Phép biến đổi tọa độ đơn giản hóa quá trình tính toán trong nghịch lưu áp đa bậc điều chế vector không gian

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

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Phép biến đổi tọa độ đơn giản hóa quá trình tính toán trong nghịch lưu áp đa bậc điều chế vector không gian giới thiệu một phép biến đổi trong không gian hai chiều nhằm đơn giản hóa giản đồ vector không gian cho các nghịch lưu đa bậc, từ đó đơn giản hóa quá trình tìm tam giác chứa vector Us và các thời gian cần cho các vector đỉnh.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Phép biến đổi tọa độ đơn giản hóa quá trình tính toán trong nghịch lưu áp đa bậc điều chế vector không gian

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 PHÉP BIẾN ĐỔI TỌA ĐỘ ĐƠN GIẢN HÓA QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN TRONG NGHỊCH LƯU ÁP ĐA BẬC ĐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN Đỗ Duy Hiệp Trường Đại học Thủy lợi, email: hiepdd@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG giác con của Hình 1. Sau đó phải tính tiếp các khoảng thời gian cho ba vector gắn với 3 đỉnh Các bộ nghịch lưu áp đa bậc ngày càng được sử dụng nhiều vì cho phép nâng cao của tam giác này (hay là phải tính ba duty điện áp đầu ra mà không cần sử dụng các van cycle d1, d 2, d 3) sao cho trong một chu kì trích bán dẫn có điện áp chặn cao hơn [1]. Hơn nữa mẫu thì vector trung bình tạo ra đúng bằng U s. dạng sóng nhiều bậc của đầu ra cũng làm Có thể thấy các phép tính lượng giác cần chất lượng sóng hài tốt hơn hẳn so với nghịch thiết ở đây là khá phức tạp và dễ gây ra những lưu hai mức truyền thống. nhầm lẫn, đặc biệt đối với những người mới Trong các phương pháp điều khiển nghịch làm quen với phương pháp điều chế vector lưu thì phương pháp điều chế vector không không gian. Cho nên báo cáo này sẽ giới thiệu gian SVPWM cho phép sử dụng điện áp khâu một phép biến đổi trong không gian hai chiều một chiều hiệu quả hơn, cho phép nâng cao nhằm đơn giản hóa giản đồ vector không gian điện áp ra so với phương pháp điều chế sin. cho các nghịch lưu đa bậc, từ đó đơn giản hóa Tuy nhiên phương pháp này yêu cầu nhiều quá trình tìm tam giác chứa vector U s và các bước tính toán lượng giác khá phức tạp. Ví thời gian cần cho các vector đỉnh. dụ ở nghịch lưu 5 bậc ta có giản đồ vector không gian như Hình 1. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Áp dụng tính tuyến tính của không gian vector, một sector bất kì nơi chứa vector U s sẽ được biến đổi thành một tam giác vuông cân có các cạnh là các số nguyên thông qua một phép biến đổi tuyến tính K . Ví dụ với nghịch lưu 5 bậc thì 1 sector bất kì và ảnh của nó được minh họa ở hình 2. Trong không gian gốc U s nằm trong tam giác nào với các duty cycle bằng bao nhiêu thì ở không gian mới ảnh của U s cũng nằm trong tam giác tương ứng với các duty cycle không đổi. Vì vậy ta chỉ cần tiến hành tính toán trên không Hình 1. Giản đồ vector không gian gian mới là đủ. của nghịch lưu áp 5 bậc 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Tại một vị trí bất kì của vector điện áp pha U s ta cần tính toán để xác định vị trí của vector Vì đây là phép biến đổi tuyến tính giữa các đó nằm trong tam giác nào trong số 96 tam không gian hai chiều nên để tìm ma trận của 247
