Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ PWM SỬ DỤNG TRONG NGHỊCH LƯU NỐI TẦNG CẦU H

CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ PWM SỬ DỤNG TRONG NGHỊCH LƯU NỐI TẦNG CẦU H

Tải bản đầy đủ

sánh với 1 sóng mang . Trong phạm vi nửa chu kỳ, điện áp đầu ra chỉ
mang một dấu, nửa chu kỳ dương là Udc còn nửa chu kỳ âm là –Udc.

Hình 4.1b: Phương pháp điều chế đơn cực

Page | 18

So sánh giữa 2 phương pháp đơn cực và lưỡng cực: Dựa vào đánh giá độ
méo dạng sóng hài điện áp.

Hình 4.1c: Phân tích phổ sóng hài điện áp điều chế bằng phương pháp đơn cực

Hình 4.1d: Phân tích phổ sóng hài điện áp điều chế bằng phương pháp lưỡng cực

Nhận xét:
-

Chất lượng điện áp điều chế bằng phương pháp đơn cực tốt hơn điều chế
bằng phương pháp lưỡng cực
Việc thiết kế kênh PWM cho phương pháp đơn cực lại phức tạp hơn.

Page | 19

2.2. Điều chế sóng mang PWM (Carrier-based PWM schemes)
Có 2 phương pháp điều chế sóng mang:
-

Dịch pha sóng mang (phase-shifted)
Dịch mức (Level- shifted)

2.2.1 Phương pháp dịch pha sóng mang
Trong nghịch lưu đa mức, dịch pha sóng mang là giải pháp phù hợp vì tính
module hóa của nó.
Theo phương pháp này, tất cả các cầu H trên cùng 1 pha đều tuân theo 1 sóng sin
chuẩn. Để tạo ra N mức ở điện áp ra nghịch lưu trên 1 pha thì phương thức này cần
sử dụng N-1 tín hiệu sóng mang. Các sóng mang này có đều có cùng tần số và cùng
biên độ đỉnh-đỉnh. Tuy nhiên có sự dịch pha giữa 2 sóng liền kề một góc là:
Trong nghịch lưu đa mức, có 2 hệ số quan trọng: hệ số điều chế tần số và hệ số
điều chế biên độ :

Trong đó, biên độ tín hiệu sóng mang, là tần số sóng mang
là biên độ tín hiệu đặt (tín hiệu sin chuẩn), là tần số tín hiệu đặt.
Ở phạm vi đề tài này là nghịch lưu 3 pha, điện áp ra mỗi pha có 5 mức, do vậy cần
sử dụng 2 tín hiệu răng cưa lệch nhau 90 degree ở 2 sơ đồ cầu H mỗi pha. Điều chế
ở mỗi sơ đồ cầu dùng phương pháp đơn cực nên ở mỗi sơ đồ cầu sử dụng thêm 2
tín hiệu răng cưa lệch nhau 180 degree. Do vậy số tín hiệu răng cưa tăng lên gấp
đôi ở mỗi pha.

Page | 20

Hình 4.2a: Phương pháp dịch pha sóng mang

2.2.2 Phương pháp dịch mức
Tương tự phương pháp dịch pha sóng mang, phương pháp dịch mức sóng
mang cũng sử dụng N-1 sóng mang cho hệ thống nghịch lưu N mức điện áp.
Các sóng mang cũng cùng tần số và biên độ đỉnh - đỉnh. Tuy nhiên chúng được
sắp xếp theo chiều dọc ở từng dải liền kề nhau.
Có 3 cấu trúc sắp xếp trong phương pháp dịch mức sóng mang:
-

In-Phase disposition (IPD): tất cả các sóng mang đều cùng pha.
Alternative phase opposite disposition (APOD): 2 sóng mang liên tiếp
lệch pha nhau 180.
Phase opposite disposition (POD): 2 sóng mang trên trục hoành cùng pha
nhau và lệch với 2 sóng mang dưới trục hoành 180.

