Thuật toán điều chế Venturini và tỷ số truyền điện áp cực đại

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

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong bài viết này, hai phương pháp điều chế Venturini và Venturini tối ưu được xem xét và so sánh. Kết quả phân tích được xây dựng dựa trên kết quả mô phỏng của các mô hình được xây dựng trên Matlab/Simulink.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thuật toán điều chế Venturini và tỷ số truyền điện áp cực đại

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 THUẬT TOÁN ĐIỀU CHẾ VENTURINI VÀ TỶ SỐ TRUYỀN ĐIỆN ÁP CỰC ĐẠI Nguyễn Hoàng Việt Trường Đại học Thủy lợi, email: viethn@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG 2. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VENTURINI Biến tần ma tận (Matrix Converter - MC) Mạch lực của MC được đưa ra ở hình 2.1. là một loại biến tần trực tiếp AC/AC, nó sử dụng 9 van bán dẫn hai chiều để kết nối trực tiếp các pha đầu vào đến các pha đầu ra. Mạch lực của MC đã được đề xuất từ những năm 1970 và nhanh chóng thu hút được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu bởi những đặc tính ưu việt của nó như: kích thước nhỏ Hình 2.1. Mạch lực của MC gọn, hiệu suất cao, có thể truyền năng lượng Cấu trúc mạch lực của MC được đưa ra ở theo hai chiều, dòng điện đầu vào hình sin và hình 2.1, nó bao gồm 9 van bán dẫn hai chiều hệ số công suất có thể điều chỉnh được. Cho Sij với i  a, b, c và j   A, B, C . Mối liên hệ tận đến những năm 1980, Venturini-Alesina giữa điện áp đầu vào và điện áp đầu ra của đề xuất thuật toán điều chế Venturini điều MC được viết như phương trình (1): khiển được biên độ và tần số điện áp ra, dòng u o  Mu i (1) điện đầu vào hình sin và hệ số công suất thay   đổi được. Nhược điểm chính của thuật toán ua  t    cos(i t )  điều chế này là hệ số truyền áp thấp, hệ số     2 truyền áp lớn nhất của nó bằng 0.5. Chính vì trong đó: ui  ub  t    uim cos(i t  )   3  u t  vậy, phương pháp điều chế Venturini tối ưu  c    4  cos(i t  )  được phát triển để đảm bảo hệ số truyền áp  3  lớn nhất 0.866 có thể đạt được ([1], [2]).   Hiện tại, các thuật toán điều chế vector không u A  t    cos(ot )      gian (Space Vector Modulation - SVM) đã 2  uo  u B  t    quim cos(ot  ) , được phát triển cho MC với hệ số truyền áp    3  lớn nhất. Tuy nhiên, phương pháp SVM rất uC  t    4  cos(ot  ) phức tạp và khó để hình dung một cách trực  3  quan. Vì vậy, các phương pháp điều chế cuả  maA (t ) mbA (t ) mcA (t )  Venturini đề xuất vẫn mang ý nghĩa lớn về M   maB (t ) mbB (t ) mcB (t )    mặt nghiên cứu điều khiển MC.    maC (t ) mbC (t ) mcC (t )  Trong bài báo này, hai phương pháp điều q là hệ số truyền áp chế Venturini và Venturini tối ưu được xem tij xét và so sánh. Kết quả phân tích được xây mij  với tij là khoảng thời gian dẫn của dựng dựa trên kết quả mô phỏng của các mô Ts hình được xây dựng trên Matlab/Simulink. van Sij trong khoảng chu kỳ trích mẫu Ts . 245
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 Tại mỗi thời điểm chỉ có duy nhất một van - Nếu 1  1 thì M  M1 khi đó i  o đấu với pha đầu ra j được hoạt động. 1 - Nếu 1   2  khi đó i  0  mij  1 (2) 2 i  a ,b , c - Nếu 1  0 thì M  M 2 khi đó i  o Mối liên hệ giữa dòng điện đầu vào và dòng điện đầu ra được viết như sau: Nhược điểm của phương pháp này là hệ số io = MT ii (3) truyền áp lớn nhất mà nó có thể đạt được là 0.5 vì tại mọi thời điểm điện áp pha đầu ra   luôn nhỏ hơn các điện áp pha đầu vào, giống  cos(o t  0 )  i A  t     như mô tả ở hình 2.2.   2 trong đó: i o  iB  t    iom cos(ot  0 )   ,  3  i t  C     4  cos(o t  0 )    3     cos(i t+i )  ia  t     Hình 2.2. Điện áp ra mong muốn trong   2  i i  ib  t    iim cos(i t+i + ) phương pháp Venturini ứng với q=0.5  3  i t   c    4  3. