỗi S1a và S4a nhưng chưa bù, (d) Khi xử lý lỗi S1a và S4a đã bù .......................................................................................................................... 37 Hình 4.14 Điện áp pha VAN: (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi S1a hở mạch xảy ra, (c) Khi xử lý lỗi S1a nhưng chưa bù, (d) Khi xử lý lỗi S1a đã bù...................38 Hình 4.15 Điện áp pha VAN: (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi S1a và S4a hở mạch xảy ra, (c) Khi xử lý lỗi S1a và S4a nhưng chưa bù, (d) Khi xử lý lỗi S1a và S4a đã bù .......................................................................................................................... 39 Hình 4.16 Điện áp cực VAG: (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi S1a hở mạch xảy ra, (c) Khi xử lý lỗi S1a nhưng chưa bù, (d) Khi xử lý lỗi S1a đã bù...................40 Hình 4.17 Điện áp cực VAG: (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi S1a và S4a hở mạch xảy ra, (c) Khi xử lý lỗi S1a và S4a nhưng chưa bù, (d) Khi xử lý lỗi S1a và S4a đã bù .......................................................................................................................... 40 Hình 4.18 Dòng điện trên tải pha A (Ia): (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi S1a hở mạch xảy ra, (c) Khi xử lý lỗi S1a nhưng chưa bù, (d) Khi xử lý lỗi S1a đã bù ...................................................................................................................................41 xi
  14. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hình 4.19 Dòng điện trên tải pha A (Ia): (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi S1a và S4a hở mạch xảy ra, (c) Khi xử lý lỗi S1a và S4a nhưng chưa bù, (d) Khi xử lý lỗi S1a và S4a đã bù.....................................................................................................42 Hình 4.20 Tổng méo hài (THD) dòng điện trên tải pha A: (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi hở mạch S1a xảy ra, (c) Khi đã xử lý lỗi hở mạch S1a ................43 Hình 4.21 Điện áp trên tụ VC: (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi đã xử lý lỗi hở mạch ..................................................................................................................... 43 Hình 4.22 Điện áp DC - link (VPN): (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi đã xử lý lỗi hở mạch ................................................................................................................44 Hình 4.23 Giải thuật điều khiển PWM cho các khóa nhánh nghịch lưu pha A và điện áp cực VAG chịu lỗi hở mạch S1a .......................................................................44 Hình 4.24 Thời gian đáp ứng xử lý lỗi khi lỗi hở mạch xảy ra.................................45 Hình 4.25 Thực nghiệm điện áp dây VAB: a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi S1a hở mạch xảy ra, (c) Khi xử lý lỗi S1a nhưng chưa bù, (d) Khi xử lý lỗi S1a đã bù ...................................................................................................................................46 Hình 4.26 Thực nghiệm điện áp dây VAB: (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi S1a và S4a hở mạch xảy ra, (c) Khi xử lý lỗi S1a và S4a nhưng chưa bù, (d) Khi xử lý lỗi S1a và S4a đã bù.....................................................................................................47 Hình 4.27 Thực nghiệm điện áp pha VAN: a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi S1a hở mạch xảy ra, (c) Khi xử lý lỗi S1a nhưng chưa bù, (d) Khi xử lý lỗi S1a đã bù ...................................................................................................................................48 Hình 4.28 Thực nghiệm điện áp pha VAN: (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi S1a và S4a hở mạch xảy ra, (c) Khi xử lý lỗi S1a và S4a nhưng chưa bù, (d) Khi xử lý lỗi S1a và S4a đã bù.................................................................................................48 Hình 4.29 Thực nghiệm điện áp cực VAG: (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi S1a hở mạch xảy ra, (c) Khi xử lý lỗi S1a nhưng chưa bù, (d) Khi xử lý lỗi S1a đã bù ............................................................................................................................... 50 xii
