Nghiên cứu, thi công mô hình nghịch lưu 3 pha ba bậc điều khiển động cơ bơm nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU, THI CƠNG MƠ HÌNH NGHỊCH LƯU PHA BA BẬC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƠM NƯỚC S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2021 - 94 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: NGUYỄN TẤN HƯNG S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 9/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU, THI CÔNG MƠ HÌNH NGHỊCH LƯU PHA BA BẬC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƠM NƯỚC SV2021-94 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ thuật SV thực hiện: Nguyễn Tấn Hưng Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 17142CL4 Ngành học: CNKT Điện- Điện tử Người hướng dẫn: Tiến sĩ Đỗ Đức Trí Nam, Nữ: Nam Năm thứ: /Số năm đào tạo: TP Hồ Chí Minh, / 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THI CÔNG MƠ HÌNH NGHỊCH LƯU PHA BA BẬC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƠM NƯỚC - Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Tấn Hưng Mã số SV: 17142100 - Lớp: 17142CL4 Khoa: Đào tạo Chất lượng cao - Thành viên đề tài: Stt Họ tên MSSV Lớp Khoa Thái Vĩnh Hiếu 18142114 18142CL2 Đào tạo Chất lượng cao Nguyễn Minh Tùng 18142238 18142CL2 Đào tạo Chất lượng cao Nguyễn Phan Anh Tuấn 18142237 18142CL2 Đào tạo Chất lượng cao Bạch Đại Vĩ 18142243 18142CL2 Đào tạo Chất lượng cao - Người hướng dẫn: Tiến sĩ Đỗ Đức Trí Mục tiêu đề tài:  Xây dựng sở lý thuyết giải thuật điều khiển cho nghịch lưu pha ba bậc hình T  Xây dựng sở lý thuyết Kit ARM  Mô giải thuật cho nghịch lưu pha ba bậc phần mềm PSim  Xây dựng mơ hình nghịch lưu pha ba bậc sử dụng ARM chuyển đổi dòng DC sang AC điều khiển trực tiếp động bơm nước ba pha không đồng Tính sáng tạo: * Về mặt lý thuyết:  Xây dựng phương trình tốn, giải thuật điều khiển đơn giản, dễ điều khiển cho mạch nghịch lưu pha ba bậc hình T  Trình bày giải pháp phần cứng điều khiển cho mạch nghịch lưu, nâng cao khả áp dụng vào thực tiễn * Về mặt thực tiễn:  Hệ thống nghịch lưu pha ba bậc áp dụng điều khiển cho động bơm nước, mở tiềm khai thác nguồn lượng tái tạo lĩnh vực nông nghiệp, sản xuất  Ứng dụng Kit ARM STM32F407 điều khiển mạch nghịch lưu giúp giảm chi phí hệ thống Kết nghiên cứu: i - Xây dựng mơ hình tốn, phương trình tốn, giải thuật điều khiển cho nghịch lưu ba pha ba bậc hình T - Xây dựng file mơ hệ thống cho nghịch lưu pha ba bậc hình T điều khiển động - Xây dựng mơ hình thực để so với kết mơ Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: - Đề tài có khả áp dụng vào mơ hình thực tập cơng tác giảng dạy cho sinh viên trình độ đại học, giúp người học hiểu, vận dụng nghiên cứu vấn đề liên quan lĩnh vực Điện tử Công suất, Năng lượng tái tạo Truyền động điện - Đề tài áp dụng để vận hành động phục vụ nông nghiệp nơi chưa tiếp cận nguồn lưới điện quốc gia Công bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài : Hung Nguyen Tan, Hoan Phan Van, Thao Nguyen Duy and Tri Do Duc, "STM32F407 Implementation of Unipolar SPWM for Three-phase Level Inverter," 2021 International Conference on System Science and Engineering (ICSSE), 2021, pp 27-31 Tp.Hồ Chí Minh, Ngày 