Thiết kế bộ điều khiển PI kết hợp trượt cho bộ biến đổi tăng áp

Việc dùng các phần tử đóng cắt switch để điều khiển cho bộ biến đổi điện tử công suất gặp ra nhiều vấn đề phức tạp. Một trong các phương pháp hấp dẫn hiện nay đó là sử dụng bộ điều khiển trượt bởi tính đơn giản và hiệu quả cao. Nội dung của bài viết nhằm sử dụng kết hợp hai ưu điểm của bộ PI và phương pháp trượt để điều khiển bộ biến đổi tăng áp Boost Converter.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế bộ điều khiển PI kết hợp trượt cho bộ biến đổi tăng áp Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PI KẾT HỢP TRƯỢT CHO BỘ BIẾN ĐỔI TĂNG ÁP Phan Thanh Tùng1, Phạm Đức Đại1 1) Trường Đại học Thủy lợi, e-mail: phanthanhtung86@gmail.com 1. GIỚI THIỆU CHUNG Hàm đầu ra h(x) là hàm trơn, vô hướng Việc dùng các phần tử đóng cắt switch để của x nhận giá trị thức trên tập R. điều khiển cho bộ biến đổi điện tử công suất Mặt trượt gặp ra nhiều vấn đề phức tạp. Một trong các Trong hệ thống có n chiều (n biến trạng phương pháp hấp dẫn hiện nay đó là sử dụng thái) mà chỉ có duy nhất 1 biến switch thì bề bộ điều khiển trượt bởi tính đơn giản và hiệu mặt trượt kí hiệu là S là tập hợp các vector quả cao. Tuy nhiên nếu chỉ sử dụng mỗi bộ trạng thái trong không gian Rn thỏa mãn điều khiển trượt không thì chưa đủ để đáp h(x)=0 với h: R n → R là hàm đầu ra vô ứng với sự thay đổi của các tham số tải. hướng và trơn của hệ thống. Trong khi đó bộ điều khiển PI vô cùng đơn giản mà lại rất hữu hiệu khi điều chỉnh sự { S = x ∈ R n h(x) = 0} thay đổi các tham số hệ thống. Tập S là một đa diện trơn n-1 chiều trong Nội dung của bài báo nhằm sử dụng kết không gian Rn (do mất 1 chiều thỏa mãn hợp hai ưu điểm của bộ PI và phương pháp h(x) = 0). trượt để điều khiển bộ biến đổi tăng áp Boost ∂h Converter. Đặt Lf h(x) = ∑ in=0 .fi (x) ∂x i 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ⎡ f1(x) ⎤ ⎢ f (x) ⎥ Qua nghiên cứu về các hệ thống điện thì ∂h ⎛ ∂h ∂h ∂h ⎞ ⎢1 ⎥ việc tải thay đổi thường xuyên xảy ra, do đó Với T = ⎜ ... ⎟.f (x) = ⎢ ∂x ⎝ ∂x1 ∂x2 ∂xn ⎠ ... ⎥ tác giả đề xuất bổ sung bộ PI cho phương ⎢ ⎥ pháp trượt nhằm cải thiện chất lượng điều ⎣fn (x)⎦ khiển: chống lại sự thay đổi của tham số mô Trong mạch kín có phản hồi bởi tín hiệu hình, đơn giản và hiệu quả. Từ đó chất lượng điều khiển tương đương mô tả như sau : của hệ thống có chất lượng nâng cao so với ⎧ ⎪ 1 ∂h ⎫ ⎪ hệ thống cũ. x = ⎨1 − & .g(x). ⎬ f (x) = M(x).f (x) ⎪ Lg h(x) ⎩ ∂x ⎪ ⎭ Đối tượng tổng quát có mô hình trạng thái: ⎧ x = f (x) + g(x) × u & Nếu Lgh(x) > 0 trong lân cận của S thì ⎨ điều kiện bắt buộc để quỹ đạo trạng thái có ⎩ y = h(x) thể tiến tới bề mặt S và nằm trên đó là : Trong đó: x là vector trạng thái của hệ L h(x) thống x ∈ R n (n là số biến trạng thái); u là tín 1> − f >0 Lg h(x) hiệu điều khiển chỉ nhận giá trị 0 và 1; y là tín hiệu đầu ra của hệ thống y ∈ R. f(x) và Luật điều khiển được thiết lập: g(x) là trường vecto hàm trơn có thể đạo hàm ⎧1 nÕu h(x) < p 1 vô tận lần; f(x) là trường vector sai lệch; u=⎨ hay u = [1 − sign(h(x))] ⎩ 0 nÕu h(x) > p 2 g(x) là trường vecto đầu vào điều khiển. 383 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 Từ đó tính ra C i = x1.E. = 0.923(A) L Hay Iref = 0.923 (A). Do tải không phải lúc nào cũng hoạt động Hình 1: Mô hình mạch ở chế độ định mức mà nó có thể biến động. bộ tăng áp Boost Converter Mà ta thiết kế mặt trượt là ổn định với dòng điện điện cảm iL nên khi tải biến động nó Ta dễ dàng thu được mô hình mô tả như sau: cũng gây ra thay đổi điện áp đầu ra như sau: Điều khiển trượt cho bộ tăng áp – Boost v = E.x 2 = E. Q.x1 = E. R. C / L.x1 Converter Mô hình chuẩn hóa bộ tăng áp như sau : Ta có E, C, L là hằng và nếu giữ iL cố định nhờ điều khiển trượt thì điện áp ra là ⎧ x1 = −u.x 2 + 1 hàm của tả ...