Thiết kế bộ nguồn biến đổi tần số 50/60Hz ứng dụng biến tần ma trận

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá - VCCA-2011

VCCA-2011

Thiết kế bộ nguồn biến đổi tần số 50/60Hz ứng dụng biến tần ma trận

Design of 50/60Hz frequency changing power supply

based on matrix converter

Đặng Hồng Hải*) Bùi Quốc Khánh**

)

*)Trường ĐHHH Việt Nam, **

)Trường ĐHBK Hà Nội

e-Mail: [email protected]

Tóm tắt:

Bộ nguồn biến đổi tần số dựa trên các bộ biến đổi bán

dẫn đảm bảo những yêu cầu khắt khe về chế độ hoạt

động. Với những ưu điểm nổi bật, biến tần ma trận

đang được nghiên cứu và ứng dụng ngày càng nhiều.

Thiết kế bộ nguồn biến đổi tần số ứng dụng biến tần

ma trận được trình bày trong bài báo này. Biến tần ma

trận trực tiếp 3 pha 4 nhánh cùng với phương pháp

điều biến trực tiếp được sử dụng trong bộ nguồn. Cấu

trúc mạch lực có bốn nhánh ra đáp ứng được nhu cầu

sử dụng điện áp pha. Các bộ điều khiển tỷ lệ-tích phân

(PI) được sử dụng nhằm đảm bảo điện áp ra cân bằng

trong điều kiện tải không đối xứng. Van bán dẫn hai

chiều chế tạo trên một phiến bán dẫn được sử dụng để

xây dựng mạch lực của bộ nguồn biến đổi tần số

50/60Hz, công suất 9KVA. Các kết quả mô phỏng và

thực nghiệm nhận được từ mô hình chứng minh tính

ứng dụng của bộ nguồn kiểu này.

Abstract: Frequency changing power supply based on

semiconductor converters ensures the strict

requirements of the given power supply application.

Due to significant advantages, the matrix converter is

being studied and has increasing applications. The

design of frequency changing power supply based on

matrix converter is presented in this paper. The direct

3 phase-4 leg matrix converter topology with direct

modulation method is used in this prototype. The

topology with four leg meets the requirement of phase

voltage. The PI controllers are used to ensure the

balanced voltage under unbalanced load conditions.

The 12 one-pack bidirectional switches are employed

to build the 50/60Hz, 9KVA frequency changing

power supply. The simulation and experimental

results obtained from the model demonstrate the

applicability of this topology.

Ký hiệu

Ký hiệu ý nghĩa

δ tỉ số điều biến

ξ là góc pha của dòng đầu vào

0V vectơ điện áp

0I vectơ dòng điện

' '' '''

