Luận án Nghiên cứu điều khiển hệ truyền động biến tần đa mức có tính đến sự cố van bán dẫn

tải 
Cảm biến 
đo dòng tải 
và áp 
Cảm biến 
đo áp ra 
trên mỗi 
cầu 
Khả năng 
kháng 
nhiễu 
Cao Thấp Thấp Thấp Thấp Cao 
* Kết quả mô phỏng thuật toán xử lý lỗi. 
Hình 2. 29 Với thông số và kịch bản mô phỏng nhƣ Phụ lục 5, thu đƣợc những 
kết quả của hệ thống khi vận hành với phƣơng pháp SVM thông thƣờng và SVM 
cải tiến cho trƣờng hợp lỗi hở mạch van, đƣợc thể hiện nhƣ sau: Hình 2. 29 (I) mô 
tả các kết quả khi sử dụng phƣơng pháp điều chế SVM thông thƣờng. Trƣớc thời 
điểm 0.1s, không có sự cố hở mạch nên điện áp và dòng điện đầu ra cân bằng. Điện 
áp CMV có giá trị trong khoảng [-107V;13V]. Tại thời điểm 0.1s, van S1 của cầu 
HA3 gặp lỗi, đầu ra của hệ thống mất cân bằng. Ảnh hƣởng của lỗi hở mạch đến 
CHB-MLI càng lớn khi có 4 cầu HA3, HB1, HB3 và HB5 đồng loạt gặp sự cố. 
Hình 2. 29 (II) và Bảng 2. 11 thể hiện các kết quả khi hệ thống áp dụng phƣơng 
pháp SVM cải tiến trong trƣờng hợp có lỗi hở mạch van. Khi bình thƣờng, điện áp 
đầu ra bằng 185V, dòng điện trên tải là 3.8A, điện áp ra có mức (-5,5) và đảm bảo 
cân bằng, CMV bằng 3dcV . Sau thời điểm 0.1s, van S1 của cầu HA3 bị hở mạch, 
 57 
sự cố đƣợc phát hiện sau 1ms sau đó đƣợc khắc phục bằng phƣơng pháp SVM cải 
tiến. Mức điện áp của pha A giảm xuống còn 4 do cầu HA3 đã bị loại bỏ khỏi hệ 
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
Không lỗi Có lỗi Có lỗi
HA3 bị lỗi
HA3, HB1, BH3, BH5
 bị lỗi
-6
-4
-2
0
2
4
6
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
-50
0
50
D
ò
n
g
 đ
iệ
n
q
u
a 
tả
i 
[A
]
Đ
iệ
n
 á
p
co
m
m
o
n
-m
o
d
e 
[V
]
a)
b)
c)
d)
-200
-100
0
100
200
Đ
iệ
n
 á
p
 p
h
a 
n
g
h
ịc
h
 l
ƣ
u
 [
V
]
-200
-100
0
100
200
Đ
iệ
n
 á
p
 p
h
a
 t
rê
n
 t
ải
 [
V
]
Pha A Pha B Pha C 
D
ò
n
g
 đ
iệ
n
q
u
a
 t
ả
i 
[A
]
Đ
iệ
n
 á
p
 p
h
a
n
g
h
ịc
h
 l
ƣ
u
 [
V
]
Đ
iệ
n
 á
p
 p
h
a
 t
rê
n
 t
ả
i 
[V
]
-200
-100
0
100
200
-200
-100
0
100
200
Không lỗi Có lỗi Có lỗi
HA3 bị lỗi
HA3, HB1, BH3, BH5
 bị lỗi
0.1 0.15 0.2
Đ
iệ
n
 á
p
c
o
m
m
o
n
-m
o
d
e 
[V
]
0.250.05
-150
-100
-50
0
50
100
Pha A Pha B Pha C
c)
-6
-4
-2
0
2
4
6
a)
b)
d)
II 
I 
13V 
-107V 
13V 
-13V -40V 
40V 
66V 
-66V 
26V 
-107V 
52V 
-94V 
 58 
Hình 2. 29. Dạng sóng a) điện áp pha nghịch lưu b) điện áp pha trên tải c) dòng điện 
qua tải d) CMV của hệ thống khi áp dụng thuật toán SVM thông thường (I), cải tiến (II) 
thống bằng contactor. Điện áp đầu ra bằng 185V, dòng điện đầu ra và chất lƣợng 
điện áp không đổi. Sau thời điểm 0.2s, van S3 của các cầu HB1, HB3 và HB5 bị hở 
mạch, do đó điện áp cực đại mà CHB-MLI có thể tạo ra giảm xuống còn 138V. 
