Download miễn phí Đồ án Những vấn đề cơ bản của Matrix Converter và nghiên cứu lý thuyết và thực hiện mô phỏng bằng phần mềm Matlab
Mục lục
Mở Đầu 1
Chương I: Matrix Converter các vấn đề cơ bản 3
I.1 khái niệm về Matrix Converter 3
I.1.1 Sự phát triển của Matrix Converter 3
I.1.2 Khái niệm về Matrix Converter 4
I.1.3 So sánh Matrix Converter và các loại biến tần hiện có 6
I.1.4 Khó khăn và xu hướng nghiên cứu 10
I.2 khoá 2 chiều trong matrix converter 11
I.2.1 Quá trình năng lượng trong Matrix Converter 11
I.2.2 Cấu trúc khoá 2 chiều 11
I.3 Vấn đề bảo vệ mạch công suất cho Matrix Converter 18
I.3.1 Bộ lọc đầu vào LC 18
I.3.2 Mạch kẹp (clamp diode) 22
I.3.3 Mạch snubber 24
Chương II: vấn đề chuyển mạch trong matrix converter 27
II.1 Tổng quát về quá trình chuyển mạch 27
II.1.1 Chuyển mạch tự nhiên và chuyển mạch cưỡng bức 27
II.1.2 Chuyển mạch cứng và chuyển mạch mềm 28
II.2 Chuyển mạch dòng điện trong Matrix Converter 29
II.2.1 Yêu cầu của quá trình chuyển mạch 29
II.2.1 Các phương pháp chuyển mạch dòng điện cơ bản 30
II.2.2 Phương pháp chuyển mạch semi-soft (hình 2.4) 31
II.2.3 Phương pháp chuyển mạch cải tiến 37
Chương III : Phương pháp tạo điện áp đầu ra trong Matrix Converter 43
III.1 Thuật toán điều biến Venturini 43
III.1.1 Giới thiệu chung 43
III.1.2 Giải pháp điều biến cơ bản của Venturini 46
III.1.3 Kỹ thuật bù nhiễu điện áp lưới: 51
III.2 Điều biến không gian vector gián tiếp (2 mặt) 52
III.2.1 Khái quát về phương pháp điều biến độ rộng xung trên không gian vector (SV - PWM) 52
III.2.2 Điều biến không gian vector gián tiếp 54
Chương IV: Xây dựng mô hình Matrix Converter 66
IV.1 Phân tích lùa chọn thuật toán mô phỏng 66
IV.2 Xây dựng mô hình Matrix Converter bằng matlab/ 66
Simulink 66
IV.2.1. Thành lập các phương trình cơ sở cho việc xây dựng mô hình MC 66
IV.2.2. Phân tích các khối chức năng trong mô hình 69
IV.3. Xây dựng mô hình MC cho mét pha dùng Matlab /Pow -er Blockset 76
IV.3.1 Xây dựng các BDS và modul công suất 3pha_1pha: 76
IV.3.2. Mô hình hệ thống dùng Matlab/Power Blockset 77
IV.4. Phân tích kết quả mô phỏng 77
IV.4.1 Kết quả mô phỏng với tải R_L 77
http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2013-12-13-do_an_nhung_van_de_co_ban_cua_matrix_converter_va.s6ceBLh9Tu.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-49052/Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
áp sẽ được hạn chế cả phía lưới và phía động cơ. Mức quá áp phía lưới đã được phân tích kỹ ở trên, khi mà có sự ảnh hưởng của bộ lọc đầu vào LC. Ở đây ta phân tích quá áp phía tải và cách năng lượng được giải phóng
Ta quan tâm tới việc tạo ra một mômen hãm lớn trong một thời gian ngắn khi ngắt nguồn. Bởi vì dòng chảy công suất là rất lớn, cần có một (braking chopper) bộ băm hãm (gồm 1 van bán dẫn và một điện trở hãm) nối thêm vào trong mạch clamp vì sẽ làm tăng tối đa tổn hao động cơ nhờ tăng các hài dòng điện động cơ.Mặc dù như vậy sẽ tăng độ phức tạp của ASD (truyền động có điều chỉnh tốc độ) nhưng có thể giảm đáng kể kích thước của tụ clamp khi sử dụng chopper cho trường hợp quá dòng xấu nhất. Điện trở hãm phải có khả năng tích luỹ dần năng lượng bởi vì sử dụng chopper chỉ được dùng trong thời gian ngắn (tình huống khẩn cấp). Như vậy năng lượng khi thoát ra sẽ được giảm nhờ tăng lớn nhất tổn hao trên động cơ. Đạt được điều này do tăng các hài dòng điện của động cơ khi mà từ thông động cơ không thể điều khiển được
Trong quá trình ngắt nguồn toàn bộ chỉ có 2 khả năng của các trạng thái đóng cắt làm động cơ tách ra khỏi lưới.
