RealEDU.

1. 1
BỘ GIÁO DỤ Đ Ạ
C VÀ ÀO T O
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------------------------
BÙI VĂN TÙNG
NGHIÊN CỨ Ứ
U, NG D NG PHÁP
ỤNG PHƯƠ Đ Ề
I U KHIỂN
HIỆN ĐẠI BỘ NGHỊCH LƯU MỘT PHA
Chuyên ngành: Đ ề
i u khiển và Tự động hóa
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Đ Ề Ể Ự
I U KHI N VÀ T ĐỘNG HÓA
NG C:
ƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌ
PSG.TS. NGUYỄN VĂN LIỄN
HÀ NỘI - 2012

2. 2
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đ đ
oan ây là bản luận v n c u, k
ă ủ ố
a riêng tôi. Các s liệ ết quả
nghiên cứu, thực nghiệm trong luận văn là hoàn toàn trung thực.
Tác giả luận văn
Bùi Văn Tùng

3. 3
M C
ỤC LỤ
TRANG PHỤ BÌA......................................................................................................1
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT..............................................4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.....................................................................................5
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................7
CHƯƠNG 1. NGUYÊN LÝ BIẾN ĐỔI DC-AC ......................................................9
1.1. Bộ biế ề
n đổi DC-AC truy n thống.....................................................................9
1.2. Bộ chuyển đổi DC-DC-AC ............................................................................10
1.3. Bộ chuyển đổi DC-AC-AC ............................................................................12
1.4. Bộ chuyển đổi DC-AC kiểu mới....................................................................13
1.4.1. Mô tả chung .............................................................................................13
1.4.2. Nghịch lưu giảm áp..................................................................................14
1.4.3. Nghịch lưu tăng áp...................................................................................17
1.4.4. Nghịch lưu tăng giảm áp..........................................................................20
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP Đ Ề Ể
I U KHI N .......................................................25
2.1. Các hệ thống cấu trúc biến .............................................................................25
2.2. Đ ề
i u khiển đối với các hệ thống đ ề
i u chỉnh bằng chuyển mạch đơn.............25
2.3. Các mặt trượt..................................................................................................28
2.4. Ký hiệu ...........................................................................................................29
2.5. Đ ề
i u khiển tương đương và trượt động lý tưởng ...........................................29
2.6. Tính tiếp cận được của các mặt trượt.............................................................32
2.7. Các đ ề
i u ki u lo
ện bất biến cho các nhiễ ạn tìm được......................................36
CHƯƠNG 3. THIẾ Ế Ộ Đ Ề Ể
T K B I U KHI N...........................................................38
3.1. Thiết kế ộ đ ề
b i u khiển cho bộ nghịch lưu tăng áp .........................................38
3.1.1. Mô tả hệ ố
th ng.........................................................................................38
3.1.2. Thiết kế ộ đ ề
b i u khiển trượt ....................................................................39
3.1.3. Thiết kế ộ
m t bộ đ ề
i u khiển trượt c th
ụ ể...................................................46
3.2. Thiết kế ộ đ ề
b i u khiển cho bộ nghịch lưu tăng giảm áp ................................49
3.2.1. Mô tả ệ
h thống.........................................................................................49
3.2.2. Thiết kế ộ đ ề
b i u khiển trượt ....................................................................51
3.2.3. Thiết kế ộ ộ đ ề ể ụ
m t b i u khi n trượt c thể...................................................58
CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG KIỂ Ứ
M CH NG ...........................................................61
4.1. Đ ề
i u khiển trượt bộ nghịch lưu tăng áp..........................................................61
4.1.1. Mô hình sơ đ ề
đồ i u khiển ........................................................................61
4.1.2. Kết quả mô phỏng....................................................................................64
4.2. Đ ề
i u khiển trượt bộ nghịch lưu tăng giảm áp.................................................70
4.2.1. Mô hình sơ đ
đồ iề ể
u khi n ........................................................................70
4.2.2. Kết quả mô phỏng....................................................................................72
KẾT LUẬN...............................................................................................................78
TÓM TẮT LUẬN VĂN ...........................................................................................80

4. 4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
iL1 Dòng đ ệ
i n qua cuộn cảm L1
iL2 Dòng đ ệ
i n qua cuộn cảm L2
V1 i
Đ ện áp ra từ bộ biến đổi DC-DC A
V2 i
Đ ện áp ra từ bộ biến đổi DC-DC B
Vin i i
Đ ện áp vào (Đ ện áp một chiều)
V0 Đ ệ ủ ộ ị ư
i n áp ra c a b ngh ch l u
Vref i
Đ ện áp tham chiếu
R1 Đ ệ ở ả
i n tr t i
L Đ ệ
i n cảm, cuộn cảm
C Đ ệ
i n dung, tụ đ ệ
i n
S1, S2, S3, S4 Các chuyển mạch
γ Tín hiệ đ ề
u i u khiển, trạng thái các chuyển mạch
D, d(t) Duty cycle
s
f Tần số chuyển mạch

5. 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Bộ nghịch l ch l
ưu nguồn áp (nghị ưu giảm áp) ...........................................9
Hình 1.2. Mạch DC-DC tă ự
ng áp tr c tiếp.................................................................10
Hình 1.3. Mạch tạo ra đ ệ
i n áp AC dựa trên DC-DC tăng áp trực tiếp......................11
Hình 1.4. Bộ biế ế
n đổi DC-DC gián ti p qua AC ......................................................11
Hình 1.5. Mạch tạ đ ệ
o i n áp AC dựa trên DC-DC tăng áp gián tiếp .........................12
Hình 1.6. Mạch chuyển đổi DC-AC-AC...................................................................12
Hình 1.7. Sơ ố
đồ kh i bộ chuyể ể
n đổi DC-AC ki u mới.............................................13
Hình 1.8. Hình dạng đ ệ ở
i n áp ra V1, V2 .................................................................13
Hình 1.9. Bộ chuyể ả
n đổi DC-DC gi m áp cho phép dòng đ ệ
i n qua 2 chiều............14
Hình 1.10. Bộ nghịch lưu giảm áp............................................................................15
Hình 1.11. Đặc trưng khuế đ ệ
ch đại i n áp của bộ nghịch lưu giảm áp......................16
Hình 1.12. Mạch tương đương cho bộ ị ư ả
ngh ch l u gi m áp......................................16
Hình 1.13. Các chế độ hoạt động..............................................................................16
Hình 1.14. Bộ chuyển đổi DC-DC tăng áp cho phép dòng đ ệ
i n qua 2 chiều ...........17
Hình 1.15. Bộ nghịch lưu tăng áp .............................................................................18
Hình 1.16. Đặc trưng khuế đ ệ
ch đại i n áp của bộ nghịch lưu....................................19
Hình 1.17. Mạch tương đương cho bộ ị ư ă
ngh ch l u t ng áp .......................................19
Hình 1.18. Các chế độ hoạt động..............................................................................20
Hình 1.19. Bộ chuyển đổi DC-DC tăng áp cho phép dòng đ ệ
i n qua 2 chiều ...........21
Hình 1.20. Bộ nghịch lưu tăng giảm áp ....................................................................21
Hình 1.21. Đặc trưng khuế đ
ch đại iện áp của bộ nghịch lưu tăng giảm áp..............22
Hình 1.22. Mạch tương được cho bộ ị ư ă ả
ngh ch l u t ng gi m áp ................................23
Hình 1.23. Các chế độ hoạt động..............................................................................23
Hình 2.1. Bộ biế ă
n đổi DC-DC t ng áp......................................................................26
Hình 2.2. Bộ biế ă
n đổi DC-DC t ng áp với chuyển mạch lý tưởng...........................27
Hình 2.3. Minh họ đ ề
a i u khiển tương đương............................................................30
Hình 2.4. Minh họ đ ề
a i u khiển trượt.........................................................................35
Hình 3.1. Bộ nghịch lưu tăng áp được đ ề
i u khiển ở chế độ trượt.............................38
Hình 3.2. Mạch tương đương cho bộ nghịch lưu tăng áp .........................................39
Hình 3.3. Mô hình đ ề
i u khiển trượt bộ nghịch lưu tăng áp ......................................40
Hình 3.4. Hàm chuyển mạch.....................................................................................43

6. 6
Hình 3.5. Hình dạng của S(x)....................................................................................43
Hình 3.6. Bộ nghịch lưu tăng giảm áp được đ ề
i u khiể ở
n chế độ trượt....................50
Hình 3.7. Mạch tương đương cho bộ nghịch lưu tăng giảm áp ................................50
Hình 3.8. Mô hình đ ề
i u khiển trượt bộ nghịch lưu tăng giảm áp .............................52
Hình 3.9. Hàm chuyển mạch.....................................................................................55
Hình 3.10. Hình dạng của S(x)..................................................................................55
Hình 4.1. Mô hình đ ề
i u khiển bộ nghịch lưu DC-AC tăng áp..................................61
Hình 4.2. Mô hình bộ biến đổi DC-DC tăng áp........................................................62
Hình 4.3. Mô hình bộ đ ề
i u khiển trượt bộ nghịch lưu tăng áp .................................63
Hình 4.4. Sơ ấ
đồ c u trúc đ ề
i u khiển bộ biến đổi DC-DC tăng áp.............................64
Hình 4.5. Đ ứ đ ệ
áp ng i n áp ra bộ biến đổi DC-DC tăng áp.......................................64
Hình 4.6. Sai số ộ
đầu ra b biế ă
n đổi DC-DC t ng áp.................................................65
Hình 4.7. Đ ứ
áp ng ra của bộ biến đổi DC-DC A, B tăng áp ...................................66
Hình 4.8. Các sai số ở ộ
b biế ă
n đổi DC-DC A t ng áp ..............................................67
Hình 4.9. Các sai số ở ộ
b biế ă
n đổi DC-DC B t ng áp...............................................67
Hình 4.10. Dòng đ ệ
i n cuộn cảm của mỗi bộ DC-DC tăng áp ..................................68
Hình 4.11. u t
Đ ệ
i n đầu ra V0 của bộ nghịch lư ăng áp..............................................68
Hình 4.12. u t
Đ ứ đ ệ
áp ng i n áp ra của bộ nghịch lư ăng áp khi thay đổi tải và Vin...69
Hình 4.13. Mô hình đ ề
i u khiển bộ nghị ư ă ả
ch l u DC-AC t ng gi m áp.......................70
Hình 4.14. Mô hình bộ biến đổi DC-DC tăng giảm áp.............................................71
Hình 4.15. Mô hình bộ đ ề
i u khi ng gi
ển tr u t
ượt bộ nghịch lư ă ảm áp ......................71
Hình 4.16. Sơ ấ
đồ c u trúc đ ề
i u khiển bộ biến đổi DC-DC tăng giảm áp..................72
Hình 4.17. Đ ứ đ ệ
áp ng i n áp ra b bi
ộ ến đổi DC-DC tăng giảm áp............................73
Hình 4.18. Sai số đầu ra bộ biến đổi DC-DC tă ả
ng gi m áp......................................73
Hình 4.19. Đ ứ
áp ng ra của bộ biến đổi DC-DC A, B tăng giảm áp .........................74
Hình 4.20. Các sai số ở ộ
b biến đổi A tăng giảm áp.................................................75
Hình 4.21. Các sai số ở ộ
b biến đổi B tăng giảm áp.................................................75
Hình 4.22. u t
Đ ệ
i n đầu ra V0 bộ nghịch lư ăng giảm áp ...........................................76
Hình 4.23. u t
Đ ứ đ ệ
áp ng i n áp ra của bộ nghịch lư ăng giảm áp khi thay đổi tải và
Vin.............................................................................................................................77

7. 7
MỞ ĐẦU
Trong lĩnh vực kỹ thu t hi
ậ ệ ệ
n đại ngày nay, vi c chế tạ ộ ể
o ra các b chuy n đổi
nguồn có chấ đ ệ
t lượng i n áp cao, kích thước nhỏ gọ ế ị
n cho các thi t b sử dụ đ ệ
ng i n
là hết sức cần thiết. Quá trình xử lý biế đ ệ
n đổi i n áp một chiề đ
u thành iện áp xoay
chiều gọi là quá trình nghịch lưu DC-AC. Bộ biến đổi DC-AC hay được sử dụng ở
thiết bị ế đ ệ ă ấ ừ ệ
bi n đổi i n n ng công su t v a đặc bi t là các hệ ố đ ệ ử ụ
th ng phát i n s d ng
năng lượng tái tạo (sức gió, mặ ờ
t tr i). Trong thự ế
c t có nhiề ế
u mô hình bi n đổi DC-
AC khác nhau và được phân ra thành hai nhóm chính: 1 tầng biến đổi và 2 tầng biến
đổ đố đố
i. Bộ biến đổi là i tượng đ ề ể
i u khi n tương i phứ ạ
c t p do mô hình có tính phi
tuyến. Mục đích của các nghiên cứu là đưa ra được bộ đ ề
i u khiển nhằm đạt được
hi n o n
ệu suất biế đổi cao và đảm bả ổ định.
Để nâng cao chấ đ ề ể ộ ế ớ ứ ứ
t lượng i u khi n cho b bi n đổi, v i đề tài “Nghiên c u, ng
d i
ụng phương pháp đ ều khiển hiện đại bộ nghịch lư ộ
u m t pha” đ ứ
ã ng d ng lý
ụ
thuyế đ ề ể ệ ạ ộ đ ề ể ộ ế ể ớ
t i u khi n hi n đại t o ra b i u khi n cho b bi n đổi DC-AC ki u m i (1
t i
ầng biến đổi, được cấu trúc từ hai bộ biến đổi DC-DC) cho đ ện áp ra AC tăng hoặc
giảm so với đ ệ
i p áp vào DC, đảm bảo hiệu suất biến đổi cao và ổ ậ
n định. Lu n văn
bao gồm 4 chương, nội dung cơ ả
b n như sau:
Chương 1: Nguyên lý biến đổi DC-AC. Chương này trình bày nguyên lý biến
đổi DC-AC và một số ế
mô hình bi n đổi DC-AC trong thực tế. Trong đó, tập trung
vào ba mô hình biến đổi DC-AC kiểu mới - buck inverter, boost inverter, buckboost
- sử ụ
d ng hai bộ biế ứ
n đổi DC-DC tương ng.
Chương 2: Phương pháp đ ề
i u khiển. Chương này trình bày phương pháp đ ề
i u
khiển được đánh giá là phù hợp cho các bộ biến đổi nguồn - phương pháp đ ề
i u
khiển trượt. Cụ thể trình bày về các khái niệm về hệ ố ấ ế đ ề ể
th ng c u trúc bi n, i u khi n
tương đương, mặt trượt và tính tiếp cận được của các mặt trượt, từ đó đề xuất
phương pháp để thiết kế bộ đ ề
i u khiển trượt.
Chương 3: Thiết kế bộ đ ề ể ụ đ ề ể
i u khi n. Áp d ng nguyên lý i u khi n trượt để xây
dự ộ đ ề ể
ng b i u khi n trượt cho bộ ị ư ă ộ ị ư ă ả
ngh ch l u t ng áp và cho b ngh ch l u t ng gi m
áp.

