Báo cáo nghiên cứu khoa học: ỨNG DỤNG NGHỊCH LƯU ÁP ĐA MỨC TRONG HỆ TRUYỀN ĐỘNG

Bài báo trình bày k t quả nghiên c ứu và xây dựng thuật toán cho phương pháp điều ế chế vectơ không gian cho bộ nghịch lưu áp 3 mức cấu trúc điốt kẹp. Trên cơ sở đó xây dựng cấu trúc theo phương pháp điều khiển vectơ tựa theo từ thông rotor cho động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc. Kết quả nghiên cứu được mô phỏng, kiểm chứng bằng Matlab và Plecs cho thấy thuật toán của phương pháp điều chế vectơ không gian và cấu trúc điều khiển đã xây dựng đáp ứng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: " ỨNG DỤNG NGHỊCH LƯU ÁP ĐA MỨC TRONG HỆ TRUYỀN ĐỘNG" TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(36).2010 ỨNG DỤNG NGHỊCH LƯU ÁP ĐA MỨC TRONG HỆ TRUYỀN ĐỘNG APPLICATION OF MULTILEVEL INVERTERS TO ELECTRICAL DRIVES Ngô Văn Quang Bình Nguyễn Văn Liễn Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế Trường Đại học Bách khoa Hà Nội TÓM T ẮT Bài báo trình bày k t quả nghiên c ứu và xây dựng thuật toán cho phương pháp điều ếchế vectơ không gian cho bộ nghịch lưu áp 3 mức cấu trúc điốt kẹp. Trên cơ sở đó xây dựngcấu trúc theo phương pháp điều khiển vectơ tựa theo từ thông rotor cho động cơ không đồngbộ 3 pha rotor lồng sóc. Kết quả nghiên cứu được mô phỏng, kiểm chứng bằng Matlab và Plecscho thấy thuật toán của phương pháp điều chế vectơ không gian và cấu trúc điều khiển đã xâydựng đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật đề ra. ABSTRACT The paper presents the research result and the algorithm design of a space vectormodulation method for the 3L-NPC (three-level Neutral-Point-Clamped), which is basicallystudied for designing the field-oriented control of a three-phase induction motor with squirrel-cage rotor (IM). The investigation results verified by simulation using Matlab and Plecs showthat the algorithm of space vector modulation method and the design of the control structurehave been correctly made to meet technical requirements.1. Đặt vấn đề Sự tiến bộ gần đây trong việc nâng cao tính năng dòng, áp của các thiết bịchuyển mạch như IGBT, IGCT, GTO đã thúc đẩy việc sử dụng các bộ nghịch lưu nguồnáp trong lĩnh vực công suất lớn. Trong đó bộ nghịch lưu áp đa mức ngày càng được sửdụng rộng rãi trong các truyền động điện xoay chiều, trong truyền tải điện xoay chiềunhư bộ bù tĩnh. Ưu điểm chính của nó: công suất của bộ nghịch lưu áp tăng lên, điện ápđặt lên các linh kiện giảm xuống nên công suất tổn hao do quá trình đóng cắt của linhkiện cũng giảm theo, với cùng tần số đóng cắt các thành phần sóng hài bậc cao của điệnáp ra nhỏ hơn so với trường hợp bộ nghịch lưu 2 mức.2. Bộ nghịch lưu áp 3 mức cấu trúc điốt kẹp Cấu trúc của một bộ nghịch lưu điốt kẹp 3 mức (3L-NPC) như hình 1. Pha A củabộ nghịch lưu gồm có 4 khóa bán dẫn S 1 đến S 4 và 4 điốt mắc song song ngược D 1 đếnD 4 . Điện áp vào một chiều của bộ nghịch lưu thường được chia bởi 2 tụ điện nối tầngC d1 và C d2 , để tạo ra điểm trung tính ảo Z. Điện áp đặt lên mỗi tụ điện bằng E, thườngbằng một nửa điện áp nguồn một chiều đưa vào V d . Các điốt D Z1 , D Z2 nối với điểmtrung tính ảo Z gọi là các điốt chốt điểm trung tính. Các khóa chuy mạch S 1 , S 3 và ểnS 2 , S 4 hoạt động theo nguyên tắc đối nghịch, có nghĩa là khi một khóa đóng thì khóacòn lại sẽ ngắt. 9 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(36).2010 Hình 1. Bộ nghịch lưu điốt kẹp 3 mức3. Phương pháp điều chế cho bộ nghịch lưu áp 3L-NPC Với bộ nghịch lưu áp 3L-NPC, trên mỗi pha ví dụ pha A điện áp U AZ sẽ có batrạng thái điện áp khác nhau tương ứng với các trạng thái đóng ngắt của các khóa bándẫn. Do đó có tất cả 27 trạng thái đóng ngắt của các khóa bán dẫn trên ba pha tương ứngvới 27 vectơ tạo một vectơ không gian điện áp (hình 2). Dựa vào độ lớn, người ta chiacác vectơ này thành 4 nhóm:  - Vectơ không V 0 : [PPP], [OOO] và [NNN].   - Vectơ nhỏ V1 ÷ V 6 : mỗi vectơ này có 2 loại vectơ P (chứa trạng thái P) và vectơN (chứa trạng thái N)   - Vectơ trung bình V 7 ÷ V12   - Vectơ lớn V13 ÷ V18 Sector II    V15 V8 V14  Sector III  Sector I V2 V9 V7     ...