Nghiên cứu bộ nghịch lưu ba pha bảy bậc cascade điều khiển bằng card DSP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM HỮU PHÚC NGHIÊN CỨU BỘ NGHỊCH LƯU BA PHA BẢY BẬC CASCADE ĐIỀU KHIỂN BẰNG CARD DSP F28335 CHO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA NGÀNH:KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM HỮU PHÚC NGHIÊN CỨU BỘ NGHỊCH LƯU BA PHA BẢY BẬC CASCADE ĐIỀU KHIỂN BẰNG CARD DSP F28335 CHO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: 60520203 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM HỮU PHÚC NGHIÊN CỨU BỘ NGHỊCH LƯU BA PHA BẢY BẬC CASCADE ĐIỀU KHIỂN BẰNG CARD DSP F28335 CHO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: 60520203 Hướng dẫn khoa học: PGS TS TRẦN THU HÀ Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: PHẠM HỮU PHÚC Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 18/01/1983 Nơi sinh: Đồng Tháp Quê quán: Đồng Tháp Dân tộc: Kinh Địa liên lạc: Ấp Phú Hòa B, Xã Phú Thuận A, Huyện Hồng Ngự, Tỉnh Đồng Tháp Điện thoại quan: Di động: 0916255062 Fax: Email: jordan.phuc@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1.Cao Đẳng : Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ: 2004 đến 2008 Nơi học: Trường Cao Đẳng Sư Phạm Kỹ Thuật Vĩnh Long Ngành học: Kỹ Thuật Điện Tử 1.Đại học : Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ: 2009 đến 2011 Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ Thuật Điện Tử III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Từ 2011 đến Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Procter & Gamble Indochina Kỹ sư vận hành ,QA,MH, PCIS i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh , ngày tháng (Ký tên ghi rõ họ tên) Phạm Hữu Phúc ii năm 2015 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, học viên xin phép gửi lời cảm ơn chân thành đến cô PGS.TS Trần Thu Hà, người trực tiếp truyền đạt kiến thức, cung cấp tài liệu tận tình hướng dẫn thực luận văn Chân thành cám ơn thầy, cô Khoa Điện - Điện tử trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật Tp HCM, thầy cô trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, em xin chân thành cám ơn thầy Đỗ Đức Trí, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Trân trọng bày tỏ lòng biết ơn đến quí thầy, cô trường Khoa Điện – Điện tử tạo điều kiện cho mượn phòng “Thí nghiệm điện tử công suất nâng cao” D406 để học viên , hoàn thành đề tài Mặc dù học viên cố gắng thời gian kiến thức thân nhiều hạn chế nên luận văn không tránh thiếu sót Tác giả hy vọng nhận đóng góp ý kiến quý báu từ thầy cô, bạn bè người quan tâm để luận văn hoàn thiện Cảm ơn cha mẹ, anh chị em bạn bè động viên suốt thời gian học Xin kính chúc sức khỏe chân thành cam ơn Người thực luận văn Phạm Hữu Phúc iii TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu thi công mô hình nghịch lưu ba pha bảy bậc dùng phương pháp điều chế độ rộng xung cải tiến ( sin PWM) để điều khiển nghịch lưu áp Bộ nghịch lưu ba pha bảy bậc thi công thực tế kết hợp với xây dựng mô hình mô Matlab/Simulink Thuật toán Matlab thực cách chọn nhiều thông số khác cho sóng hài nhỏ nhất, áp nghịch lưu gần sin, để thu điện áp tải ổn định phù hợp với thông số tải, thu