12 tháng 10 năm 2021 SV chịu trách nhiệm thực đề tài Nguyễn Tấn Hưng Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Nhóm sinh viên hoàn tất đề tài nghiên cứu khoa học năm 2021 Nghiên cứu giúp cho việc làm chủ cơng nghệ cải thiện giá thành hồn thiện tương lai Mặt khác với kỹ thuật điều khiển đơn giản mà đáp ứng thuận lợi nghiên cứu trước giúp cho bạn nghiên cứu khoa học dễ tiếp cận Ngày 12 tháng 10 năm 2021 Người hướng dẫn (kí, họ tên) TS Đỗ Đức Trí ii TĨM TẮT Trong năm gần đây, lĩnh vực lượng tái tạo có phát triển mạnh mẽ tính bền vững thân thiện mơi trường Trong đó, nghịch lưu phận thiết yếu hệ thống ứng dụng nguồn lượng Việc ứng dụng cấu hình nghịch lưu đạt hiệu suất cao cần thiết để nâng cao chất lượng điện áp ngõ nhằm phục vụ hiệu yêu cầu vận hành cho thiết bị cơng nghiệp, việc nghiên cứu phát triển cấu hình nghịch lưu đa bậc nghiên cứu ứng dụng phổ biến, tiêu biểu cấu hình nghịch lưu hình T Nghịch lưu hình T có ưu điểm như: Chất lượng điện tốt hơn, yêu cầu lọc ngõ AC nhỏ, điện áp đặt khóa công suất nhỏ điện áp ngõ cao so với nghịch lưu hai bậc Tuy nhiên với số lượng khóa cơng suất nhiều so với mạch nghịch lưu hai bậc nên giải thuật phần cứng điều khiển phức tạp so với mạch nghịch lưu hai bậc Vì vậy, việc nghiên cứu tối ưu hóa giải thuật phần cứng điều khiển yêu cầu cấp thiết để biến đổi sử dụng hiệu quả, góp phần giảm thiểu chi phí lắp đặt để phổ biến rộng rãi việc sử dụng nguồn lượng Hiện có nhiều giải thuật điều khiển phát triển Sine Pule Width Modulation, Phase Disposition, Phase Shift, POD-APOD, Space Vector Pule Width Modulation, điều khiển card DSP (Digital Signal Processor) Tuy nhiên, việc điều khiển Card DSP có số nhược điểm định như: giá thành cao, số lượng chân ePWM điều khiển hạn chế, khả thương mại đóng gói thấp, Hiện nay, tình hình nghiên cứu nghịch lưu đa bậc phát triển mạnh mẽ nhằm khai thác hiệu cải thiện hiệu sử dụng, nhiên nghiên cứu để áp dụng vào môi trường cơng nghiệp cịn hạn chế mà dừng lại mơi trường thử nghiệm đánh giá cấu hình giải thuật Hướng nghiên cứu giảm chi phí lắp đặt, đơn giản hóa giải thuật cịn Việt Nam giới Đề tài thực xây dụng mơ hình trình bày hoạt động mạch nghịch lưu hình T với việc điều khiển giải thuật Kit ARM STM32F407 áp dụng mô động pha Bên cạnh ưu điểm tính kinh tế Kit ARM STM32F407 đảm bảo yêu cầu tính kỹ thuật Các kết mô phỏng, thực nghiệm giải thuật khả áp dụng điều khiển động không đồng pha trình bày nghiên cứu iii MỤC LỤC TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ .2 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1.2.1 Mục tiêu chung 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1.3 PHƯƠNG PHÁP, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.4 BỐ CỤC TRÌNH BÀY CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.1 TỔNG QUAN VỀ NGHỊCH LƯU .11 2.1.1 Tổng quan nghịch lưu nguồn áp 11 2.1.2 Tổng quan nghịch lưu đa bậc truyền thống .12 2.2 NGHỊCH LƯU PHA BA BẬC HÌNH T 15 2.2.1 Tổng quan nghịch lưu hình T 15 2.2.2 Nguyên lý hoạt động 16 2.2.3 Phương trình tốn điện áp ngõ .18 2.3 GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN 18 2.3.1 Giải thuật điều chế độ rộng xung SinPWM (SPWM) .19 2.3.2 Giải thuật điều chế vector