Mức điện áp pha B giảm còn (-2, 2) vì 3 cầu H của pha này bị lỗi. Dòng điện giảm 
xuống do điện áp đặt mới giảm. Điện áp CMV trong 2 trƣờng hợp có lỗi sẽ tăng lên 
do các trạng thái làm CMV nhỏ nhất bị lỗi nên không thể sử dụng. 
Bảng 2. 11. Kết quả mô phỏng khi sử dụng SVM cải tiến. 
Trƣờng hợp Không lỗi HA3 bị lỗi 
HA3, HB1, HB3, 
HB5 bị lỗi 
Thời gian 0 – 0.1s 0.1s – 0.2s 0.2s -0.3s 
Điện áp đặt 185V 
Điện áp đầu ra 185V 138V 
Mức trạng thái 
Pha A [-5;5] [-4;4] [-4;4] 
Pha B [-5;5] [-5;5] [-2;2] 
Pha C [-5;5] [-5;5] [-4;4] 
THD 2.9% 2.9% 5.4% 
Dòng điện 3.8A 3.8A 2.7A 
CMV [-13V;13V] [-40V;40V] [-66V;66V] 
Bảng 2. 12 so sánh kết quả về thực hiện điều chế SVM đề xuất cho nghịch lƣu đa 
mức cầu H nối tầng trong trƣờng hợp lỗi van bán dẫn và các phƣơng pháp đã có. Từ 
kết quả thu đƣợc nhận thấy rằng thuật toán đề xuất có ƣu điểm đặc biệt là triển khai 
đơn giản, có thể triển khai đến mức mong muốn, có khả năng phát hiện và xử lý lỗi. 
Bên cạnh đó, với cách xây dựng của thuật toán cũng có thể dễ dàng triển khai việc 
tối ƣu điện áp common mode hoặc tối ƣu đóng cắt 
Bảng 2. 12. So sánh thuật toán đề xuất với các thuật toán đã có. 
 Khái quát 
điều chế 
vector 
không gian 
[43] 
Phương 
pháp 
“bypass” 
[80] 
Phương 
pháp dịch 
điểm trung 
tính [79][41] 
Điều chế 
vector không 
gian xử lý lỗi 
[81] 
Thuật toán 
đề xuất 
(cải tiến) 
Phát hiện 
lỗi 
Không Không Không Không Có 
Xử lý lỗi Không Có Có Có Có 
Độ phúc 
tạp của 
thuật 
toán 
Đơn giản 
Khái quát 
hóa 
Đơn giản 
Phức tạp 
Chƣa khái 
quát hóa 
Phức tạp 
Khái quát 
hóa 
Đơn giản 
Khái quát 
hóa 
 59 
Tính 
năng 
khác 
Tối ƣu tần 
số đóng cắt 
van bán dẫn 
Không Không Không Tối ƣu điện 
áp common 
mode 
2.4.3. Mô phỏng và đánh giá hệ truyền động FOC – IM cấp nguồn bởi 
nghịch lưu đa mức với các kịch bản khác nhau. 
 Mô phỏng kiểm chứng 
 * Thông số và kịch bản mô phỏng 
Để đánh giá ảnh hƣởng của lỗi đến hệ thống và hoạt động của thuật toán phát 
hiện, xử lý lỗi của CHB – MLI khi cấp nguồn cho hệ truyền động FOC – IM. Do 
đó, mô phỏng đƣợc thực hiện với các điều kiện sau: 
Các bộ điều khiển dòng điện, từ thông, tốc độ đã đƣợc thiết kế và tham số của 
động cơ cho đầy đủ, mô phỏng đƣợc xây dựng cho ba trƣờng hợp với cùng điều 
kiện. 
- Trƣờng hợp I: chỉ loại bỏ cầu H bị lỗi, không can thiệp thuật toán điều chế 
- Trƣờng hợp II: loại bỏ cầu H bị lỗi và các cầu H tƣơng ứng ở các pha khác, 
dùng thuật toán SVM để điều chế lại [80] 
- Trƣờng hợp III: chỉ loại bỏ cầu H bị lỗi, thực hiện điều chế lại theo phƣơng án 
đề xuất. 
