kl nguyen anh tuan 811251d

GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Tp.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009 SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tp.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009 SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA LỜI CẢM ƠN ******** Sau hồn thành chƣơng trình học trƣờng.Em đƣợc tạo điều kiện để thực luận văn tốt nghiệp Thông qua luận văn tốt nghiệp,quý thầy cô giúp em củng cố thêm vốn kiến thức đƣợc học,có thêm hiểu biết ,những kiến thức bổ sung quý báu Em xin cảm ơn tất quý thầy trƣờng đại học TƠN ĐỨC THẮNG Em xin cảm ơn thầy Phan Quốc Dũng,thầy Lê Đình Khoa trực tiếp tận tình hƣớng dẫn tạo điều kiện cho em thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Ngƣời thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA TĨM TẮT LUẬN VĂN 1.MỤC ĐÍCH LUẬN VĂN 1.Tìm hiểu hệ truyền động động DC dùng chopper dạng tổng qt 2.Tìm hiểu phần mềm PSIM, thơng qua thiết kế mơ 3.Thực thiết kế phần cứng 4.Tìm hiểu DSP _Lập trình điều khiển dùng DSP 5.Thử nghiệm mơ hình 2.THỜI GIAN THỰC HIỆN Từ 24/03/2009 đến 4/07/2009 3.ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN _Phịng thí nghiệm điện tử công suất.trƣờng đại học BÁCH KHOA thành phố HỒ CHÍ MINH SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .3 TÓM TẮT LUẬN VĂN GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN 14 GIỚI THIỆU VỀ PSIM .17 GIỚI THIỆU VỀ DSP 31 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM 92 XUNG ĐIỀU KHIỂN QUAN SÁT TRÊN 105 HÌNH ẢNH THỰC TẾ 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU I Đặt vấn đề Cùng với phát triển ngày mạnh mẽ ngành công nghiệp chiều rộng lẫn chiều sâu,điện máy điện đóng vai trị quan trọng , thiếu đƣợc phần lớn ngành công nghiệp đời sống sinh hoạt ngƣời Nó ln trƣớc bƣớc làm tiền đề nhƣng mũi nhọn định thành công hệ thống sản xuất công nghiệp Không quốc gia nào, sản xuất không sử dụng điện máy điện Do tính ƣu việt hệ thống điện xoay chiều: dễ sản xuất, dễ truyền tải , máy phát động điện xoay chiều có cấu tạo đơn giản cơng suất lớn, dễ vận hành mà máy điện (động điện) xoay chiều ngày đƣợc sử dụng rộng rãi phổ biến Tuy nhiên động điện chiều giữ vị trí định nhƣ cơng nghiệp giao thơng vận tải, nói chung thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (nhƣ máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Mặc dù so với động không đồng để chế tạo động điện chiều cỡ giá thành đắt sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp nhƣng ƣu điểm mà máy điện chiều thiếu sản xuất đại Ƣu điểm động điện chiều dùng làm động điện hay máy phát điện điều kiện làm việc khác Song ƣu điểm lớn động điện chiều điều chỉnh tốc độ khả tải Nếu nhƣ thân động không đồng đáp ứng đƣợc đáp ứng đƣợc phí thiết bị biến đổi kèm (nhƣ biến tần ) đắt tiền động điện chiều khơng điều chỉnh rộng xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lƣợng cao Ngày hiệu suất động điện chiều công suất nhỏ khoảng 75% 85%, động điện cơng suất trung bình lớn khoảng 85% 94% Công suất lớn động điện chiều vào khoảng 100000kw điện áp vào khoảng vài trăm 1000v Hƣớng phát triển cải tiến tính nâng vật liệu, nâng cao tiêu kinh tế động chế tạo máy công suất lớn vấn đề rộng lớn phức tạp với vốn kiến thức cịn hạn hẹp phạm vi đề tài này, em đề cập nhiều vấn đề lớn, mà đề cập tới vấn đề thiết kế băm xung chiều để điều chỉnh tốc độ có đảo chiều động chiều kích từ độc lập theo nguyên tắc đối xứng Đây phƣơng pháp đƣợc dùng phổ biến để điều chỉnh động điện chiều kích từ độc lập với yêu cầu đảo chiều quay động theo phƣơng pháp đối xứng Đây phƣơng pháp mang lại hiệu kinh tế cao đƣợc sử dụng rộng rãi tính đặc điểm bật SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA Tổng quan động điện chiều Giới thiệu số loại động điện chiều Khi xem xét động điện chiều nhƣ máy phát điện chiều ngƣời ta phân loại theo cách kích thích từ động Theo ứng với cách ta có loại động điện loại: - Kích thích độc lập: nguồn chiều có cơng suất ko đủ lớn, mạch điện phần ứng mạch kích từ mắc vào hai nguồn chiều độc lập nên : I = Iƣ - Kích thích song song: nguồn chiều có cơng suất vơ lớn điện áp ko đổi, mạch kích từ đƣợc mắc song song với mạch phần ứng nên I = Iu +It - Kích thích nối tiếp: cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng cuộn kích từ có tiết diện lớn, điện trở nhỏ, số vịng ít, chế tạo dễ dàng nên ta có : I = Iƣ =It - Kích thích hỗn hợp ta có: I = Iu +It Với loại động tƣơng ứng với đặc tính, đặc điểm kỹ thuật điều khiển ứng dụng tƣơng đối khác phụ thuộc vào nhiều yếu tố.Trong đề tài ta xét đên động điện chiều kích từ độc lập biện pháp hữu hiệu để điều khiển loại động Động điện chiều kích từ độc lập +Phƣơng trình đặc tính cơ: phƣơng trình biểu thị mối quan hệ tốc độ (n) mơmen (M) động có dạng chung Uu K Ru Rf (K ) M Thông qua phƣơng trình này, ta thấy đƣợc phụ thuộc tốc độ động vào mômen động thơng số khác (mơmen, từ thơng ), từ đƣa phƣơng án để điều chỉnh động (tốc độ) với phƣơng án tối ƣu Với điều kiện Uƣ = const, It = const từ thơng động hầu nhƣ khơng đổi, quan hệ tuyến tính đƣờng đặc tính động đƣờng thẳng Thƣờng dạng đặc tính đƣờng thẳng mà giao điểm với trục tung ứng với mơmen ngắn mạch cịn giao điểm với trục tung ứng với tốc độ không tải động Ngƣời ta đƣa thêm đại lƣợng cứng ( M để đánh giá độ cứng Đặc tính dốc lớn) SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA ự ựo ựt Mt Mnm M Để hiểu đƣợc nguyên lý lựa chọn phƣơng pháp điều chỉnh tối ƣu, trƣớc hết ta xét đặc tính động điện Đó quan hệ tốc độ quay với mơmen (hoặc dịng điện) động +Đặc tính tự nhiên động cơ: động vận hành chế độ định mức (điện áp, tần số, từ thông định mức không nối thêm điện kháng, điện trở vào động cơ) Trên đặc tính tự nhiên ta có điểm làm việc định mức có giá trị Mđm, đm +Đặc tính nhân tạo động đặc tính ta thay đổi tham số nguồn hoạc nối thêm đIện trở, điện kháng Để so sánh đặc tính với nhau, ngƣời ta đƣa khái niệm độ cứng đặc tính cơ: / (tốc độ biến thiên mơmen so với vận tốc) Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Sơ đồ kích từ độc lập đƣợc thể nhƣ dƣới đây: SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA Khi nguồn chiều có cơng suất khơng đủ lớn mạch điện phần ứng mạch kích từ mắc vào hai nguồn chiều độc lập với nhau: gọi động điện kích từ độc lập Phƣơng trình đặc tính xuất phát: Uu Eu ( Ru R f )I u +Uƣ: điện áp phần ứng +Eƣ: sức điện động phần ứng +Rƣ: điện trở mạch phần ứng : Rƣ=rƣ +rcf +rb +rct +rƣ: điện trở cuộn dây phần ứng +rcf: điện trở cuộn cực từ phụ +ri: điện trở cuộn bù +rct: điện trở tiếp xúc chổi điện +Rf: điện trở phụ mạch phần ứng +Iƣ: dòng điện mạch phần ứng +Eƣ đƣợc xác định theo biểu thức sau: Eu pN a + p: số đơi cực từ + N: số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng + A: số đôi mạch nhánh song song cuộn dây phần ứng + : từ thơng kích từ dƣới cực từ + : tốc độ góc pN a Trong K hệ số cấu tạo động K Eu Ke n n / 60 n / 9,55 Vì Eu Ke M dt pN n 60a K 0,105 K 9,55 K I u SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA Nếu bỏ qua tổn thất thép mơmen trục động mơmen điện từ M Ta có Ru Uu K Rf (K ) M Đây phƣơng trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Đồ thị hình vẽ: ự ựo ựt Mt Mnm M Nhận xét : + Iƣ=0 M=O ta có Uu Ru Rf Đây tốc độ không tải lý tƣởng động + = I u M K I nm Uu K U Ru Rf : Dòng điện ngắn mạch Mômen ngắn mạch M nm : RI K SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 10 GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA */ /*** Setup timers and 2, and the PWM configuration ***/ *T1CON = 0x0000; /* disable timer */ *T2CON = 0x0000; /* disable timer */ *T3CON = 0x0000; /* disable timer */ *GPTCONA = 0x0000; /* configure GPTCONA */ *GPTCONB = 0x0000; /* configure GPTCONA */ /* bit 15 bit 14 bit 13 bit 12-11 0: 0: 0: 00: reserved T2STAT, read-only T1STAT, read-only reserved bit 10-9 bit 8-7 bit bit 5-4 bit 3-2 bit 1-0 */ 00: 00: 0: 00: 00: 00: T2TOADC, 00 = no timer2 event starts ADC T1TOADC, 00 = no timer1 event starts ADC TCOMPOE, = Hi-z all timer compare outputs reserved T2PIN, 00 = forced low T1PIN, 00 = forced low /* Timer 1: configure to clock the PWM on PWM1 pin */ /* Symmetric PWM, 5KHz carrier frequency, 25% duty cycle */ *T1CNT = 0x0000; /* clear timer counter */ *T1PR = pwm_cycle; /* set timer period */ *DBTCONA = 0x0AF0; /* deadband 4us */ /* set PWM1 duty cycle */ *ACTRA = 0x0006; /* bit 15 0: /* PWM1,2 pin set active high & low */ space vector dir is CCW (don't care) SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 101 GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA bit 14-12 bit 11-10 bit 9-8 bit 7-6 bit 5-4 bit 3-2 bit 1-0 */ 000: 00: 00: 00: 00: 10: 01: basic space vector is 000 (dont' care) PWM6/IOPB3 pin forced low PWM5/IOPB2 pin forced low PWM4/IOPB1 pin forced low PWM3/IOPB0 pin forced low PWM2/IOPA7 pin active high PWM1/IOPA6 pin active