0 0 0V ,V ,V vectơ thành phần của điện áp

i1 i2 i3I ,I ,I vectơ thành phần của dòng điện

i

0 i I VIV , vectơ chuẩn

Chữ viết tắt

MC matrix converter

BDS bidirectional switch

THD total harmonic distortion

CPLD complex programmable logic device

ADC analog to digital converter

1. Mở đầu Nhu cầu cung cấp một điện áp với tần số khác tần số

lưới là một vấn đề cần thiết, ví dụ trong ngành công

nghiệp tàu thủy, do các thiết bị điện trên tàu sử dụng

điện áp với tần số 60Hz, việc nghiên cứu, xây dựng

bộ nguồn biến đổi tần số dựa trên các bộ biến đổi bán

dẫn nhằm đáp ứng nhu cầu này. Bộ nguồn kiểu này

phải đảm bảo hoạt động ổn định trong các chế độ đặc

biệt, khi phụ tải mất đối xứng mạnh, có thể chỉ còn tải

trên một pha hoặc hai pha, tải có những dao động đột

biến, khi có những thiết bị khởi động hoặc đóng cắt

một cụm phụ tải lớn. Ngoài ra, còn phải đạt hiệu suất

cao, kích thước nhỏ gọn, làm việc không gây ồn, đảm

bảo ổn định điện áp ra một cách tức thời [1]. Trong

cấu trúc của bộ nguồn loại này, bộ biến đổi là thành

phần quan trọng nhất. Một trong các giải pháp về bộ

biến đổi trong bộ nguồn là sử dụng bộ biến đổi kiểu

ma trận, được gọi là biến tần ma trận (MC). MC có

những ưu điểm cơ bản như điện áp đầu ra và dòng

điện đầu vào có dạng sin theo tần số cơ bản, hệ số

công suất đầu vào có thể điều chỉnh được, có thể trao

đổi năng lượng theo cả hai chiều [2]. Thiết kế bộ

nguồn ba pha biến đổi tần số 60/400Hz sử dụng biến

tần ma trận, cấp cho máy bay được chỉ ra trong [3],

ứng dụng MC trong bộ nguồn di động được chỉ ra

trong [4], các cấu trúc mạch lực sử dụng ở đây là ba

pha ba nhánh. Cấu trúc ba pha bốn nhánh ứng dụng

trong bộ nguồn được chỉ ra trong [5]. Điện áp đầu vào

của bộ nguồn trong [4][5] được lấy từ hệ thống

diezel-máy phát. Các van bán dẫn hai chiều sử dụng

trong mạch lực của [3][4]5] được cấu trúc nên từ các

phần tử độc lập, nghĩa là không được chế tạo trên

cùng một phiến bán dẫn. Bài báo trình bày việc thiết

kế bộ nguồn biến đổi tần số 50/60Hz ứng dụng biến

tần ma trận, với mạch lực sử dụng các van bán dẫn hai

chiều thực sự, nghĩa là các phần tử cấu trúc nên một

van bán dẫn hai chiều, bao gồm hai IGBT và hai diot,

được chế tạo trên cùng một phiến bán dẫn. Bộ nguồn

được thiết kế có các đặc điểm cơ bản như: đầu vào ba

678

mailto:[email protected]


VCCA-2011

pha, đầu ra ba pha có dây trung tính, yêu cầu làm việc

ổn định trong chế độ tải không đối xứng. Thông số về

điện của bộ nguồn được chỉ ra trong bảng 1 B. 1 Thông số điện của bộ nguồn

Thông số Đơn vị Giá trị

Công suất (S) [KVA] 9

Điện áp dây đầu vào (U1d) [V] 380

Tần số điện áp vào (f1) [Hz] 50

Điện áp dây đầu ra (U2d) [V] 220

Tần số điện áp ra (f2) [Hz] 60

Lọc

đầu vào

Lọc

đầu raTải

Đo

điện áp vào

Xác định

chiều dòng điện

Đo điện áp ra

MC

(BDS)

Khối

điều khiển

Lưới

H. 1 Cấu trúc bộ nguồn biến đổi tần số 50/60Hz

Đáp ứng các yêu cầu trên đây, cấu trúc của bộ nguồn

biến đổi tần số được chỉ ra trên hình 1, bao gồm các

khối cơ bản: Khối công suất, khối đo lường, khối điều

khiển. Khối công suất bao gồm: MC, lọc đầu vào, lọc

đầu ra. Phần đo lường bao gồm thiết bị đo lường điện

áp vào, điện áp ra và chiều dòng điện đầu ra. Khối

điều khiển bao gồm điều khiển biến bộ biến đổi, điều

khiển đảm bảo ổn định giá trị hiệu dụng của điện áp

đầu ra trong trường hợp tải không đối xứng. Trong

trường hợp cần thiết có thể sử dụng biến áp mắc ở đầu

vào hoặc đầu ra của bộ biến đổi nhằm đảm bảo cung

cấp giá trị điện áp theo yêu cầu của tải.

2. Mạch công suất của bộ nguồn 2.1 Cấu trúc bộ biến đổi

Yêu cầu cơ bản về cấu trúc mạch lực của bộ nguồn

biến đổi tần số bao gồm: đầu vào là 3 pha, đầu ra là 3

pha có dây trung tính. Đáp ứng các yêu cầu nêu trên

về cấu trúc mạch lực của bộ nguồn, biến tần ma trận 3

pha 4 nhánh (MC 3×4) được sử dụng trong ứng dụng

này, cấu trúc cụ thể được chỉ ra trên hình 2. Bộ phận

cơ bản của MC 3×4 là một ma trận 3×4, gồm 12 khóa

hai chiều, được ký hiệu SaA, SbA…ScN. Các khóa bán

dẫn nối các pha đầu vào a, b, c với các pha đầu ra A,

B, C, N theo một quy luật nhất định để tạo ra điện áp

đầu ra. Các khóa bán dẫn sử dụng trong MC là khóa

hai chiều (BDS), được xây dựng trên cơ sở các van

bán dẫn điều khiển hoàn toàn (IGBT, MOSFET), các

diot sử dụng trong khóa hai chiều phải là các diot có

thời gian đóng cắt nhanh. Sơ đồ phổ biến của các

khóa được chỉ ra trên hình 2.