Kịch bản mô phỏng nhƣ bảng dƣới đây: 
Bảng 2. 13. Kịch bản mô phỏng tải động cơ 
Thời gian 0 - 0.4s 0.4 - 1s 1 - 1.5s 1.5 – 2s 2 – 2.5s 
ref 
(vòng/p) 
0 0→1470 1470 1470 1470 
Lỗi 0 0 0 HA1 HA1, HA3 , HB1 
* Kết quả mô phỏng 
a, Đánh giá mức độ suy giảm của điện áp 
Bảng 2. 14. Thống kê mức giảm điện áp 
Phương pháp 
Độ giảm điện áp (%) 
Lỗi 
0 HA1 HA1, HA3 ,HB1 
Trƣờng hợp III 0 10 30 
Trƣờng hợp II 0 20 40 
 60 
Thuật toán SVM đề xuất (cải tiến) đã loại bỏ vùng vector điện áp bị lỗi, sau đó sử 
dụng đến các trạng thái mạch nghịch lƣu dƣ trong việc cùng tạo ra một vector điện 
áp để cho điện áp đầu ra nghịch lƣu là lớn nhất có thể. Điện áp lớn nhất đầu ra của 
nghịch lƣu trong cùng điều kiện lỗi khi áp dụng trƣờng hợp III và trƣờng hợp II thể 
hiện nhƣ Hình 2. 30, Hình 2. 31, mức độ độ suy giảm điện áp của hai trƣờng hợp 
thể hiện nhƣ Bảng 2. 14. Từ kết quả thu đƣợc có thể thấy với cùng điều kiện lỗi 
thuật toán đề xuất mức độ suy giảm điện áp đầu ra nghịch lƣu nhỏ hơn 10 % so với 
phƣơng pháp ở trƣờng hợp II. 
Hình 2. 30. Biên độ điện áp tối đa của CHB-MLI điều chế trường hợp III 
Hình 2. 31. Biên độ điện áp tối đa của CHB-MLI điều chế với thuật toán SVM 
trường hợp II 
b, Đánh giá về tốc độ độ 
Hình 2. 32, Hình 2. 33, Hình 2. 34 thể hiện đáp ứng của tốc độ của 3 trƣờng 
hợp, cụ thể nhƣ sau: 
- Trong khoảng 0 đến 1,5s, khi không có lỗi của CHB - MLI, tốc độ động cơ bám 
giá trị đặt, hoạt động ổn định ở tốc độ định mức 1470v/ph, phƣơng pháp điều khiển 
FOC hoạt động bình thƣờng. 
3580 
2863 
2148 
3222 3580 
2506 
2694 
2694 
 61 
Hình 2. 32. Đáp ứng tốc độ khi dùng thuật toán SVM cải tiến. 
Hình 2. 33. Đáp ứng tốc độ khi dùng thuật toán của trường hợp II 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
0
500
1000
1500
Hình 2. 34. Đáp ứng tốc độ khi dùng thuật toán của trường hợp I 
- Trong khoảng từ 1,5 đến 2s khi xảy ra sự cố ở HA1, với trƣờng hợp I tốc độ có 
sự dao động trong khoảng 1469-1471v/ph, điều này là do điện áp không thể tạo ra 
nhƣ yêu cầu của phƣơng pháp điều khiển dẫn đến có méo dạng về dòng điện, điện 
áp làm suy giảm từ thông và momen. Đối với phƣơng pháp SVM trong trƣờng hợp 
Thời gian (s) 
T
ố
c 
đ
ộ
 (
rp
m
) 
Thời gian (S) 
 62 
II và III, do vector điện áp lỗi đã đƣợc loại bỏ và giá trị điện áp có thể tạo ra của 
CHB – MLI lớn hơn điện áp định mức của động cơ nên hệ thống làm việc bình 
thƣờng. 