không gian (SVPWM) 20 2.3.3 Giải thuật bố trí sóng mang (PD, POD-APOD) 21 2.3.4 Giải thuật tiêm hài bậc (Third Harmonic Injection PWM – THIPWM) 23 2.4 TỔNG QUAN VỀ ARM 25 2.5 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 27 2.5.1 Cấu tạo động không đồng 27 2.5.2 Nguyên lý hoạt động 30 CHƯƠNG 3:XÂY DỰNG HỆ THỐNG 33 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG .34 iv 3.2 THÀNH PHẦN LINH KIỆN TRONG CÁC KHỐI 35 3.2.1 Tổng quan STM32F407IGT6 .35 3.2.2 Mạch cách ly 36 3.2.3 Mạch kích 37 3.2.4 Mạch công suất 38 3.3 MƠ TẢ THUẬT TỐN ĐIỀU KHIỂN 39 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 41 4.1 THI CÔNG BOARD MẠCH 42 4.1.1 Nguồn đầu vào 42 4.1.2 Thi cơng mạch kích .42 4.1.3 Thi công mạch công suất 43 4.2 HÌNH ẢNH CÁC KHỐI ĐÃ THI CƠNG 45 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 48 5.1 MÔ PHỎNG THỬ NGHIỆM 48 5.1.1 Mô tải tuyến tính 49 5.1.2 Mô tải động pha không đồng 52 5.2 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM BẰNG CARD DSP TRÊN TẢI TUYẾN TÍNH 54 5.2.1 Điện áp áp tâm tải điện áp tâm nguồn 54 5.2.2 Điện áp dây dòng điện ngõ .55 5.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN BẰNG KIT ARM TRÊN TẢI TUYẾN TÍNH 55 5.3.1 Dạng sóng xung điều khiển .55 5.3.2 Điện áp tâm tải điện áp tâm nguồn .55 5.3.3 Điện áp dây dòng điện ngõ .56 5.4 ĐÁNH GIÁ NHẬN XÉT 57 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 59 6.1 KẾT LUẬN 60 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN .60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 SẢN PHẨM ĐỀ TÀI 65 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Trạng thái hoạt động mạch nghịch lưu pha ba bậc hình T 16 Bảng 5.1: Thông số mô tải tuyến tính 49 Bảng 5.2: Thông số mô tải động 52 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Dự tính cơng suất nguồn lượng tái tạo theo mục tiêu phủ nước từ năm 2020 đến 2030 (Nguồn: GTR 2020, UN, BloombergNEF) .2 Hình 1.2: Thống kê phát triển nguồn lượng tái tạo từ năm 2014- 2021 theo tổ chức REN21 Hình 1.3: Cấu hình hệ thống nghịch lưu Hình 1.4: Board nghịch lưu pha hai bậc thực tế Hình 1.5: Động khơng đồng pha Hình 1.6: Card DSP TMS320F28335 dùng điều khiển tín hiệu cho khóa cơng suất .7 Hình 2.1: Sơ đồ nghịch lưu áp cầu pha 11 Hình 2.2: Sơ đồ mạch nghịch lưu áp cầu pha .12 Hình 2.3: Dạng điện áp tải mạch nghịch lưu áp pha .12 Hình 2.4: Mạch nghịch lưu pha ba bậc NPC 13 Hình 2.5: Mạch nghịch lưu pha ba bậc kẹp tụ 14 Hình 2.6: Mạch nghịch lưu ba pha dạng Cascade 15 Hình 2.7: Cấu hình mạch nghịch lưu pha hình T 16 Hình 2.8: Trạng thái hoạt động P 17 Hình 2.9: Trạng thái hoạt động O 17 Hình 2.10: Trạng thái hoạt động N 17 Hình 2.11: Nguyên lý điều khiển giải thuật SPWM 19 Hình 2.12: Giản đồ vector cho mạch nghịch lưu pha ba bậc .20 Hình 2.14: Sắp xếp sóng mang theo phương pháp POD 22 Hình 2.15: Sắp xếp sóng mang theo phương pháp APOD 22 Hình 2.16: Tín hiệu điện áp tham chiếu giải thuật THIPWM 24 Hình 2.17: Giải thuật điều khiển cho cẩu hình 3L-T2I pha .24 Hình 2.18: Cấu trúc chung dòng vi xử lý ARM Cortex-M4 .26 Hình 2.19: Động không đồng pha .27 Hình 2.20: (a) Lõi thép Stator; (b) Lá thép; (c) Rãnh chứa dây quấn 28 Hình 2.21: (a) Sơ đồ bố trí ba cuộn dây (b) Dây quấn ba