Chuyển mạch giữa các van bán dẫn trong biến tần ma

trận là quá trình phức tạp do sử dụng các van bán dẫn

hai chiều. Quá trình chuyển mạch phải tuân thủ theo

hai quy tắc, đó là không được ngắn mạch phía lưới

gây ra xung dòng điện lớn phá hủy van và không

được hở mạch phía tải gây ra quá điện áp, đánh thủng

các van bán dẫn. Một số phương pháp chuyển mạch

có thể sử dụng như chuyển mạch bốn bước, chuyển

mạch hai bước, chuyển mạch một bước, chuyển mạch

thông minh.

Ua

Ub

Uc

Li

SaA

SbA

ScAScB

SbB

SaB SaC

SbC

ScC

A B C

Ci

Lọc đầu vào

Khóa bán dẫn hai chiều

(BDS)

SaN

ScN

N

SbN

Lọc đầu ra

L0

C0

Ma trận khóa bán dẫn

H. 2 Biến tần ma trận 3 pha 4 nhánh (MC 3×4)

Với những ưu điểm như thông tin cần đo là ít nhất,

logic chuyển mạch rõ ràng, dễ thực hiện trên phần

cứng….phương pháp chuyển mạch bốn bước được áp

dụng cho thiết kế này. Logic chuyển mạch bốn bước

cho MC 3×4 được chỉ ra trong bảng 2. Trong bảng 2

mỗi van bán dẫn Sij (i: A, B, C; j: 1,2) nhận một trong

hai biến logic là x hoặc y, Sij = x.y, biến thứ nhất mô

tả trạng thái logic của các van khi chuyển mạch từ pha

a → b hoặc b → c hoặc c → a, biến thứ hai là logic

chuyển mạch theo chiều ngược lại. Chi tiết của thiết

kế chuyển mạch bốn bước cho MC 3×4 được trình

bày trong [6].

Bộ lọc bậc hai được mắc ở đầu vào và đầu ra của bộ

biến đổi, nhằm đảm bảo cho dòng điện đầu vào và

điện áp đầu ra có dạng sin theo tần số cơ bản. Cấu

trúc bộ lọc đầu vào được chỉ ra trên hình 2. Tần số cắt

c của bộ lọc đầu vào được xác định theo biểu thức

(1) dưới đây.

c

i i

1

L C (1)

trong đó c được chọn sao cho thoả mãn điều kiện

c s0,2 , với s là tần số cắt mẫu [2]. Điện áp rơi

trên cuộn cảm lọc trong điều kiện đầy tải được xác

định theo biểu thức (2) [2].

2

dmf

dm

IU% 1 1 L

U (2)

trong đó: là tần số của điện áp lưới; dm dmU , I là giá

trị định mức của điện áp và dòng điện đầu vào. Giá trị

của U% được không chế trong khoảng từ 3 ÷ 5%

của điện áp định mức. Từ biểu thức (2) có thể xác

định được giá trị cần thiết của cuộn cảm lọc đầu vào

iL . Giá trị của tụ điện iC được xác định theo biểu

thức (3) [2].

0 i max

i 2

a

P tgC

3U (3)

trong đó: 0P là công suất đầu ra; i max là góc lệch

pha lớn nhất chấp nhận được của dòng điện đầu vào.

679


VCCA-2011

Tần số cắt c của bộ lọc càng lớn thì kích thước của

tụ và điện cảm càng nhỏ, có thể tăng được giá trị này

khi tần số cắt mẫu càng cao [2].

