(Đồ án hcmute) tìm hiểu và thiết kế mạch điều khiển động cơ ba pha không đồng bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ TÌM HIỂU VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BA PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ GVHD: TS LÊ THANH PHÚC SVTH: NGUYỄN MẠNH KHANG LÊ THỊ HỒNG KHANH S K L 010340 Tp Hồ Chí Minh, 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÌM HIỂU VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BA PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ SVTH : NGUYỄN MẠNH KHANG MSSV : 18145151 SVTH : LÊ THỊ HỒNG KHANH MSSV : 18145154 Khóa : 2018 – 2022 Ngành : CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GVHD: TS LÊ THANH PHÚC Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÌM HIỂU VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BA PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ SVTH : NGUYỄN MẠNH KHANG MSSV : 18145151 SVTH : LÊ THỊ HỒNG KHANH MSSV : 18145154 Khóa : 2018 – 2022 Ngành : CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GVHD: TS LÊ THANH PHÚC Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc *** -TP Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 09 năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Mạnh Khang Lê Thị Hồng Khanh Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tơ Khóa: 2018 -2022 GVHD: TS Lê Thanh Phúc Ngày nhận đề tài: 25/09/2022 MSSV: 18145151 MSSV: 18145154 Lớp: 18145CL6B Ngày nộp đề tài: 15/12/2022 Tên đề tài: Tìm hiểu thiết kế mạch điều khiển động ba pha không đồng Nội dung thực đề tài − Tìm hiểu lý thuyết nguyên lý hoạt động động ba pha không đồng − Nghiên cứu mạch nghịch lưu, mạch biến tần − Thiết kế mô mạch nghịch lưu điều khiển động − Điều khiển cho động hoạt động Sản phẩm: − 01 thuyết minh đồ án − Mạch điều khiển động ba pha không đồng TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Nguyễn Mạnh Khang MSSV: 18145151 Lê Thị Hồng Khanh MSSV: 18145154 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ơ tơ Tên đề tài: Tìm hiểu thiết kế mạch điều khiển động ba pha không đồng Họ tên Giáo viên hướng dẫn: TS Lê Thanh Phúc NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Giáo viên hướng dẫn CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Nguyễn Mạnh Khang MSSV: 18145151 Lê Thị Hồng Khanh MSSV: 18145154 Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ Tên đề tài: Tìm hiểu thiết kế mạch điều khiển động ba pha không đồng Họ tên Giáo viên hướng dẫn: TS Lê Thanh Phúc NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Giáo viên phản biện LỜI CẢM ƠN Đầu tiên nhóm thực đề tài muốn gửi lời cảm ơn tri ân đến tất thầy, cô Trường Đai học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh tạo môi trường học tập rèn luyện tốt Trãi qua bốn năm học tập, nhóm thực đề tài truyền đạt tích lũy tri thức, kinh nghiệm, học quý báu hữu ích từ quý thầy, cô Bốn năm ngồi ghế nhà trường không dài để truyền tải hết tất thông tin cho chúng em lượng kiến thức đủ lớn kỹ năng, phương pháp học tập, làm việc để thân sinh viên tự trang bị thêm cho mình; kiến thức giúp nhóm áp dụng thuận lợi thực đồ án tốt nghiệp hành trang tri thức bước vào đời sau Đề tài “Tìm hiểu thiết kế mạch điều khiển động ba pha khơng đồng bộ” nội dung mà nhóm thực đề tài nghiên cứu làm đồ án tốt nghiệp Trong q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn, nhóm nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ từ quý thầy cô, quý anh chị quý bạn bè Đặc biệt thơng qua luận văn này, nhóm thực đề tài muốn bày tỏ lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến Giáo viên trực tiếp hướng dẫn TS Lê Thanh Phúc người thầy tâm huyết, tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ nhóm suốt trình nghiên cứu thực đề tài Thầy dẫn hướng công việc sửa chữa lỗi sai cho nội dung hình thức đặt Đồng thời nhóm gửi lời cảm ơn chân thành đến anh Nguyễn Lê Khương Duy, anh Trần Lê An tất thành viên phòng nghiên cứu hỗ trợ, giúp đỡ, dạy tận tâm nhóm q trình thực đề tài Trong thời gian thực hiện, nhóm khơng ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích, học tập tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho nhóm q trình học tập làm việc sau Nhóm thực đề tài xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Giáo viên phản biện Thầy đưa góp ý tận tâm giúp nhóm khắc phục thiếu sót, sai sót đồ án để nhóm hồn thiện cách tốt Dù cố gắng hoàn thành với lượng kiến thức hạn hẹp chưa đủ kinh nghiệm nên khó tránh khỏi sơ suất thiếu sót Vì chúng em mong nhận đóng góp, nhận xét bảo thêm từ quý thầy Nhóm thực đề tài xin chân thành cảm ơn i TĨM TẮT Động đốt khơng cịn xa lạ ngành tơ, có hiệu suất cao lại gây nhiễm, tiếng ồn câu hỏi đặt “Liệu năm nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt” Vì vậy, thương hiệu ô tô giới liên tục phát minh cho mắt dòng xe điện Về xe sử dụng động điện chạy bằng pin Mục đích đề tài tìm hiểu, nghiên cứu lý thuyết nguyên lý hoạt động động ba pha không đồng thiết kế mạch điều khiển theo phương pháp SPWM Mục tiêu đồ án xoay quanh việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo mạch điều khiển động không đồng ba pha Thiết bị điều khiển tín hiệu vi điều khiển STM32F103C8 với đặc tính mạnh Bộ vi điều khiển đóng vai trị xử lý trung tâm, có nhiệm vụ tạo điều chế xung (PWM) Độ rộng xung thay đổi dựa vi điều khiển tính tốn cho điện áp tổng thể đầu tương tự sóng hình sin Tín hiệu sau truyền đến nghịch lưu tạo điện áp khuếch đại theo tín hiệu xung SPWM điều khiển cấp nguồn 240V cho động theo pha phù hợp với tần số momen xe Phương pháp điều khiển dựa nguyên tắc máy biến tần điện áp chiều chuyển đổi thành điện áp sóng sin AC bằng cách đọc bảng tra cứu (đã lập trình mathlab) Cuối cùng, tiến hành thiết kế mạch in thi cơng thực nghiệm Sau thử băng thử mô men nhằm rút kết luận hướng phát triển ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH ẢNH .vii CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài 1.5.1 Trong nước 1.5.2 Ngoài nước 1.6 Bố cục CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Động ba pha không đồng 2.1.1 Cấu tạo 2.1.2 Nguyên lý hoạt động 2.2 Mạch nghịch lưu áp ba pha 2.3 Phương pháp điều khiển động ba pha không đồng SINPWM 2.3.1 Giới thiệu phương pháp điều chế xung (SPWM) 2.3.2 Điều chế xung SinPWM 2.4 Các linh kiện, thiết bị điện tử 10 2.4.1 Vi điều khiển STM32F103C8T6 10 2.4.2 IC điều khiển: IR2103 [9] 14 2.4.3 IGBT H20R1202 [10] 16 iii 2.4.4 IC 7805 18 2.4.5 Điện trở: 19 2.4.6 Tụ điện 21 2.4.7 OPTO HCPL A2631 [13] 23 2.4.8 DIODE 1N4007 [14] 25 2.4.9 Diode Zenor 1N4148 25 2.5 Các thiết bị phục vụ đề tài 26 2.5.1 Bộ nguồn điều chỉnh PW-8033P PINTEK 26 2.5.2 Máy đo xung: 27 2.5.3 Động không đồng ba pha thử nghiệm 29 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MẠCH, TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 