So sánh giữa các phương thức, phương thức POD cho kết quả tốt hơn
phương thức IPD khi chỉ số phân tích sóng hài nhỏ hơn vì không có sóng hài ở tần
số sóng mang. 2 phương thức POD và APOD cho kết quả tương tự nhau đối với bộ
nghịch lưu 3 mức. Điểm khác lớn nhất là sự xuất hiện lượng sóng hài bậc 3 ở
phương thức APOD. Tuy nhiên, chỉ số THD ở phương thức APOD vẫn tốt hơn
phương thức POD.
Trong 3 phương trên thì cấu trúc IPD (toàn bộ các sóng mang cùng pha)
được sử dụng nhiều nhất vì việc triển khai đơn giản hơn, kết quả tuy không tốt
bằng 2 phương thức kia nhưng chất lượng hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu về phân
tích chỉ số méo dạng sóng hài.
Page | 21

Hình 4.2b: Cấu trúc dịch mức trong nghịch lưu 5 mức.

Page | 22

2.2.3 So sánh giữa 2 phương pháp dịch pha và dịch mức
Để so sánh hiệu suất giữa 2 phương pháp điều chế dịch pha và dịch mức, ta
giả định tần số sóng mang là như nhau ở 2 cấu trúc. Kết quả thấy rằng chất lượng
điện áp ở phương pháp dịch mức tốt hơn nhiều so với phương pháp dịch pha, thể
hiện ở chỉ số phân tích méo dạng sóng hài THD. Ở phương pháp dịch pha sóng
mang, tần số đóng cắt của các van ở các cầu H là giống nhau, tuy nhiên ở phương
pháp dịch mức sóng mang, tần số đóng cắt các van ở các cầu H là khác nhau.

Hình 4.2.3a: Bảng so sánh giữa 2 phương pháp dịch pha và dịch mức

Hình 4.2.3b: Biều đồ phân tích THD so sánh giữa 2 phương pháp dịch pha và dịch mức

Page | 23

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN MẠCH LỰC
Yêu cầu: Tính toán mạch lực bộ Multillevel Inverter 3 pha ứng dụng PV nối
lưới:





Công suất S = 5 kVA/3 pha
Điện áp ra 1 pha: Urms = 220V
Tần số cơ bản: 50Hz
Hệ số công suất: cos = 0.9

3.1 Tính chọn van bán dẫn


Dòng điện tải cực đại mỗi van phải chịu:

= =11.90A










Điện áp ngược trên van:
Điện áp hiệu dụng mỗi pha: Urms=220V nên điện áp đỉnh: Uom=311V,
chọn tổng điện áp 1 chiều mỗi pha là 400V. Do mỗi pha dùng 2 nguồn DC
bằng nhau nên điện áp 1 chiều DC chọn: Vdc = 200V.
Hệ số điều chế : m = = = 0.778
Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van trong trường hợp van mắc song song với
mỗi nguồn DC. Do vậy Uvn = Vdc = 200V
Chọn van:
 Dựa trên tiêu chí dòng cực đại đi qua van và điện áp ngược tối đa đặt lên
van
 Để an toàn, ta chọn van Mosfet làm việc với hệ số an toàn dòng và áp lần
lượt Ki =1.3 và Kv=1.5
Iv = 1,5.= 17,85 A
Unv = 1.5.Vdc = 300V

Page | 24

Ta chọn van IRFP460:

Hình 3.1: Thông số kỹ thuật van IRFP460

3.2 Tính chọn tụ đầu vào mỗi cầu H
Tính chọn tụ điện dựa trên khả năng lưu trữ năng lượng trong một chu kỳ
điện áp lưới.
= 33,33 J
Giá trị tụ DC là:
C=
Chọn tụ đầu vào giá trị : 1000uF

3.3 Tính chọn mạch lọc
Page | 25