ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN DSPIC30F4011 THEO PHƯƠNG PHÁP PWM

Hiện na , công nghiệp phát triển rất mạnh mẽ, má móc tha thế cho sức người. Động cơ là nguồn tru ền động phổ biến nhất. Trong các loại động cơ thì động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng nhiều nhất do cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, công suất lớn. Nhưng nhược điểm lớn nhất của loại động cơ nà là khó điều khiển. Đứng trước vấn đề nà , các kĩ sư luôn muốn tìm ra một phương pháp có thể điều khiển tối ưu, chi phí chế tạo bộ điều khiển thấp để có thể đưa động cơ không đồng bộ ba pha ứng dụng rộng hơn nữa, nhất là trong các ứng dụng mà động cơ nà còn bị hạn chế. Trong các phương pháp điều khiển hiện na thì phương pháp SINE PULSE WIDTH MODULATION cho kết quả tốt. Nhưng phương pháp khó thực hiện hơn các phương pháp khác nên chưa được ứng dụng nhiều ngoài thực tế. Chính vì lí do nà mà em chọn đề tài ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN DSPIC30F4011 THEO PHƯƠNG PHÁP SPWM với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu, thiết kế bộ điều khiển theo phương pháp nà . Với sự tìm hiểu ban đầu nà và việc sẽ nghiên cứu sâu hơn sau nà có thể đưa phương pháp nà ứng dụng nhiều trong thực tiễn.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN DSPIC30F4011 THEO PHƯƠNG PHÁP SPWM Giảng viên hướng dẫn: Th.S TRẦN VĂN HÙNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐĂNG TÍN 09090321 NGÔ KIẾN ĐẠT 09167261 Lớp : DHDT5A TP. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 12 năm 2013 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN DSPIC30F4011 THEO PHƯƠNG PHÁP SPWM Giảng viên hướng dẫn: Th.S TRẦN VĂN HÙNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐĂNG TÍN 09090321 NGÔ KIẾN ĐẠT 09167261 Lớp : DHDT5A TP. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 12 năm 2013 LỜI CAM ĐOAN Kính thưa các thầy cô trong khoa công nghệ điện tử, em là sinh viên khóa 5 lớp DHDT5A. Sau bốn năm học tập tại trường, được các thầy cô tận tình hướng dẫn, em đã có được vốn kiến thức chuyên ngành đủ để có thể nhận đề tài đồ án tốt nghiệp. Em xin cam đoan sẽ cố gắng hoàn thành đề tài, tuân thủ đúng các hướng dẫn, yêu cầu của giáo viên hướng dẫn để có thể hoàn thành tốt đề tài cũng như khóa học của mình.Em xin đảm bảo đề tài này do em làm và hoàn thành. Trong quá trình làm em có tham khảo của một số đề tài đã làm trước đây. Kèm theo phụ lục bên dưới. Ngày 20 tháng 12 năm 2013 SINH VIÊN THỰC HIỆN Nguyễn Đăng Tín Ngô Kiến Đạt LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập tại trường ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH, em gặp rất nhiều khó khăn trong việc tiếp thu kiến thức chuyên ngành. Nhưng nhờ có sự chỉ dạy tận tình của các thầy cô trong khoa CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ, em đã có thể hoàn thành được chương trình học để hôm nay có thể làm đề tài ra trường. Trong quá trình làm đề tài, em xin được cám ơn thầy Trần Văn Hùng đã hướng dẫn, đưa ra các hướng, phương pháp giúp em kiểm tra, tìm ra nguyên nhân từ đó khắc phục những vẫn đề khó khăn mà em gặp phải. Em xin chân thành cám ơn! Sinh viên thực hiện Nguyễn Đăng Tín Ngô Kiến Đạt NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày … tháng … năm 2013 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Kí và ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Ngày … tháng … năm 2013 GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN (Kí và ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH NỘI DUNG Trang CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2 2.1 PHƯƠNG PHÁP SINE PULSE WIDTH MODULATION 2 2.1.1 Phương Pháp Điều Rộng Xung SINPWM 2 2.1.2 Các công thức tính toán, Cách thức điều khiển 4 2.1.3 Hiệu Quả của phương pháp điều khiển 8 2.2 LÍ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN PID 9 2.3 VI ĐIỀU KHIỂN DSPIC30F4011 11 2.3.1 Tổng quan về vi điều khiển dsPIC30F4011 11 2.3.2 Ngắt 13 2.3.3 Bộ định thời Timer 13 2.3.4 Bộ chuyển đổi tương tự sang số ADC 14 2.3.5 Khối đọc encoder 15 2.3.6 Khối PWM cho điều khiển động cơ 17 2.3.7 Khối giao tiếp nối tiếp UART 18 2.4 VAN CÔNG SUẤT MOSFET 20 2.5 IC CÁCH LY 21 2.6 IC LÁI 22 2.7 IC MAX232 24 2.8 ENCODER 25 2.9 ĐỘNG CƠ BA PHA 25 CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 3.1 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 31 3.1.1 Sơ đồ khối của hệ thống 31 3.1.2 Mạch vi điều khiển 31 3.1.3 Mạch lái và cách ly 33 3.1.4 Mạch đo dòng điện, mạch chỉnh lưu và nghịch lưu 34 3.1.5 Mạch giao tiếp máy tính 35 3.2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ…………………………………… 39 3.2.1Phương pháp điều khiển Sine Pulse Width Modulation. 40 3.2.2 Thuật toán chương trình 40 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 4.1 KẾT QUẢ 45 4.2 THẢO LUẬN 52 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 PHỤ LỤC 51 DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Bảng 2.1 Nguyên lý của phương pháp điều rộng sin 5 Bảng 2.2 Sơ đồ dạng điện áp trên các pha 8 Hình 2.3 Quá trình hoạt động của bộ điều khiển 2 Hình 2.4 Sơ đồ kết nối các khoá trong bộ nghịch lưu 3 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lí bộ nghịch lưu ba pha 4 Hình 2.6 Mô hình hệ thống diều khiển với bộ PID 10 Hình 2.7 Sơ đồ chân dsPIC30F4011 13 Hình 2.8 Sơ đồ khối dsPIC30F4011 14 Hình 2.9 Sơ đồ khối Timer 1 16 Hình 2.10 Sơ đồ khối ADC 18 Hình 2.11 Sơ đồ khối của QEI 19 Hình 2.12 Sơ đồ khối của khối PWM điều khiển động cơ 21 Hình 2.13 Sơ đồ khối truyền UART 22 Hình 2.14 Sơ đồ khối nhận UART 23 Hình 2.15 Mosfet IRFP460 24 Hình 2.16 Opto HCPL2631 25 Hình 2.17 Sơ đồ điều khiển Mosfet 26 Hình 2.18 IC lái IR2102 27 Hình 2.19 IC MAX232 28 Hình 2.20 Encorder 30 Hình 2.21 Động cơ 3 pha 30 Hình 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống 31 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lí mạch vi điều khiển 33 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lí mạch cách ly và lái 35 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lí mạch chỉnh lưu, nghịch lưu, đo dòng điện 37 Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lí mạch giao tiếp máy tính 38 Hình 3.6 Thuật toán chương trình 43 Hình 4.1 Mô hình phần cứng 46 Hình 4.2 Giao diện điều khiển trên máy tính 47 [...]... ba pha ứng dụng rộng hơn nữa, nhất là trong các ứng dụng mà động cơ này còn bị hạn chế Trong các phương pháp điều khiển hiện nay thì phương pháp SINE PULSE WIDTH MODULATION cho kết quả tốt Nhưng phương pháp khó thực hiện hơn các phương pháp khác nên chưa được ứng dụng nhiều ngoài thực tế Chính vì lí do này mà em chọn đề tài ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN DSPIC30F4011 THEO. .. Động cơ là nguồn truyền động phổ biến nhất Trong các loại động cơ thì động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng nhiều nhất do cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, công suất lớn Nhưng nhược điểm lớn nhất của loại động cơ này là khó điều khiển Đứng trước vấn đề này, các kĩ sư luôn muốn tìm ra một