công suất lớn Thực mô điều khiển với phần mềm Matlab/Simulink Đồng thời so sánh kết vận hành mô hình chỉnh lưu ba pha bảy bậc thực tế Luận văn thiết kế thi công hoàn chỉnh mô hình gồm có: khối chỉnh lưu, lọc; khối công suất; khối cách ly; khối đệm, khối nguồn kích; khối nguồn nuôi mạch kích, mạch đệm, mạch cảm biến; khối tải, mô thi công khối điều khiển tốc độ động Nội dung luận văn chia thành chương:  Chương : Tổng quan  Chương : Cơ sở lý thuyết  Chương : Mô Matlab  Chương : Thực nghiệm  Chương : Kết luận hướng phát triển iv ABSTRACT This research is task application phase inverter three seven-level method pulse width modulation improvements (sin PWM) to control inverters Three phase inverters are seven-level actual application combined with model building and simulation on Matlab / Simulink The algorithm in Matlab is done by selecting different parameters such that the smallest harmonics, voltage sine inverter close to the load voltage gain stable compliance with load, obtained large capacity Perform simulation controller with software Matlab / Simulink Also compare operating results on a model three-phase rectifier seven practical level Thesis was completed application design model consists of: block rectifiers, filters; cubic capacity; block insulation; block buffer; source block , block size power supply circuit, the buffer circuit, the sensor circuit; block load, analog and control block application is the Motor speed The content of the thesis is divided into five chapters :  Chapter : Overview  Chapter : Theoretical Foundations  Chapter : Simulation with Matlab  Chapter : Experimental  Chapter : Conclusions and development v MỤC LỤC Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan .ii Lời cám ơn iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách hình vẽ x Danh sách bảng xiii Danh sách chữ viết tắt xiv CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu 1.2 Lý chọn đề tài 1.3 Các kết nghiên cứu nước 1.4 Mục tiêu đề tài 1.5 Giới hạn đề tài 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.7 Điểm đề tài 1.8 Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu tổng quát 2.1.1 Khái niệm nghịch lưu áp 2.1.2 Phân loại nghịch lưu áp 2.2 Các dạng cấu trúc nghịch lưu áp đa bậc 2.2.1 Cấu trúc dạng diode kẹp Cấu trúc dùng tụ điện thay đổi 2.2.2 Cấu trúc dạng ghép tầng 2.2.3 Cấu trúc dạng lai 2.2.4 So sánh số linh kiện sử dụng dạng nghịch lưu áp đa bậc vi 2.2.5 Nhận xét 2.3 Các thuật toán điều chế nghịch lưu đa bậc 10 2.3.1 Kỹ thuật điều chế độ rộng xung dùng sóng mang (CPWM) 10 2.3.1.1Một số tiêu đánh giá kỹ thuật PWM nghịch lưu áp 10 2.3.1.2 Phương pháp điều chế độ rộng xung dùng sóng mang (Sin PWM) 12 2.3.2 Phương pháp điều chế độ rộng xung cải biến (SPWM) 15 2.4 Phương pháp điều chế vectơ không gian 16 2.5 Kỹ thuật điều khiển cho nghịch lưu áp cascade 18 2.5.1 Kỹ thuật điều khiển cho nghịch lưu áp pha bậc cascade 18 2.5.2 Thuật toán sin PWM dùng nhiều sóng mang 21 2.5.3 Nguyên lý thuật toán sinPWM dùng nhiều sóng mang 22 2.6 Giới thiệu card DSP TMS320F28335 23 2.6.1 Tổng quan card xử lý tín hiệu số TMS320F28335 23 2.6.2 Đặc điểm thiết kế phần cứng 25 2.6.3 CPU28xx 25 2.6.3.1 Bus ngoại