8. 8
Chương 4: Mô phỏng kiểm chứng. Đưa ra cấu trúc của các bộ đ ề
i u khiển trên
nền Matlab & Simulink. Thực hiện mô phỏng các đáp ứng khi đã thiết kế bộ đ ề
i u
khiển và đánh giá kết quả mô phỏng.
Em xin bày tỏ lờ ả ơ ắ ớ ầ ễ ă ễ đ ậ
i c m n sâu s c t i th y PGS.TS. Nguy n V n Li n ã t n
tình hướng dẫn trong suốt thời gian qua. Do hạn chế về trình độ củ ả
a b n thân nên
luận văn còn có những khiếm khuyết, sai sót. Em mong nhận được nhiều ý kiến
đ ũ ư ữ ờ ừ ầ ệ
óng góp c ng nh nh ng l i khuyên t các th y, cô cùng các đồng nghi p để có
thể thấ ữ đ ề ầ ứ ổ ệ
y rõ nh ng i u c n nghiên c u b sung, giúp cho vi c xây dựng đề đạ
tài t
đến kế ả ệ
t qu hoàn thi n hơn.
Ngày tháng 4 năm 2012
Học viên
Bùi Văn Tùng

9. 9
CHƯƠNG 1. NGUYÊN LÝ BIẾN ĐỔI DC-AC
1.1. Bộ biến đổi DC-AC truyền thống
Bộ biến đổi DC-AC truyền thống (như hình 1.1) được biết đến là bộ nghịch lưu
gi n
ảm áp, biế đổi nguồn áp một chiều thành nguồn áp xoay chiều với đặc trưng là
đ ệ ứ ờ ở ấ ơ đ ệ ộ ề ở
i n áp trung bình t c th i đầu ra luôn luôn th p h n i n áp m t chi u đầu vào.
Nguồn áp vẫn là nguồn được sử dụ ổ ế ự ế ơ ữ
ng ph bi n trong th c t . H n n a đ ệ
i n áp
ra của nghịch lưu áp có thể đ ề
i u chế theo phương pháp khác nhau để có thể giảm
được sóng đ ề ậ
i u hòa b c cao. Trước kia nghị ư ị
ch l u áp b hạ ế ứ ụ
n ch trong ng d ng vì
công suất của các van động lự đ
c iều khiển hoàn toàn còn nhỏ. Hơn nữa vi c s
ệ ử
dụng nghịch lưu áp bằng tiristo khiến cho hiệu suất biến đổi giảm, sơ đồ đ ề ể
i u khi n
phức tạp. Ngày nay công suất các van động lực như: IGBT, GTO càng trở lên lớn
và có kích thước gọn nhẹ đ ị ư ở
, do ó ngh ch l u áp tr thành bộ biến đổi thông dụng và
được chuẩn hóa trong các bộ biến tần công nghiệp và thương mại. Đặc biệt là ứng
d i
ụng cung cấp đ ện liên tục và truyền động motor xoay chiều.
Hình 1.1. Bộ nghịch l ch l
ưu nguồn áp (nghị ưu giảm áp)
Vì đặc trưng của bộ nghịch lưu giảm áp là đ ệ
i n áp trung bình tức thờ ở
i đầu ra
luôn luôn thấp h qu
ơ đ ệ
n i n áp một chiều ở đầu vào nên hệ ả là khi c n áp
ần mộ đ ệ
t i
đầ đầ đổ
u ra lớn hơn đ ệ
i n áp u vào thì mộ ộ ể
t b chuy n i DC-DC tă ả ử
ng áp ph i được s
dụng đặt giữa nguồn DC (đầu vào) và bộ nghịch lưu hoặc một bộ chuyển đổi AC-

10. 10
AC tăng áp phải được sử ụ ữ
d ng đặt gi a đầu ra AC của bộ ngh u và t
ịch lư ải. Kết quả
là có hai dạng bộ chuyển đổi DC-AC đó là: DC-DC-AC và DC-AC-AC.
1.2. Bộ chuyển đổi DC-DC-AC
Bộ chuyển đổi DC-DC-AC có chứa 2 tầng chuyển đổi DC-DC và DC-AC.
Trong đó tầng DC-DC thuộc loại tă ộ ạ
ng áp còn DC-AC thu c lo i truyền thống. Có
nhiều phương pháp để tạo ra tầng DC-DC tăng áp, trên thự ế ể
c t có th phân thành hai
nhóm trực tiếp và gián tiếp. Mô hình biế ă
n đổi DC-DC t ng áp trực tiếp đặc trưng
được mô tả ư
nh hình 1.2:
Hình 1.2. Mạch DC-DC tăng áp trực tiếp
Do đó, mô hình mạch khi ghép cả hai tầng:

11. 11
Hình 1.3. M ch t
ạ ạo ra đ ệ
i n áp AC dựa trên DC-DC tăng áp trực tiếp
Mô hình DC-DC tăng áp gián tiếp thường dùng là DC-AC-AC-DC, 3 tầng tầng
chuyển n
đổi: nghịch lưu DC-AC, chuyể đổi AC-AC và chỉ ư
nh l u AC-DC. Trong
mô hình này để giảm kích thước của bộ chuyển đổi, tầng AC-AC thường dùng một
biến áp cao tần và tầng nghịch lưu DC-AC cho ra đ ệ
i n áp xoay chiều AC có tần số
cao. Mô hình mạch DC-DC tăng áp gián tiếp này được mô tả như hình 1.4:
Hình 1.4. Bộ biế ế
n đổi DC-DC gián ti p qua AC
Và mạch tạ đ ệ
o i n áp AC được ghép với bộ biến đổi này như hình 1.5:

12. 12
Hình 1.5. M ch t
ạ ạ đ ệ
o i n áp AC dựa trên DC-DC tă ế
ng áp gián ti p
Phụ thuộc vào mứ ấ đ
c công su t và iện áp đầu ra mà các mạch chuyển đổi DC-
DC-AC này có thể có kích thước lớn, cồng k u qu
ềnh, giá thành cao và hiệ ả thấp.
1.3. Bộ chuyển đổi DC-AC-AC
Bộ chuyển đổi này gồm 2 tầng chuyển đổi: nghịch lưu DC-AC giảm áp truyền
thống và biến đổi AC-AC tăng áp. Trong đó, tầ ử ụ ế ệ
ng AC-AC s d ng bi n áp làm vi c
ở tầ ố
n s bằ ầ ố
ng t n s củ đ ệ ố
a i n áp AC đầu ra mong mu n, thường là 50Hz, 60Hz. Vì
sử dụng biến áp AC-AC tần thấp nên nên tầng AC-AC này khá cồng kềnh.
Hình 1.6 là sơ ộ
đồ b chuyển đổi DC-AC-AC:
Hình 1.6. Mạch chuyển đổi DC-AC-AC

13. 13
Ngoài phương pháp thiết kế bộ ị ư ử
ngh ch l u có s dụ ị ư
ng nguyên lý ngh ch l u
truyề ố ộ ế ư
n th ng còn có m t phương pháp khác được bi t đến nh bộ ị ư ể
ngh ch l u ki u
mới cấu tạo từ hai bộ biến đổi DC-DC.
1.4. Bộ chuyển đổi DC-AC kiểu mới
1.4.1. Mô tả chung
Sơ đồ khối:
Hình 1.7. Sơ đồ khối bộ chuyển đổi DC-AC kiểu mới
Hình 1.8. Hình dạ đ ệ ở
ng i n áp ra V1, V2

14. 14
Bộ nghịch lưu thực hiện được nhiệm vụ chuyển đổi DC-AC bằng cách kết nối
vi sai tải giữa hai bộ ể
chuy n đổi DC-DC và mỗi bộ chuyể đ ệ ở
n đổi cho i n áp DC
đầu ra có thành phần hình sin.
Khối A, B là các bộ chuyể ộ ể ả ộ
n đổi DC-DC. Các b chuy n đổi này s n sinh m t
đ ệ ậ ở đ ỗ ố
i n áp DC theo quy lu t hình sin đầu ra, do ó m i kh i chỉ ộ ự đ ệ
sinh ra m t c c i n
áp. Sự biến n
đổi của mỗi bộ chuyể đổi lệch pha nhau 180 độ để cho phép cho đ ệ
i n
áp ra tải có thể đạt lớn nhất. Tải được kết nối vi sai giữa hai bộ chuyển đổi, do đó,
m i
ột đ ện áp thay đổi (so với đất) sẽ xuất hiện ở mỗ ủ ả đ ệ ở
i đầu c a t i, dòng i n đầu ra
của mỗi bộ chuyển đổi chỉ chạy theo một chiều, đ ệ
i n áp vi sai một chiều qua tải là
b i
ằng 0. Việc sản sinh đ ện áp lưỡng cực ở đầu ra được giải quyế ằ ử ụ
t b ng cách s d ng
mạch push-pull. Do đó, các bộ chuyển đổi DC-DC cần cho phép dòng đ ệ
i n có thể
qua theo hai chiều.
Các khối A, B là các bộ chuyển đổi DC-DC cùng loại. Vì vậ ạ ộ
y có ba lo i b
nghịch lưu theo kiến trúc này.
1.4.2. Nghị ư ả
ch l u gi m áp
Nghịch lưu giảm áp có hai khối A, B đều là bộ chuyể ả
n đổi DC-DC gi m áp. Bộ
chuyển đổi DC-DC cho phép dòng đ ệ
i n có thể qua theo hai chiều có mạch đ ệ
i n như
sau:
Hình 1.9. Bộ chuyể ả
n đổi DC-DC gi m áp cho phép dòng đ ệ
i n qua 2 chiều
Sơ đồ mạch nghịch lưu giảm áp:

15. 15
Hình 1.10. Bộ nghịch lưu giảm áp
Đ ệ ủ ỗ ộ ế ệ đ ệ
i n áp ra c a m i b bi n đổi đượ đị
c xác nh theo khái ni m trung bình i n
áp. Quan hệ đ ệ
i n áp trong chế ẫ đ ệ
độ d n i n liên tục được dựa theo công thức:
1
in
V
D
V
=
Trong đó D là độ rộng xung.
Do đó, độ khuếch đại đ ệ
i n áp ở bộ ị ư ả ư
ngh ch l u gi m áp được xác định nh sau:
coi rằng hai bộ chuyển đổi lệch pha nhau 180 độ và vì vậ đ ệ
y i n áp u ra:
đầ
0 1 2 (1 ) (2 1)
in in in
V V V V D V D D V
= − = − − = −
0
2 1
in
V
D
V
= −
Đặc trư ế ủ ộ ị ư ả ể ệ ư
ng khu ch đại c a b ngh ch l u gi m áp được th hi n nh hình 1.11.
Đ ệ ẽ ằ ế ộ ị
i n áp đầu ra s b ng 0 khi D = 0.5. N u độ r ng xung thay đổi xung quanh giá tr
này thì bộ chuyể ẽ
n đổi s cho đ ệ
i n áp AC ở đầu ra.

16. 16
Hình 1.11. Đặc trưng khu n áp c u gi
ế đ ệ
ch đại i ủa bộ nghịch lư ảm áp
Hoạt động của bộ nghịch lưu tăng áp dễ hiểu hơn qua bộ chuyển đổi DC-DC
giảm áp cho phép dòng đ ệ
i n hai chiều như ở hình 1.12.
Hình 1.12. Mạch tương đương cho bộ nghịch lưu giảm áp
Mô tả hoạ ủ
t động c a bộ chuyể ả
n đổi, chúng ta gi sử rằ ấ ả ệ
ng t t c các linh ki n
đề đư
u lý tưởng và bộ ể
chuy n đổ độ
i làm việ ở ế
c ch dẫn đ ệ ụ
i n liên t c. Hình 1.13 a ra
các chế ạ
độ ho t động:
Hình 1.13. Các chế độ hoạt động

17. 17
Khi S1 dẫn, và S2 khóa (hình 1.13a), dòng đ ệ
i n iL1 tă ế đ ố
ng khá tuy n tính, i t D2
b i
ị phân cực ngược, tụ đ ện C1 được nạp, và c
v giảm dần.
Khi S1 mở và S2 n i
đóng (hình 1.13b), dòng đ ệ
i L1 đi qua tụ đ ệ
i n C1 và đầu ra.
Dòng đ ệ
i n iL1 giảm dần trong khi tụ đ ệ
i n C1 được nạp.
Mô hình không gian trạng thái của mạch tương đương vớ ế ạ
i các bi n tr ng thái iL1
và V1 được xác định bởi:
.
2
. .
0
0 1 0
1 1 1
c
c
in
c c
dv
v
dt
v
V
d v v
LC CR CR
LC
dt
γ
⎡ ⎤
⎡ ⎤
⎡ ⎤ ⎡ ⎤
⎢ ⎥ ⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
= + +
− − ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎣ ⎦
⎣ ⎦ ⎣ ⎦
⎣ ⎦
⎢ ⎥
⎣ ⎦
( 1.1)
Trong đó: γ là trạng thái của các chuyển mạch
1 2
1 2
1 ON, OFF
0 OFF, ON
S S
S S
γ
→
⎧
= ⎨
→
⎩
( 1.2)
1.4.3. Nghịch lưu tăng áp
Nghịch lưu giảm áp có hai khối A, B đều là bộ chuyển đổi DC-DC giảm áp. Bộ
chuyển đổi DC-DC cho phép dòng đ ệ
i n có thể qua theo hai chiều có mạch đ ệ
i n như
sau:
Hình 1.14. Bộ chuyể ă
n đổi DC-DC t ng áp cho phép dòng đ ệ
i n qua 2 chiều
Mạch thực hi chuy
ện bộ ể ị ư ă ư ở
n đổi ngh ch l u t ng áp nh hình 1.15:

18. 18
Hình 1.15. Bộ nghịch lưu tăng áp
Đ ệ ủ ỗ ộ ế ệ đ ệ
i n áp ra c a m i b bi n đổi đượ đị
c xác nh theo khái ni m trung bình i n
áp. Quan hệ đ ệ
i n áp trong chế ẫ đ ệ
độ d n i n liên tục được dựa theo công thức:
1 1
1
in
V
V D
=
−
Trong đó D là độ rộng xung.
Do đó, độ khuếch đại đ ệ
i n áp ở bộ nghịch lưu tăng áp được xác định như sau:
coi rằng hai bộ chuyển đổi lệch pha nhau 180 độ và vì vậ đ ệ
y i n áp u ra:
đầ
0 1 2
(2 1)
1 (1 )
in in
in
V V D
V V V V
D D D D
−
= − = − =
− −
0 2 1
(1 )
in
V D
V D D
−
=
−
Đặc trư ế ủ ộ ị
ng khu ch đại c a b ngh ch lư ă ể ệ ư
u t ng áp được th hi n nh hình 1.16.
Đ ệ ẽ ằ ế ộ ị
i n áp đầu ra s b ng 0 khi D = 0.5. N u độ r ng xung thay đổi xung quanh giá tr
này thì bộ chuyển đổi sẽ cho đ ệ
i n áp AC ở đầu ra.

