Nghiên Cứu Kỹ Thuật Điều Khiển Vector Cho Bộ Nghịch Lưu Áp Đa Cấp

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ BỘ NGHỊCH LƯU ÁP ĐA BẬC VÀ CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ NÓI CHUNG

1.1. TỔNG QUAN

1.2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ CẤU TRÚC CỦA BỘ NGHỊCH LƯU

1.2.1. Giới thiệu về bộ nghịch lưu nói chung

1.2.2. Một số cấu trúc cơ bản của mạch động lực trong bộ nghịch lưu đa bậc

1.2.2.1. Cấu trúc nghịch lưu dạng Cascade (cascade inverter)

1.2.2.2. Cấu trúc nghịch lưu chứa cặp Diode kẹp (Neutral Point Clamped Multilevel Inverter – NPC)

1.2.2.3. Cấu trúc nghịch lưu dùng tụ kẹp (Capacitor-Clamped Multilevel Inverter)

1.3. CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ NÓI CHUNG

1.3.1. Quy trình đóng ngắt của các linh kiện công suất trong bộ nghịch lưu đa bậc

1.3.2. Phân loại các kỹ thuật điều chế nói chung

1.3.3. Một số chỉ tiêu để đánh giá kỹ thuật PWM của bộ nghịch lưu

2. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC KỸ THUẬT PWM

2.1. KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ DÙNG SÓNG MANG

2.1.1. Các dạng sóng sóng mang dùng trong kỹ thuật điều chế PWM

2.1.2. Mô phỏng và phân tích bộ nghịch lưu ba bậc

2.1.3. Mô phỏng bộ nghịch lưu 5 bậc

2.2. PHƯƠNG PHÁP TRIỆT TIÊU SÓNG HARMONIC CHỌN LỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN

2.2.1. Vector không gian của bộ nghịch lưu đa bậc

2.2.1.1. Khái niệm vector không gian

2.2.1.2. Vector không gian của bộ nghịch lưu đa bậc

2.2.1.3. Giản đồ vector điện áp bộ nghịch lưu ba bậc

2.2.1.4. Giản đồ vector điện áp bộ nghịch lưu năm bậc

2.2.2. Một số nhận xét về phương pháp và kỹ thuật của CPWM, SVPWM, SHE

3. CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VECTOR (SVC) VÀ CẢI TIẾN KỸ THUẬT SVC

3.1. KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VECTOR (SVC: Space Vector Control)

3.2. Kỹ thuật điều khiển vector

3.3. KỸ THUẬT SVC CẢI TIẾN THEO HƯỚNG ĐỀ XUẤT CỦA ĐỀ TÀI

3.3.1. Xây dựng mô hình toán học

3.3.2. Các hàm toán học dựa trên mô tả tổng quan của hai phương pháp SVPWM và CPWM

3.3.2.1. Định nghĩa hàm Max, Mid, Min, Integer

3.3.2.2. Khoái hàm Offset cực trị (Extreme Offset)

3.3.2.3. Hàm S để xác định K1, K2, K3

3.3.3. Giải thuật theo phương pháp đề xuất

3.3.4. Viết chương trình cho các khoái trong giải thuật trên

3.3.4.1. Chương trình cho khoái tìm cực trị

3.3.4.2. Chương trình cho khoái logic bao gồm hàm fmax, và fmin

3.3.4.3. Hàm S được thiết lập trực tiếp bằng logic trên PSIM

3.3.4.4. Các hàm của Pa10, Pb10, Pc10 được thiết lập trực tiếp bằng logic trên PSIM

3.3.4.5. Chương trình của khoái chính được viết trên phần mềm C++ sau đó đưa vào khoái DLL

3.4. SƠ ĐỒ MẠCH MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

3.4.1. Sơ đồ mạch mô phỏng

3.4.2. Mạch mô phỏng bộ nghịch lưu ba bậc

3.4.3. Mạch mô phỏng bộ nghịch lưu ba bậc

3.4.4. Kết quả mô phỏng

3.4.5. Phân tích và nhận xét về tính ưu việt của bộ nghịch lưu đa bậc

3.4.6. Phân tích kết quả mô phỏng giữa tần số điều chế m và tổng méo hài THD trên các pha của bộ nghịch lưu 5 bậc dùng cấu trúc diode kẹp

3.4.7. Mô phỏng bộ nghịch lưu 5 bậc với tải là động cơ

3.4.7.1. Mô phỏng bộ nghịch lưu 5 bậc với tải là động cơ

3.4.7.2. Dạng sóng Vf mô phỏng ở hình

3.4.7.3. Nhận xét về kết quả mô phỏng ở mục 3

3.5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

PHẦN D PHỤ LỤC

1. Tài liệu tham khảo

2. Lý lịch trích ngang

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Kỹ Thuật Điều Khiển Vector

Nghiên cứu kỹ thuật điều khiển vector cho bộ nghịch lưu áp đa cấp là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ điện tử và tự động hóa. Kỹ thuật này cho phép điều khiển chính xác và hiệu quả các thiết bị điện, đặc biệt là trong các ứng dụng công nghiệp. Việc áp dụng kỹ thuật điều khiển vector giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống điện. Nghiên cứu này không chỉ tập trung vào lý thuyết mà còn vào các ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp.