- Trong khoảng từ 2 đến 2,5s, các cầu HA1, HA3, HB1 đồng thời có lỗi, với 
trƣờng hợp I, do mức độ mất cân bằng của điện áp lớn hơn do đó mức độ đập mạch 
tốc độ cũng lớn hơn, dao động trong khoảng 1465-1473 vòng/phút. Đối với trƣờng 
hợp II, III tốc độ ổn định kể cả khi có sự cố do đã đƣợc giới hạn lại điện áp từ đó 
giới hạn lại tốc độ. Tuy nhiên, trƣờng hợp III với thuật toán SVM đề xuất tốc độ ra 
là lớn hơn (1345 vòng/phút) so với phƣơng pháp SVM trƣờng hợp II (1200 
vòng/phút). Tốc độ lớn hơn này là do việc giới hạn điện áp và tần số của phƣơng 
pháp đề xuất có xét đến các trạng thái dƣ trong việc cùng tạo ra 1 vector điện áp đã 
cho phép điện áp ra là lớn hơn. Thống kê tốc độ của 3 phƣơng pháp trong các 
khoảng thời gian khác nhau thể hiện nhƣ Bảng 2. 15. 
Bảng 2. 15. Tốc độ động cơ 
 Thuật toán Trƣờng hợp III Trƣờng hợp II Trƣờng hợp I 
1 – 1.5s 1470 vòng/ph 1470 vòng/ph 1470 vòng/ph 
1.5 -2s 1470 vòng/ph 1470 vòng/ph 1469 - 1471v/ph 
2 - 2.5s 1345 vòng/ph 1200 vòng/ph 1463 - 1475v/ph 
c, Đánh giá về momen 
Momen động cơ tạo ra ở ba phƣơng án thể hiện ở Hình 2. 35, Hình 2. 36, Hình 
2. 37, kết quả cụ thể nhƣ sau: 
- Trong khoảng 0 đến 1,5s, khi không có lỗi, cả ba phƣơng án đều có momen tạo 
ra ổn định ở 7380Nm. 
- Trong khoảng từ 1,5 đến 2s khi có lỗi cầu HA1 với thuật toán SVM cải tiến và 
SVM của trƣờng hợp II momen vẫn ổn định, do điện áp và từ thông là không đổi. 
Tuy nhiên, với phƣơng pháp SVM của trƣờng hợp I momen có độ đập mạch lớn 
hơn (7000Nm -7800 Nm) bởi từ thông cũng bị đập mạch do ảnh hƣởng của điện áp 
khi xảy ra lỗi đã bị suy giảm, trong khi đó tần số vẫn giữ nguyên. 
- Trong khoảng từ 2 đến 2,5s, các cầu HA1, HA3, HB1 đồng thời có lỗi, phƣơng 
pháp SVM trong trƣờng hợp I mức độ đập mạch của từ thông tăng lên làm cho độ 
đập mạch của momen tăng lên rất lớn (5000Nm-10000Nm) khi có lỗi gây nguy 
hiểm cho hệ thống. Với thuật toán đề xuất và thuật toán SVM nhƣ trƣờng hợp II đã 
đƣợc giới hạn lại về momen do đã đƣợc giới hạn về tốc độ thông qua giới hạn điện 
áp. Tuy nhiên, momen của phƣơng pháp đề xuất tạo ra cũng lớn hơn momen của 
phƣơng pháp của trƣờng hợp II do điện áp và tốc độ lớn hơn tƣơng ứng đã thể hiện 
ở trên 
 63 
Hình 2. 35. Đáp ứng momen khi dùng thuật toán SVM cải tiến với trường hợp III 
Hình 2. 36. Đáp ứng momen khi dùng thuật toán SVM với trường hợp II 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
0
2000
4000
6000
8000
10000
Time (s) 
Hình 2. 37. Đáp ứng momen khi dùng thuật toán SVM với trường hợp I. 
M
o
m
en
 (
N
m
) 
 64 
Hình 2. 38. Đáp ứng từ thông khi dùng thuật toán SVM với trường hợp I 
d, Đánh giá về điện áp, dòng điện 
Hình 2. 39, Hình 2. 40, Hình 2. 41 mô tả điện áp dây của động cơ khi dùng 
thuật toán đề xuất, thuật toán SVM với trƣờng hợp II và thuật toán SVM với trƣờng 
hợp I. Nhận thấy vấn đề mất cân bằng điện áp xảy ra ở thuật toán của trƣờng hợp I 
đã đƣợc giải quyết khi áp dụng thuật toán đề xuất và thuật toán sử dụng phƣơng 
pháp của trƣờng hợp II. Với thuật toán đề xuất nhƣ Hình 2. 39, sau thời điểm 2s, do 
ảnh hƣởng của lỗi điện áp ra của CHB-MLI đƣợc giới hạn lại và không đủ cho động 
cơ chạy ở tốc độ định mức. Lúc này, tốc độ động cơ sẽ đƣợc giới hạn để duy trì hoạt 
động chủ động cho hệ thống. 