19. 19
Hình 1.16. Đặc trưng khuế đ ệ
ch đại i n áp của bộ nghịch lưu
Hoạt động của bộ nghịch lưu tăng áp dễ hiểu hơn qua bộ chuyển đổi DC-DC
tăng áp cho phép dòng đ ệ
i n hai chiều như ở hình 1.17.
Hình 1.17. Mạch t ch l
ương đương cho bộ nghị ưu tăng áp
Mô tả hoạ ủ
t động c a bộ chuyể ả
n đổi, chúng ta gi sử rằ ấ ả ệ
ng t t c các linh ki n
đề đư
u lý tưởng và bộ ể
chuy n đổ độ
i làm việ ở ế
c ch dẫn đ ệ ụ
i n liên t c. Hình 1.18 a ra
các chế ạ
độ ho t động:

20. 20
Hình 1.18. Các chế độ hoạt động
Khi S1 dẫn, và S2 khóa (hình 2.3a), dòng đ ệ
i n iL1 tă ế đ ố
ng khá tuy n tính, i t D2
b i
ị phân cực ngược, tụ đ ện C2 cung cấp năng lượng cho đầu ra, và V1 giảm dần.
Khi S1 khóa và S2 dẫn (hình 2.3b), dòng đ ệ
i n iL1 đi qua tụ đ ệ
i n C1 và đầu ra.
Dòng đ ệ
i n iL1 giảm dần trong khi tụ đ ệ
i n C1 được nạp.
Mô hình không gian trạng thái của mạch tương đương vớ ế ạ
i các bi n tr ng thái iL1
và V1 được xác định bởi:
1
1
1 1
1 1 1
1 1 1 2
1
1 1 1 1 1
1
1 1
-
a in
L
L
L
R V
V
di
i L
L C L
dt
dV V i V
dt C
C C R C R
γ
⎡ ⎤
⎡ ⎤ ⎡ ⎤
⎡ ⎤ − ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎡ ⎤ ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
= + +
⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎣ ⎦
⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎣ ⎦ ⎣ ⎦
⎣ ⎦ ⎣ ⎦
( 1.3)
.
v Av B C
γ
= + +
Trong đó: γ là trạng thái của các chuyển mạ ủ
ch c a S1 và S2.
1 2
1 2
1 ON, OFF
0 OFF, ON
S S
S S
γ
→
⎧
= ⎨
→
⎩
( 1.4)
1
.
1
1
1
L
L
di
dt
v
dV
dt
i
v
V
⎡ ⎤
⎢ ⎥
= ⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎣ ⎦
⎡ ⎤
= ⎢ ⎥
⎣ ⎦
1.4.4. Nghịch lưu tăng giảm áp
Bộ nghịch lưu tăng giảm áp có hai khối A, B đều là bộ chuyển đổi DC-DC tăng
giảm áp. Bộ chuyể đ ệ ể
n đổi DC-DC cho phép dòng i n có th qua theo hai chiều có
m i
ạch đ ện như sau:

21. 21
Hình 1.19. B i DC-DC t
ộ chuyển đổ ăng áp cho phép dòng đ ệ ề
i n qua 2 chi u
Sơ đồ mạch nghịch lưu tăng giảm áp:
Hình 1.20. Bộ nghịch lưu tăng giảm áp
Đ ệ ủ ỗ ộ ế ệ đ ệ
i n áp ra c a m i b bi n đổi được xác định theo khái ni m trung bình i n
áp. Quan hệ đ ệ
i n áp trong chế ẫ đ ệ
độ d n i n liên tục được dựa theo công thức:
1
1
in
V D
V D
=
−
Trong đó D là độ rộng xung.
Do đó, độ khuếch đại đ ệ
i n áp ở bộ ị ư ă ả ư
ngh ch l u t ng gi m áp được xác định nh
sau: coi rằng hai bộ chuyển đổi lệch pha nhau 180 độ và vì vậ đ ệ
y i n áp đầu ra:

22. 22
0 1 2
(1 ) (2 1)
1 (1 )
in in in
V D V D D V
V V V
D D D D
− −
= − = − =
− −
0
2 1
(1 )
in
V D
V D D
−
=
−
Đặc trư ế ủ ộ ị
ng khu ch đại c a b ngh ch lư ă ả ể ệ ư
u t ng gi m áp được th hi n nh hình
1.21. Đ ệ
i n áp đầu ra sẽ bằ ế
ng 0 khi D = 0.5. N u độ rộng xung thay đổi xung quanh
giá trị này thì bộ chuyển đổi sẽ cho đ ệ
i n áp AC ở đầu ra.
Hình 1.21. Đặc trưng khuế đ ệ
ch đại i n áp của bộ nghịch lưu tăng giảm áp
Hoạt động của bộ nghịch lưu tăng áp dễ hiểu hơn qua bộ chuyển đổi DC-DC
t i
ăng giảm áp cho phép dòng đ ện hai chiều như ở hình 1.22.

23. 23
Hình 1.22. Mạch t ch l
ương được cho bộ nghị ưu tăng giảm áp
Mô tả hoạ ủ
t động c a bộ chuyể ả
n đổi, chúng ta gi sử rằ ấ ả ệ
ng t t c các linh ki n
đề đư
u lý tưởng và bộ ể
chuy n đổ độ
i làm việ ở ế
c ch dẫn đ ệ ụ
i n liên t c. Hình 1.23 a ra
các chế ạ
độ ho t động:
Hình 1.23. Các chế độ hoạt động
Khi S1 dẫn, và S2 khóa (hình 1.23a), dòng đ ệ
i n iL1 tă ế đ ố
ng khá tuy n tính, i t D2
b i
ị phân cực ngược, tụ đ ện C1 cung cấp năng lượng cho đầu ra, và V1 giảm dần.
Khi S1 khóa và S2 dẫn (hình 1.23b), dòng đ ệ
i n iL1 i
đi qua tụ đ ện C1 và đầu ra.
Dòng đ ệ
i n iL1 giảm dần trong khi tụ đ ệ
i n C1 được nạp.
Mô hình không gian trạng thái của mạch tương đương với các biến trạng thái iL1
và V1 được xác định bởi:

24. 24
1
1
1 1 1
2
1 1 1
1 1
1 1 1 1
1
0 0
1 1
in
L
L
L
V V
di
L i L
dt
V
dV V i
C R
C C R
dt C
γ
−
⎡ ⎤
⎡ ⎤
⎡ ⎤ ⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎡ ⎤ ⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎢ ⎥
= + +
⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥
− − ⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎢ ⎥
⎣ ⎦
⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦
( 1.5)
.
v Av B C
γ
= + +
Trong đó: γ là trạng thái của các chuyển mạch, v và
.
v lầ ơ
n lượt là các véc t
của biến trạng thái (iL1, V1) và đạo hàm theo thời gian của chúng.
1 2
1 2
1 ON, OFF
0 OFF, ON
S S
S S
γ
→
⎧
= ⎨
→
⎩
( 1.6)
1
.
1
1
1
L
L
di
dt
v
dV
dt
i
v
V
⎡ ⎤
⎢ ⎥
= ⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎣ ⎦
⎡ ⎤
= ⎢ ⎥
⎣ ⎦

25. 25
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP Đ Ề
I U KHIỂN
Cho mụ đ
c ích tố ư ọ
i u động h c bộ nghịch và chắc chắ ạ đ ủ
n ho t động úng đắn c a
bộ nghịch lư ấ ứ đ ề ệ ứ đ ề ể
u trong b t c i u ki n nào, phương th c i u khi n trượt là phương
pháp khả thi hơn cả.
Phương thức đ ề
i u khiển trượt đã được thể hiện là một sự lự ọ ố
a ch n t t để i
đ ều
khiển các bộ chuyển n
đổi nguồ đ ệ
i n chuyển mạch. Thuận lợi chính so với đ ề
i u
khi ng
ển truyền thố đó là tính ổn định của nó đối vớ ệ
i vi c thiế ậ
t l p các thay đổi tham
số để đưa tới động lực học bất biến và phản hồi trạng thái ổn định trong trường hợp
lý tưởng.
2.1. Các hệ thống cấ ế
u trúc bi n
Hệ thống cấu trúc biến là một hệ thống trong đó mô hình trạng thái động chịu
ả ớ ề ủ
nh hưởng l n trên mi n c a không gian trạng thái, trên đó các phép toán của hệ được
tìm thấy một cách tường tận. Bản chất không liên tục của mô hình chính là thông số
đặ đổ độ
c tính, và những thay i đột ngộ ặ ự
t gây ra ho c do s tác ng tự ý lên các thành
phần của toán tử, sự kích hoạt tự động của một hay nhiều bộ chuyển mạch trong hệ
thống, hoặc do sự thay đổi các giá trị tạm thời củ ừ
a t ng tham số ệ ố
h th ng xác định.
Lớp của các hệ thống cấu trúc biến tương đối rộng đối với các nghiên cứu chi
tiết, hơ ữ ạ
n n a l i ít được quan tâm trong lĩnh vự Đ ệ
c i n tử Công suất (Power
Electronics). Vì lý do này, ta sẽ chỉ nghiên cứu các hệ thống cấu trúc biế đ ề
n được i u
khiển bởi một hoặ ề ể ạ ị ủ ể
c nhi u chuy n m ch. V trí c a các chuy n mạch này sẽ cấu
thành nên tập các đầu vào đ ề
i u khiển.
Ngoài ra, ta giới hạn thêm đối với các nhóm hệ thống mà các mô tả hoặc cấu
trúc có đ ể
i m tương đồng về ố
s chiều với hệ kế ả
t qu cũ ư
ng nh về bả ấ ủ ạ
n ch t c a tr ng
thái mô tả trong hệ.
2.2. Đ ề
i u khiển đối với các hệ thống đ ề
i u chỉnh bằng chuyển mạch đơn
Ta xét quá trình đ ề
i u khiển các hệ thống được biểu diễn bởi các mô hình không
gian trạng thái phi tuyến theo dạng:
.
( ) ( )
x f x g x u
= + , ( )
y h x
=

26. 26
Trong đó: n
x R
∈ , [0,1]
u ∈ , y R
∈
Các hàm véctơ ể ễ ơ ơ ĩ
f(x) và g(x) bi u di n các trường véct tr n, ngh a là các trường
véctơ khả vi vô hạn, được định nghĩa trên không gian tiếp tuyến với n
R . Hàm đầu
ra h(x) là một hàm vô hướng trơ ớ ế ấ ị
n v i bi n x l y giá tr trên trụ ự
c th c R. Ta coi x
như là trạng thái của hệ. Biến u được xác định như mộ đ ề ể ặ
t đầu vào i u khi n ho c
d i
ơn giản là lượng đ ều khiển. Còn biến y chính là đầu ra của hệ. Ta cũng thường coi
f(x) như ộ
m t trường véctơ sai lệch và g(x) như là trường đầu vào đ ề
i u khiển.
Đặc đ ể ủ ệ
i m chính c a h mà ta quan tâm là bả ấ ị ị ủ ế
n ch t giá tr nh phân c a bi n đầu
vào đ ề
i u khiển. Không làm mất tính tổng quát, ta giả sử đ ề ể ấ
đầu vào i u khi n này l y
giá trị trên tập rời rạc [0, 1] Chú ý rằng n u t
ế ập các giá trị có thể nhận được của biến
đầu vào vô hướng u là tập rờ ạ
i r c [W1,W2] với i
W R
∈ , i=1,2 thì theo phép biến đổi
tọa độ khả đảo dưới đây ta có:
( )
( )
1
1 2
W
W W
u
v
−
=
−
,
và u=W2+v(W1+W2) sẽ tạ ế đ ề ể ớ
o ra bi n đầu vào i u khi n m i v là một hàm đầu
vào đ ề
i u khiển giá trị nhị phân lấy giá trị trên tập [0, 1].
Ví d n d
ụ 2.1: Mạ đ ệ
ch i ưới đây biểu di n b
ễ ộ biến đổi công suất từ mộ ề
t chi u
sang một chiều (DC-to-DC Power Converter), còn gọi là Bộ biến đổi Boost (Boost
Converter), được đ ề ể ở ộ ể ạ
i u khi n b i m t chuy n m ch đơn.
Hình 2.1. Bộ biế ă
n đổi DC-DC t ng áp
Lý tưởng hóa khóa đóng mở Q ta có sơ đồ được biểu thị trên hình 2.2.

27. 27
Hình 2.2. Bộ biến đổi DC-DC tăng áp với chuyển mạch lý tưởng
Phương trình vi phân đ ề
i u khiển mô tả mạch là:
1
di
L uv E
dt
dv
C ui v
dt R
⎧
= − +
⎪
⎪
⎨
⎪ = −
⎪
⎩
Trong đó: i là dòng đ ệ
i n vào cuộn cảm, v là đ ệ
i n áp ra, và u là hàm vị trí chuyển
mạch thỏa mãn: [0,1]
u ∈ .
Biểu diễn bằng ma trận, mô tả toán học của Bộ biến đổi Boost là:
0 0
1
0 -
0
RC
v
E
i i
d L
u L
i
v v
dt
C
⎡ ⎤
−
⎡ ⎤ ⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎡ ⎤ ⎡ ⎤
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
= + +
⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎢ ⎥
⎣ ⎦
⎣ ⎦ ⎢ ⎥
⎣ ⎦
Cho: [ ] [ ]
1 2 i
T T
x x x v
= =
Ta có:
2
0 0
( ) 1
0 -
0 -
RC
RC
E
E
L
f x x L
x
⎡ ⎤
⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
= + = ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎣ ⎦
⎣ ⎦ ⎢ ⎥
⎣ ⎦
2
1
( )
x
L
x u
x
C
⎡ ⎤
−
⎢ ⎥
= ⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎣ ⎦

28. 28
2.3. Các mặt trượt
Theo thuộ ủ ể ạ ệ ố ề ặ ệ
c tính c a chuy n m ch đơn, h th ng n chi u, m t trượt, ký hi u là
S, được biểu diễn bởi tập các véctơ trạng thái trong không gian véc tơ Rn
, trong đó
ràng buộc đại số h(x) = 0 được thỏa mãn,
với h: n
R R
→ là một hàm đầu ra vô hướng trơn của hệ. Ta định nghĩa:
{ }
| ( ) 0
n
S x R h x
= ∈ =
Tập S biểu diễn một đa dạng trượt n-1 chiều trên n
R
Giả thiết chính là: Tồn t n h
ại một tác động đ ề
i u khiển phả ồi u(x), có thể mang
b o i
ản chất gián đ ạn, sao cho đ ều kiện h(x) = 0 được thỏa mãn cục bộ bở ỹ
i qu đạo
trạng thái x(t). Các chuyể ủ
n động c a trạ ệ ặ ộ
ng thái h , x, trên m t trượt S, m t cách lý
tưởng sẽ tạ ộ
o ra toàn b các thuộ ụ ộ
c tính c c b mong muố ạ ủ ệ
n cho tr ng thái c a h
thống điều khiển. Giới hạn về sự ế ể ạ
ti n tri n các tr ng thái đạ đượ
t c do các tác động
đầu vào đ ề ể
i u khi n hợ ứ ị ủ ợ
p lý, t c là giá tr c a u thích h p [0,1]
u ∈ .
. Một trong các đặc tính căn bản trong thiết kế luậ đ ề
t i u khiển ph n h
ả ồi cho các
h i
ệ thống đ ều chỉnh bởi các chuyển mạch trong thực tế là đặc tính của hàm vô
hướng trơn h(x) là một phần của vấn đề thiết kế. Việc lựa chọn hàm đầu ra h(x), và
theo đó, là đ ạ ụ
a d ng trượt S, ph thuộc hoàn toàn vào mong muốn của ta đối với từng
m i
ục tiêu đ ều khiển xác định trong hệ.
Ví dụ 2.2: Trong ví dụ trước về Bộ ế ộ
bi n đổi Boost, m t mặt trượt có thể được
đề xuấ ể
t bi u diễ ạ
n dưới d ng hàm đầu ra: 2
( ) d
h x v v x V
= − = −
Với d
v V
= là giá trị ủ đ ệ ằ ố ế
trung bình c a i n áp cân b ng đầu ra mong mu n. N u ta
buộc h(x) bằng 0, có thể chỉ là cục bộ, dọc theo quỹ đ ề
đạo i u khiển của hệ thống, thì
đ ệ ề ẽ ấ ớ ớ đ ệ ố ũ
i n áp đầu ra v lý tưởng s đồng nh t v i v i i n áp mong mu n c ng mang tính
cục bộ, một mặt trượt khác ta cũng quan tâm đến trong trường hợp riêng, được cho
bởi: 1
( ) d
h x i i x I
= − = −
Với
2
d
d
V
i I
RE
= = biểu diễn giá trị trung bình của dòng đ ệ
i n đầu vào cân bằng ứng
v i
ới trung bình đ ện áp cân bằng đầu ra mong muốn Vd.

