(Luận văn thạc sĩ hcmute) điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha pwm bằng bộ điều khiển pso pid

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯƠNG TRẦN ĐÌNH THẢO ĐIỀU KHIỂN MẠCH CHỈNH LƯU BA PHA PWM BẰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PSO - PID S K C 0 9 NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2013 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯƠNG TRẦN ĐÌNH THẢO ĐIỀU KHIỂN MẠCH CHỈNH LƯU BA PHA PWM BẰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PSO - PID NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 Tp Hồ Chí Minh, tháng 4/2013 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯƠNG TRẦN ĐÌNH THẢO ĐIỀU KHIỂN MẠCH CHỈNH LƯU BA PHA PWM BẰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PSO - PID NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN MINH TÂM Tp Hồ Chí Minh, tháng 4/2013 Luan van Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: DƢƠNG TRẦN ĐÌNH THẢO Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15/06/1974 Nơi sinh: Kiên Giang Quê quán: Giồng Riềng – Kiên Giang Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 8/9/1 Lê Hồng Phong, P An Hòa, Tp Rạch Giá, T Kiên Giang Điện thoại quan: 0773.863530 Điện thoại nhà riêng: 0918.873.496 Fax: 0773.863421 E-mail: dtdthao@kiengiangtec.edu.vn II Q TRÌNH ĐÀO TẠO: Cơng nhân kỹ thuật: Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo từ: 09/1991 đến 02/1996 Nơi học: Trƣờng Sƣ phạm kỹ thuật IV Vĩnh Long Ngành học: Cao đẳng Giáo viên dạy nghề điện Đại học: Hệ đào tạo: Tại chức Thời gian đào tạo từ 09/1997 đến 09/ 1999 Nơi học: Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Điện khí hóa – Cung cấp điện Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Thi tốt nghiệp Thạc sĩ: Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo từ 08/2011 đến 10/2013 Nơi học: Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Thiết bị, mạng nhà máy điện HVTH: Dương Trần Đình Thảo i Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID Tên luận văn: Điều khiển mạch chỉnh lƣu ba pha PWM điều khiển PSO-PID Ngày & nơi bảo vệ luận văn: tháng 04 năm 2013, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn: TS Nguyễn Minh Tâm Trình độ ngoại ngữ: tiếng Anh - mức độ: B1- Châu Âu Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: Bằng Kỹ Sƣ Điện, cấp Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh III Q TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Từ 02/1996 Trung tâm hƣớng nghiệp dạy nghề đến 08/2003 huyện Giồng Riềng – T Kiên Giang Từ 08/2003 Trƣờng Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật đến Công việc đảm nhiệm Giáo viên Giảng viên Kiên Giang IV CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: - Chứng nhận làm đồ dùng dạy học mơ hình đếm sản phẩm kết nối PLC S7-200 tham gia hội chợ cần thơ tháng 12 năm 2000 - Chứng nhận làm đồ dùng dạy học mơ hình lựa sản phẩm kết nối PLC S7-200 tham gia hội chợ An Giang tháng 12 năm 2001 XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC (Ký tên, đóng dấu) Ngày 23 tháng 03 năm 2013 Ngƣời khai ký tên Dƣơng Trần Đình Thảo HVTH: Dương Trần Đình Thảo ii Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 03 