vi 26 2.6.3.2 Thời gian thực JTAG 26 2.6.3.3 Giao tiếp bên 26 2.6.3.4 Flash 26 2.6.3.5 M0, M1 SARAM 26 2.6.3.6 L0,L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7 SARAM 26 2.6.3.7 ROM khởi động 27 2.7Phương thức kết nối chạy chương trình từ Matlab xuống card DSP 27 2.7.1 Khái quát code Composer Studio 27 2.7.2 Giới thiệu thư viện lập trình nhúng Matlab/Simulink 29 2.8 Các phương pháp điều khiển tốc độ động không đồng ba pha 33 2.8.1 Khái niệm động không đồng ba pha 33 2.8.2 Các phương trình động KĐB ba pha 33 2.8.3 Điều khiển tốc độ động cách thay đổi tần số nguồn áp (V/f)…34 vii CHƯƠNG 3:MÔ PHỎNG BẰNG MATLAB 37 3.1 Sơ đồ kết nối Simulink Matlab 37 3.2 Giải thuật lập trình cho khối 38 3.2.1 Khối tạo xung tam giác 38 3.2.2Khối tạo sóng sin 39 3.2.3 Khối so sánh xung tam giác sóng sin tạo xung kích 40 3.2.4 Khối tạo công suất mạch nghịch lưu pha bậc cascade Simulink Matlab 42 3.2.5 Khối tải cho nghịch lưu áp pha bậc Cascade Simulink Matlab 43 3.2.6 Kết mô 43 3.2.7 Dòng tải pha ita, itb, itc 44 3.2.8 Điện áp pha tâm nguồn Ua0, Ub0, Uc0 44 3.2.9 Điện áp tải Uta, Utb, Utc 45 3.2.10 Phân tích FFT dòng tải ita 45 3.2.11 Phân tích FFT tải pha a 46 3.3 Hồi tiếp dòng, áp 47 3.3.1Các cảm biến 47 3.3.2 Mô Phỏng thay đổi tần số biến trở 49 3.3.3 Kết Phần Mô Phỏng thay đổi tần số biến trở 49 3.3.4 Kết Phần Mô Phỏng thay đổi tốc độ động biến trở 51 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM 53 4.1Thiết kế phần cứng .53 4.1.1Sơ đồ khối tổng quát .53 4.2 Hình ảnh chức khối 54 4.2.1Card DSP 54 4.2.2 Khối nguồn nuôi 55 4.2.3 Khối phát xung 55 4.2.4 Khối đệm tín hiệu 56 viii 4.2.5 Khối nguồn đôi cho xung kích 58 4.2.6 Khối công suất 61 4.2.7 Nguồn điện DC 63 4.2.8 Khối phát xung kích 67 4.2.9 Khối cảm biến dòng 70 4.2.10 Khối cảm biến áp …………………………………………… 71 4.2.11Chức khối …………………………………… 72 4.3 Kết thực nghiệm đạt 74 4.3.1Kết thực nghiệm điều chế sóng mang 74 4.3.2Điện áp pha tâm nguồn 77 4.3.3Điện áp tải động pha 77 4.3.4 Thực nghiệm tần số thay đổi biến trở 82 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Đánh giá kết đạt 86 5.2 Kết luận 87 5.3Hạn chế hướng phát triển 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 PHỤ LỤC.……… 94 ix LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1: Cách bố trí sóng mang 14 Hình 2.2: Quan hệ tuyến tính m ma phương pháp điều chế độ rộng… xung dùng sóng mang 15 Hình 2.3: Dạng sóng điều khiển sóng mang MSPWM 17 Hình 2.4: Hình 2.4 Dạng xung kích MSPWM 17 Hình 2.5: Giản đồ vector điện áp nghịch lưu áp pha 18 Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý nghịch lưu áp pha bậc Cascade 19 Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý pha X nghịch lưu áp pha bậc Cascade 20 Hình 2.8: Lưu đồ phát xung sinPWM dùng nhiều sóng mang 22 Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý tạo xung sinPWM nhiều sóng mang 24 Hình 2.10: Card DSP TMS320F28335 25 Hình 2.11: Giao diện phần mềm CCS V3.3 28 Hình 2.12: Chọn drive cho Card DSP 28 Hình 2.13:Biên dịch file matlab 29 Hình 2.14: Thư viện Target Preferences 30 Hình 2.15: Cửa sổ khai báo cấu hình phần cứng 30 Hình 2.16: Thư viện Chip Support với khối chức lập trình nhúng 31 Hình 2.17: Cửa sổ lựa