 65 
-4000
-2000
0
2000
4000
6000
0 0.5 1
-6000
1.5 2 2.5
Time (s) 
Hình 2. 39. Điện áp dây khi dùng thuật toán SVM cải tiến (trường hợp III) 
Time (s) 
Hình 2. 40. Điện áp dây khi dùng thuật toán SVM phương pháp trong trường hợp II 
Đ
iệ
n
 á
p
 U
A
B
, 
U
B
C
 (
V
) 
 66 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
-6000
-4000
-2000
0
2000
4000
6000
Time (s) 
Hình 2. 41. Điện áp dây khi dùng thuật toán SVM trong trường hợp I 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
-500
0
500
1.42 1.44 1.46 1.9 1.92 1.94 1.96
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
2.4 2.42 2.44 2.46 2.48
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
1.4 1.48
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
1.98
Time (s) 
Hình 2. 42. Điện áp dây khi dùng thuật toán SVM cải tiến (trường hợp III) 
1.92 1.94 1.96
-400
-300
-200
-100
100
200
300
400
1.42 1.44 1.46 2.4 2.42 2.44 2.46
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
0 0.5 1 1.5 2 2.5
-500
0
500
1.4 1.981.48 2.48
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
1.9
0
Time (s) 
Hình 2. 43. Dòng điện pha A va B khi sử dụng thuật toán trong trường hợp I 
Đ
iệ
n
áp
U
A
B
, 
U
B
C
(V
) 
D
ò
n
g
 đ
iệ
n
 (
A
) 
D
ò
n
g
 đ
iệ
n
 (
A
) 
 67 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
Time (s) 
Hình 2. 44. Điện áp common-mode khi dùng SVM cải tiến trong trường hợp III 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
Time (s) 
Hình 2. 45. Điện áp common-mode khi dùng SVM trong trường hợp I 
Hình 2. 46. Mức trạng thái kAN, kBN, kCN khi xét tới lỗi van trong phương pháp 
SVM cải tiến 
Đ
iệ
n
 á
p
 U
Z
N
 (
V
) 
Đ
iệ
n
 á
p
 U
Z
N
 (
V
) 
 68 
Hình 2. 47. Mức trạng thái kAN, kBN, kCN khi xét tới lỗi van trong trường hợp II 
Bảng 2. 16. Điện áp Common - mode ở hai trường hợp. 
Thời gian 
Giá trị CMV 
Trƣờng hợp III Trƣờng hợp I 
1 - 1.5s (-200V, 200V) (-1900V, 200V) 
1.5 - 2s (-1240V, 1240V) (-2270V, 620V) 
2 – 2.5s (-820V, 820V) (-2100V, 620V) 
Bảng 2. 17. Mức trạng thái từng pha theo kịch bản mô phỏng. 
Thời 
gian 
0 – 1.5s 1.5 – 2s 2 – 2.5s 
Lỗi 0 HA1 HA1, HA3, HB1 
 kAN kBN kCN kAN kBN kCN kAN kBN kCN 
Trường 
hợp III 
[-5;5] [-5;5] [-5;5] [-4;4] [-5;5] [-5;5] [-3;3] [-4;4] [-4;4] 
Trường 
hợp II 
[-5;5] [-5;5] [-5;5] [-4;4] [-4;4] [-4;4] [-3;3] [-3;3] [-3;3] 
Hình 2. 43, Hình 2. 44 thể hiện dòng điện pha A và pha B khi dùng thuật toán đề 
xuất và thuật toán nhƣ trƣờng hợp I. Nhận thấy vấn đề mất cân bằng dòng điện ở 
thuật toán ở trƣờng hợp I đã đƣợc giải quyết bởi thuật toán SVM khắc phục lỗi hở 
mạch van. Với phƣơng pháp ở trƣờng hợp II dạng điện áp, dòng điện đƣợc giới hạn 
tƣơng tự nhƣ thuật toán đề xuất nhƣng có giá trị nhỏ hơn do vùng vector điện áp 
loại bỏ lớn hơn, điều này sẽ đƣợc thể hiện rõ ở mức điện áp trên pha. 
