Ứng dụng bộ điều khiển theo tiếp cận đại số gia tử cho bộ biến đổi DC - DC

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KÝ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGÔ THỊ HUẾ

ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN THEO TIẾP CẬN

ĐẠI SỐ GIA TỬ CHO BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử

Mã số:

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KHOA CHUYÊN MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. NGUYỄN TIẾN DUY

PHÒNG ĐÀO TẠO

THÁI NGUYÊN 2020

i

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn: Ngô Thị Huế

Đề tài luận văn: Ứng dụng bộ điều khiển theo tiếp cận đại số gia tử

cho bộ biến đổi DC-DC

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử

Mã số:

.................................................................................................................………

……Tác giả, Cán bộ hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác

giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng

ngày....../....../20......với các nội dung sau:

.................................................................................................................………

.................................................................................................................………

.................................................................................................................………

.................................................................................................................………

.................................................................................................................………

.................................................................................................................………

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2020

Giáo viên hướng dẫn

TS. Nguyễn Tiến Duy

Tác giả luận văn

Ngô Thị Huế

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Ngô Thị Huế học viên lớp cao học khóa 20 chuyên ngành Kỹ

thuật điện tử Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên.

Hiện nay tôi đang công tác tại khoa Điện - Trường Cao đẳng nghề số

1 - BQP.

Xin cam đoan: Đề tài “Ứng dụng bộ điều khiển theo tiếp cận đại số gia

tử cho bộ biến đổi DC-DC” dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Tiến Duy là

công trình nghiên cứu riêng của tôi. Tất cả các tài liệu tham khảo đều được ghi

trong danh mục tham khảo, không sử dụng tài lệu nào khác mà không được ghi

trong danh mục.

Tôi xin cam đoan tất cả các nội dung trong luân văn đúng như trong

đề cương và yêu cầu của giáo viên hướng dẫn. Nếu sai tôi xin hoàn toàn

chịu trách nhiệm.

iii

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian nghiên cứu, làm việc khẩn trương được sự giúp đỡ, hướng

dẫn tận tình của thầy TS. Nguyễn Tiến Duy, luận văn với đề tài “Ứng dụng

bộ điều khiển theo tiếp cận đại số gia tử cho bộ biến đổi DC-DC” đã được

hoàn thành.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

Thầy giáo hướng dẫn TS. Nguyễn Tiến Duy đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ

tác giả hoàn thành luận văn này.

Khoa sau đại học, các thầy giáo, cô giáo trong khoa Điện tử - Trường

đại học Kỹ thuật công nghiệp – ĐH Thái Nguyên đã giúp đỡ tác giả trong suốt

quá trình học tập cũng như quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn.

Toàn thể các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình đã quan tâm động viên, giúp

đỡ trong suốt quá trình học tập.

Tác giả

Ngô Thị Huế

iv

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i

LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................ii

MỤC LỤC........................................................................................................iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................. vi

DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................. vii

DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ ..............................................................viii

MỞ ĐẦU........................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1. MÔ HÌNH BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC ............................................ 4

1.1. Tổng quan về các bộ biến đổi bán dẫn............................................... 4

1.2. Các bộ biến đổi DC-DC..................................................................... 7

1.2.1. Bộ biến đổi giảm áp – buck converter...................................... 9

1.2.2. Bộ biến đổi giảm áp kiểu quadratic - Quadratic buck

converter.......................................................................................................... 12

1.2.3. Bộ biến đổi đảo áo – buck-boost converter ............................ 15

1.2.4. Bộ biến đổi tăng áp – boost converter .................................... 17

1.3. Các phương pháp điều khiển ........................................................... 22

1.4. Kết luận chương............................................................................... 23

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẠI SỐ GIA TỬ CHO NGUỒN

DC-DC ............................................................................................................ 24

2.1. Tổng quan về đại số gia tử và suy luận xấp xỉ................................. 24

2.1.1. Cấu trúc đại số gia tử .............................................................. 24

2.1.2. Một số tính chất trong đại số gia tử ........................................ 26

2.1.3. Các hàm đo trên đại số gia tử ................................................. 28

2.1.4. Suy luận xấp xỉ dựa trên đại số gia tử..................................... 30

2.2. Thiết kế bộ điều khiển đại số gia tử cho bộ nguồn DC-DC ............ 34

2.2.1. Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển................................................... 34

v

2.2.2. Thiết kế bộ điều khiển ............................................................ 35

2.3. Kết luận chương............................................................................... 37

CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG VÀ TỐI ƯU HOÁ THAM SỐ ..... 39

3.1. Xây dựng mô hình mô phỏng .......................................................... 39

3.2. Tối ưu hoá tham số bộ điều khiển bằng thuật toán tiến hoá ............ 40

3.2.1. Thuật toán tiến hoá ................................................................. 40

3.2.2. Các tham số cần tối ưu............................................................ 42

3.2.3. Tiêu chuẩn tối ưu .................................................................... 42

3.3. Kết quả mô phỏng............................................................................ 43

3.4. Kết luận chương............................................................................... 46

KẾT LUẬN..................................................................................................... 47

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ............................. 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 49

PHỤ LỤC: CÁC MODUL CHÍNH CỦA CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU

KHIỂN ............................................................................................................ 54

1. Mã nguồn của bộ điều khiển ....................................................................... 54

2. Mã nguồn của hàm tính toán giá trị định lượng ngữ nghĩa......................... 58

3. Mã nguồn của hàm nội suy tuyến tính 2 bước............................................ 58

4. Mã nguồn của hàm nội suy theo trọng số khoảng cách ngữ nghĩa............. 59