  15. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hình 4.30 Thực nghiệm điện áp cực VAG: (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi S1a và S4a hở mạch xảy ra, (c) Khi xử lý lỗi S1a và S4a nhưng chưa bù, (d) Khi xử lý lỗi S1a và S4a đã bù.................................................................................................51 Hình 4.31 Thực nghiệm dòng điện trên tải pha A (Ia): a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi S1a hở mạch xảy ra, (c) Khi xử lý lỗi S1a nhưng chưa bù, (d) Khi xử lý lỗi S1a đã bù .................................................................................................................... 52 Hình 4.32 Thực nghiệm dòng điện trên tải pha A (Ia): (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi S1a và S4a hở mạch xảy ra, (c) Khi xử lý lỗi S1a và S4a nhưng chưa bù, (d) Khi xử lý lỗi S1a và S4a đã bù ................................................................ 54 Hình 4.33 Thực nghiệm tổng méo hài (THD) dòng điện pha A (Ia): (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi lỗi hở mạch xảy ra, (c) Khi đã xử lý lỗi hở mạch ..........55 Hình 4.34 Thực nghiệm điện áp trên tụ VC: (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi đã xử lý lỗi hở mạch ..................................................................................................55 Hình 4.35 Thực nghiệm điện áp DC - link VPN: (a) Khi hoạt động bình thường, (b) Khi đã xử lý lỗi hở mạch ........................................................................................... 56 Hình 4.36 Thực nghiệm dạng sóng xung kích điều khiển các khóa công suất nhánh nghịch lưu pha A và điện áp cực VAG khi chịu lỗi hở mạch S1a ............................... 56 Hình 4.37 Thực nghiệm thời gian đáp ứng xử lý lỗi khi cấu hình xảy ra lỗi hở mạch. ...................................................................................................................................57 xiii
  16. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH SÁCH KÝ HIỆU Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa VC V Điện áp trên tụ VL V Điện áp trên cuộn dây Vm V Điện áp pha đỉnh Vab V Điện áp dây ab iL A Dòng điện trên cuộn dây iC A Dòng điện trên tụ DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT NPC Nuetral Point Clamped FC Flying Capacitors CHB Cascade H - Bridge AC Alternating Current DC Direct Current DSP Digital Signal Processing PWM Pulse Width Modulation IGBT Insulated-Gate Bipolar Transistor THD Total Harmonic Distortion qSBT2I Quasi Switch Boost T Type Inverter q-ZS Quasi - Z Source xiv
  17. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu Ngày nay, cả thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, nguồn năng lương tái tạo đang chiếm vị trí hàng đầu trong lĩnh vực phát điện. Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu sử dụng thiết bị tiêu thụ điện đang ngày càng tăng cao đã gây nên áp lực không nhỏ cho ngành điện. Ở Việt Nam, điện được sản xuất từ hai nguồn chính – nhiệt điện và thủy điện. Cả hai nguồn này đều gây ra tác hại không nhỏ cho môi trường. Nhiệt điện dựa trên nguồn nhiên liệu hóa thạch, chủ yếu là than đá và dầu khí, cả hai nguyên liệu này đều khai thác từ tự nhiên và đang ngày càng khan hiếm, hơn thế nữa việc đốt cháy than hay khí đều thải ra môi trường lượng CO2 rất lớn là nguyên nhân gây ra hiệu ứng nhà kính [1]. Thủy điện ngăn sông đắp đập, thay đổi dòng chảy của sông ngòi làm thay đổi hệ sinh thái môi trường. Việc nghiên cứu, ứng dụng nguồn năng lượng xanh như năng lượng gió và năng lượng mặt trời đã giải quyết những vấn đề trên, tạo ra thêm nguồn cung cấp điện sạch mà không gây ảnh hưởng đến môi trường. Nguồn mặt trời là vô tận được chuyển đổi thành nguồn điện một chiều thông qua hệ thống quang điện – tấm pin quang điện. Để cung cấp cho các tải xoay chiều cần biến đổi nguồn năng lượng một chiều này thành nguồn năng lượng xoay chiều thì các bộ nghịch lưu là không thể thiếu. Đại lượng được điều khiển ở ngõ ra là điện áp hoặc dòng điện. Nếu đại lượng được điều khiển ở ngõ ra là dòng điện thì bộ nghịch lưu được gọi là bộ nghịch lưu dòng, ngược lại gọi là bộ nghịch lưu áp. Những năm gần đây việc nghiên cứu lĩnh vực nghịch lưu đang được cải thiện rất nhiều, các ứng dụng trong công nghiệp đòi hỏi chất lượng công suất ngõ ra của bộ nghịch lưu nguồn áp cao hơn. Do đó nghịch lưu đa bậc đang được phát triển [2]-[4]. Các bộ nghịch lưu hiện nay bao gồm các cấu hình phổ biến như: Dạng Neutral Point Clamped (NPC) [2] dùng diode kẹp, dạng tụ bay – Flying capitor inverter (FC) [3], dạng ghép tầng – Cascade (CHB) [4]. Hai cấu hình diode kẹp và tụ bay đều có 4 1