chọn ngõ vào/ra digital 31 Hình 2.18: Cửa sổ khai báo ePWM 32 Hình 2.19:Mô hình đơn giản động KĐB ba pha 33 Hình 2.20: Sơ đồ mạch tương đương động KĐB ba pha 33 Hình 2.21: Quan hệ momen điện áp theo tần số 36 Hình 3.1: Sơ đồ khối mô Matlab 37 Hình 3.2: Sơ đồ kết nối mô nghịch lưu áp pha bậc MatlabSimulink 38 Hình 3.3 : Sơ đồ kết nối tạo xung tam giác MatlabSimulink 38 Hình 3.4: Dạng sóng mang 39 Hình 3.5: Sơ đồ kết nối khối tạo sóng sin Matlab Simulink 39 x Hình 3.6: Dạng sóng áp điều khiển sin 40 Hình 3.7: Sơ đồ kết nối khối so sánh xung tam giác sóng sin MatlabSimulink 40 Hình 3.8: Dạng xung kích điều khiển cặp linh kiện 41 Hình 3.9: Dạng sóng cải biến 41 Hình 3.10: Mạch công suất mạch nghịch lưu áp pha bậc Cascade MatlabSimulink 42 Hình 3.11: Sơ đồ khối tải nghịch lưu áp pha bậc Cascade Simulink Matlab 43 Hình 3.12: Dạng sóng dòng tải, áp nghịch lưu áp tải 43 Hình 3.13: Dòng tải ita, itb, itckhi mô 44 Hình 3.14: Điện áp pha tâm nguồn nghịch lưu áp pha bậc Cascade 44 Hình 3.15: Điện áp tải nghịch lưu áp pha bậc Cascade 45 Hình 3.16: Phân tích FFT dòng tải ita 45 Hình 3.17: Phân tích FFT áp tải 46 Hình 3.18: Sơ đồ tổng quan nguyên lý hoạt động mạch cảm biến áp 47 Hình 3.19: Mạch cảm biến dòng sử dụng ACS712 48 Hình 3.20: Nguyên lý hoạt động mạch cảm biến ACS712 48 Hình 3.21: Sơ đồ chương trình mô tần số biến trở 49 Hình 3.22: Mô biến trở 0v tạo tần số 10HZ 50 Hình 3.23: Mô biến trở 1.5v tạo tần số 20HZ 50 Hình 3.24: Mô biến trở 3v tạo tần số 60HZ 51 Hình 3.25: Sơ đồ chương trình mô thay đổi tốc độ động 51 Hình 3.26: Mô thay đổi tốc độ động tần số 60HZ 52 Hình 3.27: Mô thay đổi tốc độ động tần số 20HZ 52 Hình 4.1: Sơ đồ khối phần cứng hệ thống 54 Hình 4.2: Card DSP 55 Hình 4.3: Nguồn nuôi 56 Hình 4.4: Khối đệm tín hiệu 57 Hình 4.5: Sơ đồ mạch in khối đệm tín hiệu 58 xi Hình 4.6: Sơ đồ bố trí linh kiện khối đệm tín hiệu 58 Hình 4.7: Mạch đệm thi công 59 Hình 4.8: Mạch nguồn đôi cho xung kích 59 Hình 4.9: Khối nguồn đôi cho xung kích 60 Hình 4.10: Sơ đồ mạch in khối nguồn đôi cho xung kích 60 Hình 4.11: Sơ đồ bố trí linh kiện khối nguồn đôi cho xung kích 61 Hình 4.12: Mạch nguồn kích thi công 61 Hình 4.13: Mạch bảo vệ IGBT 63 Hình 4.14: Sơ đồ mạch in mạch bảo vệ IGBT …………………… 63 Hình 4.15: Sơ đồ bố trí linh kiện mạch bảo vệ IGBT …………… 63 Hình 4.16: Mạch bảo vệ IGBT thi công 63 Hình 4.17: Mạch nguồn DC 66 Hình 4.18: Sơ đồ mạch in nguồn DC ………………………… 67 Hình 4.19: Sơ đồ bố trí mạch nguồn DC ………………………… 67 Hình 4.20: Mạch nguồn DC thi công ………………………… 68 Hình 4.21: Mạch phát xung kích 68 Hình 4.22: Sơ đồ mạch in khối phát xung kích 70 Hình 4.23: Sơ đồ bố trí linh kiện khối phát xung kích 70 Hình 4.24: Mạch kích thi công 70 Hình 4.25: Mạch công suất 71 Hình 4.26: Mạch cảm biến dòng 71 Hình 4.27: Mạch cảm biến dòng thi công 72 Hình 4.28: Mạch cảm biến áp 72 Hình 4.29: Mạch cảm biến áp thi công 73 Hình 4.30: Mô hình hoàn chỉnh 75 Hình 4.31: Kết thực nghiệm điện áp pha tâm nguồn 78 Hình 4.32: Kết mô điện áp pha tâm nguồn 78 Hình 4.33: Kết thực nghiệm điện áp tải 78 Hình 4.34: Kết mô điện áp tải 78 xii LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1: So sánh số linh kiện pha dạng nghịch lưu 10 Bảng 2.2: Trạng