32 3.1 Tần số: 32 3.2 Thiết kế 33 3.2.1 Mạch nguyên lý 33 3.2.2 Các khối chức 34 3.2.3 Nguyên lý hoạt động toàn hệ thống 41 3.3.1 Mạch in 42 CHƯƠNG 4: THỰC HIỆN VÀ KẾT QUẢ 45 4.1 Thi công mạch, hàn linh kiện đo kiểm tín hiệu 45 4.1.1 Mạch điều khiển 45 4.1.2 Mạch động lực học 46 4.2 Cách thức điều khiển 48 4.3 Thử nghiệm động kết 53 4.3 Hạn chế 55 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 56 5.1 Kết luận 56 5.2 Hướng phát triển 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC 59 iv 3934,3925,3916,3907,3898,3889,3880,3871,3862,3852,3843,3834,3825,3816,3806,37 97,3788,3778,3769,3759, 3750,3741,3731,3722,3712,3702,3693,3683,3674,3664,3654,3645,3635,3625,3615,36 06,3596,3586,3576,3566, 3557,3547,3537,3527,3517,3507,3497,3487,3477,3467,3457,3447,3437,3426,3416,34 06,3396,3386,3376,3365, 3355,3345,3335,3324,3314,3304,3293,3283,3273,3262,3252,3241,3231,3220,3210,32 00,3189,3179,3168,3158, 3147,3137,3126,3115,3105,3094,3084,3073,3062,3052,3041,3030,3020,3009,2998,29 88,2977,2966,2956,2945, 2934,2923,2913,2902,2891,2880,2870,2859,2848,2837,2826,2815,2805,2794,2783,27 72,2761,2750,2740,2729, 2718,2707,2696,2685,2674,2664,2653,2642,2631,2620,2609,2598,2587,2576,2565,25 55,2544,2533,2522,2511, 2500,2489,2478,2467,2456,2445,2435,2424,2413,2402,2391,2380,2369,2358,2347,23 36,2326,2315,2304,2293, 2282,2271,2260,2250,2239,2228,2217,2206,2195,2185,2174,2163,2152,2141,2130,21 20,2109,2098,2087,2077, 2066,2055,2044,2034,2023,2012,2002,1991,1980,1970,1959,1948,1938,1927,1916,19 06,1895,1885,1874,1863, 1853,1842,1832,1821,1811,1800,1790,1780,1769,1759,1748,1738,1727,1717,1707,16 96,1686,1676,1665,1655, 1645,1635,1624,1614,1604,1594,1584,1574,1563,1553,1543,1533,1523,1513,1503,14 93,1483,1473,1463,1453, 1443,1434,1424,1414,1404,1394,1385,1375,1365,1355,1346,1336,1326,1317,1307,12 98,1288,1278,1269,1259, 1250,1241,1231,1222,1212,1203,1194,1184,1175,1166,1157,1148,1138,1129,1120,11 11,1102,1093,1084,1075, 1066,1057,1048,1039,1031,1022,1013,1004,995,987,978,969,961,952,944,935,927,91 8,910,901, 893,885,876,868,860,852,843,835,827,819,811,803,795,787,779,771,763,756,748,740, 732,725,717,709,702,694,687,679,672,664,657,649,642,635,628,620,613,606,599,592, 585,578,571,564,557,550,543,537,530,523,517,510,503,497,490,484,477,471,465,458, 82 452,446,440,434,427,421,415,409,403,397,392,386,380,374,368,363,357,351,346,340, 335}; void SystemClock_Config(void); static void MX_GPIO_Init(void); static void MX_ADC1_Init(void); static void MX_TIM2_Init(void); volatile int i0 = 0; volatile int NumberS; volatile int bangX[1441]; volatile int bangY[1441]; volatile int bangZ[1441]; volatile int ADC_Sensor; volatile int x=0; int main(void) { HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init(); MX_ADC1_Init(); MX_TIM2_Init(); HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2); HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1); HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_2); HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_3); TIM2->CCR1 = 0; TIM2->CCR2 = 0; TIM2->CCR3 = 0; TIM2->CCR4 = 0; TIM3->CCR1 = 0; TIM3->CCR2 = 0; 83 TIM2->ARR = 10000; TIM2->ARR = 10000; while (1) { int count=0; if (i0==0) { HAL_ADC_Start(&hadc1); HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,10); ADC_Sensor = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); HAL_ADC_Stop(&hadc1); } if (ADC_Sensor