năm 2013 (Ký tên ghi rõ họ tên) Dƣơng Trần Đình Thảo HVTH: Dương Trần Đình Thảo iii Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID LỜI CẢM ƠN Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, tơi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô, giảng viên trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức quý báu cho tơi tồn khóa học Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Minh Tâm, ngƣời tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ suốt trình thực đề tài luận văn tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Khoa Điện Công Nghiệp trƣờng Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Kiên Giang tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian theo học khóa học Ngồi tơi xin cảm ơn bạn bè, anh chị học viên khóa cao học 2011 – 2013 động viên, khuyến khích giúp đỡ tơi vƣợt qua khó khăn suốt q trình học thực luận văn Việc thực đề tài luận văn chắn khơng tránh khỏi thiếu sót kiến thức chun mơn cịn hạn chế Rất mong nhận đƣợc quan tâm, xem xét đóng góp ý kiến quý báu quý Thầy, Cô bạn để Luận văn hoàn thiện Một lần xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 03 năm 2013 Người thực Dƣơng Trần Đình Thảo HVTH: Dương Trần Đình Thảo iv Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Nhiệm vụ đề tài thiết kế thi cơng mơ hình chỉnh lƣu ba pha PWM ứng dụng phƣơng pháp tối ƣu hóa cá thể bầy đàn (PSO) để xác định thông số cho điều khiển tỉ lệ - tích phân – vi phân (PID) cho mơ hình chỉnh lƣu ba pha PWM Bộ chỉnh lƣu ba pha đƣợc thi công thực tế kết hợp xây dựng mơ hình mơ Matlab/Simulink Thuật tốn PSO đƣợc thực Matlab xác định thông số Kp, Ki điều khiển PID nạp cho điều khiển thông qua card dSPACE1104 So sánh với thuật tốn di truyền (GA), phƣơng pháp đề xuất có hiệu việc cải thiện đặc điểm đáp ứng bƣớc nhƣ giảm lỗi trạng thái xác lập, thời gian đáp ứng nhanh, giảm độ vọt lố Thực mô điều khiển với phần mềm Matlab/Simulink Đồng thời so sánh kết vận hành mơ hình chỉnh lƣu ba pha PWM thực tế Luận văn thiết kế thi cơng hồn chỉnh mơ hình chỉnh lƣu ba pha PWM ứng dụng giải thuật PSO vào PID Mơ hình chỉnh lƣu gồm có khối nguồn, khối cảm biến, khối cuộn kháng LC, khối điều khiển trung tâm, khối công suất, khối tải DC Các tín hiệu từ khối cảm biến dịng, cảm biến áp đƣợc đƣa tín hiệu vào khối điều khiển trung tâm sử dụng vi điều khiển dSPACE1104 Vi điều khiển trung tâm đƣợc lập trình dựa phƣơng pháp điều khiển điều chế vector không gian SVPWM kết hợp giải thuật PSO_PID thực việc tính tốn xuất tín hiệu PWM điều khiển qua khối Driver có cách ly để điều khiển khối cơng suất cho tín hiệu điện áp Udc giá trị đặt trƣớc Kết đáp ứng đƣợc yêu cầu đề tài, bao gồm: Thiết kế hoàn chỉnh chỉnh lƣu pha PWM điều khiển PSO _ PID có kết vận hành tốt, đáp ứng nhanh, vọt lố so với phƣơng pháp khác Nội dung luận văn đƣợc chia thành chƣơng:  Chƣơng 1: Tổng quan  Chƣơng 2: Giới thiệu sở lý thuyết chỉnh lƣu pha PWM HVTH: Dương Trần Đình Thảo v Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID  Chƣơng 3: Giới thiệu sở lý thuyết PID_PSO  Chƣơng 4: Kết mô Matlab  Chƣơng 5: Mơ hình thực nghiệm chỉnh lƣu ba pha PWM  Chƣơng 6: Kết luận hƣớng phát triển đề tài HVTH: Dương Trần Đình Thảo