thái đóng ngắt khóa nghịch lưu bậc Cascade 21 Bảng 3.1: Thông số IGBT 65 Bảng 3.2: Bảng tra giá trị j 67 Bảng 3.3: Bảng tra giá trị ∆𝑈% 68 Bảng 3.4: Thông số BR354 69 Bảng 4.1: Kết thực nghiệm xung kích pha 76 Bảng 4.2: Kết thực nghiệm điện áp pha 77 Bảng 4.3: Độ méo dạng điện áp 79 Bảng 4.4: Kết điện áp tải R= 82ohm,L= 50mh ………………………… ……81 Bảng 4.5: Kết thực nghiệm dòng áp hồi tiếp cảm biến……………… ………82 Bảng 4.6: Dạng sóng điện áp đáp ứng tần số khác nghich lưu … 83 Bảng 4.7: So sánh THD áp tải (R=32ohm ,L= 50mh) mô thực nghiệm công trình nghiên cứu khóa trước 85 Bảng4.8: Giao diện đánh giá chất lượng sóng ngõ 85 xiii CÁC CHỮ VIẾT TẮT  ADC: Analog Digital Chanel  C – PWM: Carrier Based Pulse Width Modulation  FFT : Fast Fourier Tranform  GTO: Gate Turn off Thyristor  IEE : Institute of Electrical Engine  IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor  m: Chỉ số điều chế  ma : Chỉ số điều chế biên độ  mf : Chỉ số điều chế tần số  MP: Mô Phỏng  NPC: Neutral Point Clamped  PSO – PID: Particle Swarm Optimization_ Proportional Integral Derivative Controller  PWM: Pulse Width Modulation  SH – PWM: Subharmonic Pluse Width modulation  Sin – PWM: Sin – Pulse Width Modulation  SVPWM: Space vector Pusle Width  TN: Thực nghiệm  THD:Total Harmonic Distortion xiv Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trần Thu Hà CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ LĨNH LỰC NGHIÊN CỨU Bộ nghịch lưu không khái niệm mẽ nữa, có tất quốc gia giới đóng vai trò quan trong ngành công nghiệp ngành điện Việc nghiên cứu nghịch lưu có từ 30 năm Trong năm gần việc nghiên cứu phương pháp điều khiển nghịch lưu thực ngày nhiều với phát triển nhanh khoa học kỹ thuật công nghệ giới, Việt Nam ngày hội nhập tiếp nhận thành tựu khoa học công nghệ Đặc biệt công nghiệp điện tử, thiết bị điện tử công suất sản xất ngày nhiều, ứng dụng công nghiệp đời sống ngày phát triển mạnh mẽ Tuy nhiên nước ta, công trình nghiên cứu nghịch lưu lại khiêm tốn đặc biệt nghịch lưu đa bậc Phần lớn kết công trình nghiên cứu dựa sở lý thuyết phần mềm mô phỏng, số bậc mô hình thực tế thấp Do việc đưa công trình nghiên cứu ứng dụng vào thực tiễn hạn chế 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Điện tử công suất kỹ thuật nghiên cứu ứng dụng phần tử bán dẫn biến đổi nguồn lượng điện Điện tử công suất ứng dụng rộng rãi hầu hết ngành công nghiệp Có thể kể đến ngành kỹ thuật mà có ứng dụng tiêu biểu biến đổi bán dẫn công suất như: truyền động điện, giao thông đường sắt, nấu luyện thép, gia nhiệt cảm ứng, điện phân nhôm từ quặng mỏ, trình điện phân công nghiệp hóa chất, nhiều thiết bị công nghiệp dân dụng khác Trong năm gần công nghệ chế tạo phần tử bán dẫn công suất có tiến vượt bậc ngày trở nên hoàn thiện dẫn đến việc chế tạo biến đổi ngày nhỏ gọn, nhiều tính sử dụng ngày dễ dàng Trong biến đổi điện tử công suất không nhắc đến nghịch lưu điện áp,nghịch lưu dòng điện HVTH: Phạm Hữu Phúc Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trần Thu Hà Các biến đổi ngày ứng dụng rộng rãi đặc biệt lĩnh vực điều khiển động cơ, tiết kiệm lượng Các chuyển đổi (chỉnh lưu, nghịch lưu, biến tần) ngày quan tâm nghiên cứu Để đáp ứng nhu cầu công