pha đặt rãnh 28 Hình 2.22: Vỏ máy động khơng đồng ba pha 28 Hình 2.23: a) Rotor kiểu dây quấn (b) Sơ đồ mạch điện Rotor dây quấn 29 vii Hình 2.24: (a) Rotor kiểu lồng sóc (b) Rotor lồng sóc rãnh chéo 29 Hình 2.25: Từ trường quay stator hình thành cực từ .30 Hình 2.26: Nguyên lý làm việc động không đồng ba .31 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống nghịch lưu 3L-T2I 34 Hình 3.2: Hình ảnh KIT STM32F407IGT6 35 Hình 3.3: Nguyên lý hoạt động mạch cách ly 36 Hình 3.4: Hình ảnh Opto-isolator TPL250 37 Hình 3.5: Hình ảnh module B0512S-1W 38 Hình 3.6: Hình ảnh IGBT FGL 40N150D .38 Hình 3.7: Sơ đồ mơ tả thuật toán điều khiển 40 Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý dạng sóng ngõ mạch chỉnh lưu cầu pha không điều khiển 42 Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý mạch kích .42 Hình 4.3: Sơ đồ mạch in PCB mạch kích lớp 43 Hình 4.4: Sơ đồ mạch in PCB mạch kích lớp 43 Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý mạch công suất 3L-T2I 44 Hình 4.6: Sơ đồ PCB mạch nghịch lưu cầu khóa cơng suất 44 Hình 4.7: Sơ đồ nhánh hình T 45 Hình 4.9: Khối nguồn đầu vào 45 Hình 4.10: Khối mạch kích cách ly 46 Hình 4.11: Khối mạch cơng suất .46 Hình 4.12: Mơ hình hồn chỉnh .47 Hình 5.1: Sơ đồ nguyên lý mạch công suất Psim hoạt động với tải tuyến tính 49 Hình 5.2: Dạng sóng khóa (a) S1a, (b) S2a, (c) S3a, (d) S4a 50 Hình 5.3: Điện áp tâm tải VAG, điện áp tâm nguồn VAO 51 Hình 5.4: Điện áp pha VAB dòng điện IA 51 Hình 5.5: Sơ đồ nguyên lý mạch công suất Psim hoạt động với tải động 52 Hình 5.6: Điện áp pha tải động 53 Hình 5.7: Dịng điện tải động 53 Hình 5.8: Điện áp tâm tải VAG (a) tâm nguồn VA0 (b) điều khiển Card DSP 54 Hình 5.9: Điện áp dây VAB dòng điện tải 55 viii pha A IA=2.8 Arms Do đặc tính tải tuyến tính nên dịng điện điện áp trên pha có biên độ ổn định từ lúc cấp nguồn, không xuất hiện tượng nhiễu hay méo dạng trình vận hành 5.1.2 Mô tải động pha không đồng Thông số thành phần Giá trị Điện áp ngõ vào Vdc 157V Điện áp hiệu dụng ngõ Vo 110V Tần số ngõ fo 50 Hz Tần số sóng mang fs KHz Tỉ số điều chế M 0.847 Mạch lọc LC L C mH 10 F Motor 1kW Động pha không đồng Bảng 5.2: Thông số mô tải động Hình 5.5: Sơ đồ nguyên lý mạch công suất Psim hoạt động với tải động Khi mô hoạt động mạch công suất tải động ta nhận thấy giá trị điện áp tâm tải VAG, điện áp tâm nguồn VAO không thay đổi biên độ dạng sóng Vậy để nhận xét đặt tính hoạt động tải động ta quan sát giá trị điện áp dòng điện tải sau lọc LC để đánh giá dao động điện áp từ lúc khởi động đến lúc hoạt động ổn định 52 VKĐ VĐC Hình 5.6: Điện áp pha tải động IĐC IKĐ Hình 5.7: Dịng điện tải động Hình 5.5 5.6 cho ta thấy, khởi động động KĐB pha tác động Moment mở máy nên điện áp khởi động động giảm dòng khởi động tăng VĐC  1.5VKĐ Dòng điện khởi động động gấp khoảng lần so với lúc động hoạt động ổn định Trong mô này, mục đích nhằm kiểm tra khả hoạt động động cấp nguồn từ chuyển đổi nghịch lưu nên ta lựa chọn phương pháp khởi động động trực tiếp không qua nghiên cứu áp dụng điều khiển thích ứng hay phương pháp khởi động gián tiếp nhằm giảm dòng điện khởi động Trong thực tế, ta áp dụng khởi động mềm hay phương pháp khởi động nhằm giảm dòng điện