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 phép biến đổi này chỉ cần tìm ảnh của hai U s(U s ,U s) rồi tam giác chứa U s được xác vector đặc biệt nào đó. Trên Hình 2 ta chọn định theo thuật toán sau (xem Hình 3): 2 vector gốc là OA và OB, chúng có ảnh là (2,0) và (0,1) cho nên ma trận K của phép 4  biến đổi này được tìm từ hệ phương trình: Vdc ( k 1 ) Vdc k    3 cos cos  10 3 6 3  2 0  3 K   (1)   Vdc sin ( k 1 ) Vdc sin k  0 1 11    3 3  5 12 3 6 2 2 6 13 Vdc 3 7 14 2  1 3 8 15 U s U s 1 9 16 4 0 1 U s 2 3 4  sector (k +1) sector (k -1) Hình 3. Các tam giác sau khi biến đổi A a) Nếu 3  U s thì U s 10 Us b) Nếu 2  U s  3 thì B - Nếu 1  U s thì U s 12 - Nếu 0  U s  1 thì  k  1  3 4  0  + Nếu U s  U s  3 thì U s 11 + Nếu U s  U s  3 thì U s  5 c) Nếu 1  U s  2 thì 3 - Nếu 2  U s thì U s 14 - Nếu 1  U s  2 thì + Nếu U s  U s  4 thì U s 13 2 + Nếu U s  U s  4 thì U s  7 - Nếu 0  U s  1 thì 1 (1,1) + Nếu U s  U s  3 thì U s  6 + Nếu U s  U s  3 thì U s   2 U s U s d) Nếu 0  U s  1 thì 0 1 U s 2 3 4  - Nếu 3  U s thì U s 16 - Nếu 2  U s  3 thì Hình 2. Một sector bất kì và ảnh của nó trong phép biến đổi tuyến tính + Nếu U s  U s  4 thì U s 15 + Nếu U s  U s  4 thì U s  9 Từ đó tính được ma trận K như sau: k k  - Nếu 1  U s  2 thì   sin  cos + Nếu U s  U s  3 thì U s  8 4 3 3 3  K   (2) + Nếu U s  U s  3 thì U s   4 Vdc   2 k  1   2 k  1    cos sin  - Nếu 0  U s  1 thì  6 6  Lúc này, xuất phát từ vector U s hợp lệ ta + Nếu U s  U s  2 thì U s  3 biến đổi sang không gian mới được vector + Nếu U s  U s  2 thì U s 1 248
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 Còn các duty cycle cũng được tính sau khi duty cycle của ba vector gần nhất, báo cáo đã đã xác định được tam giác chứa U s. Ví dụ đề xuất sử dụng một phép biến đổi tuyến tính nếu U s  10 thì các duty cycle d1 , d 2 , d3 K . Kết quả cho thấy việc tính toán đã được tương ứng cho các vector (0,4), (0,3), (1,3) đơn giản hơn rất nhiều mà vẫn đảm bảo tính được xác định từ hệ phương trình sau: đúng đắn của thuật toán điều chế vector không gian. Việc áp dụng cho các loại nghịch  0  0  1  U s   d1    d 2    d3      lưu đa bậc khác hoàn toàn tương tự.   4 3  3 U s  (3) 1000   d1  d 2  d3  1 V ag (V) V bg (V) V cg (V) 800 Tức là: 600  d1  U s  3 d  4  U  U (4) 400  2 s s d  U 200  3 s Ta thấy trong bước xác định tam giác và 0 0 0.01 0.02 0.03 0.04 t(s) tính toán các duty cycle thì chỉ có các phép tính và so sánh rất đơn giản với các số Hình 4. Các điện áp pha - đất nguyên, hoàn toàn không còn các phép tính 800 lượng giác phức tạp. Ma trận K chỉ phụ thuộc 600 V an (V) V bn (V) V cn (V) vào sector chứa U s nên chỉ cần tính 6 lần 400 trong một chu kì dòng điện. 200 Làm tương tự có thể xác định được các duty 0 cycle khi U s nằm trong 15 tam giác còn lại. -200 Ta tiến hành mô phỏng để kiểm tra tính -400 đúng đắn của thuật toán với các thông số của -600 0 0.01 0.02 0.03 0.04 mô hình cho trong Bảng 1. t(s) Bảng 1. Các thông số mô hình Hình 5. Các điện áp pha - trung tính Thông số Giá trị Điện áp một chiều Vdc  800V 60 i as (A) i bs(A) i cs(A) Tần số trích mẫu f svm  10kHz 40 20 Biên độ điện áp ra Vas _ peak  462V 0 Tần số điện áp ra f s  50Hz -20 Tải ba pha RL nối Y R  8, L  19,1mH -40 -60 Kết quả mô phỏng các điện áp pha - đất, các 0 0.01 0.02 0.03 0.04 t(s) điện áp pha - trung tính và các dòng điện pha tức thời lần lượt được thể hiện trên các hình 4, Hình 6. Các dòng điện pha 5, 6. Ta thấy chúng hoàn toàn phù hợp với lý thuyết về điều chế vector không gian. 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO 4. KẾT LUẬN [1] Ersan Kabalci. 2021. "Multilevel Inverters: Nhằm đơn giản hóa quá trình tìm kiếm tam Control Methods and Advanced Power giác chứa vector điện áp cần điều chế và các Electronic Applications". Academic Press. 249