Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Mô phỏng bằng Matlab Chương 4: Thực nghiệm Chương 5: Kết luận, hướng phát triển iv ABSTRACT The mission of this project is to study and model the construction of three- phase three-level inverter method sine pulse width modulation (PWM) to control the inverters. Three phase inverters three steps are the actual construction combined with model building and simulation on Matlab / Simulink. The algorithm in Matlab is done by selecting different parameters so that, especially factor modulation to achieve the minimum harmonics. In addition, we also change the amplitude modulation coefficient to obtain the load voltage stability parameter dinhphu with load.
Perform simulation software controller with Matlab / Simulink. Also compare operating results on model rectifier three phase three practical steps. Thesis has completed construction design model include: rectifier module, filter; cubic capacity; isolated blocks; buffer blocks, islands; source block size, block size power supply circuit, the buffer circuit, sensor circuit; load blocks, motors. The content of the thesis is divided into five chapters: • Chapter 1: Overview • Chapter 2: Theoretical Foundations • Chapter 3: Simulation with Matlab • Chapter 4: Experimental • Chapter 5: Conclusions, development v MỤC LỤC Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học.
i Lời cam đoan. iv Mục lục. vi Danh sách hình vẽ. xi Danh sách các bảng.
xiii Danh sách các chữ viết tắt. xiii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu .2 Tính cấp thiết của đề tài, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .3 Mục đích, khách thể và đối tƣợng nghiên cứu .4 Nhiệm vụ nghiên cứu .5 Giới hạn đề tài .6 Phƣơng pháp nghiên cứu .7 Kế hoạch thực hiện. 6 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT.1 Giới thiệu tổng quát .1 Khái niệm bộ nghịch lƣu áp .2 Phân loại bộ nghịch lƣu áp .2 Các dạng cấu trúc cơ bản của bộ nghịch lƣu áp đa bậc .1 Cấu trúc dạng diode kẹp .2 Cấu trúc dùng tụ điện thay đổi .3 Cấu trúc dạng ghép tầng .4 So sánh số linh kiện sử dụng trong 3 dạng nghịch lƣu áp đa bậc trên .3 Các phƣơng pháp điều khiển bộ nghịch lƣu áp .1 Kỹ thuật điều chế độ rộng xung dùng sóng mang (CPWM) .1 Một số chỉ tiêu đánh giá kỹ thuật PWM của bộ nghịch lƣu áp .2 Phƣơng pháp điều chế độ rộng xung dùng sóng mang (Sin PWM) .3 Phƣơng pháp điều chế vectơ không gian.4 Kỹ thuật điều khiển cho bộ nghịch lƣu áp 3 pha ba bậc .5 Giải thuật tính toán uđkj khi cho trƣớc áp tải 3 pha .6 Giới thiệu về card DSP TMS320F28335 .1Tổng quan về card xử lý tín hiệu số TMS320F28335 .2 Đặt điểm thiết kế phần cứng .1 Thiết kế CPU .5 Tổ chức bộ nhớ theo kiểu Harward .6 Bus ngoại vi .7 Thời gian thực JTAG .8 Giao tiếp bên ngoài.7 Phƣơng thức kết nối và chạy chƣơng trình từ Matlab xuống card DSP .1 Khái quát về code Composer Studio .8 Động cơ không đồng bộ 3 pha .1 Khái niệm chung .4 Các loại động cơ không đồng bộ .1 Động cơ lồng sốc .2 Động cơ dây quấn. 40 CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG BẰNG MATLAB.1 Sơ đồ kết nối trong Simulink Matlab .2 Giải thuật lập trình cho từng khối .1 Khối tạo xung tam giác .2Khối tạo sóng sin.3 Khối so sánh xung tam giác và sóng sin .4 Khối tạo công suất của mạch nghịch lƣu 3 pha 3 bậc NPC trong Simulink Matlab .5 Khối tải cho nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc NPC trong Simulink Matlab .3 Kết quả mô phỏng với m = 0.1 Dòng tải 3 pha ita, itb, itc .2 Phân tích FFT dòng tải ita .3 Điện áp pha tâm nguồn Ua0, Ub0, Uc0 .4 Điện áp tải Uta, Utb, Utc.5 Phân tích FFT tải pha A .6 Áp tải pha A, dòng ia và ipha .4 Kết quả mô phỏng với m = 0.1 Sóng điều khiển và sóng tam giác dạng PD .2 Dòng tải 3 pha ita, itb, itc .3 Phân tích FFT dòng tải ita .4 Điện áp pha tâm nguồn Ua0, Ub0, Uc0 .5 Điện áp tải Uta, Utb, Utc.6 Phân tích FFT tải pha A .7 Xung kích nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc .8 Áp tải pha A, dòng ia và ipha .6 Hồi tiếp dòng, áp .1 Phần Mô Phỏng .2 Chƣơng Trình Nhúng Cho DSP.