vi Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID MỤC LỤC Trang LÝ LỊCH KHOA HỌC I LỜI CAM ĐOAN .III LỜI CẢM ƠN IV TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN THẠC SĨ V MỤC LỤC VII DANH SÁCH CÁC HÌNH X CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .2 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu 1.2 Các kết nghiên cứu nƣớc nghiên cứu 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHỈNH LƢU BA PHA PWM 2.1 Tổng quan mạch chỉnh lƣu ba pha có điều khiển PWM .8 2.2 Nguyên lý làm việc mạch 2.3 Mơ hình toán học chỉnh lƣu PWM 10 CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PID_PSO 18 3.1 Giới thiệu điều khiển PID 18 3.2 Sơ đồ khối điều khiển PID 19 3.3 Hiệu chỉnh PID phƣơng pháp Ziegler-Nichols .20 3.4 Phƣơng pháp Ziegler-Nichols thứ .20 3.5 Phƣơng pháp Ziegler-Nichols thứ hai 21 3.6 Tổng quan giải thuật PSO 23 3.7 Lịch sử phát triển giải thuật PSO 23 3.8 Các khái niệm giải thuật bầy đàn 26 3.9 Mơ tả thuật tốn PSO 27 HVTH: Dương Trần Đình Thảo vii Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID Hình 5.7 Màn hình giao diện Phần mềm Control Desk hoạt động III Card dSPACE1104 giao diện hệ thống đo lƣờng - Hệ thống đo lƣờng: o Cảm biến đo điện áp máy biến áp tỷ số vào 220V ±10V o Cảm biến đo dòng điện cảm biến dòng tỷ số vào 15A ±10V o Cảm biến đo điện áp Udc tỷ số vào 220V ±10V Hình 5.8 Giao diện điển hình dùng dSPACE1104\ Giao diện hình máy tính gồm Maltab, simulink phần mềm ControlDesk nạp HVTH: Dương Trần Đình Thảo 98 Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID xuống card dSPACE1104 xuất tín hiệu vào qua đƣờng dây 100 chân tới hộp nối cáp tín hiệu vào ra, từ nối với thiết bị mơ hình nhƣ cảm biến, cơng suất IV Thao tác, khởi động, nạp chƣơng trình từ Maltab xuống dSPACE1104 phần mềm giao diện ControlDesk Kết nối dSPACE1104 với máy tính PC cần thực số thủ tục sau: - Khởi động Matlab Simulink - Chuẩn bị khối đƣợc sử dụng Simulink để xây dựng sơ đồ - Khởi động chƣơng trình ControlDesk - Kết nối - Build mơ hình Simulink, q trình build Matlab chuyển đổi mơ hình Simulink sang dạng sdf (file mô tả hệ thống) lƣu trữ vi xử lý dSPACE1104 - Sau Build xong, file sdf tự động đƣợc chuyển tới môi trƣờng ControlDesk, file gồm thông tin biến đƣợc sử dụng mơ hình Simulink - Thiết kế phần điều khiển: sở mô off line Maltab-simulink sử dụng phần điều khiển đƣợc xây dựng, bỏ phần mạch lực kết hợp với khối giao diện card dSPACE1104 để điều khiển chỉnh lƣu PWM - Phần mềm Matlab/simulink liên kết với phần mềm ControlDesk để truyền giá trị biến, tham số điều khiển Phần mềm ControlDesk nhận biến, tham số để điều khiển trực tiếp cho card dSPACE1104 - Phần mềm Matlab/simulink để thiết kế cấu trúc điều khiển - Trên phần mềm ControlDesk thay đổi offline tham số hiển thị liệu dƣới dạng bảng đồ thị HVTH: Dương Trần Đình Thảo 99 Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID Luận văn thạc sĩ MẠCH ĐIỆN PHẦN CỨNG CN1 8 15V HI1 HI2 HI3 FAULT HI1 LI1 LI2 LI3 HI2 R1 R3 R5 330 330 330 330 3 3 OP1 A K VCC E1 C2 VSS LI1 E1 C2 VCC TLP250 OP3 A K VSS 8 E1 C2 VCC LI2 TLP250 OP5 A K VSS TLP250 VCC LI3 OP7 A E1 C2 VSS 330 RP1 10 HIN1 R2 15V 15V 15V 15V 330 RP3 10 HIN2 R4 RP5 10 330 HIN3 R6 RP7 10 FLT 3 100u CP OP2 