


NGUY

NÂNG CAO CHNG B I DC-DC
BNG B U KHIT 

 - 3




- u khic ng dng cho b bii DC-DC
n áp ra vc yêu cu.
- B u khic thit k và so sánh vi b u khin
PID cho thy kh nng d nâng cao chng ca b bin
i DC-DC.
2. Mc tiêu nghiên cu.
Thit k b u khit cho b bii DC-DC gim áp.
3ng và phm vi nghiên cu
- Tìm hiu b bii DC-DC vi chuyn mng cách
s dg trình toán hc.
- Thc hin b u khin PID cho b bii DC-DC c
nghiên c
- Thit k b u khin cho b bii DC-DC bu khin
t.
- So sánh kt qu c t u khin trên và
kt lun.
4.  pháp nghiên cu
- Tìm hiu cu khin và xây dng mô hình, mô phng
trên phn mm Matlab - Simulik.
5. B c tài.

2
Luc t ch
Ngoài phn m u và kt lun, tài liu tham kho, lun 

1 Gii thiu chung v b bii DC-DC
 u khit
 u khit cho b bii DC-DC
 Mô phng kim chng trên nn Matlab- Simulink Kt
lung phát trin c tài.

cho ba b chuyi (gim áp,
 chc chn hong trong ch  c
n áp.
. U KHIT
2.1. GII THIU
2.2. CÁC H THNG CU TRÚC BIN
2.2.1. u khii vi các h thu chnh bng
chuyn m
2.2.2. Các mt
2.2.3.  u khit
U KHIT
2.3.2. u kin tn ti
2.3.3. u kin tip cn
2.3.4. Mô t h tht
2.3.5. Rung (chattering)
2.4. KT LUN
ng v v u khit.
Sau khi tìm hiu khin trên, tác gi lun
pu khi cho vic nghiên cu bi vì
m là tính bn vi vi s i
ca nhi chính xác cao, phù hp vi
u khin có tính phi tuyn m u
khi t truyn th   m là xut hin hi ng

4
chattering, mt hing không mong mun, ng rt ln
ch ng ca h u khi t. Vic nghiên cu hn ch hin
 nâng cao chng h u khin
chuyng.
3. U KHIT CHO B BII

V
n áp tham chin áp ra mong mun), V
o
là
n áp ra thc trên ti,
c
i
n qua ty

21
xx 

(3.3)

c
i
dt
d
C
x
1
2


(3.4)

5
n áp ca m
c:


DC-DC  dng:

DBuAxx 

(3.19)

u
c gi thi 0
hoc 1










CRLC
A
L
11
10
,







 
0
2211
 xCxcxcx
T

(3.21)
 
 
21
,ccC
T

  a h s mt ph t và
 
T
xxx
21

) mô t ng thng trong mt phng
c t m hong nh cho b bii
n áp: sai ln áp ra bo hàm sai lch bng 0).
) dn

0)(
1211
 xcxcx



t s gii hn lên bin trng thái. Bin vùng này có th suy
ra gii hn
0
L
i
.

)(
1
12
xV
CR
x
ref
L
Hình 3.2: Quĩ đạo của hệ thống và đường trượt trong mặt phẳng pha
của bộ biến đổi giảm áp
3.1.2. u kin tn t
 chu kin tn tt
ca b gim áp DC-DC ta lo hàm )

0)(  xCx
T


(3.34)
.19) vào (3.34c





(3.36)
S d.20) và (3.35) vu kiu
0u

vi
0)( x

c 0)()(
1
2
2
2
11



LC
VV
x
LC
c
x
CR

ref
L

(3.40)
 
0)(
1
x

và
0)(
2
x

   ng thng
trong mt phng pha v dng là
(
0,
ref
V
) và (
inref
VV 
).
Vùng tn ti ch  t trong hình 3.3 cho
CRcc
L21

và
trong hình 3.4 cho

2
1

. Ranh giới các vùng được chỉ rõ bởi phương trình( 3.38) và
(3.40). Điểm (V
ref
,0) chắn vùng quĩ đạo khi khóa(van) đóng và điểm
(V
ref
–V
in
,,0) khi khóa(van) ngắt. Hình 3.4: Vùng tồn tại của chế độ trượt trong mặt phẳng pha
khi
CR
c
c
L
2
1

. Ranh giới các vùng được chỉ rõ bởi phương trình (3.38)
và (3.40). Điểm V
ref
,0) chắn vùng quĩ đạo khi khóa(van) đóng và điểm
(V
ref
–V


(max)(min)
2
(max)
min
2
))((
ino
Sooin
VP
TVVV
L


(4.1)


,
1
,28
(max)
s
sin
f
TVV 
và chn

W
R
V

HL
DT
i
L
t
i
LV
s
LL
L

60






- Chn giá tr gn sóng
Vvv
oc
003.0
, t 
(4.3c giá tr t C.