  18. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP khoá bán dẫn trên mỗi pha, tuy nhiên phải sử dụng thêm các diode và tụ điện, mô hình cascade sử dụng đến 8 khóa bán dẫn trên mỗi pha. Việc sử dụng nhiều khóa bán dẫn, diode hay tụ điện sẽ làm cho kích thước mạch tăng lên gây mất thẩm mỹ và hiệu quả kinh tế thấp. Hiện nay, có nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng và phát triển bộ nghịch lưu hình T [5]-[6] cho cấu hình nghịch lưu ba pha, cấu hình này thừa hưởng những ưu điểm của mạch nghịch lưu NPC nhưng đem đến nhiều ưu điểm nổi trội nhất là sử dụng cùng số khóa bán dẫn (bốn khóa bán dẫn) nhưng không sử dụng các diode kẹp hay tụ điện, kỹ thuật điều khiển không đổi. Do có tổn hao chuyển mạch thấp nên hiệu suất có thể đạt 99% [6]. Vì những lợi thế này nghịch lưu hình T đang là xu thế cho ứng dụng điện mặt trời. Tuy nhiên, những bộ nghịch lưu nguồn áp thông thường, hoạt động như một bộ giảm áp, vì điện áp pha ngõ ra luôn thấp hơn điện áp DC - link ngõ vào. Vì thế để đạt được điện áp AC ngõ ra theo yêu cầu, ta có thể cung cấp một bộ biến đổi tăng áp DC - DC ở trước bộ nghịch lưu hoặc nối một biến áp tăng áp ở ngõ ra của bộ nghịch lưu. Bộ tăng Bộ Dãy pin 150~300 áp một 400 nghịch 220/380 Tải xoay mặt trời Vdc chiều Vdc lưu dc- Vac chiều dc-dc ac Hình 1.1 Sơ đồ nghịch lưu nguồn áp tăng áp bằng bộ DC - DC Bộ Máy Dãy pin 150~300 nghịch 110 220/380 Tải xoay biến áp mặt trời Vdc lưu dc- Vac Vac chiều 50Hz ac Hình 1.2 Sơ đồ nghịch lưu nguồn áp tăng áp bằng máy biến áp Tuy nhiên, việc tăng cường bộ tăng áp DC - DC hay máy biến áp làm cho hiệu suất không cao, hệ thống điều khiển phức tạp, tăng kích thước của hệ thống. Mặt 2
  19. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP khác, trong hệ thống nghịch lưu áp đa bậc nguồn áp các khóa (switch) công suất trong cùng một nhánh không được dẫn đồng thời và sẽ làm méo dạng điện áp ngõ ra. Bộ nghịch lưu T - NPC đa bậc nguồn Z (ZSI) được sử dụng để cải thiện và tạo điện áp ba pha ngõ ra có công suất tốt hơn [7]-[9]. Bộ nghịch lưu T-NPC đa bậc nguồn Z sử dụng hai cuộn dây, hai tụ điện và hai diode giữa điện áp ngõ vào Vdc và bộ nghịch lưu. Bộ nghịch lưu T-NPC đa bậc nguồn Z sử dụng trạng thái ngắn mạch để tăng điện áp DC - link và cho ra điện áp ba pha ba bậc trong một chặng duy nhất. Trong những năm gần đây, để giảm dòng điện ngõ vào và giảm điện áp đặt trên các khóa công suất của bộ chuyển đổi nguồn Z các nhà nghiên cứu đã phát triển bộ chuyển đổi Quasi Z-source (q-ZSI) [10]-[12]. Bộ nghịch lưu ba pha ba bậc hình T q-ZS sử dụng bốn cuộn dây, bốn tụ điện và hai diode. Tuy nhiên, sử dụng nhiều phần tử công suất thụ động sẽ làm tăng giá thành, kích thước và độ nặng. Việc sử dụng nhiều khóa công suất bán dẫn làm ảnh hưởng đến độ tin cậy của toàn hệ thống. Các linh kiện bán dẫn như IGBT, MOSFET rất dễ hư hỏng (hở mạch, ngắn mạch) [13] và không được thiết kế, trang bị phương án dự phòng nên khi xảy ra sự cố làm cho toàn bộ hệ thống bị trì trệ gián đoạn. Đặc biệt, trong các lĩnh vực như quân sự, y tế, … đòi hỏi rất cao về độ tin cậy của hệ thống. Việc xảy ra lỗi là không cho phép vì sẽ gây tổn thất rất lớn về tài sản cũng như tính mạng con người. Đây chính là thách thức lớn đối với các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực điện tử công suất, làm thế nào xây dựng hệ thống có khả năng làm việc ngay cả khi dưới điều kiện lỗi, đảm bảo độ tin cậy. Từ những vấn đề trên, trong đề tài này bộ nghịch lưu ba pha ba bậc tăng áp hình T Quasi switch boost (qSBT2I) [14] có khả năng chịu lỗi được đề xuất để cải thiện các nhược điểm vừa nêu ở trên với số lượng phần tử thụ động giảm đáng kể và chuyển đổi công suất trong một chặng duy nhất. Đồng thời, kết hợp giải thuật điều khiển xử lý lỗi hở mạch trên cấu hình này. 3
ADSENSE

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.

 

Đồng bộ tài khoản
3=>0