I. Tổng quan
Nghiên cứu về giảm điện áp common mode cho bộ nghịch lưu cascade tại HCMUTE đã chỉ ra tầm quan trọng của việc kiểm soát điện áp common mode trong các ứng dụng công nghiệp. Nghịch lưu cascade là một cấu trúc phổ biến trong các hệ thống điện tử công suất, cho phép cải thiện hiệu suất và chất lượng điện năng. Tuy nhiên, việc phát sinh điện áp common mode trong quá trình chuyển mạch có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng cho tải. Do đó, nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển các giải pháp để giảm thiểu điện áp common mode mà không làm giảm hiệu suất của hệ thống. Theo đó, việc áp dụng các vector điều chế cho phép tạo ra điện áp common mode thấp hơn là một trong những phương pháp chính được đề xuất.
1.1. Mục đích của đề tài
Mục đích chính của nghiên cứu này là phát triển một giải pháp hiệu quả để giảm điện áp common mode trong bộ nghịch lưu cascade. Nghiên cứu sẽ sử dụng các kỹ thuật điều chế hiện đại, bao gồm kỹ thuật sóng mang và SPWM, nhằm tối ưu hóa quá trình điều khiển. Việc giảm thiểu điện áp common mode không chỉ giúp bảo vệ thiết bị mà còn nâng cao độ tin cậy và hiệu suất của hệ thống. Đề tài cũng hướng đến việc xây dựng mô hình thực nghiệm để kiểm chứng các lý thuyết đã được phát triển, từ đó cung cấp một cái nhìn sâu sắc về ứng dụng thực tiễn của các giải pháp này.
II. Cơ sở lý thuyết
Chương này trình bày các khái niệm cơ bản liên quan đến nghịch lưu cascade và điện áp common mode. Nghịch lưu cascade là một cấu trúc mạch điện cho phép chuyển đổi điện năng từ DC sang AC với nhiều bậc, giúp cải thiện chất lượng điện áp đầu ra. Việc sử dụng kỹ thuật điều chế độ rộng xung PWM cho phép điều chỉnh điện áp đầu ra một cách linh hoạt. Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động, điện áp common mode có thể phát sinh do các quá trình chuyển mạch, gây ra các vấn đề về nhiễu và hiệu suất. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các vector điều chế cho phép giảm thiểu điện áp common mode một cách hiệu quả, từ đó nâng cao hiệu suất của hệ thống.
2.1. Tổng quan về nghịch lưu đa bậc Cascade
Nghịch lưu đa bậc cascade là một trong những giải pháp tối ưu cho việc chuyển đổi điện năng trong các ứng dụng công nghiệp. Cấu trúc này cho phép tạo ra điện áp đầu ra cao hơn mà không cần tăng điện áp đầu vào. Việc sử dụng nhiều bậc trong nghịch lưu cascade giúp cải thiện chất lượng điện áp và giảm thiểu điện áp common mode. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc áp dụng các phương pháp điều chế hiện đại có thể giúp tối ưu hóa quá trình chuyển đổi, từ đó nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao và độ tin cậy trong hoạt động.
III. Phân tích bài toán giảm điện áp Common mode
Chương này tập trung vào việc phân tích các phương pháp giảm điện áp common mode trong bộ nghịch lưu cascade. Việc phát sinh điện áp common mode trong quá trình chuyển mạch có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng cho tải, bao gồm nhiễu và giảm hiệu suất. Nghiên cứu đã phát triển một giải thuật đơn giản dựa trên kỹ thuật sóng mang để kiểm soát và giảm điện áp common mode. Giải thuật này cho phép điều chỉnh điện áp trong vùng tuyến tính và quá điều chế, từ đó giảm thiểu tác động của điện áp common mode. Các mô phỏng và thực nghiệm đã được thực hiện để chứng minh tính khả thi và hiệu quả của giải pháp này.
3.1. Xây dựng giải thuật giảm điện áp Common mode
Giải thuật giảm điện áp common mode được xây dựng dựa trên nguyên tắc sử dụng các vector điều chế cho phép. Các vector này được thiết kế để tạo ra điện áp common mode thấp nhất có thể trong quá trình chuyển mạch. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các vector điều chế này không chỉ giúp giảm thiểu điện áp common mode mà còn cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống. Các mô phỏng trên phần mềm MATLAB/SIMULINK đã được thực hiện để kiểm chứng tính hiệu quả của giải thuật, cho thấy sự giảm đáng kể trong điện áp common mode khi áp dụng giải pháp này.
IV. Thực nghiệm giảm Common mode trên mô hình Cascade
Chương này trình bày kết quả thực nghiệm về việc giảm điện áp common mode trên mô hình cascade 5 bậc. Các thí nghiệm được thực hiện trên phần cứng với IGBT STGW40N120K và vi xử lý DSP TMS320F28335. Kết quả cho thấy rằng việc áp dụng giải thuật điều khiển đã giúp giảm thiểu điện áp common mode một cách hiệu quả. Các số liệu thực nghiệm được so sánh với kết quả mô phỏng, cho thấy sự tương đồng cao giữa lý thuyết và thực tiễn. Điều này chứng tỏ rằng giải pháp đề xuất có thể được áp dụng rộng rãi trong các ứng dụng thực tế.
4.1. Mô tả thực nghiệm bằng kỹ thuật nhúng
Thực nghiệm được thực hiện bằng cách sử dụng kỹ thuật lập trình nhúng trên vi xử lý DSP TMS320F28335. Mô hình thực nghiệm được xây dựng để kiểm tra hiệu quả của giải thuật giảm điện áp common mode. Các kết quả thu được cho thấy rằng việc áp dụng giải thuật này đã giúp giảm thiểu đáng kể điện áp common mode trong quá trình hoạt động của bộ nghịch lưu cascade. Các số liệu thực nghiệm được ghi nhận và phân tích để đánh giá hiệu quả của giải pháp, từ đó đưa ra các khuyến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo.