suất lớn, cần phải nâng cao điện áp dòng điện Tuy nhiên khả chịu dòng áp linh kiện điện tử công suất có giới hạn nên song song với việc phát triển linh kiện công suất lớn, người ta dùng giải pháp mắc song song để tạo dòng điện cao mắc nối tiếp để tăng điện áp Giải pháp mắc nối tiếp cho đời cấu trúc mạch nghịch lưu áp đa bậc thay cho nghịch lưu áp hai bậc truyền thống Mạch nghịch lưu áp đa bậc có nhiều ưu điểm công suất cao hơn, chất lượng điện áp dòng điện ngõ tốt hơn, mạch lọc đầu nhỏ so với nghịch lưu áp hai bậc Tuy nhiên có nhiều nhược điểm cần nhiều linh kiện hơn, giải thuật điều khiển phức tạp giá thành đắt Hiện nghịch lưu áp ba pha đa bậc sử dụng rộng rãi ưu điểm công suất cao hơn, chất lượng dòng điện điện áp ngõ tốt hơn, mạch lọc ngõ nhỏ hơn,v.v ứng dụng thực tiễn đạt hiệu cao Chính vậy, người thực chọn đề tài: “ NGHIÊN CỨU BỘ NGHỊCH LƯU BA PHA BẢY BẬC CASCADE ĐIỀU KHIỂN BẰNG CARD DSP F28335 CHO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ” Khi hoàn thành xong đề tài này, thiết nghĩ đáp ứng thực tiễn nghiên cứu cho sinh viên thực hành, nghiên cứu sinh đời sống, công nghiệp,v.v… Tuy nhiên nghịch lưu áp đa bậc nghiên cứu nhiều, đặc biệt hai bậc hay ba bậc Nhưng người thực kết hợp việc nghiên cứu mô thực nghiệm điều khiển DSP TM320F28335 thuật toán cascade, chạy thực nghiệm tải động lấy hồi tiếp để bảo vệ dòng áp , ổn định tốc độ động điều khiển thông qua biến trở Đây điểm đề tài 1.3 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC Năm 2005 tạp chí IEE Proccedings Electric Power Applications đăng tải nghiên cứu Nguyen Van Nho Myung-Joong Youn [30], viết tác giả nêu lý thuyết cho phép giai thích hóa tương quan SVPWM HVTH: Phạm Hữu Phúc Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trần Thu Hà CPWM Kết nghiên cứu giúp thống hai trường phái nghiên cứu hoàn thiện kỹ thuật đa điều chế cho phép điều khiển toàn diện nghịch lưu đa bậc Đã tác giả [3]; [4]; [5] đưa phương pháp điều khiển thực mô phần mềm Matlab nghịch lưu pha bậc dạng Cascade Tuy nhiên luận văn tập chung vào hai vấn đề là: Áp dụng thuật toán Sine Pulse Width Modulation (SPWM) để điều khiển mô phần mềm Matlab xây dựng mô hình thực nghiệm để so sánh kết mô kết thực tế Năm 2009 nhóm nghiên cứu Roberto Gonzaslez, Eugenio Gubía, Jesús Lospez, Lui Marroyo thành viên IEEE mô thực thành công nghịch lưu pha ba bậc NPC sử dụng trọng hệ thống PV không dùng biến áp Cấu trúc không làm thay đổi tổng điện áp, hiệu suất tối đa đạt 98,16%[32] Năm 2010 nhóm nghiên cứu Federal University of Pernambuco - Recife, PE -BraZil [33], mô thực thành công nghịch lưu pha ba pha ba bậc NPC sử dụng hệ thống điều khiển có chức chọn lọc tích cực dùng lý thuyết p-q Điểm trung tính nghịch lưu NPC làm giảm dòng rò mà không cần bổ sung thêm phần cứng Nghiên cứu nghịch lưu áp đa bậc thiết kế nghịch lưu áp ba pha ba bậc NPC luận văn thạc sĩ Nguyễn Thanh Toàn Trường đại học sư phạm kỹ Thuật TPHCM[8] Đã trình bày mô hai loại nghịch lưu áp hai, ba bậc kết hợp với việc lập trình điều khiển DSP TMS320F2812 để điều khiển nghịch lưu áp ba pha ba bậc NPC Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID Dương Trần Đình Thảo Trường đại học sư phạm kỹ Thuật TPHCM[6] Điều