Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5
145
PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ CHỐNG NHIỄU ĐỘNG
DÒNG ĐIỆN TRỄ DỰA VÀO TUYẾN TÍNH HOÁ SÓNG HÀI
Bùi Văn Đại1, Vũ Minh Quang2
1Đại học Thuỷ lợi, email: daibv@tlu.edu
2Đại học Thuỷ lợi, email: quang_vm@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Dựa vào thiết bị lọc có nguồn (HAPF),
thiết bị điều khiển PWM theo dòng điện [2]
thực hiện tương đối thành công: điều khiển
trễ thực hiện dễ, tính năng động tốt do vậy
được ứng dụng rộng rãi.
Trong tài liệu [2] và [3], tần số đóng cắt là
cố định. Trong [4] và [5] sử dụng phương
pháp mô tả hàm số phân tích tính ổn định,
tiến hành giảm nhỏ sóng nhiễu.
Tuy nhiên với tính trạng tự rung động phát
sinh hiện chưa có phương pháp giải quyết
hiệu quả. Trong [6] đề xuất phương pháp tự
chỉnh định, tuy nhiên dựa vào thiết bị biến
đổi chưa xác định tham số tối ưu.
Trong [7] đề xuất phương pháp tuyến tính
hoá sóng hài, tuy nhiên chưa nghiên cứu lúc
điều chế dòng điện.
Dựa vào luật điều khiển ITAE (integral
time absolute error) có thể tăng cường năng
lực chịu nhiễu tác động với tham số thiêt kế
tối ưu. Sóng hài tuyến tính hoá đáp ứng được
sử dụng làm hệ thống phi tuyến rung động
trở thành hệ thống tuyến tính, làm cho nó bao
gồm các ưu điểm của cả hệ thống phi tuyến
và tuyến tính.
Do đó, bài báo dựa vào luật điều khiển
ITAE, thực hiện khâu trung gian hồi trễ điều
khiển tối ưu hoá, thiết kế tham số 2 lần tối
ưu. Dùng phương pháp tuyến tính hoá sóng
hài đối với khâu hồi trễ, tuyến tính hoá mạch
phản hồi phi tuyến. Kết quả mô phỏng cho
thấy dòng điện điều khiển có khả năng kháng
nhiễu mạnh.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
a) Nguyên lý điều khiển dòng điện hồi trễ
Thành phần sóng điện áp dây 1 chiều
thông qua hàm tính toán, cộng thêm giá trị
đặt f1(t).
Mạch hồi trễ so sánh sai khác để thực hiện
điều chế PWM đóng cắt các van.
*i
i
M
h
x
()Ps
i
Hình 1: Sơ đồ nguyên lý
Hàm truyền các khâu:
(1)
1
/
( ) e
1s
KR
Ps Ts
(2)
b) Định luật Peima và điều khiển tối ưu ITAE
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN : 978-604-82-1710-5
146
Hình 2: Mô hình hệ thống
Trong đó:
d0
2
1
00
1
1 1 0 00
1( ) / !
1 1 1
( ( ) / !)
! ( 1)1
1( ( ( ) / !)/ ( ( ) / !))
im
m
n
m
m m m i
i i m i
n
mm
m m i i
m i m ii
n
K s i
Kk
K s i
Kk m m
k s i s i
Kk





3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Sau khi thiết kế APF hoàn thành, sử dụng
các phương pháp điều khiển hệ thống khác
nhau để khảo sát.