29. 29
Mặc dù 2 mặt trượt trên đều biểu diễn thuộc tính mong muốn của đầu ra, nhưng
chỉ một trong số đó có tính khả thi vì liên quan tới tính ổn định nội.
2.4. Ký hiệu
Cho f(x), g(x) là các trường véctơ trơn xác định cục bộ trên mặ ẳ ế
t ph ng ti p
tuyến với Rn
, đặt h(x) là mộ ấ ị
t hàm vô hướng l y giá tr trên R.
Ta định nghĩa đạo hàm có hướng của h(x) theo phương f(x) là lượng vô hướng
và ký hiệu bởi ( )
T
h
f x
x
∂
∂
Và ta định nghĩa gián tiếp Lfh(x) tương tự, ta ký hiệu Lgh(x) là đạo hàm có
hướng của h(x) theo phương g(x).
Trong hệ ọ ụ
t a độ c c bộ ta có:
1 2
.....
T
n
h h h h
x x x x
⎛ ⎞
∂ ∂ ∂ ∂
= ⎜ ⎟
∂ ∂ ∂ ∂
⎝ ⎠
1
2
( )
( )
.
( )
.
.
( )
n
f x
f x
f x
f x
⎛ ⎞
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎜ ⎟
= ⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎝ ⎠
Và
1
( ) ( )
n
f i
i i
h
L h x f x
x
=
∂
=
∂
∑
2.5. Đ ề
i u khiển tương đương và trượt động lý tưởng
Giả thiết rằng nhờ việc chọn luật chuyển mạch [0,1]
u∈ hợ ế ạ
p lý, khi n tr ng thái
x của hệ tiến tri n c
ể ục bộ và được giới hạn trên đa dạng trượt S. Khi đ ề
i u kiện x S
∈
được thoả ả ế đ ề đ ớ ộ đ ề ể
mãn, ta gi thi t là i u ó đạt được v i m t đối tượng i u khi n xác
định. Nói cách khác, giả sử rằ ể ấ ế ủ ỹ
ng ta có th đạt được tính b t bi n c a S theo các qu
đạo củ ạ ệ
a tr ng thái h bằ ạ đ ề ể ợ ấ
ng cách cho các đảo m ch đầu vào i u khi n h p lý u l y
giá trị trên tập [0,1], mà không cần quan tâm tới độ nhanh chậm khi các đảo mạch
này được thự ệ ư ầ ậ ằ ỹ
c hi n nh yêu c u. Không quá khó để nh n ra r ng khi các qu đạo
tr t
ạng thái cắt xiên với các mặc trượt, thì các đảo mạch đầu vào đ ề
i u khiển cần thiế

30. 30
phải có tần số vô hạn, sở dĩ ư
nh vậ ể
y là vì các chuy n mạ ầ ố
ch t n s hữ ạ ể
u h n có th
khiến quỹ ị
đạo b lệ ạ ờ ỏ
ch t m th i ra kh i mặ ự ế ể ủ ạ ọ
t trượt. S ti n tri n c a tr ng thái d c
theo mặ ế đ ư ể ạ ờ ộ đ ề ể ơ
t S di n ra sau ó nh th nó được t o ra b i m t đầu vào i u khi n tr n ,
thay vì đầu vào đ ề
i u khiển chuyển mạch. Sự tương đương giữ đ ề ể
a đầu vào i u khi n
chuyển mạch tầ ố ạ đ ề ể ả ồ ơ ế ư
n s vô h n và i u khi n ph n h i tr n được bi t đến nh là ý
t i
ưởng đ ều khiển tương đương.
Hình 2.3. Minh họ đ ề
a i u khiển tương đương
Ta định nghĩa đ ề
i u khiển tương đương như mộ ậ đ ề ể ả ồ ơ
t lu t i u khi n ph n h i tr n,
ký hiệu bởi ( )
eq
u x mà duy trì cục bộ sự ế ể ủ ỹ ạ ớ
ti n tri n c a qu đạo tr ng thái được gi i
hạn một cách lý tưởng vớ đ ạ ơ ớ ạ ủ ệ
i a d ng tr n S v i tr ng thái đầu c a h 0 0
( )
x t x
= được
xác định riêng trên S, tức là khi h(x)=0.
Hàm tọa độ h(x) thỏa mãn ây:
đ ề
i u kiện b n d
ất biế ưới đ
( ) ( ( ) ( ) ( )) 0
eq
h
h x f x g x u x
x
∂
= + =
∂
Do vậ đ ề
y, i u khiển t n d
ương đương được biểu diễ ưới dạng duy nhất theo tỷ ố
s :
( )
( )
( )
f
eq
g
L h x
u x
L h x
= −
Trường véctơ được đ ề
i u khiển, ( ) ( ) ( )
eq
f x g x u x
+ và sự tiến triển t ng c
ương ứ ủa
quỹ ạ
đạo tr ng thái của hệ trên đa dạng trơn S, được biể ễ ạ
u di n dưới d ng:

31. 31
. ( )
( ) ( )
( )
f
g
L h x
x f x g x
L h x
= −
Chú ý rằng với bất kỳ đ ề
i u kiện đầu nào, mà không vượt ra ngoài đa dạng trơn
S, dưới tác động của ueq(x), theo cách mà hàm h(x) bằng h ng t
ằ ừ đạo hàm của y là
đồng nhấ ụ ộ
t và c c b bằ ị
ng 0. Giá tr hằ ủ ỉ ậ ị ạ
ng c a y = h(x) ch nh n giá tr 0 khi tr ng
thái đầu x0 được xác định trên S. Hệ ặ ả ồ ằ đ ề ể
vòng l p kín được ph n h i b ng i u khi n
tương đương có thể được biể ễ ộ
u di n theo m t cách khác như mô tả đ
dưới ây:
. 1 ( )
1 ( ) ( ) ( ) ( )
( )
g
h x
x g x f x M x f x
L h x x
⎧ ⎫
∂
⎪ ⎪
= − =
⎨ ⎬
∂
⎪ ⎪
⎩ ⎭
Trong đó: ma trận vuông nxn chiều M(x), là một toán tử chiếu, qua không gian
tiếp tuyến với S, dọc theo miền g(x). Toán t u b
ử M(x) sẽ chiế ất kỳ trường véctơ
trơn nào được định nghĩa trên không gian tiếp tuyến của Rn
qua không gian tiếp
tuyến con lên đa dạ ạ ớ ề ặ ủ
ng S theo d ng song song v i mi n g(x) ho c theo hướng c a
trường đ ề
i u khiển đầu vào g(x).
Thực ra, đặt v là một trường véctơ trong không gian tiếp tuyến với Rn
sao cho
v∈ miề ứ ể ể ễ ạ
n g(x), t c là v(x) có th bi u di n dưới d ng ( ) ( ) ( )
v x g x x
α
= , với ( )
x
α là
một hàm vô hướng trơn. Sau đó ta có:
{ }
1 ( )
( ) ( ) 1 ( ) ( ) ( )
( )
1 ( )
( ) ( ) ( ) ( )
( )
1
( ) ( ) ( ) ( )
( )
( ) ( ) ( ) 0
g
g
g
g
h x
M x v x g x g x x
L h x x
h x
g x g x g x x
L h x x
g x g x L h x x
L h x
g x g x x
α
α
α
α
⎧ ⎫
∂
⎪ ⎪
= −
⎨ ⎬
∂
⎪ ⎪
⎩ ⎭
⎧ ⎫
∂
⎪ ⎪
= −
⎨ ⎬
∂
⎪ ⎪
⎩ ⎭
⎧ ⎫
⎪ ⎪
= −
⎨ ⎬
⎪ ⎪
⎩ ⎭
= − =
Thêm vào đó, véctơ hàng thứ n, T
h
∂
là trực giao vớ ả
i nh qua M(x) của các
trường véctơ nằm trong không gian tiếp tuyến Rn
. Đ ề
i u này đủ để chỉ ra rằng bất kỳ
dạng 1 trong miền của T
h
x
∂
∂
sẽ triệt tiêu tất cả các véctơ ộ ủ
c t c a M(x).

32. 32
Dạng một trong miền của T
h
x
∂
∂
được viết lại dưới dạng: ( ) T
h
x
x
ξ
∂
∂
với ( )
x
ξ là một
hàm vô hướng khác 0 tùy ý. Thực chất ra:
1
( ) ( ) ( ) 1 ( )
( )
( )
( )
( )
( ) 0
T T T
g
g
T T
g
T T
h h h
x M x x g x
x x L h x x
L h x
h h
x
x L h x x
h h
x
x x
ξ ξ
ξ
ξ
⎧ ⎫
∂ ∂ ∂
⎪ ⎪
= −
⎨ ⎬
∂ ∂ ∂
⎪ ⎪
⎩ ⎭
⎧ ⎫
∂ ∂
⎪ ⎪
= −
⎨ ⎬
∂ ∂
⎪ ⎪
⎩ ⎭
∂ ∂
⎧ ⎫
= − =
⎨ ⎬
∂ ∂
⎩ ⎭
Ả ủ ấ ỳ ơ ế ế ớ
nh qua M(x) c a b t k trường véct nào trong không gian ti p tuy n v i Rn
sẽ nằ ỗ ủ
m trong không gian r ng c a T
h
x
∂
∂
. Nói cách khác, chúng nằm trong không
gian con tiếp tuyến vớ đ
i a dạng S.
Rõ ràng là:M2
(x)=M(x) kéo theo M(x)G(x) =0.
2.6. Tính tiếp cận được của các mặt trượt
Cho x là mộ đ ể
t i m đại diện trên quỹ ạ
đạo tr ng thái, nằm trong một lân cận mở
c i
ủa đa dạng S (lân cận này bắt buộc chứa các giao đ ểm với đa dạng trượt). Không
làm mấ ổ ả
t tính t ng quát, gi sử rằ ạ đ ể đ ọ
ng t i i m ó, hàm t a độ mặ ủ đ ạ
t h(x) c a a d ng S
là xác định dương, nghĩa là h(x) > 0. ta có thể xác định được trên mặ ụ
t S. M c tiêu
của ta là đưa ra một tác động đ ề
i u khiển h o r
ợp lý mà đảm bả ằng quỹ đạo của hệ
thống tới và cắt qua đa dạng S. Đạo hàm theo thời gian h(x) tại đ ể
i m x được cho
bởi:
( ) ( ( ) ( )) ( ) ( )
f g
d h
h x f x g x L h x L h x u
dt x
∂
⎡ ⎤
= + = +⎣ ⎦
∂
Nếu ta giả thiết ( ) 0
g
L h x > trong mộ ậ ủ ẳ ạ
t lân c n c a S (ch ng h n ( )
g
L h x là xác
định dươ ướ
ng, nằm “trên” và “d i” S trong mộ ậ ớ ặ ế
t lân c n v i m t này), ti p đó ta cần
buộc đạo hàm theo thời gian h(x) phải xác định âm tại đ ể
i m x.
Vì có giả thiết rằng ( ) 0
g
L h x > nên ta phả ọ ộ
i ch n m t đ ề ể ệ
i u khi n làm tri t tiêu các
hi u
ệ ứng gia tăng dương khi nó vượt qua đạo hàm của h. Do đó ta phải cho u = 0.
Đạo hàm theo thời gian của h(x) vớ đ ề ể ợ
i đầu vào i u khi n này trùng h p hoàn toàn

33. 33
với đạo hàm theo hướng ( )
f
L h x . Để kéo theo ( ) 0
g
L h x > trong một lân cận mở của
S, ( )
f
L h x cần thiết phả ộ ậ ủ
i xác định âm trong m t lân c n c a S.
N i
ếu bây giờ ta giả thiết đ ểm x nằm phía “dưới” mặt phẳng, nghĩa là h(x) < 0,
thì dễ ấ ỹ ớ ắ đ ạ ờ ủ
th y để qu đạo t i và c t ngang qua a d ng trượt S, đạo hàm th i gian c a
h(x) phải xác định dương. Nói cách khác, ( ) ( ) 0
f g
L h x L h x u
⎡ ⎤
+ >
⎣ ⎦ . Từ ( ) 0
g
L h x > và
( ) 0
f
L h x < , ta phải chọn u =1 tăng hiệ ứ
u ng gia tăng d ng c
ươ ủa ( )
g
L h x so với đạo
hàm thời gian h(x). Nhưng, bên cạ đ
nh ó, cần thiết các hạng tử dươ ượ
ng là đại l ng
có thể vượt qua được các hiệu ứ ă ể ễ ở
ng gia t ng âm được bi u di n b i ( )
f
L h x theo đạo
hàm thời gian.
Ta kết luận rằng, giả thiết ( ) 0
f
L h x > trong một lân cậ ở ủ
n m c a S, đ ề ệ ầ
i u ki n c n
cho sự tồ ạ ủ ế
n t i c a ch độ trượt trong S là ( )
g
L h x > ( ) 0
f
L h x
− > . Nói cách khác, chia
bất phương trình trên cho lượng xác định dương ( )
g
L h x , cần phải thỏa mãn:
( )
1 0
( )
f
g
L h x
L h x
> − >
Chú ý rằng bất phương trình này phải thỏa mãn trong một lân cận mở của Rn
chứa một giao không rỗng với S. Trường hợp riêng, n u b
ế ất phương trình này thỏa
mãn với x S
∈ thì nó cũng thỏa trong mộ ậ ở
t lân c n m của S trong Rn
, kéo theo các
đặc tính trơ ủ ơ ủ ọ ặ
n c a trường véct liên quan và c a hàm t a độ m t h(x).
Theo giả thiết rằng ( ) 0
g
L h x > xung quanh S, dễ ấ ằ đ ề ệ ầ ừ
th y r ng i u ki n c n v a
đưa ra ở trên cũ đ ề ệ
ng chính là i u ki n đủ.
Thực chất ra, n i di
ế đ ể
u i m đạ ện được xác định phía “trên” đa dạng trượt S, bất
phương trình chỉ ra rằng ( ) 0
f
L h x < , và nó đủ để cho u = 0 tiế đ
p ó ( ) 0
h x < trong bất
cứ lân cận mở nào của S. Quỹ ạ ậ ế ớ ắ đ ạ ừ
đạo tr ng thái do v y ti n t i, c t ngang a d ng S t
b i
ất cứ đ ểm lân cận nào nằm phía trên mặ ế đ ể ệ
t S. N u i m đại di n được định phía
“d c
ưới” S, bất phương trình thiết lập đượ ( ) ( ) 0
f g
L h x L h x u
⎡ ⎤
+ >
⎣ ⎦ và vì thế, việc chọn
u =1 buộ đ ề
c i u kiện ( ) 0
h x > vớ ấ ỳ đ ể ậ ở
i b t k i m nào trong lân c n m của S. Đ ề đ
i u ó
nói lên rằng quỹ đạo trạng thái đã tiến tớ đ
i a dạng S.

