- Trang Chủ
- Điện - Điện tử
- Bài thuyết trình: Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Buck-Boost theo chế độ điện áp
Xem mẫu
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA HÀ NỘI
Thiết kế điểu khiển điện tử công
suất
Đề bài
điện áp
: Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Buck-Boost theo chế độ
Sinh viên thực hiện: Nhóm 12
Hoàng Khánh Duy
MSSV:20173805
Vũ Ngọc Lãm MSSV:20174009
1
- Các nội dung
chính
I. Yêu cầu thiết kế
II. Mô hình hóa bộ biến đổi
III. Thiết kế bộ điều khiển
IV. Mô phỏng bằng Matlab, Simulink và nhận xét
2
- I. Yêu cầu
thiết kế
1. Đề bài : Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Buck-Boost
theo chế độ điện áp
+ Nội dung thiết kế: Mô Hình hóa, Cấu trúc điều khiển và cách thức
tính toán bộ điều chỉnh (bộ bù).
+ Mô phỏng cấu trúc điều khiển:
* Tải thay đổi
* Nguồn thay đổi ±10%
* Nhận xét kết quả mô phỏng
3
- I. Yêu cầu
thiết kế
2. Sơ đồ cấu trúc điều khiển trực tiếp cho bộ biến đổi Buck-Boost
theo nguyên lý điều khiển điện áp
Voltage d Buck-Boost
PWM
Controller Converter
Hình 1. Sơ đồ cấu trúc điều khiển
4
- II. Mô hình hóa bộ biến đổi
Buck-Boost
1. Sơ đồ mạch lực bộ biến đổi Buck-Boost
Hình 2. Mạch lực bộ biến đổi Buck-Boost
Ø
Sử dụng phương pháp không gian trạng thái trung bình để mô Hình hóa bộ biến đổi.
5
- II. Mô hình hóa bộ biến đổi
Buck-Boost
2. Mô Hình hóa bộ biến đổi bằng phương pháp không gian trạng thái trung bình
Hình 3. Mạch lực bộ biến đổi Buck-Boost, trạng thái V dẫn D khóa
Trạng thái 1: V dẫn, D khóa
Phương trình Kirchoff mô tả mạch
điện:
6
- II. Mô hình hóa bộ biến đổi
Buck-Boost
2. Mô Hình hóa bộ biến đổi bằng phương pháp không gian trạng thái trung bình
Hình 4. Mạch lực bộ biến đổi Buck-Boost, trạng thái V khóa D dẫn
Trạng thái 2: V khóa, D dẫn
Phương trình Kirchoff mô tả mạch
điện:
7
- II. Mô hình hóa bộ biến đổi
Buck-Boost
2. Mô Hình hóa bộ biến đổi bằng phương pháp không gian trạng thái trung bình
Ø
Với sự tham gia của hệ số điều chế d, ta có mô Hình trung bình:
Ø
Điểm làm việc(điểm cân bằng) của mô Hình :
8
- II. Mô Hình hóa bộ biến đổi
Buck-Boost
2. Mô Hình hóa bộ biến đổi bằng phương pháp không gian trạng thái trung bình
Ø
Sử dụng mô Hình tín hiệu nhỏ, ta có:
Ø
Thay vào mô Hình trung bình, ta được:
Laplace
9
- II. Mô hình hóa bộ biến đổi
Buck-Boost
2. Mô Hình hóa bộ biến đổi bằng phương pháp không gian trạng thái trung bình
Ø
Rút gọn lại ta được:
Ø
Tính toán được hàm truyền :
10
- II. Mô hình hóa bộ biến đổi
Buck-Boost
3. Lựa chọn thông số thiết kế
11
- II. Mô hình hóa bộ biến đổi
Buck-Boost
3. Lựa chọn thông số thiết kế
Uin=30;
Uo=20;
L=150e-6;
C=700e-6;
R=8;
f_fx=100e+3;
D=1/((Uin/Uo)+1);
Uc=D*Uin/(1-D);
IL=Uc/(R*(1-D));
num=[-R*IL*L R*(Uin+Uc)*(1-D)];
den=[R*L*C L R*(1-D)*(1-D)];
Gvd=tf(num,den);
12
- II. Mô hình hóa bộ biến đổi
Buck-Boost
3. Lựa chọn thông số thiết kế
13
- II. Mô hình hóa bộ biến đổi
Buck-Boost
3. Lựa chọn thông số thiết kế
Uin=30;
Uo=40;
L=150e-6;
C=700e-6;
R=8;
f_fx=100e+3;
D=1/((Uin/Uo)+1);
Uc=D*Uin/(1-D);
IL=Uc/(R*(1-D));
num=[-R*IL*L R*(Uin+Uc)*(1-D)];
den=[R*L*C L R*(1-D)*(1-D)];
Gvd=tf(num,den);
14
- III. Thiết kế bộ điều
khiển
*Trường hợp Buck điện áp đầu ra
1. Đồ thị Bode của hàm truyền đạt khi không có bộ bù
Tần số cắt: 2.79kHz
Độ dự trữ pha: -19.5o
Hình 5. Đồ thị Bode của hàm truyền đạt Gvd khi không có bộ bù(Buck)
15
- III. Thiết kế bộ điều
khiển
*Trường hợp Buck điện áp đầu ra
3. Thiết kế bộ bù
Ø
Từ yêu cầu thiết kế bộ bù, cấu trúc bộ bù được đề xuất là bộ bù PID:
16
- III. Thiết kế bộ điều
khiển
*Trường hợp Buck điện áp đầu ra
3. Thiết kế bộ bù
Ø
Với fc=2500Hz sử dụng lệnh [mag1,phase1]=bode(Gvd,2*pi*fc) ta được:
Ø
Pha của bộ điều chỉnh tại tần số cắt là:
17
- III. Thiết kế bộ điều
khiển
*Trường hợp Buck điện áp đầu ra
3. Thiết kế bộ bù
Ø
Tần số của điểm không và điểm cực của bộ bù:
18
- III. Thiết kế bộ điều
khiển
*Trường hợp Buck điện áp đầu ra
3. Thiết kế bộ bù
Ø
Chương trình tính toán Bộ bù và hàm truyền của mô hình sau khi có bộ bù:
fc=2500;
PM=55;
[mag1,phase1]=bode(Gvd,2*pi*fc);
theta=180+PM-phase1;
fz=fc*sqrt((1-sin(theta*pi/180))/(1+sin(theta*pi/180)));
fp=fc*sqrt((1+sin(theta*pi/180))/(1-sin(theta*pi/180)));
f1=fc/10;
numc=[1/(2*pi*fz) 1];
denc=[1/(2*pi*fp) 1];
Gc1=tf(numc,denc)*tf([1 2*pi*f1],[1 0]);
[mag2,phase2]=bode(Gc1,2*pi*fc);
kc=1/(mag1*mag2);
Gc=kc*Gc1;
G=Gvd*Gc;
19
- III. Thiết kế bộ điều
khiển
*Trường hợp Buck điện áp đầu ra
3. Thiết kế bộ bù
Hàm truyền đạt độ
dự trữ pha 50.8,
hệ ổn định thỏa
mãn yêu cầu thiết
kế.
Hình 6. Đồ thị Bode của hàm Gvd, Gc và G sau khi có bộ bù(Buck)
20
nguon tai.lieu . vn