khiển chỉnh lưu ba pha PWM phương pháp PID kết hợp với giải thuật PSO áp dụng để xác định thông số tối ưu cho điều khiển PID sau điều khiển chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID 1.4 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Nghiên cứu mô thi công nghịch lưu áp pha bậc dùng cascade điều khiển card DSP TMS320F28335 Nội dung nghiên cứu: HVTH: Phạm Hữu Phúc Luận văn thạc sĩ - GVHD: PGS.TS Trần Thu Hà Nghiên cứu nghịch lưu áp pha bậc Khảo sát phương pháp chọn phương pháp điều khiển nghịch lưu áp pha bậc cascade - Mô Matlab nghịch lưu với mô hình thực nghiệm sử dụng card DSP TMS320F28335 - So sánh mô với thực nghiệm - Chạy thực nghiệm chạy không tải, tải RL, tải động pha - Chạy thực nghiệm tải động với cảm biến dòng, cảm biến áp lấy hồi tiếp để điều khiển tốc độ động thông qua biến trở 1.5 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Trong đề tài tập trung nghiên cứu: - Chỉ khảo sát mô hình mô với thông số động - Tổng quát khối phần cứng nghịch lưu áp pha bậc cascade - Phương thức nhúng chương trình mô từ Matlab Simulink qua card DSP - Khảo sát mô chạy thực nghiệm hồi tiếp cảm biến dòng, cảm biến áp - Điều khiển tốc độ động biến trở thay đổi tần số 1.6 - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Tham khảo, phân tích, tổng hợp, sử dụng có chọn lọc tài liệu từ công trình nghiên cứu, báo công bố tạp chí chuyên ngành nước nước - Mô phần mềm chuyên dụng máy tính MATLAB - Lập trình điều khiển phần mềm chuyên dụng Code Composer Studio với vi mạch TMS320F28335 tập đoàn Texas Instruments kiểm chứng thực tế - Các thực nghiệm thực tế thực mô hình thực với thiết bị đo xác hãng Tektronic 1.7 So sánh đánh giá kết dựa mô thực nghiệm ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI - kết hợp việc nghiên cứu mô thực nghiệm điều khiển DSP TM320F28335 thuật toán cascade, Chạy thực nghiệm tải động cơ, ổn định tốc độ động điều khiển thông qua biến trở - Chứng minh việc cải thiện chất lượng sóng nghịch lưu bậc thông qua mô kiểm chứng thực nghiệm HVTH: Phạm Hữu Phúc S K L 0 [...]... là điều khiển bộ chỉnh lưu ba pha PWM bằng bộ điều khiển PSO-PID 1.4 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Nghiên cứu mô phỏng và thi công bộ nghịch lưu áp 3 pha 7 bậc dùng cascade điều khiển bằng card DSP TMS320F28335 Nội dung nghiên cứu: HVTH: Phạm Hữu Phúc 3 Luận văn thạc sĩ - GVHD: PGS.TS Trần Thu Hà Nghiên cứu bộ nghịch lưu áp 3 pha 7 bậc Khảo sát các phương pháp và chọn phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu áp 3 pha. .. loại nghịch lưu áp hai, ba bậc kết hợp với việc lập trình điều khiển DSP TMS320F2812 để điều khiển nghịch lưu áp ba pha ba bậc NPC Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM bằng bộ điều khiển PSO-PID của Dương Trần Đình Thảo Trường đại học sư phạm kỹ Thuật TPHCM[6] Điều khiển bộ chỉnh lưu ba pha PWM bằng phương pháp PID kết hợp với giải thuật PSO và áp dụng để xác định thông số tối ưu cho bộ điều khiển. .. nhóm nghiên cứu của Federal University of Pernambuco - Recife, PE -BraZil [33], đã mô phỏng và thực hiện thành công bộ nghịch lưu một pha và ba pha ba bậc NPC sử dụng hệ thống điều khiển có chức năng chọn lọc tích cực dùng lý thuyết