Thiết kế bộ điều khiển trượt cho bộ biến đổi tăng áp

Bài viết trình bày thiết kế bộ điều khiển trượt cho bộ biến đổi tăng áp. Bộ điều khiển trượt đã được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong điều khiển mạch công suất bởi tính đơn giản và hiệu quả cao. Nội dung của bài báo nhằm sử dụng 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 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 TRƯỢT CHO BỘ BIẾN ĐỔI TĂNG ÁP Phan Thanh Tùng Trường Đại học Thủy lợi, email: phanthanhtung86@gmail.com 1. GIỚI THIỆU CHUNG y là tín hiệu đầu ra của hệ thống y ∈ R . f(x) Hiện nay có rất nhiều phương pháp thiết và g(x) là trường vecto hàm trơn có thể đạo kế bộ điều khiển hiện đại như PID, Neural, hàm vô tận lần; f(x) là trường vector sai lệch, mờ ... nhưng việc điều khiển cho bộ biến đổi g(x) là trường vecto đầu vào điều khiển. điện tử công suất sử dụng các phần tử đóng Hàm đầu ra h(x) là hàm trơn, vô hướng cắt switch gây ra nhiều vấn đề khó khăn. của x nhận giá trị thức trên tập R. Bộ điều khiển trượt đã được phát triển và Ta dễ dàng thu được mô hình mô tả như sau: ứng dụng rộng rãi trong điều khiển mạch ⎡ v⎤ ⎡0 0 ⎤ − ⎡E⎤ công suất bởi tính đơn giản và hiệu quả cao. d⎡ i⎤ ⎢ i ⎤ ⎢ L⎥ ⎥⎡ + ⎢ = 1 ⎥⎢ ⎥ ⎥ .u + ⎢ L ⎥ Nội dung của bài báo nhằm sử dụng phương dt ⎢ v ⎥ ⎢ 0 − ⎣ ⎦ ⎣v⎦ ⎢ i ⎥ ⎢ ⎥ pháp trượt để điều khiển bộ biến đổi tăng áp ⎣ RC ⎦ ⎢ ⎣0⎦ ⎣ C ⎥ ⎦ Boost Converter. Đặt x = [ x i x 2 ] = [i v ] thì ta có: T T 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ⎡ E ⎤ ⎡0 0 ⎤ ⎡E⎤ Qua nghiên cứu về tư tưởng thuật toán, tác ⎡ x1 ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ L ⎥ f (x) = ⎢ ⎥. + L =⎢ ⎥ giả đề xuất phương pháp trượt cho các bộ ⎢0 − 1 ⎥ ⎢ x 2 ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ x 2 ⎥ ⎣ ⎦ điều khiển nhằm cải thiện chất lượng điều ⎣ RC ⎦ ⎣ 0⎦ − ⎢ ⎣ RC ⎥ ⎦ khiển: giảm thời gian xác lập của hệ thống, và đơn giản và hiệu quả. Từ đó chất lượng ⎡ x2 ⎤ ⎢− L ⎥ của hệ thống có chất lượng nâng cao so với g(x) = ⎢ ⎥ hệ thống cũ. ⎢ x1 ⎥ ⎢ C ⎥ ⎣ ⎦ Mặt trượt Trong hệ thống có n chiều (n biến trạng thái) mà chỉ có duy nhất 1 biến switch thì bề mặt trượt kí hiệu là S là tập hợp các vector Hình 1: Mô hình mạch trạng thái trong không gian Rn thỏa mãn bộ tăng áp Boost Converter h(x) = 0 với h: R n → R là hàm đầu ra vô Mô hình trạng thái phi tuyến đối tượng hướng và trơn của hệ thống. tổng quát: { S = x ∈ R n h(x) = 0 } ⎧ x = f (x) + g(x) × u & ⎨ Tập S là một đa diện trơn n-1 chiều trong ⎩ y = h(x) không gian Rn (do mất 1 chiều thỏa mãn Trong đó: x là vector trạng thái của hệ thống h(x) = 0). x ∈ R n (n là số biến trạng thái). Giả thiết tồn tại một tín hiệu điều khiển u là tín hiệu điều khiển chỉ nhận giá trị 0 và 1. phản hồi rời rạc u(x) làm cho quỹ đạo trạng 380 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 thái x(t) thỏa mãn h(x) trong lân cận điểm 0 Lf h(x) 1> − >0 hay h(x)≈ 0. Điều kiện bắt buộc cho quá trình Lg h(x) này là tìm được tín hiệu điều khiển phù hợp Như vậy luật điều khiển sẽ là: thỏa mãn u∈{0,1}. Xét hàm trượt sau : ⎧1 nÕu h(x) < p 1 u=⎨ hay u = [1 − sign(h(x))] h(x) = i − i = x1 − Id ⎩ 0 nÕu h(x) > p 2 2 Điều khiển trượt cho bộ tăng áp – Boost Với i = Id = Vd / R.E là điểm cân bằng của dòng điện điện cảm trung bình tương ứng Converter với điện áp đầu ra trung bình mong muốn Vd. Mô hình chuẩn hóa bộ tăng áp như sau ...