low *COMCONA = 0x8200; /* configure COMCON register */ /* bit 15 bit 14-13 bit 12 bit 11-10 1: 00: 0: 00: = enable compare operation 00 = reload CMPRx regs on timer underflow = space vector disabled 00 = reload ACTR on timer underflow bit bit 8-0 */ 1: = enable PWM pins 0's: reserved *T1CON = 0x1040; /* bit 15-14 00: bit 13 0: bit 12-11 10: bit 10-8 000: bit 0: bit 1: bit 5-4 00: bit 3-2 00: bit 0: bit 0: /* configure T1CON register */ stop immediately on emulator suspend reserved 10 = continous-up count mode 000 = x/1 prescaler reserved in T1CON TENABLE, = enable timer 00 = CPUCLK is clock source 00 = reload compare reg on underflow = disable timer compare reserved in T1CON SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 102 GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA /*** Setup the core interrupts ***/ *IMR = 0x0000; /* clear the IMR register */ *IFR = 0x003F; /* clear any pending core interrupts */ *IMR = 0x0004; /* enable desired core interrupts */ /*** Setup the event manager interrupts ***/ *EVAIFRA = 0xFFFF; /* clear all EVA group A interrupts */ *EVAIFRB = 0xFFFF; /* clear all EVA group B interrupts */ *EVAIFRC = 0xFFFF; /* clear all EVA group C interrupts */ *EVAIMRA = 0x0000; /* enable desired EVA group A interrupts */ *EVAIMRB = 0x0001; /* enable desired EVA group B interrupts */ *EVAIMRC = 0x0000; /* enable desired EVA group C interrupts */ *EVBIFRA = 0xFFFF; *EVBIFRB = 0xFFFF; *EVBIFRC = 0xFFFF; *EVBIMRA = 0x0000; interrupts */ *EVBIMRB = 0x0000; interrupts */ *EVBIMRC = 0x0000; interrupts */ /* clear all EVB group A interrupts */ /* clear all EVB group B interrupts */ /* clear all EVB group C interrupts */ /* enable desired EVB group A /* enable desired EVB group B /* enable desired EVB group C init_adc(); /*** Proceed with main routine ***/ while(1) { readADC(); SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 103 GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA } *CMPR1 = pwm_duty; } /* end of main() */ SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 104 GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA XUNG ĐIỀU KHIỂN QUAN SÁT TRÊN DAO ĐỘNG KÝ(OSCILLOSCOPE) _4 xung điều khiển SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 105 GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA _deadtime SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 106 GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA MƠ HÌNH MƠ HÌNH QUAN SÁT TỪ PHÍA TRƢỚC SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 107 GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 108 GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA QUAN SÁT TỪ BÊN SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 109 GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 110 GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA MƠ HÌNH QUAN SÁT TỪ PHÍA SAU SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 111 GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA QUAN SÁT TỪ TRÊN SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 112 GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 113 GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 114 GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách : TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TÁC GIẢ: PHAN QUỐC DŨNG – TƠ HỮU PHÚC NXB ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH Sách : ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TÁC GIẢ : NGUYỄN VĂN NHỜ NXB ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH Sách : ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT TÁC GIẢ :LÊ VĂN DOANH–NGUYỄN THẾ CÔNG–TRẦN VĂN THỊNH TÀI LIỆU THAM KHẢO,GIỚI THIỆU DSP SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 115 ... chƣơng trình Thanh ghi điều khiển hệ thống ghi ngắt : 2.1 Thanh ghi điều khiển hệ thống ghi trạng thái (SCSR1,SCSR2) : Thanh ghi SCSR1 địa 07018h: Thanh ghi SCSR2 địa 07019h: Hình 3.3 Thanh ghi trạng... SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 33 GVHD: TS.PHAN QUỐC DŨNG - ThS.LÊ ĐÌNH KHOA 2.2 Các ghi ngắt CPU : Thanh ghi IMR : địa 0004h Thanh ghi IFR : địa 0006h Hình 3.4 Thanh ghi ngắt CPU SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN 34... Thanh ghi điều khiển xuất nhập (I/O) hợp kênh: _Có loại Thanh ghi điều khiển xuất nhập (I/O)hợp kênh MCRA,MCRB,MCRC _Thanh ghi điều khiển A (MCRA):Thanh ghi điều khiển I/O kênh A-địa 7090h _Thanh