34. 34
Chú ý rằng nếu ta có ( ) 0
g
L h x < cụ ộ
c b , thì ta cầ ả
n ph i có ( ) 0
f
L h x > trong bất
cứ lân cận nào của S. Sự thay đổi trong biểu thức trước với tính chất tiếp cận mặt
chỉ được chiếu với lựa chọn u cho mỗi trườ ườ
ng hợp. Trong tr ng hợ ọ
p này, ta ch n u
= 1 khi x nằm trên S và chọn u = 0 nếu nằm phía dưới mặt trượt.
Tuy nhiên, để tránh nhầm lẫn, ta chú ý nếu ( ) 0
g
L h x < cụ ộ
c b , ta có thể định
nghĩa lại S như một hàm tọa độ mặ ấ ả
t trượt –h(x) thay vì h(x), khi này t t c các phân
tích phía trên đều hợp lệ.
Đ ề ệ
i u ki n ( ) 0
g
L h x > đặc biệt quan trọng và nó quyết định các cơ chế chuyển
mạch nhằm đạt được một cách cục bộ lên chế độ trượt trên đa dạng trượt S. Ta coi
đ ề ệ ư ộ đ ề ệ ủ đ ề ể
i u ki n này nh là m t i u ki n ngang c a trường đầu vào i u khi n g(x) liên
quan đến đa dạng trượt S. Chú ý rằng: nếu ( ) 0
g
L h x = trên một khoảng mở xung
quanh đa dạng trượt, hệ thống là không thể i
đ ều khiển được và lượng h(x) không
thể đổi dấu của nó xung quanh lân cận của S. Vì thế, đ ề
i u kiện ngang là một đ ề
i u
kiện cần cho việc tồn tại cục bộ của một chế độ trượt.
Dựa trên thực tế lượng ( ) ( )
f g
L h x L h x
− trùng hợp v u khi
ớ đ ề
i i ển tương đương
đ ấ ằ Đ ề ệ ầ ệ ồ ạ ụ ộ ủ
ã nói đến, ta th y r ng: i u ki n c n và đủ cho vi c t n t i c c b c a mộ ế
t ch độ
trượt trên một đa dạng trượt S = {x | h(x) = 0} là đ ề
i u khiển tương đương u thỏa
mãn: 0 ( ) 1
eq
u x
< < , x S
∈ .
Đ ề
i u kiện ngang ( ) 0
g
L h x > , hoặc tổng quát hơn, ( ) 0
g
L h x ≠ chỉ ra rằng hàm
tọa độ mặ ư
t trượt h(x) được coi nh mộ ủ ệ
t hàm đầu ra c a h , y = h(x), thì hàm này
phải thỏa mãn bậ ằ ộ ị ằ ớ
c tương đối b ng m t, xung quanh giá tr y = 0. Chú ý r ng, v i y
= 0 thì đ ể
i m "không động" hoàn toàn trùng hợp với trượt động lý tưởng cho bởi:
. ( )
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
( )
f
eq
g
L h x
x f x g x f x g x u x
L h x
= − = +
Dưới giả thiế đ ề
t i u ki n ngang th
ệ ỏa mãn theo: ( ) 0
g
L h x >
Trong một khoả ở
ng m đủ rộ ủ ặ
ng c a m t trượt S, luậ đ ề ể ộ ỹ
t i u khi n bu c các qu
đạo trạ ế ớ ặ ể ắ ặ ở
ng thái ti n t i m t trượt và có th “c t ngang” được m t này, cho b i:

35. 35
1 khi h(x)<0
0 khi h(x)>0
u
⎧
= ⎨
⎩
hay
1
[1- ( ( ))]
2
u sign h x
=
Hình 2.4. Minh họ đ ề
a i u khiển trượt
Một cách hiển nhiên là, bấ ứ
t c mộ ậ ủ ỹ ạ
t xâm nh p ban đầu nào c a qu đạo tr ng
thái tới “hướ ượ
ng khác” củ đ ạ
a a d ng tr t đều gây nên tác động đ ề ể
i u khi n tức thời
đ ỏ ể ạ ả ị ủ
òi h i cái chuy n m ch ph i thay đổi v trí c a nó đến duy nhất một giá trị ợ
phù h p
khác. Hệ qu o b
ả là, quỹ đạ ị buộc phải quay lại mặt và có thể cắ ộ
t ngang nó m t lần
nữa kèm với sự thay đổi tương ứng v n m
ị trí của cái chuyể ạch. kết quả của chuyển
động này kế ả
t qu nằ ộ
m trong m t lân cận nh ng b
ỏ tùy ý của mặt trượt được đặc trư ởi
chuyển động “zig-zag” mà tần số củ ề
a nó, v mặ ế
t lý thuy t, lớn vô hạn và được gọi
là chế độ trượt hoặc chuyển động trượt. Hiện tượng đường đặc tính cắt qua mặt
trượt được gọi là hiện tượng Chattering hay bang-bang. .

36. 36
2.7. Các đ ề
i u kiện bất biến cho các nhiễu loạn tìm được
M i
ột trong các đặc trưng chính của các chế độ trượt, hay đ ều khiển chế độ
trượt, là tính bền vững của chúng đối với các đầu vào nhiễu loạn bên ngoài tác
động tớ ộ ủ
i thu c tính c a hệ ố ầ ẽ ể ạ đ ề
th ng. Trong ph n này, chúng ta s tìm hi u các lo i i u
ki n
ện cần phải thỏa mãn bởi các nhiễu loạ để chúng có thể t t
ự động bị loại trừ ừ các
mô tả của trượt động lý tưởng.
Xét hệ phi tuyến kèm nhiễu dưới đây:
.
( ) ( ) ( )
x f x g x u x
ξ
= − +
Hệ được đ ề
i u khiển bởi một chuyển mạch đơn, thêm đó, cho S là một mặt trượt
trơn mà trên đó ta có thể tạ ộ ế ụ ộ
o ra m t ch độ trượt c c b bấ ể
t k sự ặ ủ
có m t c a các
nhiễu loạn. Trường nhiễu được giả thiết là một hàm trơn chưa biết của trạng thái x
và các giá trị ủ
c a nó bị chặn.
Giả sử tiếp ta có thể tạ ộ ế
o ra m t ch độ trượt trên mặ ấ
t trượt S b t kể sự ặ
có m t
của trường nhiễu ( )
x
ξ . Sự tồn tại của một chế độ trượt đồng nghĩa với sự ồ ạ ủ
t n t i c a
m i
ột đ ều khiển tương đương ueq, mà lý tưởng hóa, hoặc có thể cục bộ, đảm bảo các
quỹ đạo trạng thái nằm trên đa dạng trượt S. Đ ề
i u khiển tương đương này cần phải
là một hàm số ủ ễ ư ế
c a trường nhi u ch a bi t và được cho bởi:
( ) ( )
( )
( )
f
eq
g
L h x L h x
u x
L h x
ξ
+
= −
Động lự ọ
c h c trượt lý tưởng, với x S
∈ , sẽ đạt được là:
. ( ) ( )
( ) ( ) ( )
( )
1 ( ) 1 ( )
1 ( ) ( ) 1 ( ) ( )
( ) ( )
f
g
g g
L h x L h x
x f x g x x
L h x
h x h x
g x f x g x x
L h x x L h x x
ξ
ξ
ξ
+
= − +
⎧ ⎫ ⎧ ⎫
∂ ∂
⎪ ⎪ ⎪ ⎪
= − + −
⎨ ⎬ ⎨ ⎬
∂ ∂
⎪ ⎪ ⎪ ⎪
⎩ ⎭ ⎩ ⎭
Toán tử chiếu M(x) dọc theo không gian tiếp tuy n v
ế ớ ọ
i S, d c theo miền của
g(x), cũng thực hiện được đối với phép cộng hai trường véctơ ( ) ( )
f x x
ξ
+ , trong
quá trình tạo ra chế độ trượt cục bộ trên S.

37. 37
Rõ ràng là, trượt động lý tưởng là hoàn toàn độc lập vớ ả
i nh hưởng của véctơ
nhiễu loạn ( )
x
ξ , nếu và chỉ nế ơ
u trường véct ( )
x
ξ nằ ỗ ủ
m trong không gian r ng c a
M(x), nghĩa là:
1 ( )
1 ( ) ( ) 0
( )
g
h x
g x x
L h x x
ξ
⎧ ⎫
∂
⎪ ⎪
− =
⎨ ⎬
∂
⎪ ⎪
⎩ ⎭
Hay nói cách khác, các chuyể ấ ế ớ ả ủ ễ
n động trượt là b t bi n v i nh hưởng c a nhi u
loạn nếu và chỉ nế ơ
u trường véct nằ ề ủ ứ ồ ạ ộ
m trong mi n c a g(x), t c là t n t i m t hàm
vô hướng khác 0 sao cho:
( ) ( ) ( )
x x g x
ξ α
=
Trường nhiễu loạn ( )
x
ξ do đó u
được sóng hàng (aligned) với trường véctơ đ ề
i
khiển g(x). Các nhiễu loạn như vậy mang tên các nhiễu loạ đ ề ệ
n tìm được và i u ki n:
{ }
g
span
ξ ∈ i
được biết đến như là đ ều kiện tìm được nhiễu loạn.

38. 38
CH N
ƯƠNG 3. THIẾT KẾ BỘ Đ Ề
I U KHIỂ
3.1. Thiế ế
t k bộ đ ề
i u khiển cho bộ nghị ư
ch l u tăng áp
3.1.1. Mô tả hệ thống
Bộ chuyển đổi DC-AC tăng áp có mô hình như hình 3.1. Bao gồm nguồn cung
cấp Vin, các cuộn cảm L1, L2 ở đầu vào, các chuyển mạch S1-S4, các tụ đ ệ
i n truyền
tải C1, C2, các điôt D1-D4, và trở tải R1.
Hình 3.1. Bộ nghị ư ă
ch l u t ng áp được đ ề
i u khiển ở chế độ trượt
M i i
ục đích chủ yếu của bộ đ ều khiển A, B đó là tạo ra đ ện áp V1, V2 của các tụ
đ ệ
i n bám theo chính xác có thể được một tham chiếu sin.
Như trong chương 1, bộ nghịch lư ă ạ
u t ng áp có m ch tương đương:

39. 39
Hình 3.2. Mạch tương đương cho b u t
ộ nghịch lư ăng áp
Và mô hình không gian trạng thái của mạch tương đương với các biến trạng thái
iL1 và V1 được xác định bởi:
1
1
1 1
1 1 1
1 1 1 2
1
1 1 1 1 1
1
1 1
-
a in
L
L
L
R V
V
di
i L
L C L
dt
dV V i V
dt C
C C R C R
γ
⎡ ⎤
⎡ ⎤ ⎡ ⎤
⎡ ⎤ − ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎡ ⎤ ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
= + +
⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎣ ⎦
⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎣ ⎦ ⎣ ⎦
⎣ ⎦ ⎣ ⎦
( 3.1)
.
v Av B C
γ
= + +
Trong đó: γ là trạng thái của các chuyển mạch, v và
.
v lầ ơ
n lượt là các véc t
của biến trạng thái (iL1, V1) và đạo hàm theo thời gian của chúng.
1 2
1 2
1 ON, OFF
0 OFF, ON
S S
S S
γ
→
⎧
= ⎨
→
⎩
( 3.2)
3.1.2. Thiết kế bộ đ ề
i u khiển trượt
Phương trình mặt trượt trong không gian trạng thái là tổ hợ ế ủ
p tuy n tính c a các
sai số biến trạng thái:
1 1 1 1 2 2
( , )
L
S i V K K
ε ε
= + ( 3.3)
Trong đó K1 và K2 là các hệ số ế
khu ch đại thích hợp, 1
ε là sai số dòng đ ệ
i n
phản hồi, và 2
ε là sai số đ ệ
i n áp phản hồi:
1 1
L Lref
i i
ε = − ( 3.4)
2 1 ref
V V
ε = − ( 3.5)

40. 40
Thay thế (3.4) và (3.5) vào (3.3), thu được:
1 1 1 1 2 1
( , ) ( ) ( )
L L Lref ref
S i V K i i K V V
= − + − ( 3.6)
Giá trị 1 1
( , )
L
S i V được tính toán bởi phần cứng theo (3.6), là đầu vào của khâu trễ
để tạ đ ề ể ẫ
o ra xung i u khi n các khóa bán d n.
Hình 3.3. Mô hình đ ề
i u khi n tr
ể ượt bộ nghịch lưu tăng áp
S i
ơ đồ đ ều khiển tương ứng được biểu diễn ở hình 3.3. Trạng thái chuyển mạch
γ i
được đ ều khiển bởi khâu trễ H1, giữ cho 1 1
( , )
L
S i V tiến tới không.
Phản hồi của hệ thống được quyết định bở ố
i các thông s củ ạ đ ệ
a m ch i n và các
hệ số K1 và K2. Với sự lự ọ ợ ữ ệ
a ch n thích h p nh ng h số ự ả ồ
này thì s ph n h i nhanh,
bền vững, ổn định của hệ thống có thể đạt được trong bất cứ đ ề ệ ệ
i u ki n làm vi c nào.
Theo [6], đ ề
i u khiển trượt yêu cầu ph n h
ải có phả ồi của tất cả các biến trạng
thái và có các tham chiếu phù h p cho m
ợ ỗi biến. Tuy nhiên, việc tham chiếu dòng
đ ệ ủ
i n c a cuộn cảm là rất khó đánh giá vì nói chung nó phụ thuộc vào công suất của
t i i
ải, đ ện áp nguồn cung cấp và đ ện áp của tải. Để giải quyết vấn đề này, trong thực
t i
ế sai số biến trạng thái của dòng đ ện cuộn cảm 1
L Lref
i i
− có thể ừ ả
thu được t ph n
hồi 1
L
i theo nghĩ ủ ộ
a c a b lọ ớ ả ế ằ
c thông cao (high pass filter) v i gi thi t r ng thành

41. 41
ph ng
ần tần số thấp của nó một cách tự độ được phù hợp với hoạt động của bộ
chuyển đổi. Vì vậy, chỉ thành phần tần số cao của nó là cầ đ ề
n được i u khiển. Bộ ọ
l c
thông cao này làm tăng bậc hệ thông và có thể làm thay đổi đáng kể đặc tính động
học của bộ chuyể ớ
n đổi. V i mụ đ
c ích ngăn chặn vấn đề này, tần số cắ ủ ộ
t c a b lọc
thông cao phải phù hợp thấp hơn t n s
ầ ố chuyển mạch để cho qua các gợn sóng
(ripple) sinh ra do tần số chuyển mạch, nhưng đủ cao để cho phép mộ đ
t áp ứng
nhanh của bộ chuyển đổi.
Giả thiết rằng:
+ Các khóa chuyển mạch là lý tưởng,
+ Nguồn cung cấp (Vin) cho đ ệ
i n áp DC bằng phẳng,
+ Bộ chuyển đổi làm việ ở ầ ố ể
c t n s chuy n mạch cao.
3.1.2.1. Lựa chọn các tham số đ ề
i u khiển
Khi các tham số củ ộ
a b ngh ng áp
ịch lưu tă được l a ch
ự ọn, các giá trị đ ệ
i n cảm
L1 và L2 được thiết kế dự ợ đ ệ
a vào các sóng g n dòng i n đầu vào và đầu ra theo lý
thuyế ị
t, giá tr củ ụ đ ệ ế ế ớ ạ ợ đ ệ
a các t i n được thi t k sao cho gi i h n sóng g n i n áp trong
trường hợp sự thay đổi của tải lớn và nhanh, và tần s n m
ố chuyể ạch lớn nhất được
lựa chọn dựa vào tốc độ chuyển đổi và loại chuyển mạch. Đáp ứng của hệ thống
một cách đầy đủ được quyết định bởi các hệ số K1 và K2, các hệ số ự
này được l a
chọn sao cho thỏa mãn sự ồ ạ ắ ắ ả ồ ổ
t n t i và ch c ch n tính ph n h i nhanh và n định, ngay
cả khi có sự thay đổi lớn của tải và nguồn cung cấp.
Theo thuyết hệ thống cấu trúc biến, các phương trình chuyển đổi phải được viết
theo dạng sau:
.
x Ax B D
γ
= + + ( 3.7)
Với x biểu diễn vector sai số của các biến trạng thái:
*
x v V
= − ( 3.8)
Trong đó: *
,
T
Lref ref
V i V
⎡ ⎤
=⎣ ⎦ là vector tham chiếu.
Thay (3.8) vào (3.1) thu được:
*
D AV C
= + ( 3.9)

