Thạc Sĩ Điều khiển trượt bộ biến đổi DC-DC tăng áp

MỞ ĐẦU



Trong lĩnh vực kỹ thuật hiện đại ngày nay, việc chế tạo ra các bộ chuyển đổi nguồn có chất lượng điện áp cao, kích thước nhỏ gọn cho các thiết bị sử dụng điện là hết sức cần thiết. Quá trình xử lý biến đổi điện áp 1 chiều thành điện áp một chiều khác gọi là quá trình biến đổi DC-DC. Một bộ nâng điện áp là một bộ biến đổi DC- DC có điện áp đầu ra lớn hơn điện áp đầu vào. Bộ biến đổi DC-DC tăng áp hay được sử dụng ở mạch một chiều trung gian của thiết bị biến đổi điện năng công suất vừa đặc biệt là các hệ thống phát điện sử dụng năng lượng tái tạo (sức gió, mặt trời). Cấu trúc mạch của bộ biến đổi vốn không phức tạp nhưng vấn đề điều khiển nhằm đạt được hiệu suất biến đổi cao và đảm bảo ổn định luôn là mục tiêu của các công trình nghiên cứu. Thêm vào đó, bộ biến đổi là đối tượng điều khiển tương đối phức tạp do mô hình có tính phi tuyến.

Để nâng cao chất lượng điều khiển cho bộ biến đổi, với đề tài ”Điều khiển trượt bộ biến đổi DC-DC tăng áp” đã ứng dụng lý thuyết điều khiển hiện đại tạo ra bộ điều khiển để điều khiển cho bộ biến đổi DC-DC tăng áp, đảm bảo hiệu suất biến đổi cao và ổn định. Luận văn bao gồm 4 chương, nội dung cơ bản như sau:

Chương 1: Mô hình bộ biến đổi DC-DC tăng áp

Chương này thành lập các phương trình toán học mô tả bộ biến đổi.

Chương 2: Nguyên lý điều khiển trượt

Trong chương này trình bày các khái niệm về hệ thống cấu trúc biến, điều khiển tương đương, mặt trượt và tính tiếp cận được của các mặt trượt, từ đó đề xuất phương pháp để thiết kế bộ điều khiển trượt.

Chương 3: Điều khiển trượt bộ biến đổi DC-DC tăng áp Áp dụng nguyên lý điều khiển trượt để xây dựng bộ điều khiển trượt cho bộ biến đổi, khảo sát tính ổn định thông qua mô hình toán học bộ biến đổi.

Chương 4: Mô phỏng kiểm chứng trên nền Matlab& Simulink

Đưa ra cấu trúc của các bộ điều khiển trên nền Matlab & Simulink. Thực hiện mô phỏng các đáp ứng (dòng điện, điện áp) khi đã thiết kế bộ điều khiển cho cấu trúc điều khiển được đề xuất ở chương III. Sau đó đánh giá kết quả mô phỏng.

Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng cảm ơn đối với Thầy PGS.TSKH.Nguyễn Phùng Quang đã tận tình hướng dẫn trong suốt thời gian qua và cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn tới các anh, chị trong Trung tâm Công nghệ cao Trường ĐH Bách Khoa HN cũng như gia đình , bạn bè đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn này. Do hạn chế về trình độ ngoại ngữ, tham khảo tài liệu và với thời gian chưa nhiều nên luận văn còn có nhiều khiếm khuyết, sai sót. Tôi mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp cũng như những lời khuyên hữu ích từ các thầy, cô cùng các đồng nghiệp để có thể thấy rõ những điều cần nghiên cứu bổ sung, giúp cho việc xây dựng đề tài đạt đến kết quả hoàn thiện hơn.




MỤC LỤC


Mục lục . 1

Mở đầu 3

Chương 1: Mô hình bộ biến đổi 5

1.1 Giới thiệu các bộ biến đổi bán dẫn . 5

1.2. Phân loại các bộ biến đổi bán dẫn . 7

1.3 Các bộ biến đổi DC-DC . 8

1.3.1. Bộ biến đổi giảm áp (buck converter) 9

1.3.2. Bộ biến đổi đảo áp ( buck-boost converter) .11

1.3.3. Bộ biến đổi tăng áp (boost converter) .12

1.3.3.1. Mô hình của bộ biến đổi 14

1.3.3.2. Mô hình dạng chuẩn 15

1.3.3.3. Điểm cân bằng và hàm truyền tĩnh .16

Chương 2: Nguyên lý điều khiển trượt 20

2.1. Giới thiệu .20

2.2. Các hệ thống cấu trúc biến .20

2.2.1. Điều khiển đối với các hệ thống điều chỉnh bằng chuyển mạch đơn 21

2.2.2. Các mặt trượt 24

2.2.3. Ký hiệu .25

2.2.4. Điều khiển tương đương và trượt động lý tưởng .26

2.2.5. Tính tiếp cận được của các mặt trượt 29

2.2.6. Các điều kiện bất biến cho các nhiễu loạn tìm được 34

Chương 3: Điều khiển trượt bộ biến đổi DC-DC tăng áp .36

3.1 Đặt vấn đề 36

3.2. Điều khiển trực tiếp .37

3.3. Điều khiển gián tiếp .39

Chương 4: Mô phỏng kiểm chứng trên nền Matlab& Simulink .42

4.1. Mạch lực bộ biến đổi .43

4.2. Xây dựng bộ điều khiển .45

4.2.1. Bộ điều chỉnh dòng điện .45

4.2.2. Bộ điều chỉnh điện áp .54

4.2.2.1. Thử nghiệm các thông số hệ thống 58

4.2.2.2. Thử nghiệm tính điều chỉnh được của hệ thống 64

Kết luận 69

Tài liệu tham khảo 70