Điện tử công suất 1 Phương pháp điều chế mở rộng (overmodulation)

quá trình quá độ, vector V r cần chọn sao cho nó có thành phần tác động ngược chiều với vector dòng điện sai lệch i r∆ lớn nhất để tạo điều kiện đáp ứng giảm vector dòng điện sai lệch thực hiện nhanh nhất. Các ví dụ sau đây minh họa việc chọn vector điện áp cho các trường hợp b/- và c/-. Xét trường hợp b/-: Giả sử vector điện áp E r nằm ở vị trí xác định trong phần diện tích I trên hình H5.30b và vector dòng điện sai lệch i r∆ nằm trên vị trí ở phần diện tích 6 của hình H5.30c. Các vector điện áp cơ bản nằm gần với vector E r chính là 1V r , 2V r và vector không 0V r . Các vector hiệu )VE( 1 rr − , )VE( 2 rr − , )VE(E 0 rrr −= cũng được dẫn giải, chúng chiếm vị trí trong phần diện tích I,III và V. Để ý đến vị trí vector i r∆ và để thực hiện giảm vector dòng điện sai lệch i r∆ , vector L dtid r∆ phải nằm trong phần diện tích III. Do đó, vector điện áp có thể chọn trong trường hợp này chính là vector 1V r . Khi đó, vector dòng điện sai lệch sẽ bị tác động thay đổi theo hướng ngược lại, làm giảm độ lớn nhanh hơn so với trường hợp sử dụng vector 2V r . Bằng lý luận tương tự cho các trường hợp khác, ta có thể dẫn giải bảng B5.3 cho phép chọn vector điện áp tác động theo vị trí của các vector dòng điện sai biệt và vector sức điện động E r . Bảng B5.3 Vùng chứa i r∆ Vùng chứa E r 1 2 3 4 5 6 I 1V r 2V r 2V r 70 V,V rr 70 V,V rr 1V r II 2V r 2V r 3V r 3V r 70 V,V rr 70 V,V rr III 70 V,V rr 3V r 3V r 4V r 4V r 70 V,V rr IV 70 V,V rr 70 V,V rr 4V r 4V r 5V r 5V r V 6V r 70 V,V rr 70 V,V rr 5V r 5V r 6V r VI 1V r 1V r 70 V,V rr 70 V,V rr 6V r 6V r Xét trường hợp c/-: nếu vector i r∆ >h trong quá trình quá độ, vector điện áp cần chọn sao cho vector L dtid r∆ có thành phần hướng ngược chiều với ir∆ là lớn nhất. Dễ dàng suy ra rằng, trong trường hợp này vector điện áp invV v sẽ nằm trong cùng phần diện tích của vector i r∆ . Bảng B5.4 xác định vector điện áp cần chọn theo vector dòng điện sai biệt: Bảng B5.4 Vùng chứa vector i r∆ Vector điện áp sẽ chọn 1 2 3 4 5 6 KV v 1V r 2V r 3V r 4V r 5V r 6V r Xác định vị trí vector dòng điện sai lệch: 5-39 Điện tử công suất 1 Trong trường hợp sử dụng phép đo dòng điện tức thời ba pha, vị trí vector dòng điện sai lệch trong mặt phằng có thể xác định từ dấu dòng điện sai lệch của từng pha theo các hệ thức và bảng B5.5 theo sau. β−α ccrefc bbrefb aarefa iii ,iii ,iii −=∆ −=∆ −=∆ (5.91) Bảng B5.5 Dấu của ∆ ai Dấu của bi∆ Dấu của ci∆ Vùng chứa vector i r∆ + - - 1 + + - 2 - + - 3 - + + 4 - - + 5 + - + 6 Xác định vị trí vector sức điện động E r : vị trí vector sức điện động E r có thể xác định từ vector dòng điện yêu cầu và sức điện động đo (hoặc tính tóan) trên tải (hoặc nguồn) 0E r theo hệ thức (5.89). Trong trường hợp không sử dụng phép đo (hoặc tính tóan) 0E r , vị trí vector E r có thể xác định từ trạng thái các thành phần dòng điện sai lệch trong hệ tọa độ xyz (xem hình H5.30c) và trạng thái vector điện áp tác dụng tại thời điểm đang xét theo bảng B5.6 . Các thành phần vector dòng điện sai lệch trong hệ tọa độ xyz (có thể suy ra từ các thành phần dòng điện sai lệch trong hệ tọa độ abc như sau: ⎥⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ∆ ∆ ∆ ⎥⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢⎢ ⎢ ⎣ ⎡ − −= ⎥⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ∆ ∆ ∆ c b a z y x i i i . 