khởi động tránh gây hại cho động 53 5.2 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM BẰNG CARD DSP TRÊN TẢI TUYẾN TÍNH Để đánh giá hiệu hoạt động điều khiển mạch nghịch lưu Kit ARM, trước tiên ta thử nghiệm điều khiển phần cứng điều khiển truyền thống với giải thuật điều khiển mạch công suất Từ kết thu được, ta có sở để so sánh mặt hiệu hoạt động áp dụng phần cứng điều khiển Ở đây, ta sử dụng Card DSP TMS320F28335 để điều khiển 3L-T2I 5.2.1 Điện áp áp tâm tải điện áp tâm nguồn VAG[100V/ div] t[10ms/div] (a) t[5ms/div] (b) Hình 5.8: Điện áp tâm tải VAG (a) tâm nguồn VA0 (b) điều khiển Card DSP Khi điều khiển card DSP, với điện áp chiều ngõ vào (DClink) 157V, ta thu điện áp ngõ tâm tải pha A VAG_rms =111V/50Hz, điện áp tâm tải có bậc tương đối giống mô Điện áp tâm nguồn VA0 có ba bậc điện áp +198 V, 0V -198V, chứng tỏ mạch phần cứng giải thuật THIPWM nhúng card DSP lý thuyết 3L-T2I 54 5.2.2 Điện áp dây dòng điện ngõ VAB[100V/div] IA=[4A/div] t[5ms/div] Hình 5.9: Điện áp dây VAB dòng điện tải Điện áp dây VAB có giá trị cực đại 214V, tần số 50Hz có bậc điện áp, giá trị thực nghiệm thấy nhỏ so với kết mơ tổn hao linh kiện Dịng điện tải đo pha A IA=2.84Arms với tải phi tuyến 5.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN BẰNG KIT ARM TRÊN TẢI TUYẾN TÍNH 5.3.1 Dạng sóng xung điều khiển Xung điều khiển khóa công suất đảm bảo lệch pha theo lý thuyết mơ Trong xung khóa S1x lệch với S4x 1800, xung S2x lệch với S3x 1800 Các xung điều khiển không bị mất, biên độ Tần số điều khiển 5Khz, số điều chế M=1 Hình 5.10: Dạng sóng xung điều khiển nhánh pha A (S1x-S2x-S3x-S4x) 5.3.2 Điện áp tâm tải điện áp tâm nguồn 55 Hình 5.11: Điện áp tâm tải VAG điện áp tâm nguồn VAO Hình 5.9, điện áp tâm tải VAG có mức điện áp cực đại U AG max  200V điện áp hiệu dụng U AG _ rms  108V , tần số 50Hz gần lý thuyết tính tốn mơ Điện áp tâm nguồn VAO thể bậc điện áp +195V, 0V, -195V So với điều khiển Card DSP, điều khiển Kit ARM cho kết khơng có chênh lệch nhiều ( U AG _ rms  5V ,U AO  5V ) 5.3.3 Điện áp dây dòng điện ngõ Hình 5.12: Điện áp dây VAB dịng điện tải Điện áp dây VAB có bậc giá trị cực đại khoảng 212Vrms, tần số 50Hz Dòng điện tải I=2.77Arms Chênh lệch so với điều khiển Card DSP nhỏ ( VAB  3V , I R  0, A ) 56 5.4 ĐÁNH GIÁ NHẬN XÉT Vì lý khách quan, nên nhóm tác giả chưa thể thực nghiệm nghịch lưu tải động ba pha không đồng Tuy nhiên, việc thực nghiệm tải tuyến tính giúp đánh giá hiệu năng, chất lượng hoạt động cấu hình nghịch lưu giải thuật điều khiển Từ kết thực nghiệm cho thấy, giải thuật THIPWM áp dụng điều khiển cho cấu hình 3L-T2I Kit ARM đạt kết mong muốn, phương pháp không đơn giản hóa thuật tốn lập trình điều tốn mà cịn mang chất lượng điều khiển tương tự vi xử lý phức tạp khác Thực nghiệm điều khiển Kit ARM Tham số Mô Thực nghiệm điều khiển Card DSP Điện áp ngõ vào 157 VDC 157 VDC 157 VDC Tần số sóng mang Khz Khz Khz Chỉ số điều chế M 1 3mH 3mH 3mH 10  H 10  H 10  H Điện trở tải pha 40  40  40  Điện áp tâm tải VAG 110 Vrms 111 Vrms 108 Vrms Điện áp tâm nguồn VAO +157V, 0V, -157V +198V, 0V, -198V +195V, 0V, -195V Điện áp dây VAB 190 Vrms 214 Vrms 212 Vrms Dòng điện tải IR 2.8 Arms 2.84 Arms 2.77Arms Bộ lọc LC pha