58 CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM .1 Thiết kế phần cứng .1 Sơ đồ khối tổng quát .2 Hình ảnh và chức năng các khối .2 Chức năng các khối .2 Kết quả đạt đƣợc .1 Kết quả xung kích .2 Điện áp pha tâm nguồn .3 Điện áp tải 3 pha .4 Dòng tải 3 pha .6 Điện áp common mode tải R…………………………………………….7 Điện áp common mode tải động cơ…………………………………….8 Chạy thử nghiệm với nhiều hệ số điều chế…………………………….3 Đánh giá sóng hài .1 Sóng hài mô hình nghịch lƣu 3 pha 2 bậc .2 Sóng hài mô hình nghịch lƣu 3 pha 3 bậc. 83 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN-HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Đánh giá kết quả đạt đƣợc .3 Hƣớng phát triển. 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO. xiv ix LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1: Bộ nghịch lƣu áp dạng diode kẹp (NPC) .2: Bộ nghịch lƣu áp dạng dùng tụ điện thay đổi .3: Bộ nghịch lƣu áp dạng ghép tầng .4: Quan hệ tính tuyến giữa m và ma trong phƣơng pháp điều chế độ rông xung dùng sóng mang .5: Giản đồ vector điện áp bộ nghịch lƣu áp 3 pha .6: Sơ đồ nguyên lý nghịch lƣu áp 3 pha.7: Sơ đồ nguyên lý pha a bộ nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc NPC .8: Nguyên lý tạo tín hiệu kích pha a và dạng sóng điện áp ngõ ra uao .9: Sơ đồ nguyên lý pha b bộ nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc NPC .10: Nguyên lý tạo tín hiệu kích cho pha b và dạng sóng điện áp ngõ ra ubo .11: Sơ đồ nguyên lý pha c bộ nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc NPC .12: Nguyên lý tạo tín hiệu kích cho pha c và dạng sóng đ/a ngõ ra uco .13: Giải thuật tính toán uđkj khi biết áp tải Utj .14: Sơ đồ nguyên lý nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc NPC .15: Giản đồ đóng ngắt nghịch lƣu áp 3 pha .17: Card DSP TMS320F28335 .18: Vùng chức năng của CPU .20: Tổ chức bộ nhớ của CPU .21: Giao diện phần mềm CCS V3.22 : Chọn drive cho Card DSP .23: Biên dịch file trên matlab .24: Lá thép kỹ thuật điện .1: Sơ đồ mô phỏng nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc trong MatlabSimulink .2 : Sơ đồ kết nối tạo xung tam giác trong MatlabSimulink .3: Sơ đồ kết nối khối tạo sóng sin trong MatlabSimulink .4: Sơ đồ kết nối khối so sánh xung tam giác và sóng sin trong Matlab Simulink .5:Mạch công suất của mạch nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc NPC trong Matlab Simulink .6: Sơ đồ khối tải nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc NPC trong Simulink Matlab .7: Dòng tải ita nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc NPC .8: Phân tích FFT ita nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc NPC.9: Điện áp pha tâm nguồn nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc NPC .10: Điện áp tải nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc NPC .11: Phân tích FFT tải pha A nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc NPC .12: Áp tải pha A dòng Ia và I pha nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc NPC .13: Sóng