1.1. Tính Cần Thiết Của Nghiên Cứu Kỹ Thuật Điều Khiển Vector

Kỹ thuật điều khiển vector là một giải pháp tối ưu cho việc điều khiển động cơ điện. Nó cho phép điều chỉnh mô-men xoắn và tốc độ một cách linh hoạt, đáp ứng nhanh chóng với các thay đổi trong tải. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao và khả năng phản hồi nhanh.

1.2. Lợi Ích Của Bộ Nghịch Lưu Áp Đa Cấp

Bộ nghịch lưu áp đa cấp mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu sóng hài, cải thiện chất lượng điện năng và tăng cường hiệu suất. Việc sử dụng bộ nghịch lưu này giúp giảm thiểu tổn thất năng lượng và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Nghiên Cứu Kỹ Thuật Điều Khiển Vector

Mặc dù kỹ thuật điều khiển vector mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại nhiều thách thức trong quá trình nghiên cứu và ứng dụng. Các vấn đề như độ phức tạp trong thiết kế, chi phí đầu tư ban đầu cao và yêu cầu về kỹ thuật cao là những yếu tố cần được xem xét. Ngoài ra, việc tối ưu hóa các thuật toán điều khiển cũng là một thách thức lớn.

2.1. Độ Phức Tạp Trong Thiết Kế Hệ Thống

Thiết kế hệ thống điều khiển vector yêu cầu sự kết hợp chặt chẽ giữa phần cứng và phần mềm. Điều này đòi hỏi các kỹ sư phải có kiến thức sâu rộng về cả hai lĩnh vực để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả.

2.2. Chi Phí Đầu Tư Ban Đầu Cao

Chi phí đầu tư cho các thiết bị và công nghệ mới thường rất cao. Điều này có thể là rào cản lớn đối với nhiều doanh nghiệp, đặc biệt là các doanh nghiệp nhỏ và vừa.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Kỹ Thuật Điều Khiển Vector

Để nghiên cứu kỹ thuật điều khiển vector cho bộ nghịch lưu áp đa cấp, nhiều phương pháp khác nhau đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm mô phỏng, phân tích lý thuyết và thực nghiệm. Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng.

3.1. Mô Phỏng Bằng Phần Mềm PSIM

Mô phỏng bằng phần mềm PSIM cho phép các nhà nghiên cứu kiểm tra và tối ưu hóa các thuật toán điều khiển trước khi triển khai thực tế. Phương pháp này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.

3.2. Phân Tích Lý Thuyết Về Kỹ Thuật Điều Khiển Vector

Phân tích lý thuyết giúp hiểu rõ hơn về các nguyên lý hoạt động của kỹ thuật điều khiển vector. Điều này là cơ sở để phát triển các thuật toán điều khiển hiệu quả hơn.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Kỹ Thuật Điều Khiển Vector

Kỹ thuật điều khiển vector đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghiệp chế tạo đến năng lượng tái tạo. Các ứng dụng này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường.

4.1. Ứng Dụng Trong Ngành Công Nghiệp Chế Tạo

Trong ngành công nghiệp chế tạo, kỹ thuật điều khiển vector được sử dụng để điều khiển động cơ điện trong các dây chuyền sản xuất. Điều này giúp tăng năng suất và giảm thiểu lãng phí.

4.2. Ứng Dụng Trong Năng Lượng Tái Tạo

Kỹ thuật điều khiển vector cũng được áp dụng trong các hệ thống năng lượng tái tạo như năng lượng gió và năng lượng mặt trời. Việc điều khiển chính xác giúp tối ưu hóa sản lượng điện và giảm thiểu tổn thất năng lượng.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Nghiên Cứu Kỹ Thuật Điều Khiển Vector

Kỹ thuật điều khiển vector cho bộ nghịch lưu áp đa cấp đang ngày càng trở nên quan trọng trong ngành công nghiệp hiện đại. Với sự phát triển của công nghệ, các nghiên cứu trong lĩnh vực này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến và ứng dụng mới. Tương lai của kỹ thuật này sẽ phụ thuộc vào khả năng giải quyết các thách thức hiện tại và phát triển các công nghệ mới.

5.1. Hướng Phát Triển Trong Tương Lai

Trong tương lai, nghiên cứu sẽ tập trung vào việc phát triển các thuật toán điều khiển thông minh hơn, giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu chi phí. Sự kết hợp giữa trí tuệ nhân tạo và kỹ thuật điều khiển vector có thể mở ra nhiều cơ hội mới.

5.2. Tác Động Đến Ngành Công Nghiệp

Kỹ thuật điều khiển vector sẽ tiếp tục có tác động lớn đến ngành công nghiệp, đặc biệt là trong việc cải thiện hiệu suất và giảm thiểu tác động đến môi trường. Điều này sẽ góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp.