Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc - Trường Đại học Công nghệ TP. HCM

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Người hướng dẫn khoa học 1: T N Người hướng dẫn khoa học 2: G T N Luận án tiến sĩ được bảo vệ cấp cơ sở tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM ngày 23 tháng 2 năm 2019. Thành phần Hội đồng đánh giá Luận án tiến sĩ cấp cơ sở gồm: TT Họ và tên Chức danh Hộ đồng 1 G T L im H ng Chủ tịch 2 PG T L Minh Phương Phản biện 1 3 PG T Ngu n Minh T m Phản biện 2 4 PGS.TS Ng C Cường Ủy viên 5 PG T Ngọc Đi u Ủy viên 6 PG T Hu nh Ch u u Ủy viên 7 PG T Ngu n Th nh Phương Ủ vi n, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận án tiến sĩ cấp cơ sở đã được sửa chữa Chủ tịch Hộ đồ đá h giá LATS cấp cơ sở G T i TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP.

HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NG ĨA VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO AU ĐẠI HỌC Độc lập – Tự do – Hạnh phúc TP. năm 20… NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TIẾN Ĩ Họ tên NCS: Trần ăn Thuận. Giới tính: Nam Ngà , tháng, năm sinh: 27/8/1974. Nơi sinh: c Gi ng Chuyên ngành: thuật điện.

Mã số NCS: 62520202 I- T đề tài: Nghiên cứu bộ nghịch ưu tăng áp ph gh p tầng đ ậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter) II- Nhiệm vụ và nội dung: - T m hi u các cấu h nh tăng áp C- C tru n thống, s sánh ưu nhược đi m, t đ đ uất cấu h nh mạch tăng áp C- C với hệ số tăng áp và hiệu suất c - Tìm hi u cấu hình nghịch ưu tăng áp đ ậc, so sánh, nhận xét. - Nghiên cứu đ xuất cấu hình ghép tầng nghịch ưu tăng áp đ ậc ba pha giải quyết các vấn đ đặt ra k trên. - Xây dựng mô hình mô phỏng và thực nghiệm cấu h nh đ xuất. - Đ xuất hướng nghiên cứu phát tri n tiếp th củ đ tài III- Ngày giao nhiệm vụ: 03/09/2015 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 21/12/2018 V- Cán bộ ớng dẫn: T Ngu n Minh h i, PG T Ng C Cường CÁN BỘ ƯỚNG DẪN 1 CÁN BỘ ƯỚNG DẪN 2 T N G T N KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH G T N T ơ ii LỜI A ĐOAN T i in c m đ n đ à c ng tr nh nghi n cứu của riêng tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chư t ng được ai công bố trong bất k công trình nào khác. T i in c m đ n rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án này củ t i đã được cảm ơn đầ đủ và các thông tin trích dẫn sử ng trong luận án đã được chỉ rõ nguồn gốc. Nghiên cứu sinh thực hiện Trầ Vă T ận iii LỜI CẢ ƠN Xin cảm ơn Thầ TS. NGUYỄN IN AI, G T NGÔ AO ƯỜNG đã tận t nh hướng dẫn tôi thực hiện luận án nà Chân thành gửi lời cảm ơn đến n giám hiệu, t àn th quí thầ c trường Đại học Công nghệ TP.

Hồ Chí Minh đã giảng dạ , hướng dẫn và tạo mọi đi u kiện thuận ợi, m i trường học tập, nghi n cứu tốt cho tôi. Cảm ơn n ãnh đạo, quí Thầ C iện k thuật H T CH, Ph ng th nghiệm Điện – Điện tử Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Ch Minh, Ph ng th nghiệm Điện tử c ng suất c ng nghệ c Trường Đại học ư phạm thuật Thành phố Hồ Ch Minh c ng uý h h h n n h ng ng h n đã hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu c ng như h àn chỉnh luận án. Xin cảm ơn Đ ủ , G Trường Đại học Thông tin Liên lạc và đồng nghiệp đã động vi n, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và công tác. Trân trọng ! Nghi n cứu sinh Trầ Vă T ận iv TÓM TẮT Cấu hình nghịch ưu tăng áp I ( witch st inv rt r), nhất là cấu hình nghịch ưu tăng áp cải tiến qSBI (quasi- witch st inv rt r) c đặc tính hoạt động tương tự với cấu hình nghịch ưu nguồn Z (Z−s urc inv rt r) như: hả năng tăng hoặc giảm điện áp với một gi i đ ạn chuy n đổi và giảm sự ảnh hưởng củ nhi u điện t EMI.

Không những thế, cấu hình qSBI sử d ng t hơn 1 t điện và 1 cuộn cảm so với cấu hình nghịch ưu nguồn Z. Kết quả à k ch thước và giá thành củ I giảm đáng k so với nghịch ưu nguồn Z. Vì vậy, cấu hình nghịch ưu tăng áp cải tiến hoàn toàn có th được ng đ thay thế nghịch ưu tru n thống c ng như nghịch ưu nguồn Z trong các ứng d ng công suất thấp. Mặt khác, không giống như việc đi u khi n điện áp trên thanh cái DC trong cấu hình nghịch ưu nguồn Z, giá trị đỉnh củ điện áp trên thanh cái DC của cấu hình qSBI luôn bằng với giá trị điện áp trên t điện n n điện áp trên thanh cái DC của cấu hình qSBI có th đi u khi n trực tiếp th ng u đi u khi n điện áp trên t.

Trong luận án này sẽ tìm hi u và phân tích hoạt động của cấu hình nghịch ưu tăng áp và gh p tầng nghịch ưu tăng áp ph n cạnh đ , phương pháp đi u chế độ rộng ung (P M) mới sẽ được sử d ng đ tăng độ lợi áp và cải thiện chỉ số đi u chế nâng cao chất ượng đầu ra của bộ nghịch ưu Ng ài r , ộ đi u khi n điện áp trên t c ng được sử d ng đ giữ ổn định điện áp ng r khi điện áp nguồn cung cấp ở đầu và th đổi hoặc khi có sự th đổi của tải đầu r Dựa trên cấu h nh I được ph n t ch, cấu h nh gh p tầng nghịch ưu tăng áp ph đ ậc được đ xuất với một giải thuật đi u khi n các module trong cấu h nh nhằm giảm các thành phần sóng hài bậc cao củ điện áp ng r iệc n ng c hệ số tăng áp ch các mạch nghịch ưu c ng sẽ được nghi n cứu và đ uất nhằm cải thiện hệ số tăng áp ch các mạch nghịch ưu Cấu hình ghép tầng nghịch ưu tăng áp ph đ ậc đ xuất giải u ết được các vấn đ xảy ra trong nghịch ưu đ ậc truy n thống đ à vấn đ không cân bằng nguồn áp một chi u ( C) đầu và cung cấp giữ các m u tr n ất k ph nà việc ng n mạch xảy ra trong cầu H của mạch nghịch ưu tru n thống n ng c hệ số tăng áp, đồng thời làm cải thiện độ méo hài tổng (THD) và giảm sự ảnh hưởng củ nhi u điện t (EMI) Các kết uả ý thu ết sẽ được ki m tr tr n m hình mô phỏng trên phần m m chuyên d ng P IM Đồng thời cấu h nh đ xuất c ng được thực nghiệm trên phần cứng có sử d ng mạch đi u khi n ằng kit P TM 320F28335 đ ki m chứng với các kết quả phân t ch ý thu ết và m phỏng. v ABSTRACT The switched boost inverter (SBI) topology, especially the quasi switched boost inverter (qSBI) configuration, has the same operating principle as the Z-source inverter such as buck-boost voltage capability with single stage conversion and electromagnetic interference immunity. Compared to the Z-source inverter, the qSBI uses one less inductor and one less capacitor. As a result, the size and cost of the inverter are reduced significantly.

So, the qSBI can be used to replace traditional inverters as well as Z-source inverter in low power applications. On the other hand, unlike the DC-link voltage controller in the Z-source inverter topology, because the peak DC-link voltage of the qSBI is the same as the capacitor voltage of the qSBI, the dc-link voltage in the qSBI can be controlled directly through controlling the capacitor voltage. This dissertation will focus on researching and analyzing the operating principles of the quasi switched boost inverter topology and cascaded three-phase quasi switched boost inverter topology. Besides, a new PWM control method will be applied to the quasi switched boost inverter topology to increase voltage gain and improve modulation index for high-quality output.

The capacitor voltage controller is also used to keep constant output voltage when the supply input voltage changes or the load changes. Based on the analyzed quasi switched boost inverter topology, a cascaded three- phase multi-level quasi switched boost inverter is proposed. Furthermore, a control strategy for modules in the cascaded multilevel quasi switched boost inverter topology is also presented to limit high harmonic components in output voltage. Besides, The strategies for improving voltage gain is also researched and proposed.

The cascaded three-phase multi-level quasi switched boost inverter solves the problems in the traditional cascaded multi-level inverter as following: unbalance source DC voltage problem between modules, module voltage cannot be higher than source DC voltage. and shoot-through problem in H-bridge. Also, the cascaded three-phase multi-level quasi switched boost inverter has low THD of the output voltage and EMI imunity capability. Theoretical results will be verified on the simulation model using PSIM software.

The proposed configuration was also tested on hardware using the DSP TMS320F28335 control circuit to validate the theoretical analysis and simulation results. vi MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. iii LỜI CẢM ƠN. v DANH SÁCH HÌNH.

x DANH SÁCH BẢNG. xii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT. xiii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU. xiii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .1 Tổng quan v vấn đ nghi n cứu.3 Nghị h ng gh t ng .2 M c đ ch củ đ tài.3 Nhiệm v và giới hạn củ đ tài.

9 1 4 Phương pháp nghi n cứu. 9 1 5 Đi m mới củ đ tài.6 Giá trị thực ti n củ đ tài. 10 CHƯƠNG 2: CƠ Ở LÝ THUYẾT .2 Nghị h tăng á t n th ng -H).3 C hình bản của nghị h ng ồn Z. 18 CHƯƠNG 3: O ÁNH NGHỊCH LƯ T NG ÁP CẢI TIẾN ( I) ỚI NGHỊCH LƯ CẦU H KẾT HỢP MẠCH T NG ÁP C-DC.

24 vii 3 1 Đặt vấn đ .2 Phân tích, so sánh cấu h nh củ I-H và qSBI.1 Giới thiệu khái quát.2 Phân tích nguyên lý ho t ộng của c u hình BDI-H.3 Phân tích nguyên lý ho t ộng của c u hình qSBI. 29 3 3 T nh t án tổn h và hiệu suất. 36 nh t n ộn ảm. 36 nh t n tụ ện.

36 3 4 ết uả thực nghiệm. 38 ết uận chương 3. 39 CHƯƠNG 4: Đ T MẠCH T NG ÁP C-DC .