Tên đề tài: Tìm hiểu các phương pháp điều khiển dự đoán cho bộ biến đổi nguồn điện áp. Phương pháp sử dụng điều khiển dự đoán để tính toán dòng tải cần thiết nhằm ước tính hiệu suất hiện tại.
GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN
TỔNG QUAN VỀ BỘ BIẾN TẦN
- Bộ chỉnh lưu
- Bộ chỉnh lưu tia ba pha
- Bộ chỉnh lưu cầu ba pha
- Bộ nghịch lƣu
- Bộ nghịch lưu áp
- Bộ nghịch ba pha hai bậc
- Bộ nghịch lưu ba pha ba bậc
- Các phƣơng pháp điều khiển bộ nghịch lƣu đa bậc
- BBT gián tiếp ba pha nguồn áp
- Biến tần trực tiếp
- Bộ biến tần 2 bậc
- bộ biến tần 3 bậc npc
Bộ biến đổi điện áp: nguồn DC cấp cho bộ biến đổi là nguồn điện áp. Bộ chuyển đổi điện áp thực hiện chức năng điều khiển tần số điện áp đầu ra.
KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
- bộ biến tần 2 bậc
- Bộ biến tần 3 bậc npc
Công nghệ sóng mang với chức năng chế độ chung trung bình, tần số đầu ra 30Hz. Công nghệ sóng mang với chức năng chế độ chung tối thiểu, tần số đầu ra 30Hz. Thực hiện mô phỏng với vùng quá điều chế với hàm chế độ chung trung bình.
SỬ DỤNG BIẾN TẦN TRONG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ CÓ LỢI ÍCH
- Tiện ích sử dụng của biến tần INVT
- Phạm vi sử dụng
- Nối mạng và truy cập từ xa
- Lập trình thông minh
- Điều khiển phân tán
Bộ biến tần bán dẫn được sử dụng để khởi động và điều chỉnh tốc độ của động cơ xoay chiều rôto lồng sóc 3 pha. Điều này giúp tiết kiệm không gian bảng điều khiển so với giải pháp sử dụng card giao tiếp riêng gắn bên ngoài biến tần. Cùng với mô-đun giao tiếp nội bộ cho phép kết nối trực tiếp với mạng sàn máy tiêu chuẩn, thế hệ bộ chuyển đổi ngày nay cũng có thể được tích hợp liền mạch.
Khi nhiều bộ biến tần được kết nối trên cùng một mạng, người dùng có thể giám sát và cấu hình toàn bộ bộ biến tần từ một điểm. Các hệ điều hành thời gian thực được nhúng trong các bộ chuyển đổi ngày nay chạy trên các bộ vi xử lý mạnh mẽ với bộ nhớ flash hỗ trợ tải và lưu trữ các chương trình người dùng. Biến tần thông minh thế hệ mới mang đến giải pháp cho người dùng.
PLC trong biến tần” một cách hiệu quả mà không cần PLC hoặc bộ điều khiển độc lập khác.
BIẾN TẦN NGUỒN ÁP VÀ MỘT SỐ NGUYÊN TẮC
BIẾN TẦN BÁN DẪN
- Cấu trúc biến tần bán dẫn
- Phƣơng pháp PWM thông thƣờng
- Phƣơng pháp PWM điều chế véctơ không gian
Điện áp và tần số được điều chỉnh bằng bộ biến tần điều chế độ rộng xung (PWM). Biến tần có chức năng điều chỉnh tần số động cơ, điện áp ra dạng xung vuông. Biến tần điều chế độ rộng xung được sử dụng để tạo ra điện áp đầu ra biến tần hình sin với tần số định trước.
Các sóng mang này thường là sóng hình sin hoặc tam giác có tần số fs được so sánh với điện áp điều khiển (có tần số bằng tần số điện áp mong muốn) để tạo ra các xung dương và xung âm có tần số và độ rộng có thể thay đổi. Tần số của sóng mang bằng tần số chuyển mạch của biến tần, thông thường chúng được giữ cố định. Tuy nhiên, các thành phần sóng hài bậc cao xuất hiện thành chuỗi xung quanh tần số chuyển mạch và các số của nó: mf, 2mf, 3mf... và điện áp không thể tăng lên.
Phương pháp PLC thông thường có thể được thực hiện bằng cách tăng tần số sóng mang hoặc tần số chuyển mạch.
CHIẾN LƢỢC ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
- Giới thiệu chung
- Nguyên lý điều khiển điện áp tần số U/f
- Điều khiển vectơ
- Giới thiệu nguyên tắc điều khiển trực tiếp mô men (DTC)
Phương pháp này là điều khiển mômen trực tiếp (DTC) và từ năm 1985 nó đã được nhiều nhà nghiên cứu khác liên tục phát triển và hoàn thiện (xem danh mục ở phần tham khảo). Điều khiển hướng trường được sử dụng - mô phỏng điều khiển động cơ DC. Phương pháp điều khiển đã được thêm vào bộ xử lý tín hiệu (DSP).
Dòng tham chiếu được lấy từ mạch điều khiển bên ngoài (ví dụ: mạch điều khiển tốc độ). Đáp ứng của điều khiển dòng dự đoán được đề xuất được đưa ra trong Hình 11. Cuối cùng, Hình 12 cho thấy phổ tần số thu được từ điều khiển dòng dự đoán.
Các phương pháp và thực tiễn kiểm soát dòng điện dự đoán đã được đề cập ở trên.