B. 2 Logic chuyển mạch của biến tần ma trận trực tiếp 3 pha 4 nhánh

SA1SA2-SB1SB2-SC1SC2 SA1 SA2 SB1 SB2 SC1 SC2

B

A

11-00-00

00-11-00

IL > 0

1.0 0.0 0.1 0.0

1.1 0.0 1.1 0.0

0.1 0.0 1.0 0.0

0.1 0.1 1.1 1.1

IL < 0

0.0 1.0 0.0 0.1

0.0 1.1 0.0 1.1

0.0 0.1 0.0 1.0

0.1 0.1 1.0 1.0

C

B

00-11-00

00-00-11

IL > 0

1.0 0.0 0.1 0.0

1.1 0.0 1.1 0.0

0.1 0.0 1.0 0.0

0.1 0.1 1.1 1.1

IL < 0

0.0 1.0 0.0 0.1

0.0 1.1 0.0 1.1

0.0 0.1 0.0 1.0

0.1 0.1 1.0 1.0

A

C

00-00-11

11-00-00

IL > 0

1.0 0.0 0.1 0.0

1.1 0.0 1.1 0.0

0.1 0.0 1.0 0.0

0.1 0.1 1.1 1.1

IL < 0

0.0 1.0 0.0 0.1

0.0 1.1 0.0 1.1

0.0 0.1 0.0 1.0

0.1 0.1 1.0 1.0

2.2 Điều biến vectơ không gian cho MC trong bộ

nguồn

Hệ thống điều khiển phải thực hiện hai chức năng cơ

bản, đó là đảm bảo quá trình chuyển mạch giữa các

van bán dẫn và thực hiện quá trình điều biến. Quá

trình điều biến phải đảm bảo đồng thời điện áp ra và

dòng điện đầu vào có dạng sin theo tần số cơ bản, với

điện áp và dòng điện đầu vào trùng pha nhau. Phương

pháp điều biến vectơ không gian trực tiếp trong hệ tọa

độ αβγ , một trong những phương pháp yêu cầu tính

toán ít, dễ lập trình trên các bộ xử lý tín hiệu số hiện

đại, đã được nghiên cứu và phát triển để đáp ứng yêu

cầu này.

Trong phương pháp này vectơ điện áp được tổng hợp

từ ba vectơ điện áp thành phần là ' '' '''

0 0 0 0V V V V ,

vectơ dòng điện cũng được tổng hợp từ ba vectơ dòng

điện thành phần i i1 i2 i3I I I I . Các tỉ số điều biến

được chỉ ra trong biểu thức (4). Chi tiết của quá trình

điều biến vectơ không gian cho biến tần ma trận 3 pha

4 nhánh được trình bày trong [7].

'

0

I II

0 0

'

0

I II

0 0

I

II

πV cos ξ

3δ

π πV cos ξ V cos ξ

3 3

πV cos ξ

3δ


3 3

''

0

III IV

0 0

''

0

III IV

0 0

'''

0

V VI

0 0

0

III

IV

V

VI

πV cos ξ

3δ


3 3

πV cos ξ

3δ


3 3

πV cos ξ

3δ


3 3

V

δ

'''

V VI

0 0

I II III IV V VI

πcos ξ

3


3 3

δ δ δ δ δ δ 1

(4)

3. Thiết kế điều khiển Trên thực tế bộ nguồn thường xuyên hoạt động ở chế

độ tải không đối xứng, nguyên nhân có thể là do sự

phân bổ không đồng đều tải ở các pha hoặc tải đối

xứng ba pha hoạt động trong điều kiện bị lỗi. Trong

điều kiện đó, điện áp trên các pha của đầu ra sẽ trở

nên không cân bằng, nghĩa là giá trị hiệu dụng của

điện áp trên các pha sẽ không bằng nhau. Trong

trường hợp này, việc điều khiển đảm bảo giá trị hiệu

dụng của điện áp trên các pha của đầu ra cân bằng

nhau là cần thiết. Khi bộ nguồn làm việc với tải không

680


VCCA-2011

đối xứng, điện áp đầu ra của bộ nguồn phải thỏa mãn

các yêu cầu đặt ra của tiêu chuẩn IEEE 446-1995.

Đảm bảo sai lệch tĩnh của điện áp ra, bao gồm về giá

trị biên độ là ±3% và độ lệch góc là 1200±3

0, (100%,

80%, 80%; 100%100%,80%), THDv = 4%, thời gian

ổn định là 100ms, khoảng 6 chu kỳ điện áp ra.

Bộ lọc đầu ra, tải, phương pháp điều biến, độ trễ của

thời gian cắt mẫu là những thành phần chính ảnh

hưởng tới việc điều khiển điện áp ra của bộ biến đổi

[5]. Trong [3] việc điều khiển điện áp đầu ra được

thực hiện theo phương pháp kết hợp điều khiển bám

và điều khiển lặp. Trong [5][8][9] việc điều khiển

điện áp đầu ra cho MC được thực hiện trong hệ dq.