Khi hoạt động ổn định ở vùng tốc độ định mức, không xuất hiện lỗi, điện áp 
common-mode ở phƣơng pháp SVM đề xuất ở Hình 2. 44 (điện áp trong khoảng (-
200V, 200V)) đã giảm xuống so với việc sử dụng thuật toán thông thƣờng ở Hình 2. 
45 (điện áp trong khoảng (-1900V, 200V). Khi có lỗi hở mạch xảy ra, giá trị CMV 
tăng lên do các mức trạng thái có giá trị CMV nhỏ đã bị loại bỏ do sự cố. Phƣơng 
 69 
pháp của trƣờng hợp II có điện áp common mode tƣơng đƣơng phƣơng pháp đề 
xuất trong các trƣờng hợp. 
Hình 2. 46, Hình 2. 47 mô tả mức trạng thái từng pha A,B,C của phƣơng pháp 
đề xuất và phƣơng pháp của trƣờng hợp II. Ở vùng tốc độ định mức, khi không có 
lỗi, các mức trạng thái các pha kAN, kBN, kCN đều nằm trong khoảng [-5;5]. Tuy 
nhiên sau thời điểm 1,5s, cầu HA1 gặp sự cố mức trạng thái hay dạng điện áp pha 
giữa 2 phƣơng pháp có sự khác nhau. Mức trạng thái đầu ra trên pha của hai 
phƣơng pháp đƣợc thể hiện nhƣ Bảng 2. 17. Ta có thể dễ dàng nhận thấy, với thuật 
toán đề xuất đã lựa chọn các trạng thái dƣ trong việc tạo nên cùng một vector điện 
áp sẽ cho ra điện áp của CHB – MLI lớn hơn. Ví dụ, ở thời điểm 2 – 2,5s với 
phƣơng pháp đề xuất pha A lỗi hai cầu H nên mức trạng thái trên pha A là [-3,3], 
pha B do ảnh hƣởng của lỗi chính pha B và pha A nên mức trạng thái là [-4,4], pha 
C tuy không có lỗi nhƣng do ảnh hƣởng của lỗi pha A và B, để đảm bảo điện áp cân 
bằng trên tải mức pha C đƣợc giới hạn là [-4,4]. Với phƣơng pháp của trƣờng hợp II 
lúc này cả pha A, B, C đều có mức là [-3,3]. Nhƣ vậy, nhìn vào mức trạng thái đầu 
ra CHB – MLI có thể dễ dàng nhận thấy phƣơng pháp đề xuất đã cho điện áp đầu ra 
lớn hơn một lớp không gian vector điện áp, qua đó làm cho tốc độ, momen lớn hơn. 
Áp dụng thuật toán phát hiện, xử lý lỗi của nghịch lưu đa mức cấu trúc cầu H nối 
tầng khi cấp nguồn cho hệ truyền động FOC – IM thu được kết quả: điện áp, dòng 
điện đã được giới hạn đảm bảo sự sụt giảm là nhỏ nhất, cân bằng. Tốc độ được giới 
hạn thông qua giới hạn của điện áp. Từ đó, hệ truyền động có thể duy trì hoạt động 
hoặc dừng chủ động hệ thống. 
2.5. Kết luận chương 2 
Chƣơng 2 luận án đã đề xuất và đƣợc kiểm chứng bằng mô phỏng phƣơng pháp 
thực hiện một cách thống nhất (tổng quát hóa) điều chế vector không gian cho 
nghịch lƣu đa mức cấu trúc cầu H nối tầng đến mức mong muốn, kể trong trƣờng 
hợp lỗi van bán dẫn, cụ thể: 
- Trong trƣờng hợp van bán dẫn bình thƣờng, điều chế vector không gian đảm 
bảo về điều kiện tối ƣu đóng cắt. 
- Trong trƣờng hợp van bán dẫn bị lỗi, điều chế vector không gian đảm bảo điều 
kiện tối ƣu điện áp common mode. 
- Ứng dụng thuật toán đã đề xuất cho CHB – MLI trong điều kiện lỗi khi cấp 
nguồn cho hệ truyền động FOC – IM. Phƣơng pháp đề xuất đã thu đƣợc kết kết quả 
nhƣ sau: hệ truyền động có thể tiếp tục làm việc; độ giảm điện áp là nhỏ nhất, qua 
đó tốc độ và momen đảm bảo mức độ giảm là nhỏ nhất. 
