Đề tài Thiết kế mạch vòng điều chỉnh Buck-Boost theo chế độ dòng điện đỉnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA CÔNG NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH VÒNG ĐIỀU CHỈNH BUCK-BOOST THEO CHẾ ĐỘ DÒNG ĐIỆN ĐỈNH Giảng viên hướng dẫn : TS. Vũ Hoàng Phương Sinh viên thực hiện : Ngô Quang Sơn - 20143815 Nguyễn Tiến Trình - 20144663 NỘI DUNG 1 Yêu cầu bài toán 2 Mô hình hóa BBĐ Buck-Boost 3 Thiết kế bộ điều khiển 4 Mô phỏng 1 12V 100Khz 50uH =0 0.1 Ω 100uF 6 Ω 15V 1. Yêu cầu bài toán Độ đập mạch điện áp : 2% Độ đập mạch dòng điện: 30% =2.5A 2 2. Mô hình hóa bộ Buck-Boost Trạng thái 1: V dẫn, D khóa Trạng thái 2: V khóa, D dẫn 3 => Hệ phương trình tổng quát: Trạng thái xác lập: 4 Xét mô hình khi có thêm tín hiệu nhỏ: Hàm truyền giữa điện áp ra và hệ số điều chế: Hàm truyền giữa điện áp ra và dòng điện qua cuộn cảm: 5 f RPH = 6.79 Khz f esr = 15.9 Khz f p = 412,6 Hz 6 => Đồ thị bode giữa điện áp ra và dòng qua cuộn cảm : Điều kiện ràng buộc tần số cắt fc: Tần số cắt nên nhỏ hơn 1/10 lần tần số phát xung f s = 100Khz Tần số cắt nhỏ hơn 1/5 lần tần số f RPH = 6.79Khz  Fc = 1.3 Khz Biên độ và pha hệ thống tại tần số cắt: [mag1,phase1]= bode(Gvi,2*pi*fc )  mag1 = 0,5298 p hase1 = 281,5 o (-78,5 o ) Thiết kế bộ bù để hệ thống có tần số cắt fc = 1.3Khz và độ dự trữ pha PM = 45 o 7 3. Thiết kế bộ điều khiển Nguyên lý điều khiển theo dòng điện đỉnh (Peak Current Control) Gồm 1 vòng bộ điều khiển điện áp. Đầu ra của bộ điều khiển là giá trị dòng điện đặt cho khâu so sánh. Giá trị dòng điện đo về được so sánh với dòng điện đặt, đưa ra tín hiệu vào SR Flip-Flop để phát xung cho bộ đối tượng. 8 Lựa chọn bộ bù loại II Triệt tiêu sai lệch tĩnh Cải thiện độ dự trữ pha Mở rộng dải băng thông Tần số điểm 0 và điểm cực   θ : độ dự trữ pha của bộ bù θ = (-90 o ) + PM – phase1 = (-90 o ) + 45 o – (-78,5 o ) = 27,4 o fz = 697,7 Hz f p = 2.42 Khz G co = 8,27e03 9 Hàm truyền hệ thống khi có thêm bộ bù: bode(Gvi*Gc) 10 3. Mô phỏng Sơ đồ điều khiển trên matlab - simulink 11 Kết quả mô phỏng ( Vo = 15V) 12 Độ đập mạch 1.2% 20% 13 Thay đổi giá trị đặt (Vo: 15v -> 18V -> 9V) 14 Tải thay đổi (R1//R, R1=6 Ω ) 15 Nguồn dao động (8%,100Hz), tải thay đổi, giá trị đặt thay đổi 16 Kết luận Hệ thống thiết kế đảm bảo yêu cầu chất lượng : Độ đập mạch điện áp trên tụ : 1 – 2 % Độ đập mạch dòng qua cuộn cảm: 20 – 30 % Thời gian đáp ứng khá nhanh: 0.5 – 1 ms 17