Lf, Cf Bảng 5.3: Thông số so sánh mô thực nghiệm Với kết thực nghiệm vừa trình bày ta nhận thấy dạng sóng điện áp dịng điện ngõ nghịch lưu có hình dạng giống với lý thuyết mơ Tuy có khác biệt nhỏ biên độ so với lý thuyết, điều chấp nhận linh kiện hoạt động thực tế đạt trạng thái lý tưởng mô Các yếu tố bên ảnh hưởng đến kết thực nghiệm như: nhiễu từ lưới điện bên ngoài, nhiễu trình đóng cắt khóa cơng suất với tần số cao, đáp ứng tần số Diode 57 Chúng ta thay đổi số điện chế M tùy theo ý muốn dựa vào thay đổi thuật toán lập trình điều khiển Các mảng giá trị tạo thành tính tốn cấu hình lại dễ dàng nhờ phương trình dạng sóng tham chiếu tính tốn phương pháp lặp bảng thống kê giá trị để xây dựng đồ thị có hình dạng sóng điện áp tham chiếu Kết ta thu từ việc điều khiển Kit ARM cho kết giống 97% so với điều khiển Card DSP So với điều khiển mạch nghịch lưu Card DSP, điều khiển Kit ARM STM32F407IGT6 cho ta nhiều lợi tính kỹ thuật lẫn kinh tế  Tính kỹ thuật: Kit ARM STM32F407IGT6 có số lượng kênh PWM nhiều hẳn so với DSP, tùy chỉnh cấu hình PWM giống ePWM DSP, hỗ trợ thêm kênh Timer nâng cao chuyên dùng để điều khiển xung pha Tốc độ xử lý vượt trội, tính đa nhiệm cao nên Kit ARM STM32F407IGT6 chứng tỏ khả vượt trội so với phần cứng điều khiển trước  Tính kinh tế: So với DSP, Kit ARM có giá thành rẻ với mức giá khoảng 670.000đ so với giá Card DSP TMS320F28335 3.300.000đ Nhưng đảm bảo tính kỹ thuật khả tùy biến cao 58 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 59 6.1 KẾT LUẬN Sau trình nghiên cứu thực đề tài “NGHIÊN CỨU, THI CƠNG MƠ HÌNH NGHỊCH LƯU PHA BA BẬC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƠM NƯỚC” nhóm tác giả hồn thành mơ hình hoạt động tải tuyến tính ổn định, giải thuật điều khiển kiểm chứng xác, áp dụng phần cứng điều khiển đạt hiệu cao Kết thực nghiệm cho thấy mạch 3L-T2I hoạt động ổn định, không xảy tượng bất thường, việc điều khiển khóa cơng suất khơng xảy tượng trùng dẫn Phần cứng điều khiển Kit ARM STM32F407IGT6 hoạt động tốt, không xảy hư hỏng, sai lệch xung điều khiển so với tính tốn, có khả mở rộng chức Kết thực nghiệm đạt giống 95% so với kết tính tốn lý thuyết mơ So với hệ thống điều khiển Card DSP, việc điều khiển Kit ARM STM32F407 vừa đạt hiệu kỹ thuật góp phần làm giảm chi phí cho hệ thống Tuy nhiên, mơ hình thực nghiệm hệ thống hoạt động tải tuyến tính tình hình dịch bệnh Covid19 diễn biến phức tạp Đây hướng nghiên cứu hoàn toàn lĩnh vực Điện tử Công suất Việt Nam giới, mở hướng phát triển nhằm tối ưu phần cứng, đơn giản hóa giải thuật điều khiển mà đảm bảo yêu cầu mặt kỹ thuật, tiết kiệm chi phí, kích thước nhỏ gọn, 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Tác giả tiếp tục phát triển đề tài hạng mục tăng công suất hệ thống cao cách nghiên cứu thêm tăng áp DC (áp dụng loại mạng nguồn kháng Z-Source, quasi-Z Source, Y-Source, ), nghiên cứu áp dụng hệ thống để điều khiển thích ứng cho tải phi tuyến cách thiết lập khâu hồi tiếp PID để điều khiển thích ứng Mục tiêu đề tài hướng đến thương mại hóa sản phẩm nghiên cứu tương lai, tác giả triển khai hồn thiện mơ hình, thiết kế kiểu dáng công nghiệp phù hợp, Đề tài “ NGHIÊN CỨU, THI CƠNG MƠ HÌNH NGHỊCH LƯU PHA BA