A K VCC 8 E1 C2 VSS VSS 5 E1 C2 VCC TLP250 OP4 A K VSS E1 C2 VCC TLP250 OP6 A K TLP250 RP2 10 LIN1 RP4 10 LIN2 RP6 10 LIN3 15V 15V 15V 15V Rin Cin 10n C1 HIN1 LIN1 HIN2 LIN2 HIN3 LIN3 FLT D3 D2 D1 VCC HIN1 LIN1 HIN2 LIN2 HIN3 LIN3 DRV1 10 FAULT EN IR2136 VSS 11 RCN ITRIP 12 Rt2 C2 28 1u VB1 27 HO1 HO1 26 S1 VS1 24 VB2 23 HO2 HO2 22 VS2 20 VB3 19 HO3 HO3 18 VS3 13 16 LO1 15 LO2 14 LO3 COM J1 Rt1 C3 1u S3 HO1 HO2 HO3 Rg1 100 Rg3 100 Rg5 100 C4 1u S5 Ds1 Ds3 Ds5 Rg2 100 Rg4 100 Rg6 100 G1 G3 G5 Ds2 Ds4 Ds6 G2 G4 G6 S1 S3 S5 CN3 CN4 Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm 100 HVTH: Dương Trần Đình Thảo CN2 HI3 FAULT R7 K TLP250 MẠCH KÍCH IGBT DÙNG IR2136 Đây mạch dự phịng, mạch đựơc sử dụng IC kích cầu IGBT pha chuyên dùng Mạch thiết kế cho tín hiệu vào mức TTL, dùng cho card dSPACE Mạch có ƣu điểm điều chỉnh thời gian chống trùng dẫn dễ dàng phần mềm, nhận đầy đủ xung PWM thấp xung PWM cao tƣơng ứng cho Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID IGBT thấp cao Để đơn giản, mạch chạy thực tế với Jumper J1 nối tắt (không sử dụng chức bảo vệ q dịng khơng sử dụng) MẠCH CÔNG SUẤT IGBT J1 J2 MẠCH CÔNG SUẤT DÙNG IGBT GT40N120 LO1 LO2 HO1 HO2 Q3 VS2 GT40N120 B Q4 GT40N120 Q1 VS1 GT40N120 A Q2 GT40N120 HO3 LO3 Q5 GT40N120 C Q6 GT40N120 VS3 C1 220u/400V C2 220u/400V C3 220u/400V P C4 220u/400V N Mạch công suất dùng sáu IGBT GT40N120 , bốn tụ điện C = 220mf để lọc nguồn, hai đầu nguồn DC , ba đầu nguồn vào ABC, jump kích dẫn ba IGBT mức cao, jump kích dẫn ba IGBT dƣới mức thấp HVTH: Dương Trần Đình Thảo 101 Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID Luận văn thạc sĩ CN1 4 phase CN Max 50V Max 5mA 2 L3 Max 250V +15V -15V L1 L2 VDC RS1 10K/5W RS2 10K/5W RS3 10K/5W RS4 47K/5W N N CS1 102 NEG CS2 102 CS3 102 LV1 HT+ LV25 HT- LV2 HT+ HTLV25 LV3 HT+ LV25 HT- LV4 HT+ HT- + M - + M - + M - + M - Max 12.5mA 5 5 +15V -15V AMPER TO VOLT RM1 220 RM2 220 RM3 220 RM4 470 VRM1 10K V1 Max 2.69V RSUB1 10 V2 10K VRM2 VRM3 10K V3 RSUB2 10 5K Vd RSUB3 10 VRM4 R11 2.7K R12 2.7K R13 2.7K R14 2.7K + - Rf 11 10K + - Rf 1210K + - + - U1A TL082 U2A TL082 U3A TL082 U4A R41 10K R42 R R43 10K R44 10K + - + - 10K U1B TL082 U2B TL082 U3B TL082 U4B R51 10K C1 102 R52 R C2 102 C4 102 R54 10K C3 102 R53 10K TL082 Max 10V Ua Max 10V Ub 1 Max 10V Uc Max 10V Udc 1 Ua JUMPER Ub JUMPER Uc JUMPER Udc JUMPER ngõ đƣợc chuyển sang điện áp để khuếch đại RM biến trở điều chỉnh VRM để có đƣợc mức điện áp phù hợp nằm phạm vi 10V INVERT BUFFER f 21 + - + - 10K 10K Rf 22 R Rf 23 R24 GND xác định thông qua điện trở hạn dòng Rs (dòng sơ cấp định mức 25 mA (rms)) Dòng INVERT AMP 3 Rf 1310K TL082 Mạch sử dụng cảm biến LV-25P, tỉ số biến đổi dòng 2500/1000 Dòng sơ cấp đƣợc VOLT TO AMPER 2 2 LV25 RSUB4 10 Rf 1410K JUMP1 Luan van 8 +15V -15V +15V -15V +15V -15V GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm 102 HVTH: Dương Trần Đình Thảo CN2 VDC CN CN3 PWR MẠCH CẢM BIẾN ĐIỆN ÁP +15V -15V 3 3 1 J1 U3A TL082 R3Af 27K - +VCC -VCC + R31 10K Ro1 1K J2 R34 2.7K R3Bf2.7K U3B TL082 Ro3 1K Co3 102 J3 (2.7), đảm bảm tầm điện áp nằm phạm vi 10V phù hợp tín hiệu ADC ngõ vào card dSPAE BIẾN +VCC CN3 DC OUT I3 R1Bf2.7K U1B TL082 Co2 102 - C5 CAP C6 CAP -VCC