p-q Điểm trung tính của bộ nghịch lưu NPC làm giảm dòng rò mà không cần bổ sung thêm phần cứng Nghiên cứu nghịch lưu áp đa bậc và thiết kế bộ nghịch lưu áp ba pha ba bậc. .. thiết nghĩ sẽ đáp ứng trong thực tiễn nghiên cứu cho các sinh viên thực hành, các nghiên cứu sinh và trong đời sống, trong công nghiệp,v.v… Tuy nhiên đối với bộ nghịch lưu áp đa bậc đã được nghiên cứu rất nhiều, đặc biệt là hai bậc hay ba bậc Nhưng ở đây người thực hiện đã kết hợp việc nghiên cứu mô phỏng và thực nghiệm điều khiển bằng DSP TM320F28335 trên thuật toán cascade, chạy thực nghiệm tải động... phương pháp điều chế độ rộng… xung dùng sóng mang 15 Hình 2.3: Dạng sóng điều khiển và sóng mang MSPWM 17 Hình 2.4: Hình 2.4 Dạng xung kích trong MSPWM 17 Hình 2.5: Giản đồ vector điện áp bộ nghịch lưu áp 3 pha 18 Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý nghịch lưu áp 3 pha 7 bậc Cascade 19 Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý pha X bộ nghịch lưu áp 3 pha 7 bậc Cascade 20 Hình 2.8: Lưu đồ phát... nghịch lưu áp ba pha đa bậc được sử dụng rộng rãi do những ưu điểm của nó như công suất cao hơn, chất lượng dòng điện và điện áp ngõ ra tốt hơn, mạch lọc ngõ ra nhỏ hơn,v.v và ứng dụng thực tiễn của nó đạt hiệu quả rất cao Chính vì vậy, người thực hiện chọn đề tài: “ NGHIÊN CỨU BỘ NGHỊCH LƯU BA PHA BẢY BẬC CASCADE ĐIỀU KHIỂN BẰNG CARD DSP F28335 CHO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ” Khi hoàn thành xong... mạch nghịch lưu áp đa bậc thay cho nghịch lưu áp hai bậc truyền thống Mạch nghịch lưu áp đa bậc có nhiều ưu điểm như công suất cao hơn, chất lượng điện áp và dòng điện ngõ ra tốt hơn, mạch lọc đầu ra nhỏ hơn so với nghịch lưu áp hai bậc Tuy nhiên nó cũng có nhiều nhược điểm như cần nhiều linh kiện hơn, giải thuật điều khiển phức tạp hơn và vì vậy giá thành cũng đắt hơn Hiện nay bộ nghịch lưu áp ba pha. .. Phúc 2 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trần Thu Hà CPWM Kết quả nghiên cứu đã giúp thống nhất hai trường phái nghiên cứu và hoàn thiện kỹ thuật đa điều chế cho phép điều khiển toàn diện bộ nghịch lưu đa bậc Đã các tác giả [3]; [4]; [5] đưa ra phương pháp điều khiển và thực hiện mô phỏng trên phần mềm Matlab của bộ nghịch lưu 3 pha 5 bậc dạng Cascade Tuy nhiên trong luận văn này chúng ta tập chung vào hai... QUAN 1.1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ LĨNH LỰC NGHIÊN CỨU Bộ nghịch lưu hiện nay không còn là một khái niệm mới mẽ nữa, có trên tất cả các quốc gia trên thế giới và hiện đang đóng một vai trò rất quan trong trong các ngành công nghiệp và ngành điện Việc nghiên cứu bộ nghịch lưu đã có từ hơn 30 năm Trong những năm gần đây việc nghiên cứu các phương pháp điều khiển nghịch lưu đã và đang được thực hiện ngày càng... các khối phần cứng của bộ nghịch lưu áp 3 pha 7 bậc cascade - Phương thức nhúng chương trình mô phỏng từ Matlab Simulink qua card DSP - Khảo sát mô phỏng và chạy thực nghiệm hồi tiếp cảm biến dòng, cảm biến áp - Điều khiển tốc độ động cơ bằng biến trở thay đổi tần số 1.6 - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Tham khảo, phân tích, tổng hợp, sử dụng có chọn lọc tài liệu từ các công trình nghiên cứu, các bài báo đã được