BẬC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƠM NƯỚC” áp dụng hệ thống sử dụng lượng tái tạo có quy mơ vừa nhỏ, đặc biệt xây dựng hệ thống vùng nông thôn, nơi xa nguồn lưới quốc gia Với hiệu hoạt động nghiên cứu 60 nghịch lưu hồn tồn có khả vận hành cho động phục vụ canh tác tưới tiêu chăn nuôi 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Hồng Ngọc Văn, "Giáo trình Điện tử cơng suất", Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, 2014 [2] Nguyễn Văn Nhờ, “Giáo trình điện tử cơng suất 1” , Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2002 [3] Đào Trọng Tứ; Lê Anh Tuấn; Lê Kim Thái; Trần Đình Sinh; Ngụy Thị Khanh; Lâm Thị Sửu; Hồng Thanh Bình “phân tích chi phí rủi ro môi trường - xã hội đập thủy điện – với trường hợp điển hình nhà máy thủy điện sông tranh 2”, trung tâm phát triển sáng tạo xanh, 8-2013 [4] Đỗ Đức Trí, “ Nghịch lưu pha bậc điều khiển card DSP”, Tạp chí khoa học giáo dục kỹ thuật, 2015 [5] Đỗ Đức Trí, Vương Thị Ngọc Hân, “Ứng dụng PSIM Điện tử công suất”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh, 2015 Tiếng Anh [6] X Xu; Ch Hao; M Bishop; M J.S Edmonds; J Sember; J Zhang, “Development and Planning of Solar Power in China,” IEEE Power & Energy Society General Meeting., pp 1-5, 2013 [7] Anjali Krishna, L Padma Suresh, “A Brief Review on Multi Level Inverter Topologies”, 2016 International Conference on Circuit, Power and Computing Technologies [8] Nabae, A., Takahashi, I., & Akagi, H “A New Neutral-Point-Clamped PWM Inverter, 1981, IEEE Transactions on Industry Applications, IA-17(5), 518–523 [9] Chaturvedi, “Conventional Multilevel Inverter: Topologies and Control Strategies”, Power Electronics Converter System for Power Quality Improvements, pp.85–120 [10] Du, Z., Tolbert, L M., Chiasson, J N., & Ozpineci, “A Cascade Multilevel Inverter Using a Single DC Power Source” , IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2006, pp 426-430 [11] Maheshwari, R., Munk-Nielsen, S., & Busquets-Monge, “Design of NeutralPoint Voltage Controller of a Three-Level NPC Inverter With Small DC-Link Capacitors”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, pp 1861–1871 62 [12] Zorig, A., Belkheiri, M., & Barkat, “Control of three-level T-Type inverter based grid connected PV system”, 2016, 13th International Multi-Conference on Systems, Signals & Devices [13] Chihchiang Hua, “Two-level Switching pattern Deadbeat DSP Controlled PWM Inverter”, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol 10, No 3, May 1995 [14] Ledwich, G, “ Current source inverter modulation” IEEE Transactions on Power Electronics, 1991, 618–623 [15] Qingru Qi, Chang Yu, Chan Ka Wai, & Yixin Ni., “Modeling and simulation of a STATCOM system based on 3-level NPC inverter using dynamic phasors”, IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2004 [16] Ehsan Najafi, “Design and Implementation of a New Multilevel Inverter Topology”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol 59, No.11, November 2012 [17] Joca, D R., Barreto, L H S C., Oliveira, D de S., Silva, R N A L., & Henn, G A L, “Modulation technique based on CSV-PWM and HEPWM for THD reduction in flying capacitor multilevel