điều khiển và dạng sóng tam giác PD .14: Dòng tải ita nghịch lƣu áp .15: Dòng tải ita, itb, itc.16: Phân tích FFT ita .17: Điện áp pha tâm nguồn .18: Điện áp tải nghịch lƣu áp .19: Phân tích FFT tải nghịch lƣu áp .20: Xung kích nghịch lƣu áp .21: Áp tải pha A, dòng ia và ipha .22: Điện áp Uab nghịch lƣu áp .23: Các khối lệnh trong chƣơng trình mô phỏng .24: Phần lập trình bên trong khối tạo xung kích .26: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa momen tải và tốc độ động cơ .27: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ đặt và tốc độ động cơ .28: Đƣờng đặc tính dòng điện .29: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ đặt và momen điện từ .30: Chƣơng trình nhúng .31: Khai báo cho ngõ vào ADC đo dòng và áp .32: Khai báo ngõ vào cho ADC tốc độ .33: Chƣơng trình bên trong khối xử lý dữ liệu .34: Các khối bên trong khối hiệu chỉnh tốc độ .35: Kết nối ngõ ra .36: Code của khối xung kích .1: Kết quả thực nghiệm xung kích pha A .2: Kết quả mô phỏng xung kích pha A .3: Kết quả thực nghiệm xung kích pha B.4: Kết quả mô phỏng xung kích pha B.5: Kết quả thực nghiệm xung kích pha C .6: Kết quả mô phỏng xung kích pha C.7: Kết quả thực nghiệm điện áp pha tâm nguồn .8: Kết quả mô phỏng điện áp pha tâm nguồn .9: Kết quả thực nghiệm điện áp tải .10: Kết quả mô phỏng điện áp tải .11: Kết quả mô phỏng dòng điện tải .12: Kết quả thực nghiệm điện áp UAB .13: Kết quả thực nghiệm điện áp UAB .14: : Kết quả thực nghiệm điện áp UAB…………………………………………………………… .15: Kết quả thực nghiệm điện áp common mode tải R…………………….16: Kết quả thực nghiệm điện áp common mode tải động cơ…………… .17: Phân tích FFT UN0 nghịch lƣu áp 3 pha 2 bậc .18: Phân tích FFT UN0 nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc .19: Kết quả thực nghiệm điện áp tải pha A,B,C………………………….20: Kết quả thực nghiệm điện áp tải pha A,B,C………………………….21: Kết quả thực nghiệm điện áp tải pha A,B,C………………………….22: Sơ đồ kết nối mô phỏng nghịch lƣu áp 3 pha 2 bậc .23: Phân tích FFT ita nghịch lƣu áp 3 pha 2 bậc NPC.24: Phân tích FFT tải nghịch lƣu áp 3 pha 2 bậc NPC.25: Phân tích FFT ita nghịch lƣu áp 3 pha 3 bậc NPC.26: Phân tích FFT tải nghịch lƣu áp.
84 xiii LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1: Trạng thái đóng ngắt của bộ nghịch lƣu đa bậc NPC .2: So sánh số linh kiện trong 1 pha của 3 dạng nghịch lƣu .3: Trạng thái đóng ngắt của bộ nghịch lƣu 3 bậc NPC. 21 xiv CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu Điện tử công suất là một ngành kỹ thuật điện tử nghiên cứu ứng dụng các phần tử bán dẫn trong các bộ biến đổi nguồn năng lượng điện, nó được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp hiện đại. Có thể kể đến các ngành kỹ thuật mà trong đó có những ứng dụng tiêu biểu của các bộ biến đổi bán dẫn công suất như : truyền động điện, giao thông đường sắt, nấu luyện thép, gia nhiệt cảm ứng, điện phân nhôm từ quặng mỏ, các quá trình điện phân trong công nghiệp hóa chất, trong rất nhiều các thiết bị công nghiệp và dân dụng khác nhau.