R14 2.7K R2Bf 2.7K U2B TL082 1K đạt thực tế có tỉ số biến dịng 10A/1V Điện áp ngỏ đƣợc khuếch đại lên lần CẢM 3 U1A TL082 R1Af 27K R24 2.7K J4 + OUT OUT R11 10K - REG1 LM7815 IN REG2 LM7915 IN I1 U2A TL082 R2Af 27K + I2 Co1 102 Cảm biến dòng đƣợc lấy từ biến tần cũ, không đƣợc thông số kỹ thuật Qua đo MẠCH C3 CAP I1 DÒNG C1 2200uF C4 CAP GND I OUT +VCC SEN1 C2 2200uF +I -I +VCC I OUT SEN2 GND R21 10K - +I -I I2 + AC2 BRIDGE +I1 -I1 -VCC +I2 -I2 -VCC - D1 AC1 -I1 -I2 -I3 I3 + AC1 AC2 - CN1 12 12 VAC +I1 +I2 +I3 +VCC SEN3 I OUT GND Luan van -VCC +VCC8 GND GND + GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm 103 HVTH: Dương Trần Đình Thảo +VCC -VCC -VCC +VCC8 CN2 +I I CONNECTION -I -VCC + +I3 -I3 -VCC +VCC -VCC +VCC8 +VCC -VCC Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID Luận văn thạc sĩ 15V CN1 CN2 HI1 HI2 HI3 FAULT HI1 HI2 HI3 FAULT R11 220 R21 220 R12 330 330 R31 220 R22 330 R32 R41 220 3 3 OP1 A K VCC E1 C2 VSS E1 C2 VCC TLP250 OP2 A K VSS E1 C2 VCC TLP250 OP3 A K VSS E1 C2 VCC TLP250 OP4 A K VSS RS1 10 HIN1 RS2 10 HIN2 RS3 10 HIN3 RS4 10 SD 15V 15V 15V 15V 100u C1 15V 15V 10u C4 10u C3 10u C2 MẠCH KÍCH IGBT DÙNG IC IR2148 J1 J2 J3 J4 R42 330 TLP250 DB1 DR1IR2184 VCC VB IN HO VS SD COM LO DB2 DR2 VCC VB IN HO VS SD COM LO DB3 DR3 IR2184 VCC VB IN HO VS SD COM LO CB1 1u R2 22 CB2 1u R4 22 CB3 1u R6 22 R1 22 Z2 15V R3 22 Z4 15V R5 22 Z6 15V Z1 15V Z3 15V Z5 15V CN3 HIGH CN4 LOW Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm 104 HVTH: Dương Trần Đình Thảo Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID Do không chƣa có IC kích cầu IGBT pha nên sử dụng IR2138 để kích cơng suất IGBT pha Mạch đƣợc thiết kế tƣơng thích với tín hiệu xung kích mức TTL 5V (card dSPACE) mức 3V cách bỏ hở Jumper J1 J4 nối lại bắng jump Mơ hình đƣợc điều khiển card dSPACE 1104 Tín hiệu HI1,HI2, HI3 tín hiệu kích IGBT phía cao đƣợc lấy PWM card đƣợc cách li opto TLP250 Tín hiệu đƣợc đƣa vào IR2148 để tạo xung kích cho IGBT cao IGBT thấp Mạch có ƣu điểm đơn giản, đƣa vào tín hiệu xung kích Nhƣợc điểm IR2148 thời gian chống trùng dẫn cho IGBT đƣợc tạo từ card dSPACE khơng có tác dụng nhận tín hiệu (HI1, HI2, HI3) bên tạo dead time cố định (280 520 nS) HVTH: Dương Trần Đình Thảo 105 Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID GIẢI THUẬT TÌM KIẾM PSO_PID I TẬP TIN PSO.M (Tập code chạy PSOvà vẽ đồ thị Kp –Ki) %% Tunning of PID controller using Particle Swarm Optimization %% Author: Wael Mansour %% MSc Student, Electrical Enginering Dept, % Faculty of Engineering Cairo University, Egypt % Initialization clear all clc n = 70; % Size of the swarm " no of birds " bird_setp =7; % Maximum number of "birds steps" dim = 2; % Dimension of the problem c2 =0.1; % PSO parameter C1 c1 =10; % PSO parameter C2 w =0.9; % pso momentum or inertia fitness=0*ones(n,bird_setp); % -% % initialize the parameter % % -% R1 = rand(dim, n); R2 = rand(dim, n); current_fitness =0*ones(n,1); HVTH: Dương Trần Đình Thảo 106 Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID % % % Initializing swarm and velocities and position % % % current_position = 10*(rand(dim, n)-.5); velocity =.3*randn(dim, n) ; local_best_position = current_position; % -% % Evaluate initial population % % -% for i = 1:n current_fitness(i) = tracklsq(current_position(:,i)); end local_best_fitness = current_fitness; [global_best_fitness,g] = min(local_best_fitness) ; for i=1:n globl_best_position(:,i) = local_best_position(:,g) ; end % -% % VELOCITY UPDATE % % -% velocity = w *velocity + c1*(R1.