+ Trạng thái zero-vectors (aaa, bbb, ccc) sẽ nối tất cả các đầu của động cơ tới 1 đầu của lưới (Hình1.16a). Bởi vì khi làm việc từ thông rôto và tốc độ động cơ không thể bằng 0 nên ngắn mạch động cơ sẽ làm dòng stator tăng lên.
+ Trạng thái không nối tất cả các khoá, vì vậy dòng động cơ sẽ chảy qua mạch clamp.(Hình 1.16b).Vì điện áp trong mạch clamp là cao hơn biên độ sức điện động (EMF) của động cơ, điều này làm dòng stator sẽ giảm xuống
Bằng cách thay đổi 2 trạng thái đóng cắt trên sẽ tạo ra sự biến đổi năng lượng cơ thành năng lượng điện đồng thời cho phép từ thông rôto động cơ tắt dần. Trên hình 1-16 đưa ra đường dẫn dòng chảy năng lượng.
H×nh 1-17 §êng dÉn n¨ng lîng khi h·m víi m¹ch clamp
Trong trạng thái zero-vector, dòng điện tăng và năng lượng cơ được biến đổi thành năng lượng điện từ mà được tích tụ trong điện kháng tản của động cơ. Khi tất cả các khoá đều mở ra, năng lượng điện từ được chuyển vào mạch clamp. Một phần nhỏ năng lượng này được sử dụng lại để nuôi mạch điều khiển (xem hình1-13). Muốn đạt được mômen hãm lớn nhất thì dòng năng lượng trong mạch clamp phải đạt gần bằng công suất định mức của động cơ. Phần lớn năng lượng tĩnh điện ở tụ clamp được chuyển thành năng lượng nhiệt nhờ nối một (braking chopper) bộ băm có điện trở hãm. Giải pháp này cho phép giảm được kích cỡ của tụ kẹp vì nó nhỏ hơn, rẻ hơn và gọn nhẹ hơn khi gắn vào Matrix Converter để chuyển năng lượng điện thành năng lượng nhiệt
I.3.3 Mạch snubber
Mạch LC có chức năng tương tự mạch snubber. Tuy nhiên trong thực tế 1 mạch snubber nhỏ vẫn được sử dụng để giảm nhẹ ảnh hưởng của điện cảm dây nối.
Đặc điểm rõ nét của MC là dòng điện luôn chuyển mạch từ 1 khoá được điều khiển tới 1 khoá khác. Rất khác với biến tần nguồn áp thông thường là chuyển mạch từ một van được điều khiển đến các điốt hoàn năng lượng thêm vào hay ngược lại. Trong biến tần thông thường có 1 khoảng thời gian trễ giữa các tín hiệu điều khiển các van (tránh dẫn tức thời) và dòng tải cảm kháng sẽ đi qua điốt hoàn năng lượng để tạo sự an toàn cho các van. Không có đường thoát năng lượng trong MC nhưng vẫn cần thiết có 1 khoảng thời gian trễ giữa các tín hiệu điều khiển để tránh ngắn mạch đầu vào. Trong thời gian trễ này, dòng tải cảm kháng sẽ được chảy qua một mạch bảo vệ (snubber). Mạch bảo vệ phải được tính toán để hạn chế điện áp các van tới một giá trị thích hợp
Trong Matrix Converter, sử dụng một mạch RC snubber đơn giản được nối song song qua khoá 2 chiều(Hình 1.18). Để tránh tổn hao trong mạch bảo vệ lớn quá mức việc thiết kế mạch snubber phải đi liền với việc thiết lập thời 1 gian trễ rất cẩn thận.