42. 42
1 1 1
2
1 1 1 1 1
1
1 1
a in
Lref
ref
R V
i
L L L
D
V V
C C R C R
− − ⎡ ⎤
⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎢ ⎥
= +
⎢ ⎥
− ⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎣ ⎦
⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎣ ⎦ ⎣ ⎦
( 3.10)
1 1 1
2
1 1 1 1 1
-
ref a Lref
in
ref Lref
V R i
V
L L L
D
V i
V
C R C R C
−
⎡ ⎤
+
⎢ ⎥
⎢ ⎥
=
⎢ ⎥
−
+ +
⎢ ⎥
⎣ ⎦
( 3.11)
Thay thế (3.8) vào (3.6), hàm trượt có thể được viết theo dạng:
1 1 2 2
( ) T
S x K x K x K x
= + =
Với 1 2
[ , ]
T
K K K
= và 1 2
[ , ]T
x x x
=
Đ ề ệ ế ồ ạ ấ
i u ki n ch độ trượt t n t i là t t cả ạ ầ ề
các đường cong tr ng thái g n b mặt
được đ ẳ ớ ặ ẳ ộ
i th ng t i m t ph ng trượt. B i
đ ều khiển có thể ép trạ ệ ố ữ
ng thái h th ng gi
nguyên gần mặt phẳng trượt bằng cách đ ề
i u khiển hợp lý các chuyển mạch.
Để làm cho trạ ệ ố ể ớ ề
ng thái h th ng di chuy n hướng t i b mặ đ ề ệ ầ
t trượt, i u ki n c n
và đủ là:
.
.
( ) 0
( ) 0
S x
S x
⎧ <
⎪
⎨
⎪ >
⎩
( 3.12)
Đ ề ể
i u khi n trượt thu được theo nghĩ ở ế đ ề ể ả ồ ả
a b i chi n lược i u khi n ph n h i ph n
ánh quan hệ giữa trạng thái của các chuyển mạch với giá tr a S(x):
ị ủ
c
0, khi S(x)>0
1, khi S(x)<0
γ
⎧
= ⎨
⎩
( 3.13)
Đ ề ệ ồ ạ ể ễ ả ạ
i u ki n t n t i (3.12) có th được di n t theo d ng:
.
( ) 0, S(x)>0
T T
S x K Ax K D
= + < ( 3.14)
.
( ) 0, S(x)<0
T T T
S x K Ax K B K D
= + + > ( 3.15)
Từ thực tế, giả sử rằ ế ố
ng các bi n sai s xi là nhỏ, (3.14) và (3.15) có thể được
viết lại theo dạng:
0, S(x)>0
T
K D < ( 3.16)
0, S(x)<0
T T
K B K D
+ > ( 3.17)
Thay thế ậ ở
ma tr n B, D (3.16) và (3.17), thu được:
1 2
2 1
1 1 1
( - ) ( ) 0
ref in a Lref ref Lref
K K
V V R i V V R i
L C R
− + + − + + < ( 3.18)
, nếu ( ) 0
S x >
, nếu ( ) 0
S x <

43. 43
1 2
2
1 1 1
( - ) ( ) 0
in a Lref ref
K K
V R i V V
L C R
+ − + > ( 3.19)
Do đó, đ ề
i u kiện tồn tại (3.12) được thỏa mãn n c (3.18) và
ếu các bất đẳng thứ
(3.19) là đúng.
Tóm lại, tất yếu phải đảm bảo rằng mặt phẳng trượt đã thiết kế phải được chạm
tới từ mọ ạ ế ế ồ ạ ở
i tr ng thái đầu. N u ch độ trượt t n t i hệ ố đ ề ệ đ
th ng (3.7), i u ki n đủ ó
là các hệ ố
s K1 và K2 phải không âm.
3.1.2.2. Xác định tần số chuyển mạch
Trong chế độ trượt lý tưởng, ở tậ ố ể ạ
n s chuy n m ch vô cùng lớn, quỹ đạo trạng
thái được hướng tới mặt trượt và thực sự ể ọ
di chuy n d c theo nó. Mộ ệ ố ự
t h th ng th c
tế không có thể chuyển mạch ở tầ ố ạ ậ ạ đ ề ể ổ ế
n s vô h n. Vì v y, m ch i u khi n ph bi n
thường có thêm khâu trễ, được biể ễ ư
u di n nh hình:
Hình 3.4. Hàm chuyển mạch
Hình 3.5. Hình dạng của S(x)
Một khâu trễ trong thực t c bi
ế luôn đượ ểu diễn bởi:

44. 44
.
.
S>+
0, khi
0 và S <
( )
S<-
1, khi
0 và S <
S
s
S
δ
δ
γ
δ
δ
⎧ ⎡
⎪ ⎢
⎪ ⎢ <
⎪ ⎣
= ⎨
⎡
⎪
⎢
⎪
⎢ >
⎪ ⎣
⎩
( 3.20)
Trong đó, δ là một giá trị nhỏ tùy ý, 2δ là khoảng trễ đ ể
. Đặc i m của khâu trễ
làm cho nó không thể chuyển mạ đ ề
ch i u khiển trên bề ặ
m t S(x)=0, h qu
ệ ả là chuyển
mạch xảy ra trên các đường thẳng S δ
= ± , vớ ầ ố ụ ộ
i t n s ph thu c vào độ dố ủ
c c a 1
L
i .
Khâu trễ này là nguyên nhân làm cho quỹ đạo mặt phẳng pha dao động vớ ộ
i độ r ng
2δ xung quanh S(x)=0, như ở hình 3.6.
Hình 3.6 chỉ ra rằng, trong khoảng thời gian 1
t
∆ hàm S(x) phải tăng từ δ
− đến
δ
+ (
.
0
S > ), trong khi trong khoảng thời gian 2
t
∆ hàm S(x) phải giảm từ δ
+ xuống
δ
− (
.
0
S < ).
Phương trình tần số chuyển mạch được đưa ra dựa vào hình 3.6, bằng cách coi
rằng quỹ đạo chuyển động là không đổi, gần mặt trượt và đượ đư
c a ra bởi:
1 2
1
s
f
t t
=
∆ + ∆
( 3.21)
Với 1
t
∆ là thời gian dẫn c n m
ủa chuyể ạch S1, 2
t
∆ là thời gian dẫn của chuyển
mạch S2. Thời gian dẫn 1
t
∆ được xác định từ 3.19:
1
1 2
2
1 1 1
2
( - ) ( )
in a Lref ref
t
K K
V R i V V
L C R
δ
∆ =
+ − +
( 3.22)
Thời gian dẫn 2
t
∆ được xác định từ 3.18:
2
1 2
2 1
1 1 1
2
( ) ( )
ref in a Lref ref Lref
t
K K
V V R i V V R i
L C R
δ
−
∆ =
− + − + − + +
( 3.23)
Tần số chuyể ạ
n m ch lớ ấ ằ
n nh t được tính b ng cách thay thế (3.22) và (3.23) vào
(3.21) với giả ử
s rằ ộ ể đ ệ ả
ng b chuy n đổi ang làm vi c không t i ( 0
Lref
i = và
1
1
0
R
= ) và
đ ệ ế ớ ấ
i n áp tham chi u đầu ra là l n nh t ( (max)
ref
V ). Nó có thể được tính theo:

45. 45
1
(max)
1 (max)
1
2
in in
s
ref
K V V
f
L V
δ
⎛ ⎞
= −
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎝ ⎠
( 3.24)
3.1.2.3. Duty cycle
Duty cycle được định nghĩa là tỷ số ữ ờ
gi a th i gian dẫ ủ ể ạ
n c a chuy n m ch S1 và
chu kỳ chuyể ạ
n m ch, được tính bởi:
1
1 2
( )
t
d t
t t
∆
=
∆ + ∆
( 3.25)
Coi rằ ở
ng tạ ộ ờ đ ể ứ ờ
i m t th i i m t c th i trong đ ề
i u khiển chế độ trượt, tỷ lệ ữ
gi
đ ệ đ ệ ở ọ đ ề ệ ệ
i n áp đầu ra và i n áp đầu vào m i i u ki n làm vi c đều theo công thức:
1( ) 1
1 ( )
in
V t
V d t
=
−
( 3.26)
3.1.2.4. Dòng đ ệ
i n cuộn cảm 1
L
i
Dòng đ ệ
i n cuộn cảm được bao gồm 2 thành phần: một là thành phần biến thiên
theo tầ ố ệ ầ ạ ầ ố ể ạ
n s làm vi c, hai là thành ph n đập m ch t n s cao do chuy n m ch. Trong
chế độ dẫ ụ ậ ả ă ấ
n liên t c, theo định lu t b o toàn n ng lượng, công su t do Vin sinh ra
bằng tổng công suất rơi trên Ra và R1:
2
1 1 1 1
in L L a R
V i i R V i
= +
2 1 2
1 1 1
1
in L L a
V V
V i i R V
R
−
⇔ = +
2 1 2
1 1 1
1
L a in L
V V
i R V i V
R
−
⇔ − = −
2 2 1 2
1 1 1
1
4 4 4
L a in L a a
V V
i R V i R R V
R
−
⇔ − = −
2 2 2 2
1 2
1 1 1
1
4 4 4
L a in L a in a in
V V
i R V i R V R V V
R
−
⇔ − + = − +
2 2 1 2
1 1
1
( 2 ) 4
in L a in a
V V
V i R V R V
R
−
⇔ − = −
2 1 2
1
1
1
( ) ( )
4 ( )
2
in in a
L
a
V t V t
V V R V t
R
i
R
−
− −
⇔ =

46. 46
. Trong chế ẫ
độ d n liên tục, dòng đ ệ
i n cuộn cảm được tính theo:
2 1 2
1
1
1
( ) ( )
4 ( )
2
in in a
L
a
V t V t
V V R V t
R
i
R
−
− −
= ( 3.27)
Thành phầ ạ
n đập m ch tần số cao được đưa ra dự ế ệ ủ
a vào ch độ làm vi c c a
mạch khi S1 dẫn, S2 đóng:
1 1
1
1
( ( ))
( ) in a L
L
V R i t t
i t
L
− ∆
∆ = ( 3.28)
3.1.2.5. Đ ệ ụ đ
i n áp t iện V1
B i
ộ đ ều khiển làm việc qua chuyển mạch để tạ đ ệ
o ra i n áp V1(t) bám theo một
đ ệ ế ầ ố ấ
i n áp tham chi u hình sin có t n s th p. Qua V1(t), đập mạch tần số cao (do
chuyển mạch) hiệ ữ ứ
n h u và được tính theo công th c:
2 1
1
1 1
( ) ( )
( )
C
V t V t
v t t
C R
−
∆ = ∆ ( 3.29)
M i
ột đ ểm đặc biệt là tần số chuyển mạch, đập mạch dòng đ ệ
i n cuộn cảm và đập
m i i
ạch đ ện áp tụ đ ện phụ thuộc vào: các tham số đ ề ể ố
i u khi n, các tham s củ ạ
a m ch
đ ệ đ ệ
i n, i n áp tham chiế đ ệ ủ ộ
u, i n áp ra c a b chuyể ứ
n đổi th hai V2(t) và dòng đ ệ
i n
cuộn cảm 1( )
L
i t .
Việc lựa chọn các tham số mạ đ ệ ệ ố
ch i n và các h s K1, K2 là rất quan trọng, phải
phù hợp với giá trị mong muốn của đập m n c n nh
ạch dòng đ ệ
i n cuộ ảm lớ ất, đập
m i i
ạch đ ện áp tụ đ ện lớn nhất, tần số chuyển mạch lớn nhất, ổn định và đáp ứng
nhanh với bất kỳ đ ề
i u kiện làm việc nào.
3.1.3. Thiết kế một bộ điề ể ụ ể
u khi n trượt c th
Mục đích chính của phần này là sử ụ
d ng những công thức đưa ra ở trên để tính
toán giá trị củ ầ đ ế ỏ ể ứ ề
a các thành ph n và sau ó ti n hành mô ph ng ki m ch ng trên n n
Matlab – simulink.
* Bài toán đặt ra là thiết kế ộ
b nghịch lưu có các tham số:
+ P0 = 1500W (công suất đầu ra)
+ V0 = 220 Vrms (đ ệ
i n áp ra)
+ Vin = 120 V (đ ệ
i n áp vào)

47. 47
+ f0 = 50Hz (tần số ủ đ ệ
c a i n áp ra)
+ fSmax = 30KHz (tần số chuyển mạch lớn nhất)
Giả sử 0,1
a
R = Ω.
3.1.3.1. Tính toán V1(t) và V2(t)
+ Ở bộ nghịch lưu tăng áp, đ ệ
i n áp ra tải được tính theo :
0 1 2
( ) 220 2 (100 ) 310 (314 ) ( ) ( )
V t Sin t Sin t V t V t
π
= = = −
Giả sử rằ ộ ể ệ
ng hai b chuy n đổi l ch pha nhau 1800
, các đ ệ
i n áp ra của mỗi bộ
chuyển đổi được định nghĩa theo:
1 ( ) 155 (314 )
dc
V t V Sin t
= +
2 ( ) 155 (314 )
dc
V t V Sin t
= −
Do A, B là các bộ bi n V
ến đổi tăng áp nên cầ dc – 155 > Vin. Trong thực tế, Vin
có thể được tạo ra từ máy phát đ ệ
i n s c gió hay pin n
ứ ăng lượng mặt trời, nó có thể
không ổn định ở đ ệ
i n áp giả thiết là 120V, nên cần chọn Vdc thỏa mãn Vdc – 155 >
Vin(max).
Và Vdc cũ ọ ớ ớ
ng không được ch n quá l n vì liên quan t i duty cycle, Vdc được
chọn để sản sinh duty cycle biến thiên đối xứng xung quanh D = 0,5.
Giá trị được chọn của Vdc là 335. Theo công thức (3.26), duty cycle sẽ biến
thiên trong khoảng [0,245 0,667]. Do đó:
1 ( ) 335 155 (314 )
V t Sin t
= +
2 ( ) 335 155 (314 )
V t Sin t
= −
Và như ậ
v y 1max 335 155 490 V
V = + = , 1min 335 155 180 V
V = − =
max
L
i được tính theo công thức (3.27) :
2 1 ax 2min 2
1 ax
1
1 ax
490 180
4 120 120 4.0,1.490
30 43,79 A
2 2.0,1
m
in in a m
L m
a
V V
V V R V
R
i
R
− −
− − − −
= = =
min
L
i được tính theo công thức (3.27) :

48. 48
2 1min 2max 2
1min
1
1min
180 490
4 120 120 4.0,1.180
30 13,30 A
2 2.0,1
in in a
L
a
V V
V V R V
R
i
R
− −
− − − −
= = = −
3.1.3.2. Chọn tỷ số K1/L1
Biến đổi (3.24) thu được:
( ax) (max)
1
1 (max)
2
( )
s m ref
in ref in
f V
K
L V V V
δ
=
−
Thay thế Vin = 120 V, fSmax = 30000 Hz, Vref(max) = V1max = 490 V và 0,3
δ = ,
thu được:
1
1
30000.2.0,3.490
198,65
120(490 120)
K
L
= =
−
3.1.3.3. Chọn tỷ số K2/C1
Từ (3.18), cho 1(max)
Lref L
i i
= (trường hợ ớ ạ ứ ớ
p t i h n) ng v i Vref = V1max, V2 =
V2min, thu được đ ề
i u kiện:
1 2
1max ax 1max 2min 1 ax
1 1 1
( - ) ( ) 0
in a Lm Lm
K K
V V R i V V R i
L C R
− + + − + + <
Thay số, thu được: 2
1
2222
K
C
<
Tương tự, từ (3.19), cho 1(max)
Lref L
i i
= (trường hợp tới hạ ứ
n) ng với Vref = V1max,
V2 = V2min, thu được đ ề
i u kiện:
1 2
ax 1max 2min
1 1 1
( - ) ( ) 0
in a Lm
K K
V R i V V
L C R
+ − + >
Thay số ũ
, c ng thu được: 2
1
2222
K
C
<
Và vì K2 > 0 nên đ ề
i u kiện ràng buộc cho 2
1
K
C
là :
2
1
0 2222
K
C
< <

