Luận văn thạc sĩ về bộ nghịch lưu một pha ba bậc NPC tại HCMUTE

• Tác giả: Huỳnh Thị Tú Trinh
• Người hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Văn Nhờ
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử
• Đề tài: Thực Nghiệm Bộ Nghịch Lưu Một Pha Ba Bậc NPC
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả trong và ngoài nước đã nghiên cứu
• 1.2. Mục đích của đề tài
• 1.3. Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài
• 1.3.1. Thiết kế phần cứng cho bộ nghịch lưu áp một pha ba bậc NPC
• 1.3.2. Thành lập mô hình và mô phỏng cho bộ nghịch lưu áp một pha ba bậc NPC trên Matlab
• 1.3.3. Lập trình nhúng DSP F28335 bằng Matlab/ Simulink
• 1.3.4. Đánh giá và báo cáo các kết quả thực nghiệm
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BỘ NGHỊCH LƯU ÁP MỘT PHA BA BẬC NPC
• 2.1. Tổng quan về nghịch lưu đa bậc
• 2.2. Phân loại bộ nghịch lưu áp
• 2.3. Các dạng cấu trúc cơ bản của bộ nghịch lưu áp đa bậc
• 2.3.1. Cấu trúc bộ nghịch lưu NPC (Neutral Point Clamped)
• 2.4. Kỹ thuật điều khiển bộ nghịch lưu một pha ba bậc NPC
• 2.4.1. Một số chỉ tiêu đánh giá kỹ thuật PWM
• 2.4.2. Kỹ thuật điều chế độ rộng xung dùng sóng mang (CPWM)
• 2.4.3. Phân tích kỹ thuật điều khiển bộ nghịch lưu một pha ba bậc NPC
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM CHO BỘ NGHỊCH LƯU ÁP MỘT PHA BA BẬC NPC
• 3.1. Sơ đồ tổng thể mô hình thực nghiệm
• 3.2. Mô tả chi tiết mô hình thực nghiệm
• 3.2.1. Sơ đồ triển khai hệ thống mạch công suất
• 3.2.2. Sơ đồ triển khai khối tạo xung điều khiển (Controlling signal modulation)
• 3.3. Tổng thể mô hình thực nghiệm đã thi công
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM BỘ NGHỊCH LƯU ÁP MỘT PHA BA BẬC NPC
• 4.1. Mô phỏng bộ nghịch lưu một pha ba bậc NPC
• 4.2. Nguyên lý hoạt động của mạch
• 4.3. Mô phỏng vòng hở kỹ thuật điều khiển bằng một sóng mang bộ nghịch lưu áp một pha ba bậc NPC
• 4.4. Thực nghiệm bộ nghịch lưu một pha ba bậc NPC
• 4.4.1. Giới thiệu thư viện lập trình nhúng của Matlab/ Simulink
• 4.4.2. Mô hình lập trình nhúng trên Matlab/ Simulink
• 4.4.3. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm
• 4.4.3.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của phổ tần số đến dòng điện và điện áp tải
• 4.4.3.2. Khảo sát sự mất cân bằng điện áp tụ
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• 5.1. Hướng phát triển của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về bộ nghịch lưu một pha ba bậc NPC

Bộ nghịch lưu một pha ba bậc NPC (Neutral Point Clamped) là một trong những công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực công nghệ nghịch lưu. Thiết bị này có khả năng chuyển đổi năng lượng từ nguồn điện một chiều sang nguồn điện xoay chiều với hiệu suất cao. Việc sử dụng bộ nghịch lưu này giúp giảm thiểu độ méo dạng sóng điện áp đầu ra, đồng thời giảm thiểu số lần chuyển mạch, từ đó nâng cao độ tin cậy của hệ thống. Theo nghiên cứu, bộ nghịch lưu NPC có thể đạt được hiệu suất tối đa lên đến 98,16%, điều này cho thấy giá trị thực tiễn của nó trong các ứng dụng công nghiệp hiện đại.

1.1. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động

Cấu trúc của bộ nghịch lưu NPC bao gồm nhiều cấp độ, cho phép điều chỉnh điện áp đầu ra một cách linh hoạt. Nguyên lý hoạt động dựa trên việc điều khiển các công tắc bán dẫn như IGBT để tạo ra các mức điện áp khác nhau. Việc điều khiển này được thực hiện thông qua các kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM), trong đó kỹ thuật CPWM (Carrier Pulse Width Modulation) được áp dụng để tối ưu hóa hiệu suất. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu độ méo dạng sóng mà còn cải thiện độ ổn định của điện áp đầu ra.

II. Nghiên cứu và ứng dụng bộ nghịch lưu NPC tại HCMUTE

Tại HCMUTE, nghiên cứu về bộ nghịch lưu một pha ba bậc NPC đã được thực hiện với mục tiêu phát triển các ứng dụng trong lĩnh vực hệ thống điện. Các nghiên cứu này không chỉ tập trung vào lý thuyết mà còn thực nghiệm trên phần cứng, sử dụng IGBT FGL60N100D và vi xử lý DSP TMS320F28335. Kết quả cho thấy, việc áp dụng bộ nghịch lưu NPC trong các hệ thống điện có thể cải thiện đáng kể hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Các ứng dụng thực tế bao gồm điều khiển động cơ, bộ lưu điện và các thiết bị điện công nghiệp khác.

2.1. Kết quả thực nghiệm

Kết quả thực nghiệm cho thấy bộ nghịch lưu NPC hoạt động ổn định với độ méo dạng sóng thấp và điện áp đầu ra đạt yêu cầu. Các thông số như điện áp, dòng điện và tần số được đo đạc và phân tích kỹ lưỡng. Việc sử dụng phần mềm Matlab/Simulink trong mô phỏng và lập trình nhúng đã giúp tối ưu hóa quá trình điều khiển, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động của bộ nghịch lưu. Những kết quả này không chỉ khẳng định tính khả thi của bộ nghịch lưu NPC mà còn mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này.

III. Đánh giá và triển vọng phát triển

Bộ nghịch lưu một pha ba bậc NPC không chỉ mang lại hiệu suất cao mà còn có tiềm năng lớn trong việc ứng dụng vào các hệ thống điện hiện đại. Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ này tại HCMUTE đã góp phần nâng cao chất lượng đào tạo và nghiên cứu trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử. Các kết quả đạt được từ nghiên cứu này có thể được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như năng lượng tái tạo, điều khiển động cơ và các hệ thống điện thông minh. Hướng phát triển tiếp theo có thể tập trung vào việc cải tiến các thuật toán điều khiển và tối ưu hóa thiết kế phần cứng để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí sản xuất.

3.1. Hướng nghiên cứu tương lai

Hướng nghiên cứu tương lai có thể bao gồm việc phát triển các mô hình bộ nghịch lưu mới với nhiều cấp độ hơn, nhằm cải thiện hiệu suất và khả năng điều khiển. Ngoài ra, việc tích hợp công nghệ IoT vào bộ nghịch lưu NPC cũng là một xu hướng đáng chú ý, giúp nâng cao khả năng giám sát và điều khiển từ xa. Các nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang lại ứng dụng thực tiễn cao trong ngành công nghiệp điện tử và năng lượng.