Trong [10] sử dụng bộ điều khiển lặp để điều khiển

điện áp ra cho biến tần ma trận 4 nhánh, trong [11][12]

sử dụng bộ điều khiển cộng hưởng để điều khiển điện

áp ra cho biến tần ma trận 4 nhánh. Cấu trúc của lọc

đầu ra được chỉ ra trên hình 2. Mô hình một pha của

bộ lọc đầu ra được chỉ ra trong biểu thức (5) dưới đây.

0 0

2

0 0 0 0

OUT

)(s)

( / ) )

(1/L CF

s r L s (1/L C

(5)

trong đó L0, C0 là điện cảm và điện dung của bộ lọc

đầu ra. Giá trị của L0,C0 được quyết định bởi các yếu

tố như THDv của điện áp ra, phương pháp và tần số

PWM. Trong ứng dụng này THDv = 4%, tần số fs =

5Khz, tần số cắt của lọc đầu ra c = 6000rad/s, thỏa

mãn điều kiện c ≤ 0,2s. Thông số của lọc đầu ra có

giá trị L0 = 0,15mH, RL0 = 50mΩ, C0 ≥ 185µF, chọn

C0 = 220µF, như vậy với các giá trị của L0, C0 đã

chọn, tần số cắt của bộ lọc có giá trị c = 5505rad/s,

hàm truyền của đối tượng được chỉ ra trong biểu thức

(6) dưới đây.

2

7

7OUT

3,03.10(s)

s 333,33.s 3,03.10F

(6)

Cấu trúc điều khiển được chỉ ra trong hình 3, trong đó

R là bộ điều khiển có dạng tỉ lệ-tích phân PI, được chỉ

ra trong biểu thức (7), tín hiệu phản hồi là điện áp pha

đầu ra của bộ nguồn, được đo trên tụ lọc đầu ra.

+ u(t)

-R

Mô hình

đối tượng

e(t)

Ref

y(t)

H. 3 Cấu trúc điều khiển điện áp ra của bộ nguồn

P

I

1R(s) k (1 )

T s (7)

H. 4 Đồ thị Bode của hệ thống

Đồ thị bode của hệ thống được chỉ ra trên hình 4. Khi

có bộ điều khiển, hệ thống đạt được ổn định, với độ

độ dự trữ biên 54,4dB và độ dự trữ pha 15,90.

4. Xây dựng bộ nguồn biến đổi

tần số 50/60Hz Cấu trúc cụ thể của bộ nguồn biến đổi tần số 50/60Hz

được chỉ ra trên hình 5. Hệ thống này bao gồm các

khối: Khối mạch lực, khối lọc đầu vào, khối lọc đầu

ra, khối đo và đồng bộ với điện áp lưới, khối xử lý

thông tin từ tín hiệu đo điện áp ra và xác định chiều

dòng điện, khối Gate driver, khối điều khiển logic

(ĐKLG) và chuyển mạch, khối DSP.

Khối ĐKLG

& chuyển

mạch dùng

CPLD

MC 3×4

(BDS)TảiLưới

Xác định

chiều dòng điện

Xử lý

thông tin

Gate

driver

Đo

điện áp lưới

&

đồng bộ DSP

Lọc đầu vào Lọc đầu ra

Đo điện ra

H. 5 Cấu trúc cụ thể bộ nguồn biến đổi tần số 50/60Hz

trên cơ sở MC 3×4

Với công suất bộ biến đổi 9 KVA, điện áp dây của

đầu ra bộ biến đổi 220V, dòng điện chảy qua van

trong trường hợp đầy tải có giá trị 24A. Lựa chọn van

bán dẫn hai chiều có cấu trúc bên trong của van bao

gồm hai IGBT mắc emitor chung và các diot có thời

gian đóng cắt nhanh. Đây là loại van hai chiều thực sự,

tất cả các phần tử cấu trúc nên một van hai chiều

được chế tạo trên cùng một phiến bán dẫn của hãng

Dynex, loại van là DIM200WBS12-A000, có các

thông số chính là dòng điện IC = 200A, điện áp VCES =

1200V, td(on) = 240ns, td(off) = 600ns.