2
8
)1(
LCf
DDV


 là

















91106
106813142
10
s
s
S
s
G
)(
2211
xcxcsignu 


1
x
là sai lu ra,
2
x
o hàm ca
1
x
và

12
c
1
,c
2
là hng s c l

Hình 4.8: Điều khiển trượt cho bộ biến đổi DC-DC giảm áp
Giá tr c
1
,c
2
c chn sao cho gi u chnh thp nht vi

1
1.5
Timer(s)
Dong dien qua L (A)

Hình 4.9: Gợn sóng điện áp ra V
o
và dòng điện qua cuộn cảm L

13
Ta th n là 1A quanh giá tr cân bng 9.2A
 n áp rt nh khong 0.003V.
4.3. SO SÁNH KT QU MÔ PHU KHIT
VU KHIN PID
Các kt qu c thc hin mô phng u khit
vi u khin PID trên cùng mô hình b bin áp DC-DC
gim áp
4.3.1. Thi gian xác l u chnh

0 0.002 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025
5
10
12
15
V
PID
0 0.002 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025
2
10
20

Thoi gian xac lap = 0.011s

Hình 4.13 : Điện áp ra Vo và dòng điện qua L của điều khiển trượt
Cho ta thy thi gian xác lp là 0.011 u chnh dòng
.
Bng so sánh 4.1: Thời gian xác lập và độ quá điều chỉnh
B u khin

Thông s
u khin PID
u khit
Thi gian
xác lp
 quá
u chnh
Thi gian
xác lp
 quá
u chnh
n áp ra (Vo)
0.002s
3V
0.011s
0V
n qua L
0.002s
28A
0.011s
0A
*Nhận xét: Nhìn vào bng so sánh 4.1, ta thy b u khit có

12
11.8
Vo
SMC
0.02 0.021 0.022 0.023 0.024 0.025 0.026 0.027 0.028 0.029 0.03
24
25
26
27
28
Timer(s)
Vin

Hình 4.15: Điện áp ra điều khiển trượt khi V
in
tăng từ 24V lên 28V

16
Bng so sánh 4.2: Hệ thống làm việc khi điện áp vào từ 24V lên 28V
Bộ điềukhiển Thông s
u khin PID
u khit
Thi gian
xác lp
ng
nh-nh
Thi gian

22
24
Vin
0.029 0.0295 0.03 0.0305 0.031 0.0315 0.032
0
2
3
3.5
Timer(s)
iL
Dao dong dinh-dinh =0.2V
Dao dong dinh-dinh =3.5A

Hình 4.16: Điện áp ra điều khiển PID khi V
in
giảm từ 24V đến 18V

17

0.029 0.0295 0.03 0.0305 0.031 0.0315 0.032
11.8
12
12.4
Vo
SMC
0.029 0.0295 0.03 0.0305 0.031 0.0315 0.032
18
24
Vin
0.029 0.0295 0.03 0.0305 0.031 0.0315 0.032

s
0.2V
0
s
0
V
n qua L
0
s
3.4A
0
s
1A

*Nhận xét: Nhìn vào bng so sánh 4.3, ta thn áp ra ca b
u khin t vn n áp ra b u khin PID
bu có g (0.2n qua L là gián
n.
ng s i giá tr ti
a. Hệ thống làm việc không tải (R
L
= 1.3kΩ)

18

0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
11.7
12
12.3
Vo

không tải

19
Bng so sánh 4.4: Hệ thống làm việc không tải (R
L
= 1.3kΩ)
B u khin

Thông s
u khin PID
u khit
Thi gian
xác lp
ng
nh-nh
Thi gian
xác lp
ng
nh-nh
n áp ra (Vo)
s0

6.0
V
s0

0
V
n qua L
s0

dinh - dinh =4A
Dao dong dinh - dinh =0.1V

Hình 4.20: Điện áp ra điều khiển PID khi hệ thống làm việc quá tải 20
0.025 0.03 0.035 0.04 0.045
11.2
11.4
11.6
11.8
12
Vo
SMC
0.025 0.03 0.035 0.04 0.045
0.92
5
9.2
Timer(s)
iL
Thoi gian xac lap =0.01s
Thoi gian
xac lap =0.005s

Hình 4.21: Điện áp ra điều khiển trượt khi hệ thống làm việc quá tải
Bng so sánh 4.5: Hệ thống làm việc quá tải (R
L
=1.3Ω)
B u khin

*Nhận xét: Nhìn vào bng so sánh 4.5, ta thin áp ra và dòng
n qua L b u khin t rt tt so vu khin PID, tuy nhiên
thi gian xác lp ca b u khin t lp 10 ln so vi
u khin PID. 21
c. Hệ thống làm việc với tải có thành phần điện kháng
L= 100mH R
L


0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
0
7.5
12
15
Vo
PID
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
0
7
9.2
11.5
20
29
Timer(s)
iL
Thoi gian xac lap =0.3s
Thoi gian xac lap =0.3s

u khin PID
u khit
Thi gian
xác lp
ng
nh-nh
Thi gian
xác lp
ng
nh-nh
n áp ra (Vo)
s3.0

Không

s02.0

0V
n qua L
s3.0

3.5A
s35.0

0.5A

*Nhận xét: Nhìn vào bng so sánh 4.6, ta thy thi gian xác ln
i gian xác ln qua L, c hai b u
khi nh tt.
4.4. KT QU U KHIT CHO B BII DC-

n áp ra rt nh.

Lu   i quyt khá thành công yêu cu c  tài là
nâng cao chng b bii DC-DC bu khit
mà c th là b bii gim áp. Bng vic so sánh các kt qu mô
phng gia b u khiu khin PID ta thy chng
n áp ra b u khit luôn 
n áp ra ca b bii DC-DC bng b
u khit. Lun vn này c hic các yêu cu sau:
- Làm rõ cu trúc, a ra mô hình toán hc ca b bin
i gim áp.