PHÁP ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO BỘ BIẾN TẦN
PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CỔ ĐIỂN
- Điều khiển dòng điện trễ
- Điều khiển dòng điện tuyến tính PWM
Trong điện áp điều khiển như minh họa ở Hình 1, dòng tải đo được được so sánh với mốc chuẩn bằng cách sử dụng mạch so sánh độ trễ. Hiệu suất của bộ điều khiển trễ, với phản ứng động nhanh. Nhờ sự tương tác giữa các pha nên sai số dòng điện không hoàn toàn bị giới hạn ở giá trị phạm vi trễ.
Ngoài ra, tổn hao chuyển đổi hạn chế việc áp dụng điều khiển trễ ở mức công suất thấp hơn. Sai số giữa tham chiếu và dòng tải đo được sẽ được bộ điều khiển PI xử lý để tạo ra điện áp tải tham chiếu. Việc thực hiện phương pháp điều khiển này phụ thuộc vào việc thiết kế các tham số của bộ điều khiển và tần số của dòng điện tham chiếu.
Lỗi này tăng lên khi dòng điện tham chiếu không đổi và có thể trở nên không phù hợp đối với một số ứng dụng.
MIÊU TẢ SỰ ĐIỀU KHIỂN DÕNG ĐIỆN DỰ BÁO
- Phƣơng pháp điều khiển
- Giá trị hàm số
- Mô hình bộ biến tần
- Mô Hình điện áp
- Mô hình thời gian gián đoạn
- Việc lựa chọn vectơ điện áp
Mô hình thời gian cắt tải phải dự đoán hành vi của các biến thể được xác định bởi giá trị hàm, tức là dòng tải. Trong trường hợp này, giá trị hàm sẽ đánh giá sai số giữa tham chiếu và luồng dự đoán trong giai đoạn lấy mẫu tiếp theo. Điện áp giảm thiểu sai số dòng điện được chọn và đưa vào để sạc cho tải (khối 2).
Sai số hiện tại của lần lấy mẫu tiếp theo có thể được biểu diễn bằng tọa độ hình chữ nhật như sau. Bằng cách này, động lực học của dòng tải có thể được mô tả bằng phương trình vectơ. Công thức thời gian cắt dòng tải (10) cho thời gian lấy mẫu có thể được sử dụng để dự đoán giá trị tương lai của dòng tải với điện áp và dòng điện đo được tại thời điểm lấy mẫu.
Tuy nhiên, giá trị tham chiếu hiện tại trong tương lai tùy thuộc vào (1) vẫn chưa được biết.
VIỆC THỰC HIỆN PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO
- Sự suy xét phƣơng pháp
- Thuật toán điều khiển
Trong thuật toán dự đoán được đề xuất, (13) được đánh giá cho 7 vectơ điện áp có thể có, dẫn đến 7 dự đoán dòng điện khác nhau. Vectơ tải của dự đoán hiện tại gần với tham chiếu hiện tại, chờ tải được áp dụng trong chu kỳ lấy mẫu tiếp theo. Do đó, nó được dự đoán từ giá trị hiện tại và mức độ ưu tiên của tham chiếu hiện tại bằng phép ngoại suy bậc hai.
Cần có đầu vào tương tự của DSP để đo dòng điện tải hai pha, dòng điện này phải được đo và sử dụng để tính toán vectơ dòng điện theo tọa độ. Bảng tương ứng với các vectơ điện áp có thể được sử dụng để tính toán dự đoán dòng tải trong tương lai. Chỉ số của vectơ ứng suất tối thiểu hóa giá trị được lưu trữ của hàm.
Như được hiển thị trong sơ đồ, việc giảm thiểu giá trị hàm có thể được thực hiện giống như dự đoán chu kỳ cho mỗi vectơ.
KẾT QUẢ SỰ MÔ PHỎNG
- Ảnh hƣởng của sai số mô hình tải
Điều này được thực hiện để đánh giá khả năng cách ly riêng của mạch điều khiển hiện tại. Hình (12) cho thấy điều khiển trễ tạo ra điện áp đầu ra liên tục với dải tần số rộng, đây được coi là nhược điểm của phương pháp này. Phổ tần số trong Hình 12 cho thấy điện dung được tạo ra bằng cách sử dụng điều khiển dòng điệnPWM, được điều chỉnh xung quanh tần số.
Đây được coi là một ưu điểm của điều khiển độ trễ của xung điện. Cho rằng giá trị của phương pháp điều khiển phụ thuộc vào mô hình dự đoán hành vi tải, ảnh hưởng của sai số mô hình tải đã được nghiên cứu trong mô phỏng. Khả năng chịu tải có rất ít ảnh hưởng đến dự đoán và do đó ảnh hưởng đến hoạt động điều khiển thực tế.
Đối với các giá trị cao hơn của , trạng thái dòng tải được hiển thị trong Hình 14(b).
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Dòng tải cho một bước i Hình 16 cũng hiển thị điện áp tải để điều khiển dòng điện dự đoán. Hiệu suất thực hiện phương pháp điều khiển sử dụng dạng sóng vuông góc trong tọa độ trực giao làm dòng tham chiếu được thể hiện trên Hình 17. Cho thấy phương pháp điều khiển đề xuất cho kết quả như sau. và tốt hơn phương pháp cổ điển.
Phương pháp đề xuất tránh sử dụng điều khiển tuyến tính và phi tuyến tính. Tầm quan trọng của mô hình được sử dụng trong dự đoán và độ tin cậy của phương pháp điều khiển đã được nghiên cứu về các sai số trong giá trị điện cảm và điện trở tải của mô hình. Hơn nữa, khả năng tính toán cao của DSP ngày nay làm cho phương pháp này trở nên hấp dẫn đối với việc điều khiển máy biến áp điện.
Phương pháp này có thể được áp dụng mà không có những thay đổi lớn đối với bất kỳ loại máy biến áp và bộ chuyển đổi nào được thử nghiệm.
CHÖ THÍCH VÀ KẾT LUẬN