Khối Gate driver đảm nhận các chức năng, tiếp nhận

tín hiệu điều khiển từ khối logic chuyển mạch và

chuyển thành dạng tín hiệu phù hợp để đóng cắt các

IGBT trong mạch lực, đồng thời đảm bảo cách ly giữa

mạch lực và mạch điều khiển. Mỗi van bán dẫn hai

chiều sử dụng hai IC driver loại HCPL316J, ngoài ra

trên mạch driver còn có LED chỉ thị lỗi cho mỗi kênh.

Do yêu cầu của quá trình chuyển mạch tương đối

phức tạp và diễn ra rất nhanh nên logic chuyển mạch

được thực hiện bằng mạch cứng. Thiết bị phần cứng

lập trình được CPLD được sử dụng để thực hiện công

việc này. Khối điều khiển logic chuyển mạch sử dụng

hai mảng logic lập trình CPLD loại ATF1508AS của

hãng Atmel, có 84 chân, CPLD thứ nhất đảm nhận

việc thực hiện logic của quá trình chuyển mạch bốn

bước, CPLD thứ hai đảm nhận chức năng mã hóa

bảng vectơ chuẩn phục vụ cho quá trình điều biến.

Tín hiệu vào của khối này bao gồm các hệ số điều

biến di từ DSP gửi tới phục vụ cho việc điều biến, tín

hiệu chiều dòng điện từ ADC gửi tới phục vụ cho việc

điều khiển chuyển mạch. Có 24 tín hiệu ra cho 12 van

bán dẫn hai chiều, các tín hiệu này được gửi tới mạch

Gate Driver để điều khiển các IGBT. Khối DSP sử

681


VCCA-2011

dụng Card 1103 của hãng Dspace, DSP sẽ đảm nhận

toàn bộ chức năng tính toán cho quá trình điều biến,

các tín hiệu điều khiển được gửi tới mạch khối điều

khiển logic để thực hiện quá trình chuyển mạch bốn

bước. Khối đo lường bao gồm đo lường và đồng bộ

với điện áp lưới, đo chiều dòng điện ra để cung cấp

thông tin cho quá trình chuyển mạch, đo điện áp ra

phục vụ cho việc điều khiển ổn định điện ra của bộ

nguồn. Mô hình thực nghiệm của bộ nguồn biến đổi

tần số 50/60Hz ứng dụng MC 3×4 được chỉ ra trên

hình 6.

Việc mô phỏng được thực hiện trên phần mềm

Matlab/Simulink, logic chuyển mạch bốn bước được

thực hiện trên Matlab/StateFlow. Các kết quả mô

phỏng được trình bày trên hình 7, với các trường hợp

tải đối xứng và tải không đối xứng, khi chưa có bộ

điều khiển điện áp và khi đã sử dụng bộ điều khiển

điện áp. Kết quả thực nghiệm nhận được trên

Controldesk được trình bày trên hình 8.

H. 6 Mô hình thực nghiệm bộ nguồn biến đổi tần số

50/60Hz

a)

b)

c)

d)

e)

f)

H. 7 Trường hợp tải đối xứng: a) Điện áp ra; b) Dòng tải, (R=10, L=0,01H); Trường hợp tải không đối xứng: c) Điện áp ra

khi chưa có bộ điều khiển điện áp; d) Điện áp ra khi có bộ điều khiển điện áp; e) Dòng tải, f) Điện áp và dòng điện đầu

vào ( RA=10 , LA=0,01H; RB=5, LB=0,005H; RC=7, LC=0,007H)

682


VCCA-2011

a)

b)

H. 8 Kết quả thực nghiệm trong trường hợp tải không đối xứng, a) Điện áp ra; b) Dòng điện tải

Nhận xét: Trong trường hợp tải đối xứng, bộ nguồn

cho điện áp ra đối xứng. Trong điều kiện tải mất đối

xứng, chất lượng điện áp không đáp ứng được yêu cầu

nếu không có bộ điều khiển điện áp, độ mất đối xứng

của điện áp ra là rất lớn. Khi có bộ điều khiển điện áp,

điện áp ra được cải thiện đáng kể. Trong các trường

hợp điện áp và dòng điện đầu vào luôn trùng pha với

nhau.