49. 49
Có một vài tùy chọn cho tỷ số K2/C1. Trong bộ đ ề
i u khiển này, K2/C1 là một
tham số đ ề ỉ ệ ọ ỷ
i u ch nh. Vi c ch n t số K2/C1 ph p v
ải phù hợ ớ đ
i áp ứng nhanh và ổn
định.
Trong việc chọn tỷ số ư ề ệ ấ ủ ộ đ ề ể
này, các đặc tr ng v hi u su t c a b i u khi n được
chỉ rõ trong khoảng đáp ứng ngắn với bước nhảy đơn vị ở đầu vào. Nó được chỉ rõ
giá trị quá đ ề
i u chỉnh l n nh p bi
ớ ất trực tiế ểu th gi
ị quan hệ ữ ổ
a n định của hệ thống
và thời gian thiết lập có quan hệ vớ ằ ố ờ ớ ấ ủ
i h ng s th i gian l n nh t c a hệ ố đ ề
th ng i u
khi ng
ển. Có thể nói rằ đáp ứng ngắn là đủ nhanh. Tỷ số K2/C1 được chọn bằng cách
lặp đi lặp lại (có nghĩa là tỷ số K2/C1 phả đ ề
i được i u chỉ đ ứ
nh đến khi áp ng ngắn
đượ đượ
c thỏ đ
a áng) và c kiể ứ ằ ỏ
m ch ng b ng mô ph ng.
Cuối cùng, giá trị ọ
được ch n là :
K2/C1 = 500
3.1.3.4. Tính toán L1
Đập mạ đ ệ ộ ả ớ ấ
ch dòng i n cu n c m l n nh t 1 ax
L m
i
∆ i
được chọn bằng 20% dòng đ ện
cuộn cảm lớn nhất (theo công thức 3.27). Sau đó, từ (3.28), thay thế 1 1 ax
( )
L L m
i t i
= ,
thu được 1 434
L H
µ
> . Do đ ể ọ
ó có th ch n 1 500
L H
µ
= .
3.1.3.5. Tính toán C1
Đ ệ ạ ụ đ ệ ớ ấ
i n áp đập m ch t i n l n nh t max
C
v
∆ i i
được chọn bằng 5% đ ện áp tụ đ ện
lớn nhất. Và từ (3.29), đưa ra 1 14
C F
µ
> . Do đ ọ
ó, ch n 1 20
C F
µ
= .
3.1.3.6. Các hệ ố
s K1 và K2
Từ tỷ số K1/L1 và giá trị ủ
c a cuộn cảm L1, K1 = 0.1.
Từ tỷ số K2/C1 và giá trị ủ
c a cuộ ả
n c m C1, K2 = 0.01.
3.2. Thiế ế
t k bộ đ ề
i u khiển cho bộ nghị ư
ch l u tăng giảm áp
3.2.1. Mô tả hệ thống
Bộ chuyển đổi DC-AC tăng giảm áp có mô hình như hình 3.6. Bao gồm nguồn
cung cấp Vin, các cuộn cảm L1, L2 ở đầu vào, các chuyển mạch S1-S4, các tụ đ ệ
i n
truyề ả đ ở ả
n t i C1, C2, các iôt D1-D4, và tr t i R1.

50. 50
Hình 3.6. Bộ nghị ư ă
ch l u t ng giả đ ề ể ở ế
m áp được i u khi n ch độ trượt
Như ở mụ ụ đ ủ
c 3.1, m c ích ch yế ủ ộ đ ề ể đ ạ đ ệ
u c a b i u khi n A, B ó là t o ra i n áp
V1, V2 của các tụ đ ệ
i n bám theo chính xác có thể được một tham chiếu sin.
Như trong chương 1, bộ nghịch lư ă ả ạ
u t ng gi m áp có m ch tương đương:
Hình 3.7. Mạch tương đương cho b u t
ộ nghịch lư ăng giảm áp
Và mô hình không gian trạng thái của mạch tương đương với các biến trạng thái
iL1 và V1 được xác định bởi:

51. 51
1
1
1 1 1
2
1 1 1
1 1
1 1 1 1
1
0 0
1 1
in
L
L
L
V V
di
L i L
dt
V
dV V i
C R
C C R
dt C
γ
−
⎡ ⎤
⎡ ⎤
⎡ ⎤ ⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎡ ⎤ ⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎢ ⎥
= + +
⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥
− − ⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎢ ⎥
⎣ ⎦
⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦
( 3.30)
V1 < 0, V2 < 0 theo đặc đ ể
i m c m áp.
ủa bộ biến đổi DC-DC tăng giả Đặt V = -
V1, (3.30) thành:
1
1 1
1
2
1
1 1
1 1 1 1
1
0 0
1 1
in
L
L
L
V V
di
L L
i
dt
V
dV i
V
C R
C C R
dt C
γ
+
− ⎡ ⎤
⎡ ⎤
⎡ ⎤ ⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎡ ⎤ ⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎢ ⎥
= + + −
⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥
− −
⎢ ⎥
⎢ ⎥ ⎣ ⎦
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎣ ⎦
⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎢ ⎥
⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦
( 3.31)
.
v Av B C
γ
= + +
Trong đó: γ là trạng thái của các chuyển mạch, v và
.
v lầ ơ
n lượt là các véc t
của biến trạng thái (iL1, V1) và đạo hàm theo thời gian của chúng.
1 2
1 2
1 ON, OFF
0 OFF, ON
S S
S S
γ
→
⎧
= ⎨
→
⎩
( 3.32)
3.2.2. Thiết kế bộ đ ề
i u khiển trượt
Tương tự ở mụ ặ ạ ổ
c 3.1, phương trình m t trượt trong không gian tr ng thái là t
hợp tuyến tính của các sai số biến trạng thái:
1 1 1 1 2 2
( , )
L
S i V K K
ε ε
= + ( 3.33)
Trong đó K1 và K2 là các hệ số ế
khu ch đại thích hợp, 1
ε là sai số dòng đ ệ
i n
phản hồi, và 2
ε là sai số đ ệ
i n áp phản hồi:
1 1
L Lref
i i
ε = − ( 3.34)
2 ref
V v
ε = − ( 3.35)
(với vref = -Vref >0)
Thay thế (3.33) và (3.34) vào (3.32), thu được:
1 1 1 1 2
( , ) ( ) ( )
L L Lref ref
S i V K i i K V v
= − + − ( 3.36)
Giá trị 1 1
( , )
L
S i V được tính toán bởi phần cứng theo (3.35), là đầu vào của khâu
trễ để tạo ra xung đ ề
i u khiển các khóa bán dẫn.

52. 52
Hình 3.8. Mô hình đ ề
i u khi n tr
ể ượt bộ nghịch lưu tăng giảm áp
S i
ơ đồ đ ều khiển tương ứng được biểu diễn ở hình 3.8. Trạng thái chuyển mạch
γ i
được đ ều khiển bởi khâu trễ H1, giữ cho 1 1
( , )
L
S i V tiến tới không.
Phản hồi của hệ thống được quyết định bở ố
i các thông s củ ạ đ ệ
a m ch i n và các
hệ số K1 và K2. Với sự lự ọ ợ
a ch n thích h p những hệ số ự ả ồ
này thì s ph n h i nhanh,
bền vững, ổn định của hệ thống có thể đạt được trong bất cứ đ ề ệ ệ
i u ki n làm vi c nào.
T i
ương tự mục 3.1, sai số biến trạng thái của dòng đ ện cuộn cảm 1
L Lref
i i
− có thể
thu được từ phản hồi 1
L
i theo nghĩa của bộ lọ ớ ả
c thông cao (high pass filter) v i gi
thiết rằ ầ ầ ố ấ ủ ộ ự ợ ớ ạ
ng thành ph n t n s th p c a nó m t cách t động được phù h p v i ho t
động củ ộ
a b chuyển đổi, chỉ thành phần tần số cao của nó là cần được đ ề
i u khiển.
Bộ lọc thông cao này làm tăng bậc hệ thông và có thể làm thay đổi đáng kể đặc tính
động họ ủ
c c a bộ chuyể ớ ụ đ ă ặ ấ ầ ố
n đổi. V i m c ích ng n ch n v n đề này, t n s cắ ủ ộ
t c a b
lọc thông cao phải phù hợp thấp hơn tần số chuyển mạch để cho qua các gợn sóng

53. 53
(ripple) sinh ra do tần số chuyển mạch, nhưng đủ cao để cho phép mộ đ
t áp ứng
nhanh của bộ chuyển đổi.
Giả thiết rằng:
+ Các khóa chuyển mạch là lý tưởng,
+ Nguồn cung cấp (Vin) cho đ ệ
i n áp DC bằng phẳng,
+ Bộ chuyển đổi làm việ ở ầ ố ể
c t n s chuy n mạch cao.
3.2.2.1. Lựa chọn các tham số đ ề
i u khiển
Tương tự mụ ố
c 3.1, khi các tham s củ ộ ị ư ă ự ọ
a b ngh ch l u t ng áp được l a ch n,
các giá trị đ ệ
i n cảm L1 và L2 được thiết kế dự ợ đ ệ
a vào các sóng g n dòng i n đầu vào
và đầu ra theo lý thuyết, giá trị củ ụ đ ệ ế ế ớ ạ
a các t i n được thi t k sao cho gi i h n sóng
g i
ợn đ ện áp trong trường hợ ự ủ ả ớ ầ ố ể
p s thay đổi c a t i l n và nhanh, và t n s chuy n
mạch lớn nhất được lựa chọn dựa vào tốc độ chuyển đổi và loại chuyển mạch. Đáp
ứng của hệ thống một cách đầy đủ được quyết định bởi các hệ số K1 và K2, các hệ
số này được lựa chọn sao cho thỏa mãn sự ồ ạ
t n t i và chắ ắ ả ồ
c ch n tính ph n h i nhanh
và ổn định, ngay cả khi có sự thay đổi lớn của tải và nguồn cung cấp.
Theo thuyết h th
ệ ống cấu trúc biến, các phương trình chuyển đổi phải được viết
theo dạng sau:
.
x Ax B D
γ
= + + ( 3.37)
Với x biểu diễn vector sai số của các biến trạng thái:
*
x v V
= − ( 3.38)
Trong đó: *
,
T
Lref ref
V i v
⎡ ⎤
=⎣ ⎦ là vector tham chiếu.
Thay (3.37) vào (3.30) thu được:
*
D AV C
= + ( 3.39)
1
2
1 1
1 1 1
1
0 0
1 1
Lref
ref
i
L
D V
v
C R
C C R
−
⎡ ⎤
⎡ ⎤
⎢ ⎥ ⎡ ⎤ ⎢ ⎥
⎢ ⎥
= + −
⎢ ⎥
⎢
⎥
−
⎢ ⎥ ⎢ ⎥
⎣ ⎦ ⎢ ⎥
⎣ ⎦
⎢ ⎥
⎣ ⎦
( 3.40)

54. 54
1
2
1 1 1 1 1
ref
Lref ref
v
L
D
i v V
C C R C R
−
⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎢ ⎥
=
⎢ ⎥
− −
⎢ ⎥
⎣ ⎦
( 3.41)
Thay thế (3.37) vào (3.35), hàm trượt có th t theo d
ể được viế ạng:
1 1 2 2
( ) T
S x K x K x K x
= + =
Với 1 2
[ , ]
T
K K K
= và 1 2
[ , ]T
x x x
=
Đ ề ệ ế ồ ạ ấ
i u ki n ch độ trượt t n t i là t t cả ạ ầ ề
các đường cong tr ng thái g n b mặt
được đ ẳ ớ ặ ẳ ộ đ ề ể ể ạ ệ ố ữ
i th ng t i m t ph ng trượt. B i u khi n có th ép tr ng thái h th ng gi
nguyên gần mặt phẳng trượt bằng cách đ ề
i u khiển hợp lý các chuyển mạch.
Để làm cho trạ ệ ố ể ớ ề
ng thái h th ng di chuy n hướng t i b mặ đ ề ệ ầ
t trượt, i u ki n c n
và đủ là:
.
.
( ) 0
( ) 0
S x
S x
⎧ <
⎪
⎨
⎪ >
⎩
( 3.42)
Đ ề ể
i u khi n trượt thu được theo nghĩ ở ế đ ề ể ả ồ ả
a b i chi n lược i u khi n ph n h i ph n
ánh quan hệ giữa trạng thái của các chuyển mạch với giá trị ủ
c a S(x):
0, khi S(x)>0
1, khi S(x)<0
γ
⎧
= ⎨
⎩
( 3.43)
Đ ề ệ ồ ạ ể ễ ả ạ
i u ki n t n t i (3.41) có th được di n t theo d ng:
.
( ) 0, S(x)>0
T T
S x K Ax K D
= + < ( 3.44)
.
( ) 0, S(x)<0
T T T
S x K Ax K B K D
= + + > ( 3.45)
Từ thực tế, giả sử rằ ế ố
ng các bi n sai s xi là nhỏ, (3.43) và (3.44) có thể được
viết lại theo dạng:
0, S(x)>0
T
K D < ( 3.46)
0, S(x)<0
T T
K B K D
+ > ( 3.47)
Thay thế ậ ở
ma tr n B, D (3.45) và (3.46), thu được:
1 2
2 1
1 1 1
( ) 0
ref ref Lref
K K
v v V R i
L C R
−
+ − − + < ( 3.48)
1 2
2
1 1 1
( ) 0
in ref
K K
V v V
L C R
+ − − > ( 3.49)
Do đó, đ ề
i u kiện tồn tại (3.42) được thỏa mãn nếu các bất đẳng thức (3.48) và
(3.49) là đúng.
, nếu ( ) 0
S x >
, nếu ( ) 0
S x <

55. 55
Tóm lại, tất yếu phải đảm bảo rằng mặt phẳng trượt đã thiết kế phải được chạm
tới từ mọi trạ ế ế ồ ạ ở ệ ố đ ề ệ đ
ng thái đầu. N u ch độ trượt t n t i h th ng (3.37), i u ki n đủ ó
là các hệ ố
s K1 và K2 phải không âm.
3.2.2.2. Xác định tần số chuyển mạch
Trong chế độ trượt lý tưởng, ở tậ ố ể ạ
n s chuy n m ch vô cùng lớn, quỹ đạo trạng
thái được hướng tới mặt trượt và thực sự ể ọ
di chuy n d c theo nó. Mộ ệ ố ự
t h th ng th c
tế không có thể chuyển mạch ở tầ ố ạ ậ ạ đ ề ể ổ ế
n s vô h n. Vì v y, m ch i u khi n ph bi n
thường có thêm khâu trễ, được biể ễ ư
u di n nh hình:
Hình 3.9. Hàm chuyển mạch
Hình 3.10. Hình dạng của S(x)
Một khâu trễ trong thực t c bi
ế luôn đượ ểu diễn bởi:
.
.
S>+
0, khi
0 và S <
( )
S<-
1, khi
0 và S <
S
s
S
δ
δ
γ
δ
δ
⎧ ⎡
⎪ ⎢
⎪ ⎢ <
⎪ ⎣
= ⎨
⎡
⎪
⎢
⎪
⎢ >
⎪ ⎣
⎩
( 3.50)
Trong đó, δ là một giá trị nhỏ tùy ý, 2δ là khoảng trễ đ ể
. Đặc i m của khâu trễ
làm cho nó không thể chuyển mạ đ ề
ch i u khiển trên bề ặ
m t S(x)=0, h qu
ệ ả là chuyển