inverters”, 10th IEEE/IAS International Conference on Industry Applications, 2012 [18] Du, Z., Tolbert, L M., Chiasson, J N., & Ozpineci, B (n.d.), “A Cascade Multilevel Inverter Using a Single DC Power Source” Twenty-First Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2006 [19] Ismail, B., Taib, S., Saad, A R M., Isa, M., & Hadzer, C M., “Development of a Single Phase SPWM Microcontroller-Based Inverter”, 2006 IEEE International Power and Energy Conference [20] Kai Zhang, Yong Kang, Jian Xiong, & Jian Chen, “Direct repetitive control of SPWM inverter for UPS purpose”, IEEE Transactions on Power Electronics, 784–792 [21] Zhang, Y., Wang, S., Xia, H., & Ge, J (2009), “A Novel SVPWM Modulation Scheme”, 2009 Twenty-Fourth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition [22] Beig, A R., Narayanan, G., & Ranganathan, V T., “Modified SVPWM Algorithm for Three Level VSI With Synchronized and Symmetrical Waveforms”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 486–494 63 [23] Sourabh Rathore, Mukesh Kumar Kirar and S K Bhardwaj, “Simulation of Cascaded H- Bridge Multilevel Inverter using PD, POD, APOD Techniques”, Electrical & Computer Engineering: An International Journal (ECIJ) Volume 4, Number 3, September 2015 [24] E.T Renani, M.F.M Elias, N.A Rahim, “Performance evaluation of Multicarrier PWM methods for Cascaded H-Bridge Multilevel Inverter”, 3rd IET International Conference on Clean Energy and Technology (CEAT) 2014 [25] Massoud, A M., Finney, S J., & Williams, B W, “Control techniques for multilevel voltage source inverters”, IEEE 34th Annual Conference on Power Electronics Specialist, 2003 PESC ’03 [26] Tan, B., Gu, Z., Shen, K., & Ding, X., “Third Harmonic Injection SPWM Method Based on Alternating Carrier Polarity to Suppress the Common Mode Voltage”, IEEE Access, 1–1 [27] Wickert, M A., “Using the ARM Cortex-M4 and the CMSIS-DSP library for teaching real-time DSP”, 2015 IEEE Signal Processing and Signal Processing Education Workshop (SP/SPE) [28] Do, D.-T., & Nguyen, M.-K., “Three-Level Quasi-Switched Boost T-Type Inverter: Analysis, PWM Control, and Verification’,2018, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 65(10), 8320–8329 64 SẢN PHẨM ĐỀ TÀI Trong trình thực đề tài, tác giả nghiên cứu cơng bố báo khoa học trình hội nghị ICSSE2021 tổ thức vào tháng 8/2021 Thông tin báo: Hung Nguyen Tan, Hoan Phan Van, Thao Nguyen Duy and Tri Do Duc, "STM32F407 Implementation of Unipolar SPWM for Three-phase Level Inverter," 2021 International Conference on System Science and Engineering (ICSSE), 2021, pp 27-31 ICSSE2021-08.pdf 65 S K L 0 ... pha ba bậc NPC 13 Hình 2.5: Mạch nghịch lưu pha ba bậc kẹp tụ 14 Hình 2.6: Mạch nghịch lưu ba pha dạng Cascade 15 Hình 2.7: Cấu hình mạch nghịch lưu pha hình T 16 Hình. .. hình đa bậc truyền thống Và nâng cao tính khả thi áp dụng vào thi? ??t bị công nghiệp đại 2.2 NGHỊCH LƯU PHA BA BẬC HÌNH T 2.2.1 Tổng quan nghịch lưu hình T Nghịch lưu pha ba bậc hình T (Three phase... giải thuật điều khiển cho nghịch lưu pha ba bậc hình T  Xây dựng sở lý thuyết Kit ARM  Mô giải thuật cho nghịch lưu pha ba bậc phần mềm PSim  Xây dựng mơ hình nghịch lưu pha ba bậc sử dụng