 70 
Như vậy, bộ điều chế vector không gian cùng nghịch lưu đa mức đã tạo ra được 
điện áp lên cực động cơ đảm bảo về biên độ, góc pha và tần số mà bộ điều khiển 
dòng điện đòi hỏi. Tuy nhiên, với cách triển khai của phương pháp điều chế SVM sẽ 
chỉ có thể lựa chọn một trong các mục tiêu như tối ưu điện áp common mode, tối ưu 
đóng cắt Bên cạnh đó, với phương pháp điều chế SVM sẽ luôn tồn tại điện áp 
common mode trong khoảng 
5
[0; ]U
3
DC phụ thuộc vào hệ số điều chế. Do đó để 
giải quyết vấn đề này, Chương 3 sẽ đề xuất ứng dụng phương pháp điều khiển dự 
báo dòng điện cho nghịch lưu đa mức cấu trúc cầu H nối tầng có khả năng thực 
hiện đồng thời triệt tiêu điện áp common mode và tối ưu đóng cắt.
71 
Chương 3. Ứng dụng điều khiển dự báo cho mạch vòng dòng 
điện của nghịch lưu đa mức cầu H nối tầng 
Phƣơng pháp điều khiển dự báo tập điều khiển hữu hạn (FCS – MPC) là kỹ thuật 
điều khiển hay, phù hợp cho CHB – MLI, đặc biệt là kỹ thuật này dễ triển khai 
trong thực tế [49]. Trong chƣơng này, luận án trình bày cách xây dựng thuật toán 
MPC cải tiến cho CHB – MLI. Áp dụng kết quả của chƣơng 2 trong việc xây dựng 
thành công dƣới dạng tổng quát trạng thái mạch nghịch lƣu, FCS – MPC sẽ lựa 
chọn đƣợc các vector điện áp chuẩn để đảm bảo tối ƣu sai lệch dòng điện, triệt tiêu 
điện áp common mode, giảm tần số đóng cắt van bán dẫn thông qua hàm mục tiêu 
của bộ điều khiển. Nhƣ vậy, dù FCS – MPC không có khâu tổng hợp vector điện áp 
từ 3 vector điện áp gần nhất nhƣng vấn đề triệt tiêu điện áp common mode, giảm 
tần số đóng cắt van bán dẫn đã đƣợc giải quyết. Luận án cũng đồng thời xây dựng 
phƣơng pháp điều khiển MPC cho CHB – MLI trong trƣờng hợp lỗi van bán dẫn 
công suất. Bằng việc áp dụng thuật toán phát hiện và xử lý lỗi ở chƣơng 2, đã loại 
bỏ đƣợc những vector điện áp không gian bị lỗi. Do đó, bộ điều khiển vẫn có thể 
tiếp tục làm việc hoặc dừng chủ động. 
Để nâng cao tính khả thi của phƣơng pháp trong triển khai trong thực tế, luận án 
cũng đề xuất thuật toán 19 vector điện áp liền kề. Với thuật toán đề xuất, hàm mục 
tiêu của bộ điều khiển dự báo dòng điện sẽ chỉ thực hiện 19 lƣợt tính toán với mức 
bất kỳ của bộ biến đổi CHB. Cùng với việc thực hiện triển khai trên thiết bị điều 
khiển FPGA cho phép 19 lƣợt tính toán song song sẽ cho thời gian tính toán là nhỏ 
nhất (tƣơng đƣơng với 1 lƣợt tính toán). 
3.1. Thiết kế bộ điều khiển dự báo dòng điện cho nghịch lưu đa mức cầu 
H nối tầng cấp nguồn hệ truyền động không đồng bộ. 
Cấu trúc điều khiển FCS – MPC với nghịch lƣu đa mức kết hợp phát hiện và xử 
lý lỗi đƣợc xây dựng theo nguyên lý điều khiển tựa từ thông rotor đƣợc thể hiện tại 
Hình 3. 1. Trong cấu trúc này nghịch lƣu đa mức kết hợp phát hiện và xử lý lỗi 
đƣợc áp dụng từ kết quả nghiên cứu tại chƣơng 2. Đồng thời nhận thấy lƣợng đặt từ 
thông và mômen đƣợc xác định bởi bộ điều khiển tốc độ và từ thông theo yêu cầu. 
Trong khi đó bộ điều khiển dòng điện đảm bảo sai lệch dòng