phương pháp có thể điều khiển tối ưu, chi phí chế tạo bộ điều khiển thấp để có thể đưa động cơ không đồng bộ ba. .. Cách thức điều khiển Sau khi đã nói về phương pháp điều khiển V/f= const và phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu áp the phương pháp điều rộng xung SINPWM, ta có thể đưa ra một thuật toán điều khiển động cơ theo tần số đặt cho trước như sau Do động cơ được điều khiển vòng kín nên đo được tốc độ thực của động cơ, nên ta hiểu tần số đặt ở đây là tần số nguồn sin điều rộng xung sin cấp cho động cơ Trong... trên cở sở đó chọn tham số cho phù hợp Một số phương pháp thường được sử dụng để chọn tham số PID:  Phương pháp Ziegler-Nichols  Phương pháp tối ưu mô dun, phương pháp tối ưu đối xứng  Phương pháp thực nghiệm Trong nhiều trường hợp không cần xác định cả ba tham số cho bộ điều khiển Nếu bản thân đối tượng đã có thành phần tích phân trong bộ điều khiển, ta không cần phải thêm khâu tích phân mới triệt... DSPIC30F4011 THEO PHƯƠNG PHÁP SPWM với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu, thiết kế bộ điều khiển theo phương pháp này Với sự tìm hiểu ban đầu này và vi c sẽ nghiên cứu sâu hơn sau này có thể đưa phương pháp này ứng dụng nhiều trong thực tiễn GVHD: TRẦN VĂN HÙNG 1 SVTH: Nguyễn Đăng Tín Ngô Kiến Đạt CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 PHƯƠNG PHÁP SINE PULSE WIDTH MODULATION 2.1.1 ĐIỀU RỘNG XUNG... trính hoạt động của bộ điều khiển như sau: Hình 2.3 Quá trình hoạt động của bộ điều khiển Đoạn 1 ứng với khởi động động cơ - tần số tăng từ 0 tới giá trị đặt sau khoảng thời gian khởi động (Tramp ) Đoạn 2 ứng với vi c thay đổi tần số khi động cơ đang chạy ổn định Đoạn 3 ứng với chiều chuyển đội động cơ - được chia làm 2 giai đoạn đoạn 3a ứng với giảm tần số về 0 cuối đoạn 3a sẽ thay đổi thứ tự pha nguồn... cho động cơ ở trạng thái đứng yên chuyển sang chạy ở tần số đặt thì phải thong qua một quá trình khởi động mềm tránh cho động cơ khởi động lập tức đến tốc độ đặt, gây ra dòng điện khởi động lớn làm hỏng động cơ tần số nguồn cung cấp sẽ tăng từ giá trị 0(đứng yên) thời gian khởi động này có thay đổi theo công suất của từng động cơ Đối với động cơ có công suất lớn thời gian khởi động lâu hơn động cơ có... nguồn pha cung cấp cho động cơ) - tránh hiện tượng moment xoắn có thể làm gãy trục động cơ và tăng dòng đột ngột GVHD: Trần Văn Hùng 4 SVTH: Nguyễn Đăng Tín Ngô Kiến Đạt CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Khi muốn dừng động cơ thì phải hạ tần số từ giá trị hiện tại về giá trị 0 thời gian hãm này phụ thuộc vào quán tính quay của động cơ Khi muốn hãm phanh có thể dung các phương pháp hãm như phương pháp hãm động. .. Trong các hệ động cơ, ta thường dùng bộ điều khiển PI Nó giảm bớt ảnh hưởng của nhiễu loạn, tăng hệ số khuếch đại hệ thống ở vùng tần số thấp nhằm giảm bớt sai số ở chế độ xác lập mà không làm thay đổi đặc tính ở miền tần số cao GVHD: Trần Văn Hùng 10 SVTH: Nguyễn Đăng Tín Ngô Kiến Đạt CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.3 VI ĐIỀU KHIỂN DSPIC30F4011 2.3.1 Tổng quan về vi điều khiển dsPIC30F4011 DSPIC30F4011... chỉ cần dùng bộ điều khiển PD là đủ Nếu tín hiệu trong hệ thống thay đổi tương đối chậm và bản thân bộ điều khiển không cần phải phản ứng thật nhanh với sự thay đổi của sai lệch e(t) thì ta chỉ cần sử dụng bộ điều khiển PI Khâu điều chỉnh tỉ lệ P có nhiệm vụ làm giảm sai lệch e(t), tăng tính tác động nhanh của hệ thống Nhược điểm của khâu này là luôn tồn tại sai số ở chế độ xác lập Khâu điều chỉnh tích