H×nh 1-18 M¹ch Snubber cho kho¸ 2 chiÒu
Với một mạch R-C dùng bảo vệ Matrix Converter khi thực hiện chuyển mạch dòng điện đơn giản và dễ hiểu là chuyển mạch dòng điện với thời gian chết (dead time). Tuy chiến lược chuyển mạch là đơn giản nhưng việc chọn đúng tham sè cho mạch snubber là rất khó khăn để điều khiển điện áp đỉnh qua các khoá, khi xảy ra hở mạch dây quấn động cơ trong khoảng thời gian chết.
Các tham số của mạch RC được xác định nhờ giá trị định mức của van và chế độ hoạt động của mạch
* Chọn giá trị điện trở dùa vào 2 tiêu chuẩn
+ Điện trở phải giải phóng năng lượng của tụ khi khoá dẫn dòng, chính vì thế giá trị điện trở được chọn sao cho thời gian phóng của tụ phải <= chu kỳ làm việc nhỏ nhất của bất kỳ 1 khoá nào trong Matrix Converter
+ Điện trở này sẽ xác định giá trị đỉnh của dòng điện phóng ra từ tụ, mà dòng này có tác động lên khoá.Do đó giá trị điện trở thích hợp được chọn phải hạn chế giá trị đỉnh của dòng xuống dưới giá trị định mức và đủ giải phóng năng lượng tụ khi khoá mở dẫn dòng.
* Chọn giá trị cho tụ là vấn đề quan trọng đối với điện áp qua van.
Trong thời gian chết, dòng tải đi qua mạch snubber, và giá trị của tụ xác định điện áp qua van khi khoá không dẫn. Lúc đó phải chọn giá trị tụ sao cho điện áp qua van nhỏ hơn điện áp định mức của van
Dạng sóng dòng điện và điện áp qua van lúc đóng cắt chủ yếu phụ thuộc vào thời gian trễ giữa các khoá, giá trị điện áp đầu vào, dòng điện đầu ra và các tham số của mạch Snubber. Còn tổn hao đóng cắt phụ thuộc vào tụ điện, thời gian chết, và các tham sè trong công thức tính tổng tổn hao công suất trong mạch RC
(1.6)
Với fs là tần số đóng cắt, t là thời gian chết, VL là RMS (Căn bậc hai trung bình) của điện áp dây vào và I0 là RMS của dòng đầu ra
Chương II: vấn đề chuyển mạch trong matrix converter
Matrix Converter có nhiều thuận lợi hơn các biến tần truyền thống như khả năng tái sinh năng lượng trở lại lưới, dòng điện vào và ra hình sin, và có thể điều khiển được hệ số công suất đầu vào, kích thước cũng được giảm xuống đáng kể bởi vì không có phần tử phản kháng lớn tích năng lượng trung gian. Tuy nhiên cũng có một vài vấn đề thực tế quan trọng nảy sinh cần được quan tâm với Matrix Converter. Vì không có đường thoát năng lượng tự nhiên (freewheel paths), nên rất khó để thực hiện chuyển mạch dòng điện tin cậy từ một khoá này sang một khoá khác, quá trình chuyển mạch không tin cậy sẽ ảnh hưởng đến chế độ hoạt động an toàn và hiệu suất của Matrix Converter.
II.1 Tổng quát về quá trình chuyển mạch
II.1.1 Chuyển mạch tự nhiên và chuyển mạch cưỡng bức
Chuyển mạch là quá trình dòng điện chuyển từ van đang dẫn (nhưng sắp ngắt) này sang van chưa dẫn (nhưng sắp dẫn) khác
a) Chuyển mạch tự nhiên.
Điểm chuyển mạch tự nhiên là thời điểm ở đó có sự tự chuyển van dẫn từ van này sang van khác, một van mới mở ra sẽ tạo điều kiện khóa một van đang dẫn lại.
Ví dô: Sự chuyển mạch của các van dưới tác dụng của điện áp...
