I. Tổng quan
Nghiên cứu kỹ thuật điều chế sóng mang cho biến tần ma trận tại HCMUTE tập trung vào việc phát triển và tối ưu hóa các phương pháp điều khiển biến tần. Biến tần là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện tử công suất, có khả năng chuyển đổi và điều khiển năng lượng điện. Đặc biệt, biến tần trực tiếp kiểu ma trận (DMC) đang được chú trọng nghiên cứu do những ưu điểm vượt trội so với các loại biến tần khác. Việc điều chế sóng mang là một trong những kỹ thuật quan trọng giúp cải thiện hiệu suất và chất lượng điện năng đầu ra. Tài liệu này sẽ phân tích các phương pháp điều chế sóng mang, từ đó đưa ra giải pháp tối ưu cho biến tần ma trận.
1.1 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu của nghiên cứu là xây dựng mô hình và nghiên cứu cấu trúc biến tần trực tiếp kiểu ma trận DMC, đồng thời áp dụng các giải thuật điều chế sóng mang để điều khiển biến tần. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc mô phỏng và thực nghiệm trên phần mềm PSIM, đánh giá hiệu suất và chất lượng điện năng của biến tần. Nghiên cứu sẽ tập trung vào việc điều khiển tần số, hệ số công suất và tổng méo hài của dạng sóng điện áp, dòng điện của biến tần trực tiếp kiểu ma trận. Việc áp dụng sóng mang tam giác cân trong quá trình điều khiển sẽ được phân tích chi tiết.
1.2 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc tham khảo tài liệu, tính toán lý thuyết và mô phỏng. Sử dụng phần mềm PSIM để mô phỏng và lập trình điều khiển trên vi mạch TMS320F28335. Các thực nghiệm sẽ được thực hiện trên mô hình vật lý với các thiết bị đo hiện đại. Phân tích thống kê sẽ được thực hiện bằng phần mềm Microsoft Excel để đánh giá kết quả. Phương pháp này giúp đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của các kết quả nghiên cứu.
II. Biến tần trực tiếp kiểu ma trận
Biến tần trực tiếp kiểu ma trận (DMC) là một dạng biến tần không có thành phần năng lượng một chiều, cho phép chuyển đổi trực tiếp giữa các pha ngõ vào và ngõ ra. Cấu trúc của DMC bao gồm nhiều khóa chuyển mạch hai chiều, giúp tối ưu hóa quá trình chuyển đổi điện năng. DMC có khả năng điều chỉnh tần số và điện áp đầu ra mà không cần qua khâu biến đổi trung gian, từ đó nâng cao hiệu suất và giảm thiểu tổn thất năng lượng. Việc nghiên cứu cấu trúc và hoạt động của DMC là rất cần thiết để phát triển các giải pháp điều khiển hiệu quả hơn.
2.1 Giới thiệu biến tần
Bộ biến tần AC-AC có khả năng chuyển đổi tần số và điều khiển biên độ điện áp tải. Biến tần được phân loại thành nhiều loại khác nhau, trong đó biến tần ma trận nổi bật với khả năng điều khiển linh hoạt và hiệu suất cao. Việc nghiên cứu và phát triển biến tần ma trận là cần thiết trong bối cảnh công nghiệp hóa hiện đại hóa, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về năng lượng và hiệu suất trong các ứng dụng công nghiệp.
2.2 Cấu trúc thiết bị chuyển mạch hai chiều sử dụng IGBT
Cấu trúc thiết bị chuyển mạch hai chiều sử dụng IGBT là một phần quan trọng trong biến tần ma trận. IGBT có khả năng chịu tải công suất lớn và thời gian đóng cắt nhanh, giúp tối ưu hóa quá trình chuyển đổi điện năng. Việc nghiên cứu các dạng cấu hình của IGBT và ứng dụng của chúng trong biến tần ma trận sẽ giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Các thông số kỹ thuật và đặc điểm của IGBT sẽ được phân tích để đưa ra giải pháp tối ưu cho việc điều khiển biến tần.
III. Kỹ thuật điều chế sóng mang
Kỹ thuật điều chế sóng mang là một trong những phương pháp quan trọng trong việc điều khiển biến tần. Phương pháp này giúp cải thiện chất lượng điện năng đầu ra và giảm thiểu các sóng hài không mong muốn. Việc áp dụng sóng mang tam giác cân trong điều chế sóng mang cho biến tần ma trận DMC sẽ được phân tích chi tiết. Các giải thuật điều chế sóng mang sẽ được so sánh và đánh giá để tìm ra phương pháp tối ưu nhất cho biến tần ma trận.
3.1 Phương pháp điều chế sóng mang
Phương pháp điều chế sóng mang sử dụng sóng mang tam giác để điều khiển biến tần ma trận. Kỹ thuật này cho phép điều chỉnh tần số và biên độ điện áp đầu ra một cách linh hoạt. Việc áp dụng sóng mang tam giác giúp giảm thiểu tổng méo hài và cải thiện chất lượng điện năng. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc sử dụng sóng mang tam giác có thể mang lại hiệu quả cao trong việc điều khiển biến tần.
3.2 Điều chế sóng mang trong biến tần ma trận IMC
Điều chế sóng mang trong biến tần ma trận IMC được thực hiện thông qua việc áp dụng các giải thuật điều khiển tiên tiến. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng sóng mang tam giác trong điều chế sóng mang cho IMC giúp cải thiện hiệu suất và chất lượng điện năng. Việc phân tích và đánh giá các giải thuật điều chế sóng mang sẽ giúp tìm ra phương pháp tối ưu cho biến tần ma trận.