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VENTURINI cos(i t+i + )  3  TỐI ƯU M là ma trận chuyển vị của ma trận M . T Bài toán điều chế ở đây là tìm ma trận Phương pháp Venturini tối ưu sử dụng giá M thỏa mãn hai bài toán sau: trị điện áp đầu ra mong muốn được trộn với - Với một điện áp đầu vào cho trước (tần sóng hài bậc ba của điện áp ra và sóng hài số i và biên độ uin ) thì có thể tạo ra được bậc ba của điện áp đầu vào sao cho chỉ số điều chế có thể đạt giá trị lớn nhất là 0.866. điện áp đầu vào mong muốn (tần số o và biên độ uo  quin ). - Điều chỉnh được góc dòng điện đầu vào i . Venturini đã đề xuất lời giải cho bài toán này với ma trận M tìm được như sau: M  1M 1   2 M 2 (4) Hình 3.1. Điện áp đầu ra mong muốn trong đó 1   2  1 trong phương pháp Venturini tối ưu 1  a1 1  b1 1  c1  ứng với q=0.866 1 M 1  1  c1 1  a1 1  b1    3  1  b1 1  c1 1  a1     cos(ot )  q*    1  a2 1  b2 1  c2  2 1 uo  quin cos(ot  )  q*  M 2  1  b2 1  c2 1  a2   3  3   4   1  c2 1  a2 1  b2  cos(ot  )  q*   3  a1  a2  2q cos(mt ) , 1 1 2 4 trong đó q   cos(3ot )  * cos(3i t ) b1  2q cos(mt  ) , c1  2q cos(mt  ) 6 2 3 3 3 Để góc lệch dòng điện bằng 0 thì ma trận 2 4 b2  2q cos(mt  ) , c2  2q cos(mt  ) M được định nghĩa như sau: 3 3 1 uu 4q  trong đó m  i  o mij  1  2 i 2 j  sin i t  ki  sin  3i t   3 uim 3 3  Có ba trường hợp đặc biệt trong thuật toán này: trong đó: ki  0, 2 / 3, 4 / 3 246
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Trong khi đó phương pháp Venturini đã không còn hoạt động đúng nữa. Kết quả mô phỏng của cả hai phương pháp điều chế Venturini và Venturini tối ưu được xem xét trên cùng một thông số tải R=5Ω, L=10mH và điện áp đầu vào 220V/50Hz. Điện áp đầu ra có tần số 100Hz. Chu kỳ trích mẫu được lựa chọn là 2µs. Trong kết quả mô phỏng, dòng điện đã được nhân lên 5 lần để dễ so sánh với giá trị điện áp. Hình 4.3. Điện áp dây đầu ra UAB và dòng điện đầu ra iA với q=0.866: (a) Phương pháp Venturini; (b) Phương pháp Venturini tối ưu Hình 4.1. Điện áp dây đầu ra UAB và dòng điện đầu ra iA với q=0.5: (a) Phương pháp Venturini; (b) Phương pháp Venturini tối ưu Hình 4.4. Điện áp pha đầu vào Ua và dòng điện đầu vào ia với q=0.866: (a) Phương pháp Venturini; (b) Phương pháp Venturini tối ưu 5. KẾT LUẬN Bài báo đã phân tích, mô phỏng và so sánh Hình 4.2. Điện áp pha đầu vào Ua và dòng hai phương pháp điều chế Venturini và điện đầu vào ia với q=0.5: (a) Phương pháp Venturini tối ưu. Kết quả mô phỏng cho thấy Venturini; (b) Phương pháp Venturini tối ưu phương pháp Venturini có hệ số truyền áp lớn nhất bằng 0.5, trong khi đó phương pháp Đỉnh dòng điện đầu ra được tính theo công Venturini tối ưu có hệ số truyền áp lớn nhất thức sau: bằng 0.866. Chất lượng dòng tải của cả hai quim iim  (5) phương pháp đều giống nhau trong khi hệ số R  o L  2 2 truyền áp nhỏ hơn 0.5. Kết quả mô phỏng điện áp và dòng điện đầu vào và đầu ra khi q=0.5, được đưa ra ở hình 4.1 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO và 4.2, giá trị đỉnh của dòng điện đầu ra của cả [1] M. Venturini, “A new sine wave in sine hai phương pháp đo được là 19.4(A) hoàn toàn wave out, conversion technique which phù hợp với tính toán ở công thức (5). Ngoài ra eliminates reactive elements,” in Proc. chỉ số THD của cả hai dòng điện trong hai POWERCON 7, 1980, pp. E3_1-E3_15. [2] M. Venturini and A. Alesina, “The phương pháp điều chế đều là 2.67(%). generalized transformer: A new Kết quả mô phỏng chỉ ra phương pháp bidirectional sinusoidal waveform Venturini tối ưu vẫn hoạt động tốt có hệ số frequency converter with continuously công suất đầu bằng 1 và dòng điện đầu ra có adjustable input power factor,” in Proc. đỉnh là 33.56(A) phù hợp với tính toán ở (5). IEEE PESC’80, 1980, pp. 242-252. 247