56. 56
mạch xảy ra trên các đường thẳng S δ
= ± , với tần s ph
ố ụ thuộc vào độ dố ủ
c c a 1
L
i .
Khâu trễ này là nguyên nhân làm cho quỹ đạo mặt phẳng pha dao động vớ ộ
i độ r ng
2δ xung quanh S(x)=0, như ở hình 3.6.
Hình 3.6 chỉ ra rằng, trong khoảng thời gian 1
t
∆ hàm S(x) phải tăng từ δ
− đến
δ
+ (
.
0
S > ), trong khi trong khoả ờ
ng th i gian 2
t
∆ hàm S(x) phải giảm từ δ
+ xuống
δ
− (
.
0
S < ).
Phương trình tần số chuyển mạch được đưa ra dựa vào hình 3.6, bằng cách coi
rằng quỹ đạo chuyển động là không đổi, gần mặt trượt và được đưa ra bởi:
1 2
1
s
f
t t
=
∆ + ∆
( 3.51)
Với 1
t
∆ là thờ ẫ ủ ể ạ
i gian d n c a chuy n m ch S1, 2
t
∆ là thời gian dẫn của chuyển
mạch S2. Thời gian dẫn 1
t
∆ được xác định từ 3.19:
1
1 2
2
1 1 1
2
( )
in ref
t
K K
V v V
L C R
δ
∆ =
+ − −
( 3.52)
Thời gian dẫn 2
t
∆ được xác định từ 3.18:
2
1 2
2 1
1 1 1
2
( )
ref ref Lref
t
K K
v v V R i
L C R
δ
−
∆ =
−
+ − − +
( 3.53)
Tần số chuyể ạ
n m ch lớ ấ ằ
n nh t được tính b ng cách thay thế (3.22) và (3.23) vào
(3.21) với giả ử
s rằ ộ ể đ ệ ả
ng b chuy n đổi ang làm vi c không t i ( 0
Lref
i = và
1
1
0
R
= ) và
đ ệ ế ớ ấ
i n áp tham chi u đầu ra là l n nh t ( (max)
ref
v ). Nó có thể được tính theo:
(max)
1
(max)
1 (max)
2
in ref
s
in ref
V v
K
f
L V v
δ
=
+
( 3.54)
3.2.2.3. Duty cycle
Duty cycle được định nghĩa là tỷ số ữ ờ
gi a th i gian dẫ ủ ể ạ
n c a chuy n m ch S1 và
chu kỳ chuyể ạ
n m ch, được tính bởi:
1
1 2
( )
t
d t
t t
∆
=
∆ + ∆
( 3.55)

57. 57
Coi rằ ở
ng tạ ộ ờ đ ể ứ ờ
i m t th i i m t c th i trong đ ề
i u khiển chế độ trượt, tỷ lệ ữ
gi
đ ệ đ ệ ở ọ đ ề ệ ệ
i n áp đầu ra và i n áp đầu vào m i i u ki n làm vi c đều theo công thức:
( ) ( )
1 ( )
in
V t d t
V d t
=
−
( 3.56)
3.2.2.4. Dòng đ ệ
i n cuộn cảm 1
L
i
Dòng đ ệ
i n cuộn cảm được bao gồm 2 thành phần: một là thành phần biến thiên
theo tầ ố ệ ầ ạ ầ ố ể ạ
n s làm vi c, hai là thành ph n đập m ch t n s cao do chuy n m ch. Trong
chế độ dẫ ụ ậ ả ă ấ
n liên t c, theo định lu t b o toàn n ng lượng, công su t do Vin sinh ra
bằng công suất rơi trên R1:
1 1 1
in L R
V i V i
=
1 2
1 1
1
in L
V V
V i V
R
−
⇔ =
1 1 2
1
1
( )
L
in
V V V
i
V R
−
⇔ =
. Vậy, trong chế ẫ
độ d n liên tục, dòng đ ệ
i n cuộn cảm được tính theo:
1 1 2
1
1
( )
L
in
V V V
i
V R
−
= ( 3.57)
Thành phầ ạ
n đập m ch tần số cao được đưa ra dự ế ệ ủ
a vào ch độ làm vi c c a
mạch khi S1 dẫn, S2 đóng:
1
1
1
( ) in
L
V t
i t
L
∆
∆ = ( 3.58)
3.2.2.5. Đ ệ ụ đ
i n áp t iện V1
B i
ộ đ ều khiển làm việc qua chuyển mạch để tạ đ ệ
o ra i n áp V1(t) bám theo một
đ ệ ế ầ ố ấ
i n áp tham chi u hình sin có t n s th p. Qua V1(t), đập mạch tần số cao (do
chuyển mạch) hiệ ữ ứ
n h u và được tính theo công th c:
2 1
1
1 1
( ) ( )
( )
C
V t V t
v t t
C R
−
∆ = ∆ ( 3.59)
M i
ột đ ểm đặc biệt là tần số chuyển mạch, đập mạch dòng đ ệ
i n cuộn cảm và đập
m i i
ạch đ ện áp tụ đ ện phụ thuộc vào: các tham số đ ề ể ố
i u khi n, các tham s củ ạ
a m ch

58. 58
đ ệ đ ệ
i n, i n áp tham chiế đ ệ ủ ộ
u, i n áp ra c a b chuyể ứ
n đổi th hai V2(t) và dòng đ ệ
i n
cuộn cảm 1( )
L
i t .
Việc lựa chọn các tham số mạ đ ệ ệ ố
ch i n và các h s K1, K2 là rất quan trọng, phải
phù hợp với giá trị mong muốn của đập m n c n nh
ạch dòng đ ệ
i n cuộ ảm lớ ất, đập
m i i
ạch đ ện áp tụ đ ện lớn nhất, tần số chuyển mạch lớn nhất, ổn định và đáp ứng
nhanh với bất kỳ đ ề
i u kiện làm việc nào.
3.2.3. Thiết kế một bộ điề ể ụ ể
u khi n trượt c th
Mục đích chính của phần này là sử ụ
d ng những công thức đưa ra ở trên để tính
toán giá trị củ ầ đ ế ỏ ể ứ ề
a các thành ph n và sau ó ti n hành mô ph ng ki m ch ng trên n n
Matlab – simulink.
* Bài toán đặt ra là thiết kế ộ
b nghịch lưu có các tham số:
+ P0 = 1500W (công suất đầu ra)
+ V0 = 220 Vrms (đ ệ
i n áp ra)
+ Vin = 120 V (đ ệ
i n áp vào)
+ f0 = 50Hz (tần số ủ đ ệ
c a i n áp ra)
+ fSmax = 30KHz (tần số chuyển mạch lớn nhất)
3.2.3.1. Tính toán V1(t) và V2(t)
+ Ở bộ nghịch lưu tăng áp, đ ệ
i n áp ra tải được tính theo :
0 1 2
( ) 220 2 (100 ) 310 (314 ) ( ) ( )
V t Sin t Sin t V t V t
π
= = = −
Giả sử rằ ộ ể ệ
ng hai b chuy n đổi l ch pha nhau 1800
, các đ ệ
i n áp ra của mỗi bộ
chuyển đổi được định nghĩa theo:
1 ( ) 155 (314 )
dc
V t V Sin t
= +
2 ( ) 155 (314 )
dc
V t V Sin t
= −
Do A, B là các bộ biến đổi tăng giảm áp nên cần 155
dc
V ≤ − . Và Vdc được chọn
sao cho có thể ả ế
s n sinh duty cycle bi n thiên đối xứng xung quanh D = 0,5.
Giá trị được chọn của Vdc là -180 (V). Theo công thức (3.56), duty cycle sẽ ế
bi n
thiên trong khoảng [0,17 0,74]. Do đó:
1 ( ) 180 155 (314 )
V t Sin t
= − +

59. 59
2 ( ) 180 155 (314 )
V t Sin t
= − −
Và như ậ
v y max 180 155 335 V
V = + = , min 180 155 25 V
V = − =
max
L
i được tính theo công thức (3.57) :
1( ax)
335(335 25)
29A
120.30
L m
i
−
= =
min
L
i được tính theo công thức (3.57) :
1(min)
25(25 335)
2.15A
120.30
L
i
−
= = −
3.2.3.2. Chọn tỷ số K1/L1
Bi c:
ến đổi (3.54) thu đượ
(max) (max)
1
1 (max)
( )2
s in ref
in ref
f V v
K
L V v
δ
+
=
Thay thế Vin = 120 V, fSmax = 30000 Hz, vref(max) = Vmax = 335 V và 0,3
δ = , thu
được:
1
1
30000.2.0,3.(335 120)
204
335.120
K
L
+
= =
3.2.3.3. Chọn tỷ số K2/C1
Từ (3.48), cho 1(max)
Lref L
i i
= (trường h ng v
ợp tới hạ ứ
n) ới vref = Vmax, V2 = V2max,
thu được đ ề ệ
i u ki n:
1 2
max max 2max 1 max
1 1 1
( ) ( ) 0
L
K K
V V V R i
L C R
− + − − + <
Thay số, thu được: 2
1
3661
K
C
<
Tương tự, từ (3.49), cho 1(max)
Lref L
i i
= (trường hợp tới hạ ứ
n) ng với vref = Vmax,
V2 = V2max, thu được điề ệ
u ki n:
1 2
max 2max
1 1 1
( ) 0
in
K K
V V V
L C R
+ − − >
Thay số ũ
, c ng thu được: 2
1
2369
K
C
<

60. 60
Và vì K2 > 0 nên đ ề
i u kiện ràng buộc cho 2
1
K
C
là :
2
1
0 2369
K
C
< <
Tương tự mục 3.1, K2/C1 là một tham số i
đ ều chỉnh. Tỷ số K2/C1 được chọn
bằng cách lặp đi lặp lại (có nghĩa là tỷ số K2/C1 phả đ ề
i được i u chỉnh đến khi đáp
ứ ắ ỏ đ ể ứ ằ ỏ
ng ng n được th a áng) và được ki m ch ng b ng mô ph ng.
Cuối cùng, giá trị được chọn là :
K2/C1 = 640
3.2.3.4. Tính toán L1
Đập mạ đ ệ ộ ả ớ ấ
ch dòng i n cu n c m l n nh t 1 ax
L m
i
∆ i
được chọn bằng 20% dòng đ ện
cuộn cảm lớn nhất (theo công thức 3.57). Sau đó, từ (3.58), thay thế 1 1 ax
( )
L L m
i t i
= ,
thu được 1 690
L H
µ
> . Do đ ể ọ
ó có th ch n 1 800
L H
µ
= .
3.2.3.5. Tính toán C1
Đ ệ ạ ụ đ ệ ớ ấ
i n áp đập m ch t i n l n nh t max
C
v
∆ i i
được chọn bằng 5% đ ện áp tụ đ ện
lớn nhất. Và từ (3.59), đưa ra 1 18.5
C F
µ
> . Do đó, chọn 1 25
C F
µ
= .
3.2.3.6. Các hệ ố
s K1 và K2
Từ tỷ số K1/L1 và giá trị ủ
c a cuộn cảm L1, K1 = 0.1632.
Từ tỷ số K2/C1 và giá trị ủ
c a cuộ ả
n c m C1, K2 = 0.016.

61. 61
CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG
Mô hình bộ nghịch lưu DC-AC tăng áp và cấu trúc bộ đ ề
i u khi n tr
ể ượt được
xây dựng nhờ công cụ Matlab – Simulink.
4.1. Đ ề
i u khiển trượt bộ nghị ư
ch l u tăng áp
4.1.1. Mô hình sơ đ ề
đồ i u khiển
S i
ơ đồ mô hình cấu trúc đ ều khiển:
Hình 4.1. Mô hình đ ề
i u khiển bộ nghịch lưu DC-AC tăng áp

62. 62
Mô hình bộ biến đổi DC-DC tăng áp:
Hình 4.2. Mô hình bộ biế ă
n đổi DC-DC t ng áp

63. 63
Mô hình bộ đ ề
i u khiển trượt:
Hình 4.3. Mô hình bộ đ ề
i u khi n tr
ể ượt bộ nghịch lưu tăng áp
Trong đó, khối lọc thông cao được chọn có tần số fc = 400Hz.
Vì bộ nghịch lưu DC-AC tăng áp được cấu tạo chính từ 2 bộ DC-DC tăng áp
nên trước khi mô phỏ đ
ng, ánh giá chất lượng bộ đ ề
i u khiển trượt cho bộ ị ư
ngh ch l u
thì cầ đ ấ ộ đ ề ể ớ ộ ế
n ánh giá ch t lượng b i u khi n trượt đối v i b bi n đổi DC-DC. Sơ đồ
mô hình cấu trúc đ ề
i u khiển bộ biến đổi DC-DC:

64. 64
Hình 4.4. Sơ ấ
đồ c u trúc đ ề
i u khiển bộ biến đổi DC-DC tăng áp
4.1.2. Kết quả mô phỏng
K i
ết quả mô phỏng áp dụng bộ đ ều khiển trượt đã thiết kế cho bộ biến đổi DC-
DC tăng áp:
Hình 4.5. Đ ứ đ ệ
áp ng i n áp ra bộ biến đổi DC-DC tăng áp
Đ ệ ủ ộ ế đ ử
i n áp ra c a b bi n đổi o được khi s dụ ộ đ ề ể ấ
ng b i u khi n trượt có ch t
lượng tốt, thời gian đáp ứng là 0.002s.

65. 65
Sai số ủ
đầu ra c a bộ biến đổi DC-DC với tín hiệu đặt là hằng số:
Hình 4.6. Sai số đầu ra bộ biến đổi DC-DC tăng áp
Các sai số ủ
c a dòng n nh
đ ệ
i n (x1), đ ệ
i n áp (x2) gầ ư ằ
b ng 0.

66. 66
K i
ết quả mô phỏng áp dụng bộ đ ều khiển trượt đã thiết kế cho bộ biến đổi DC-
AC tăng áp:
- Đáp ứng ra của từng bộ biến đổi DC-DC với tín hiệu tham chiếu hình sin:
Hình 4.7. Đ ứ
áp ng ra của bộ biến đổi DC-DC A, B tăng áp
Đ ệ ố đ ệ
i n áp ra bám khá t t i n áp tham chiế ị
u, và khi giá tr tứ ờ ủ đ ệ
c th i c a i n áp
tham chiế ở ứ
u m c thấp thì đ ệ
i n áp ra bám rất tốt.

67. 67
Sai số ủ
đầu ra c a mỗi bộ biến đổi DC-DC:
Hình 4.8. Các sai s b
ố ở ộ biến đổi DC-DC A tăng áp
Hình 4.9. Các sai số ở ộ
b bi ng áp
ến đổi DC-DC B tă
Đ ệ ế
i n áp tham chi u ngược pha dẫn tới sai số ở mỗ ộ ế
i b bi n đổi có phần ngược
pha nhau. Đ ề
i u này sẽ làm cho đ ệ
i n áp ra của bộ ị ư ả ớ ố
ngh ch l u gi m b t sai s .

68. 68
- i
Dòng đ ện iL1 của cuộn cảm:
Hình 4.10. Dòng đ ệ
i n cuộn cả ủ ỗ ộ ă
m c a m i b DC-DC t ng áp
- i
Đáp ứng đ ện áp ra V0 của bộ nghịch lưu:
Hình 4.11. Đ ệ
i n đầu ra V0 củ ộ
a b nghị ư ă
ch l u t ng áp
Với tải lớn ( 30
R = Ω ), đ ệ
i n áp ra V0 có biên độ giảm với sai số khoảng 3%.