5. Kết luận Bộ nguồn biến đổi tần số 50/60Hz trên cơ sở biến tần

ma trận trực tiếp 3 pha 4 nhánh được thiết kế. Mạch

lực của MC sử dụng trong bộ nguồn có bốn nhánh ra

đã đáp ứng nhu cầu sử dụng dây trung tính của tải và

được xây dựng từ các van bán dẫn hai chiều thực sự

đã giảm đáng kể kích thước của bộ nguồn. Trong

trường hợp tải không đối xứng, bộ điều khiển điện áp

đã được sử dụng nhằm đảm bảo cân bằng điện áp ra

trên các pha. Các kết quả nhận được trong trường hợp

tải đối xứng và không đối xứng chứng tỏ sự đúng đắn

của phương pháp điều khiển.

Tài liệu tham khảo

[1] Bùi Quốc Khánh, Trần Trọng Minh, Đặng Hồng

Hải, “Xây dựng cấu trúc bộ nguồn biến đổi tần

số 50/60Hz kiểu ma trận”, Tuyển tập công trình

khoa học Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ 8,

trang 439-448, Hà Nội 2007.

[2] Trần Trọng Minh.: “Nghiên cứu xây dựng mô

hình biến tần kiểu ma trận”. Luận án tiến sỹ kỹ

thuật, Đại học Bách khoa Hà nội , 2007.

[3] Saúl López Arévalo, MSc, “Matrix Converter

for Frequency Changing Power Supply

Applications”, Submitted to the University of

Nottingham for the degree of Doctor of

Philosophy, January 2008.

[4] D. Katsis, P. Wheeler, J. Clare, P. Zanchetta; “A

three-phase utility power supply based on the

matrix converter”, 39th IAS Annual Meeting.

IEEE Industry Applications Conference, 2004,

vol. 3, Page(s): 1447 – 1451.

[5] Wheeler, P. W., P. Zanchetta, Clare, J. C.,

Empringham, L., Bland , M., Katsis, D, “A

utility power supply based on a four-output leg

matrix converter”; IEEE Transactions on

Industry Applications, vol. 44, No. 1,

January/Februry 2008, Page(s): 174 - 186.

[6] Bùi Quốc Khánh, Đặng Hồng Hải, Đoàn Văn

Tuân, “Thiết kế chuyển mạch cho biến tần ma

trận trực tiếp 3 pha 4 dây”, Tạp chí Khoa học và

công nghệ Hàng hải, số 24, trang 83-88, 2010.

[7] Đặng Hồng Hải, Bùi Quốc Khánh, Đoàn Văn

Tuân, “Điều biến vectơ không gian trực tiếp cho

biến tần ma trận trực tiếp 3 pha 4 dây”, Tạp chí

Khoa học & Công nghệ các trường Đại học kỹ

thuật, số 81, trang 91-95, 2011.

[8] P. Zanchetta, J.C. Clare, P.W. Wheeler, M.

Bland, L. Empringham, and D. Katsis, “Control

design of a three-phase matrix converter mobile

AC power supply using genetic algorithms,"

36th IEEE Power Electronics Specialists

Conference, 2005, Page(s): 2370 – 2375.

[9] Pericle Zanchetta, Patrick W. Wheeler, Jon C.

Clare, Michael Bland, Lee Empringham, and

Dimosthenis Katsis; “Control Design of a

Three-Phase Matrix-Converter-Based AC–AC

Mobile Utility Power Supply”; IEEE

Transactions on industrial electronics, vol.55,

No. 1, Page(s): 209 – 217, January 2008.

[10] Wesam M. Rohouma, Saul Lopez Arevalo,

Pericle Zanchetta, PatrickW Wheeler,

“Repetitive control for a four leg matrix

converter” Power Electronics, Machines and

Drives (PEMD 2010), 5th IET Internationnal

Conference, 19-21 April 2010, Page(s): 1 – 6.

[11] Roberto Cárdenas, Rubén Peña, Pat Wheeler,

Jon Clare; “Resonant Controllers for 4-leg

Matrix Converters”; Industrial Electronics

(ISIE), 2010 IEEE International Symposium, 4 –

7 July 2010, Page(s): 1027 – 1032.

[12] Roberto Cárdenas, Carlos Juri, Rubén Peña,

Patrick Wheeler, Jon Clare; “The Application of

Resonant Controllers to 4-Leg Matrix

Converters Feeding Unbalanced or Non-Linear

Loads”; Power Electronics, IEEE Transactions

on Volume: PP, 2011, Page(s): 1 – 11.

683

Documents

Thiết kế bộ nguồn biến đổi tần số 50/60Hz ứng dụng biến tần ma trận