*(local_best_position-current_position)) + c2*(R2.*(globl_best_position-current_position)); HVTH: Dương Trần Đình Thảo 107 Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID % % % SWARMUPDATE % % % current_position = current_position + velocity ; % % % evaluate anew swarm % % % %% Main Loop iter = ; % Iterations’counter while ( iter < bird_setp ) iter = iter + 1; for i = 1:n, current_fitness(i) = tracklsq(current_position(:,i)); end for i = : n if current_fitness(i) < local_best_fitness(i) local_best_fitness(i) = current_fitness(i); local_best_position(:,i) = current_position(:,i) ; end end [current_global_best_fitness,g] = min(local_best_fitness); if current_global_best_fitness < global_best_fitness global_best_fitness = current_global_best_fitness; for i=1:n HVTH: Dương Trần Đình Thảo 108 Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID globl_best_position(:,i) = local_best_position(:,g); end end velocity = w *velocity + c1*(R1.*(local_best_position-current_position)) + c2*(R2.*(globl_best_position-current_position)); current_position = current_position + velocity; disp(['iter=',num2str(iter)]) end % end of while loop its mean the end of all step that the birds move it xx=fitness(:,7); [Y,I] = min(xx); current_position(:,I); Kp=current_position(1,I) Ki=current_position(2,I) xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx %% Ve ham Kp va Ki best_position = local_best_position; for i=g:n best_position(:,i)= (current_position(:,I)); end subplot(3,1,2) plot(best_position(1,:)) title('GIÁ TRỊ HàM KP','Fontname','VNI-TIMES','Fontsize',12) legend Kp; xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx HVTH: Dương Trần Đình Thảo 109 Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID subplot(3,1,3) plot(best_position(2,:)) title('GIÁ TRỊ HàM KI','Fontname','VNI-TIMES','Fontsize',12) legend Ki; II TẬP TIN TRACKLSQ.M (Code gọi fitness vẽ đồ thị sai số) function F = tracklsq(pid) % Track the output of optsim to a signal of % Variables a1 and a2 are shared with RUNTRACKLSQ Kp = pid(1); Ki = pid(2); Kd = 0; % sprintf('The value of interation Kp= %3.0f,Ki= %3.0f', pid(1),pid(2)); % Compute function value simopt = simset('solver','ode3','SrcWorkspace','current','DstWorkspace','current'); % Initialize sim options [tout,xout,yout] = sim('vongkin_dspace',[0 0.5],simopt); Sai_so=100-yout % compute the error sys_overshoot=100-max(yout) % compute the overshoot alpha=10;beta=10; F=fitness*alpha+sys_overshoot*beta; %xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xx %% Ve ham sai so Sai_so=100-yout; HVTH: Dương Trần Đình Thảo 110 Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID subplot(3,1,1) plot(Sai_so); title('Ham sai so','Fontname','VNI-TIMES','fontsize',12) legend Saiso; end HVTH: Dương Trần Đình Thảo 111 Luan van GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luan van