Ghép tầng bộ nghịch lưu tăng áp một pha đa bậc

Bài viết Ghép tầng bộ nghịch lưu tăng áp một pha đa bậc trình bày việc đề xuất cấu hình bô ̣nghịch lưu tăng áp một pha ghép tầng đa bậc; Giải thuật điều khiển điều chế độ rộng xung PWM cho cấu hình ghép tầng nghịch lưu tăng áp một pha đề xuất.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ghép tầng bộ nghịch lưu tăng áp một pha đa bậc42 Trần Văn Thuận, Trầ n Tấ n Tài, Nguyễn Minh Khai, Ngô Cao Cường GHÉP TẦNG BỘ NGHỊCH LƯU TĂNG ÁP MỘT PHA ĐA BẬC CASCADING SINGLE-PHASE MULTI-LEVEL SWITCHED BOOST INVERTERS Trần Văn Thuận1, Trầ n Tấ n Tài2, Nguyễn Minh Khai2, Ngô Cao Cường3 1 Trường Đại học Thông tin Liên lạc; thuantsttq@gmail.com 2 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chı́ Minh; trantantaikdd@gmail.com; khainm@hcmute.edu.vn 3 Trường Đại học Công nghê ̣ TP. Hồ Chı́ Minh; nc.cuong@hutech.edu.vnTóm tắt - Cấu hình nghịch lưu tăng áp một pha có lợi thế hơn so với Abstract - The single phase switched boost inverter has thecấu hình nghịch lưu nguồn-Z bởi vì nó sử dụng ít hơn một tụ điện và advantage over the Z-source inverter in reducing one capacitor andmột cuộn cảm. Trong bài báo này, cấu hình nghịch lưu tăng áp một one inductor. In this paper, the single phase switched boost inverterpha được sử dụng để ghép tầng đa bậc, tạo ra một cấu hình ghép is applied to cascade H-bridge topology (CHB) to create a newtầng nghịch lưu mới. Điện áp trên thanh cái DC trên mỗi module cascaded inverter. The DC-link voltage of each module isđược điều khiển thông qua tỷ số ngắn mạch trên mỗi module để đạt controlled by individual shoot-through duty cycle to get the sameđược giá trị bằng nhau. Do đó, cấu hình ghép tầng đề xuất giải quyết values. As a result, the proposed cascaded system solves theđược vấn đề mất cân bằng điện áp trên thanh cái DC trong cấu hình imbalance problem of DC-link voltage in traditional CHB inverters.ghép tầng nghịch lưu truyền thống. Một giải thuật dịch pha sine PWM An improved phase of pulse width modulation strategy is shown tođược đề xuất để điều khiển các module trong ghép tầng đa bậc control the proposed cascaded five-level inverter. An analysis ofnghịch lưu tăng áp được trình bày. Phân tích lý thuyết và nguyên lý operating theory and principles as well as simulation results byhoạt động được trình bày. Các kế t quả lý thuyế t sẽ đượ c kiể m chứng PSIM software are also presented. A prototype based on atrên phần mềm mô phỏng PSIM và thự c nghiệm trên mô hın ̀ h điề u TMS320F28335 digital signal processor is built to verify thekhiể n bằ ng kit DSP TMS320F28335. operating principles of the proposed cascaded five-level inverter.Từ khóa - nghich ̣ lưu; ghép tầ ng; tăng áp; điề u chế dich ̣ pha PWM; mô Key words - Inverter; cascade; boost; PWM improved phase;phỏng PSIM; DC-link. PSIM Simulation; DC-link.1. Đặt vấn đề nhau. Điề u này cũng thực sự thuâ ̣n tiê ̣n cho viê ̣c thiế t kế , sản Để khai thác mô ̣t cách có hiê ̣u quả nguồ n năng lươṇ g xuấ t và bảo trı̀ cũng như đa ̣t được hiê ̣u suấ t cao.tái ta ̣o (năng lươṇ g mới), thı̀ viê ̣c nghiên cứu chế ta ̣o cácbô ̣ nghich ̣ lưu có cấ u hı̀nh mới, mang la ̣i hiê ̣u suấ t và hiê ̣uquả kinh tế cao là quan tro ̣ng và cầ n thiế t. Trong các hệquản lý năng lượng, nhấ t là các hê ̣ năng lươṇ g trung thếhiê ̣n nay, các bộ nghịch lưu nguồn áp đa bậc mang lại mộtgiải pháp hiệu quả về chi phí [1]. Hiê ̣n nay có thể nói, tồ nta ̣i 3 cấu hình chung cơ bản của các bô ̣ nghịch lưu đa bậc,đó là: Cấ u hı̀nh đa bậc NPC (Neutral Point Clamped)[4],Cấ u hı̀nh đa bậc tu ̣ ke ̣p (Flying capacitor inverter)[5] vàcấ u hı̀nh đa bậc Cascaded H-bridge [2]-[3], [6]-[8]. Cấ uhı̀nh NPC (như chı̉ ra trong Hı̀nh 1) với các ưu điể m là: bộnghịch lưu áp đa bậc dùng diode kẹp cải tiến dạng sóngđiện áp tải và giảm sự tăng vọt điện áp trên linh kiện n lần. Hı̀nh 1. Bộ nghịch lưu áp dạng diode kẹp NPCVới bộ nghịch lưu đa bậc NPC, điê ̣n áp trên linh kiện vàtần số đóng ngắt giảm đi một nửa [4]. Tuy vâ ̣y, khi n > 3,mức độ chịu gai áp trên các diode khác nhau. Ngoài ra, cânbằng điện áp giữa các nguồn DC (áp trên tụ) trở nên khókhăn, đặc biệt khi số bậc lớn. Ưu điểm chính của bộ nghịch lưu đa bậc cấ u hı̀nh tu ̣ke ̣p FC như chỉ ở Hı̀nh 2 là: Khi tần số tăng cao thì khôngdùng bộ lọc, có thể điều tiết công suất tác dụng và côngsuất phản kháng, từ đó có thể điều tiết được phân bố côngsuất trong lưới dùng biến tần. Tuy nhiên, bộ nghịch lưu này có số lượng tụ công suấtlớn tham gia trong mạch nhiều, dẫn đến giá thành tăng và độtin cậy giảm; việc điều khiển khó khăn khi số bậc nghịch lưu Hình 2. Bộ nghịch lưu áp dạng kẹp tụtăng cao. So với cấu hình nghịch lưu đa bậc NPC và FC thì Hı̀nh 3 biểu diễn cấu hình nghịch lưu cascaded 5 bậcnghịch lưu đa bậc kiể u cascaded (Hı̀nh 3) có nhiều ưu điểm truyền thống. Mỗi module nghịch lưu cầu H sử dụng mộthơn về công suất và điện áp ngõ ra. Không những vậy, bô ̣ điện áp thanh cái DC để phát ra điện áp ở ngõ ra. Điện ápnghịch lưu đa bậc kiể u cascaded còn có thể đạt được độ tin tổng ngõ ra có được bằng cách tổng các điện áp ngõ ra trêncậy cao hơn vì nó được ghép nối từ các module riêng lẻ với ...