Upload
le-cong
View
67
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Học phần: Thiết kế điện tử công suất
EE4336
Thiết kế bộ điều khiển phản hồi trạng
thái cho bộ biến đổi Flyback
Sinh viên: Lê Văn Công
MSSV: 20130450
Lớp: KT ĐK&TĐH 04 K58
1/9/2017 1
www.trungtamtinhoc.edu.vn
Nội Dung
1. Mô hình hóa bộ biến đổi
2. Thiết kế bộ điều khiển phản hồi trạng
thái gán điểm cực
3. Mô phỏng simunlink
1/9/2017 2
www.trungtamtinhoc.edu.vn
1. Mô hình hóa bộ biến đổi
Sơ đồ bộ biến đổi
1/9/2017 3
www.trungtamtinhoc.edu.vn
1. Mô hình hóa bộ biến đổi
Trạng thái 1: Q_ON, D_OFF
1/9/2017 4
𝐿𝑑𝑖𝐿𝑑𝑡
= 𝐸
𝐶𝑑𝑢𝐶𝑑𝑡
= −𝑢𝐶𝑅
www.trungtamtinhoc.edu.vn
1. Mô hình hóa bộ biến đổi
Trạng thái 2: Q_Off, D_On
1/9/2017 5
𝐿𝑑𝑖𝐿𝑑𝑡
=−𝑢𝐶𝑛
𝐶𝑑𝑢𝐶𝑑𝑡
=𝑖𝐿𝑛−𝑢𝐶𝑅
www.trungtamtinhoc.edu.vn
1. Mô hình hóa bộ biến đổi
Mô hình đóng cắt: hàm đóng cắt s=0,1
1/9/2017 6
𝐿𝑑𝑖𝐿𝑑𝑡
= 𝑠𝐸 − (1 − 𝑠)𝑢𝐶𝑛
𝐶𝑑𝑢𝐶𝑑𝑡
= (1 − 𝑠)𝑖𝐿𝑛−𝑢𝐶𝑅
www.trungtamtinhoc.edu.vn
1. Mô hình hóa bộ biến đổi
Mô hình trung bình với hệ số điều chế d
1/9/2017 7
𝐿𝑑𝑖𝐿𝑑𝑡
=< d > 𝐸 −< 1 − 𝑑 >𝑢𝐶𝑛
𝐶𝑑𝑢𝐶𝑑𝑡
=< 1 − 𝑑 >𝑖𝐿𝑛−𝑢𝐶𝑅
www.trungtamtinhoc.edu.vn
1. Mô hình hóa bộ biến đổi
Thời điểm xác lâp d/dt=0 nên ta có điểm
làm việc cân bằng:
1/9/2017 8
𝑈𝐶 =𝐷𝐸𝑛
1 − 𝐷
𝐼𝐿 =𝑈𝐶𝑛
)𝑅(1 − 𝐷
www.trungtamtinhoc.edu.vn
1. Mô hình hóa bộ biến đổi
Tuyến tính hóa quanh điểm làm việc
cần bằng ta thu được mô hình tín hiệu
nhỏ :
1/9/2017 9
𝐿𝑑 𝑖𝐿𝑑𝑡
= (𝐷 + 𝑑)𝐸 − (1 − 𝐷 − 𝑑)𝑈𝐶 + 𝑢𝐶
𝑛
𝐶𝑑 𝑢𝐶𝑑𝑡
= (1 − 𝐷 − 𝑑)𝐼𝐿 + 𝑖𝐿
𝑛−𝑈𝐶 + 𝑢𝐶
𝑅
www.trungtamtinhoc.edu.vn
1. Mô hình hóa bộ biến đổi
Biến đổi ta có:
1/9/2017 10
𝐿𝑑 𝑖𝐿𝑑𝑡
= 𝑢𝐶)−(1 − 𝐷
𝑛+ 𝑑 𝐸 +
𝑢𝐶𝑛
𝐶𝑑 𝑢𝐶𝑑𝑡
= 𝑖𝐿1 − 𝐷
𝑛−
𝑢𝐶𝑅
+ 𝑑−𝐼𝐿𝑛
www.trungtamtinhoc.edu.vn
1. Mô hình hóa bộ biến đổi
Chuyển sang không gian trạng thái với:
- biến trạng thái x=
- biến ra y=
- đầu vào u=
1/9/2017 11
𝑖𝐿 𝑢𝐶
𝑑
𝑢𝐶
𝑥 = 𝐴 𝑥 + 𝐵𝑢
𝑦 = 𝐶 𝑥
www.trungtamtinhoc.edu.vn
1. Mô hình hóa bộ biến đổi
Các ma trận hệ thống:
A=
B= C=[0 1]
1/9/2017 12
0 −1 − 𝐷
𝑛𝐿1 − 𝐷
𝑛𝐶−
1
𝑅𝐶
1
𝐿(𝐸 +
𝑈𝐶
𝑛
−𝐼𝐿𝑛𝐶
www.trungtamtinhoc.edu.vn
2. Điều khiển phản hồi trạng thái
Thông số mạch lực:
E=15V f=10kHz
Uc=5V n=0.5
L=0.3mH R=5Ω
C=4mF
Ta có: - Hệ số điều chế D=0.4
- dòng điện IL=0.83A
1/9/2017 13
www.trungtamtinhoc.edu.vn
2. Điều khiển phản hồi trạng thái
Cấu trúc điều khiển DC/DC theo
phương pháp phản hồi trạng thái
1/9/2017 14
www.trungtamtinhoc.edu.vn
2. Điều khiển phản hồi trạng thái
Đối tượng sau khi gán điểm cực:
Xác định K để hệ có điểm cực mong
muốn với w𝑛 = 4000rad/s và 𝜉𝑛= 0.7
𝑝n= với
1/9/2017 15
𝑥 = (𝐴 − 𝐵𝐾). 𝑥 + 𝐵.w
𝑦 = 𝐶. 𝑥
𝑝1 𝑝2𝑝1 = −𝜉𝑛w𝑛 + 𝑗𝑤𝑛 1 − 𝜉𝑛
2
𝑝2 = −𝜉𝑛w𝑛 − 𝑗𝑤𝑛 1 − 𝜉𝑛2
www.trungtamtinhoc.edu.vn
2. Điều khiển phản hồi trạng thái
- Để đảm bảo không có sai lệch tĩnh và
có thể bám được nhưng thay đổi
chậm của lượng đặt, ta thêm khâu
tích phân Kc .
1/9/2017 16
www.trungtamtinhoc.edu.vn
2. Điều khiển phản hồi trạng thái
Sử dụng matlab tính toán K
1/9/2017 17
www.trungtamtinhoc.edu.vn
2. Điều khiển phản hồi trạng thái