Bảng 1. Tham số mô phỏng
Tần số đóng cắt
25 kHz
Tần số nguồn điện
50 Hz
Điện áp xoay chiều cung cấp
38 V
Điện kháng mạch xoay chiều
0,5
Thời gian trễ hệ thống
30 s
Điện trở hạn chế dòng điện
15
Điện kháng xoay chiều
2 mH
Điện dung một chiều
1 mF
Phụ
tải 3
pha
Điện kháng
0,3 mH
Trở kháng
0,5
Điện dung
470 F
Các sóng hài chủ yếu được cho trong bảng:
Bảng 2. Sóng hài và chu kì sóng chính
Bậc
1
5
7
11
13
THD
Dòng
(A)
26,1
2,92
1,44
0,38
0,3
12,62
%
Để kiểm chứng hiệu quả phương pháp
tuyến tính hóa sóng hài tại dòng điện đặt lúc
nhiễu động, sử dụng tín hiệu:
S(t) = 2,92sin(500πt) + 1,44sin(700πt) +
0,38sin(1100πt) + 0,3sin(1300πt)
a) Phương pháp tuyến tính hóa sóng hài
b) Phương pháp PID
c) Phương pháp tối ưu hóa ITAE
Hình 3: Hiệu quả biến đổi hồi tiếp với các
phương pháp điều chế khác nhau
Hình 4: Hiệu quả sóng hài với các
phương pháp điều chế khác nhau
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5
147
Từ đó thu được bảng kết quả nhiễu động
với các phương pháp khác nhau:
Bảng 3. Nhiễu động với hiệu quả sóng hài
với các phương pháp khác nhau
Thành
phần dòng
điện tổng
hợp
Độ rộng xung
Thời gian
trễ (s)
Xung
động
0,5
1
2
30
40
0,5-1
1
2,92
2,94
2,95
2,95
2,94
2,96
2,93
1,44
1,46
1,46
1,46
1,46
1,47
1,44
0,38
0,40
0,41
0,41
0,40
0,40
0,38
0,3
0,32
0,32
0,33
0,32
0,32
0,30
2
2,92
2,91
2,95
3,05
2,91
3,10
2,99
1,44
1,43
1,48
1,57
1,43
1,60
1,51
0,38
0,38
0,44
0,48
0,38
0,59
0,43
0,3
0,31
0,37
0,44
0,31
0,43
0,33
3
2,92
2,99
2,99
3,00
2,99
2,91
2,91
1,44
1,51
1,51
1,52
1,51
1,45
1,44
0,38
0,41
0,41
0,44
0,41
0,41
0,42
0,3
0,33
0,35
0,35
0,33
0,37
0,35
4. KẾT LUẬN
Kết quả mô phỏng cho thấy khi có tham
số nhiễu với sóng điện áp, phương pháp PID
có hiệu quả kém hơn, phương pháp ITAE có
tác dụng kháng nhiễu nhất định, tuy nhiên
phương pháp tuyến tính hoá 2 lần tối ưu là tốt
nhất, có khả năng kháng nhiễu động tốt.
Kết quả sóng hài như trong bảng cho thấy
phương pháp PID không những hiệu quả thấp
mà còn phát sinh sóng hài tần số khác nhau.
Phương pháp ITAE bậc 2 và phương pháp
điều chế tuyến tính hoá sóng hài cũng sinh ra
sóng hài khác nhau nhưng với thành phần
nhỏ, biên độ cơ bản có thể bỏ qua.
Như vậy, sau khi xử lý tuyến tính hoá
sóng hài, hệ thống có trạng thái động tốt hơn,
dòng điện tốt hơn. Với tham số điều chế tối
ưu hoá khác nhau có thể đơn giản hoá tham
số hệ thống điều khiển. Phương pháp này
nâng cao độ tin cậy tính năng điều khiển
dòng điện trễ, phù hợp ứng dụng kỹ thuật.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Firuz Zare, Sasan Zabihi, Gerard Ledwich.
An adaptive hysteresis current control for a
multilevel inverter used in an active power
filter. [2010-10-10].
Http://www.Engineeringvillage2.org.cn.
[2] Luigi Malesani, Paolo Mattavelli, Paolo
Tomasin. High perfomance hysteresis
modulation technique for active filter.
Http://www.Engineeringvillagee2.org.cn.
[3] Ordonez Rafael, Sadarnac Daniel.
Hysteresis describing method for control of
an active filter.
[4] Ranjan K. Behera, T.V. Dixit, Shyama P.
Das. Describing function analysis and
Experimental Investigation of a High Power
Utility Friendly AC-DC Converter System.
[5] Li Jun, Wang Dazhi. Study and simulation of
a novel hysteresis Current Control Strategy,
2009, Second International Conference of
Intelligent Computation Technology and
Automation, 2009: 306-309.
[6] Wang Xiuli, Wang Yongji, Zhou Hui.
Optimal Design AQM routers with D-stable
regions based on ITAE performance.
[7] Marian Kazimierziczuk. Transfer Function
of Current Modulator in PWM Converters
with Current-mode control. IEEE
Transactions on Circuits and Systems I:
Fundamental Theory and Applications
(S1057-7122), 2005, 47(9): 1407 – 1412.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN : 978-604-82-1710-5
148