110 011 001 3 1 i i i (5.92) Bảng B5.6 Vector điện áp đang tác dụng Dấu của xi∆ Dấu của yi∆ Dấu của zi∆ Vùng chứa vector E r + - - I + + - II - + - III - + + IV - - + V 70 V,V rr + - + VI + VI 1V r - I - I 2V r + II 3V r + II 5-40 Điện tử công suất 1 - III - III 4V r + IV + IV 5V r - V - V 6V r + VI Điều khiển dòng điện theo phương pháp dự báo triệt tiêu sai số Giả sử ta thực hiện điều khiển dòng điện trong máy điện AC. Giả thiết rằng điện trở stator được bỏ qua, quỹ đạo vector dòng điện có thể xác định gần đúng như sau: )]()([ )( ' tetv Ldt tid ss s s rr r −= 1 (5.93) Với chu kỳ lấy mẫu đủ bé, có thể biểu diễn hệ thức trên như sau: )]()([ )()( ' kekv LT kiki ss ss ss rr rr −=−+ 11 (5.94) Để ý rằng, ở đầu chu kỳ lấy mẫu (t=tk), ta đã xác định giá trị dòng yêu cầu )(* 1+kis r và mục đích điều khiển là đạt được sai số dòng điện bằng zero trong khỏang thời gian (tk,tk+1) nên ở cuối chu kỳ lấy mẫu, ta có: )()(* 11 +=+ kiki ss rr (5.95) Từ các hệ thức trên, ta suy ra, vector dự báo )(* kvs r cho việc đạt sai số dòng bằng không cần thực hiện là: )k(e)]k(i)1k(i[ T L)k(v ss * s s ' s* s rrrr +−+= (5.96) Vector )(* kvs r có thể thực hiện trên kỹ thuật điều chế vector không gian (SVM). Ví dụ, trong trường hợp vector )(* kvs r nằm ở góc phần sáu thứ nhất của hexagon: 7 s 0 2 s 2 1 s 1* s v.T Tv. T Tv. T T)k(v rrrr ++= (5.97) vector 7v r là một trong hai vector không. Phương pháp điều khiển dự báo với yêu cầu triệt tiêu sai số dòng điện ở cuối chu kỳ lấy mẫu được gọi là phương pháp điều khiển triệu tiêu (dead beat control). Rõ ràng từ nguyên lý điều khiển, đáp ứng có thời gian trễ nhất định. 5.3.12 ĐIỀU KHIỂN MOMENT Hiện nay, một trong các phương pháp hiện đại điều khiển bộ nghịch lưu áp gọi là phương pháp điều khiển moment, áp dụng cho tải là máy điện không đồng bộ [21],[25]. Nguyên lý của phương pháp điều khiển dựa vào sơ đồ vẽ trên hình H5.31 Moment động cơ tỉ lệ với từ thông stator và thành phần dòng điện stator id vuông góc với vector từ thông. Từ thông stator có thể được điều khiển sao cho quỹ đạo vector của nó di chuyển giữa hai quỹ đạo tròn biên. Trạng thái kích dẫn của các linh kiện sẽ thay đổi khi vector từ thông vượt qua đường tròn quỹ đạo giới hạn. 5-41 Điện tử công suất 1 Giả sử tại thời điểm t=0, vector 1V r (S1S2S6) đang tác dụng và vector từ thông di chuyển tạo nên quỹ đạo- đường 1. Để trong góc phần sáu được khảo sát trên hình vẽ H5.31, vector từ thông không vượt ra khỏi phần quỹ đạo giới hạn bởi hai đường tròn đồng tâm, vector điện áp thay đổi giữa các trạng thái 1V r (đường 1), 2V r (đường 2) và 0V r (điểm 0). Tiếp tục như vậy, trong góc phần sáu tiếp theo, sự di chuyển của vector từ thông sẽ do ba vector điện áp 2V r , 3V r và 0V r gây nên. Số lần chuyển đổi trạng thái các vector điện áp sẽ phụ thuộc vào độ sai biệt cho phép của hai quỹ đạo từ thông giới hạn. Moment động cơ được điều chỉnh trong khối (1). Nếu sai biệt moment vượt quá giá trị cho trước, ∆ M/2, khối (1) thực hiện điều khiển vector không, bằng cách đó, dòng điện qua các pha bị giảm xuống và kéo theo sự giảm của moment. Sau khi sai biệt moment trở lại giá trị cho phép, khối (1) điều khiển theo vector điện áp ban đầu. Tương tự như phương pháp điều khiển vector dòng điện, phương pháp điều khiển moment động cơ là một dạng cải biến của phương pháp điều khiển dự báo và có thể thực hiện bằng kỹ thuật tra bảng (Look-up table). Khối (1) có chức năng xử lý các thông tin nhận được (các trạng thái sai số từ thông, sai số moment và vector từ thông) để truy xuất vector điện áp tối ưu trong số tám vector điện áp cơ bản của bộ nghịch lưu. 5-42