Tính toán KC
1/9/2017 18
www.trungtamtinhoc.edu.vn
2. Điều khiển phản hồi trạng thái
Kết quả ta thu được
K=[0.0695 0.5758]
Kc= 806.397
1/9/2017 19
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Dùng lệnh >>rlocus(sys) ta thu được
- quỹ đạo điểm cực hệ hở
1/9/2017 20
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Dùng lệnh >>rlocus(sys) ta thu được
- quỹ đạo điểm cực hệ hở
1/9/2017 21
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Dùng lệnh >>rlocus(sys_n) ta thu được
- quỹ đạo điểm cực sau khi gán
1/9/2017 22
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Dùng lệnh >>rlocus(sys) ta thu được
- quỹ đạo điểm cực sau khi gán
1/9/2017 23
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Dùng lệnh >>rlocus(sys) ta thu được
- quỹ đạo điểm cực sau khi gán
1/9/2017 24
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Đồ thị bode của đối tượng chưa có bộ
bù tích phân:
1/9/2017 25
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Đồ thị bode của đối tượng sau khi có
bộ bù tích phân
1/9/2017 26
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Mô phỏng Simulink
1/9/2017 27
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Mạch lực
1/9/2017 28
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Kết quả mô phỏng với khi đầu vào là
xung
Điện áp ra trên R
1/9/2017 29
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Thời gian quá độ
1/9/2017 30
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Độ quá điều chỉnh
1/9/2017 31
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Độ đập mạch
1/9/2017 32
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Dòng điện IL
1/9/2017 33
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
khi thêm khâu quá độ với Tqt=0.01s
1/9/2017 34
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
khi thêm khâu quá độ với Tqt=0.01s
Đồ thị điện áp ra trên tải
1/9/2017 35
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Độ đập mạch
1/9/2017 36
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Đầu vào thay đổi
1/9/2017 37
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Khi Đầu vào thay đổi 5v -> 6V
1/9/2017 38
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Thời gian qua độ và độ quá điều chỉnh
1/9/2017 39
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Khi Đầu vào thay đổi 5v -> 6V
1/9/2017 40
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Dòng iL
1/9/2017 41
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Khi đầu vào có nhiểu là tín hiệu xoay
chiều nhỏ biên dộ 1V tần số 50Hz
1/9/2017 42
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Khi đầu vào có nhiểu là tín hiệu xoay
chiều nhỏ biên dộ 1V tần số 50Hz
1/9/2017 43
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Dòng trên cuộn cảm
1/9/2017 44
www.trungtamtinhoc.edu.vn
3. Mô phỏng
Dòng trên cuộn cảm
1/9/2017 45