Thiết kế bộ điều khiển trượt cho bộ biến đổi nguồn DC DC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ HOÀNG ANH Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành : Điều khiển tự động NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Lưu Hồng Việt Hà Nội – Năm 2011 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: PHÂN LOẠI VÀ LỰA CHỌN BỘ BIẾN ĐỔI NGUỒN DC-DC 1.1 Phân loại sơ đồ biến đổi DC-DC 1.1.1 Sơ đồ biến đổi DC-DC không cách ly 1.1.2 Sơ đồ biến đổi DC-DC có cách ly 1.1.3 Lựa chọn Topology cho chuyển đổi DC-DC 1.2 Sơ đồ nguyên lý biến đổi Full-Bridge 10 1.2.1 Sơ đồ cấu tạo .10 1.2.2 Nguyên lý hoạt động 10 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC 13 2.1 Giải pháp thiết kế .13 2.1.1 Khối điều khiển 14 2.1.2 Thiết kế thành phần công suất 14 2.1.3 Mạch đo mạch bảo vệ 27 2.2 Phương pháp điều khiển 30 2.3 Tổng quan điều khiển trượt 31 2.3.1 Điều kiện tồn 33 2.3.2 Điều kiện tiếp cận mặt trượt .34 2.3.3 Mô tả hệ thống chế độ trượt 34 2.3.4 Hiện tượng Chattering 35 2.3.5 Điều khiển trượt cho biến đổi DC-DC 36 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 38 3.1 Mô hình hóa hệ thống 38 3.2 Mô hình hóa hệ thống với điều khiển trượt 41 3.3 Thiết kế điều khiển miền liên tục 44 3.3.1 Xét điều kiện tồn 45 3.3.2 Lựa chọn hệ số trượt 46 3.3.3 Tính toán phương trình điều khiển cho điều khiển trượt dựa vào phương pháp điều chế độ rộng xung 47 3.4 Tính toán thiết kế với điều khiển số 50 3.5 Kết mô 53 3.6 Kết thực nghiệm 59 3.6 Giải pháp phần mềm 63 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAO KHẢO 66 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC PHỤ LỤC 68 A Bao gồm khối Driver, Mosfet khối mạch bảo vệ cứng 68 B Mạch chỉnh lưu, mạch lọc mạch dòng áp .69 C Mạch điều khiển sử dụng dsPic30F2020 70 D Chương trình điều khiển trượt viết ngôn ngữ C .71 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Sơ đồ nguyên lý mạch biến đổi Full-Bridge 10 Hình 2: Giản đồ xung mở van theo phương pháp dịch pha .11 Hình 3: Giản đồ xung mạch sơ đồ biến đổi Full-Bridge 11 Hình 4: Sơ đồ khối mạch chuyển đổi DC-DC dạng Full-Bridge 13 Hình 5: Sơ đồ nguyên lý biến đổi DC-DC dạng Full-Bridge .14 Hình 6: Sơ đồ biến đổi xung áp song song a) Mạch van mở; b) Mạch rút gọn; c) Dạng sóng điện áp dòng trạng thái lý tưởng 17 Hình 7: Dạng dòng điện điện áp van tính đến thành phần điện cảm tụ ký sinh sơ đồ .18 Hình 8: Mạch snubber sử dụng RC 18 Hình 9: Mạch snubber RCD 19 Hình 10: Tổn hao mạch theo tỷ số Cs / Cn .21 Hình 11: Quan hệ điện áp vào cực G dòng qua van .22 Hình 12: Kích thước thông số lõi ferrit E55 23 Hình 13: Bộ lọc chiều 26 Hình 14: Mạch đo áp 28 Hình 17: Sơ đồ khối vài phương pháp điều khiển cho biến đổi DC-DC 31 Hình 18: Ứng dụng điều khiển trượt hệ thông điện 32 Hình 19: Hiện tượng chatterring dẫn đến phi tuyến hệ thống 36 Hình 20: Mô hình hóa biến đổi DC-DC 38 Hình 21: Sơ đồ nguyên lý biến đổi dc-dc dạng full-bridge .38 Hình 22: Giản đồ thời gian xung điều khiển van dạng phase-shifted điện áp bên sơ cấp biến áp .39 Hình 23: Sơ đồ rút gọn < t < α 39 Hình 24: Sơ đồ rút gọn α ≤ t ≤ T / .40 Hình 25: Dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu 41 Hình 26: Sơ đồ khối chuyển đổi dc-dc fullbridge dùng điều khiển điện áp trượt 42 Hình 27: Sơ đồ nguyên lý chuyển đổi dc-dc fullbridge dùng điều khiển điện áp trượt 42 Hình 28: Sơ đồ nguyên lý chuyển đổi dc-dc dạng full-bridge áp dụng phương pháp điều khiển điện áp trượt dựa PWM 49 Hình 29: Sơ đồ mạch cầu H 53 Hình 30: Sơ đồ mô phần biến áp, chỉnh lưu lọc 53 Hình 31: Tính toán hệ số cho mặt trượt 54 Hình 32: Bộ điều chế độ rộng xung đưa tới van 54 Hình 33: Sơ đồ Simulink chuyển đổi 55 Hình 34: Dạng sóng nhánh van điện áp bên sơ cấp 55 Hình 38: Điện áp chuyển đổi thay đổi tải từ 50ohm-500ohm .57 Hình 42: Dạng sóng đo kênh thấp 60 Hình 43: Dạng sóng đo kênh cao 61 Hình 44: Dạng sóng đo đầu vào sơ cấp biến áp 61 Hình 46: Sơ đồ khối giải pháp phần mềm .63 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC Hình 47: Lưu đồ thuật toán điều khiển 64 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC MỞ ĐẦU Hiện với phát triển khoa học công nghệ, người sử dụng nguồn lượng từ tự nhiên lượng gió, mặt trời, thủy triều… Ở Việt Nam liên tục xảy tình trạng thiếu hụt điện nghiêm trọng gây ảnh hưởng không nhỏ tới sản xuất công nghiệp sinh hoạt, bắt đầu sử dụng nguồn lượng việc giải toán lượng quốc gia Những nguồn lượng cung cấp lượng lượng lớn đáp ứng nhu cầu người Nguồn lượng từ tự nhiên vô phong phú sử dụng phần nhỏ, chưa khai thác triệt để tiềm sẵn có Nguồn điện tạo nguồn chiều nên có khả lưu trữ điện lâu dài thiết bị lưu trữ ắc quy, pin Do nguồn điện thường có biên độ cố định, không điều khiển Vì gặp nhiều khó khăn việc cung cấp nguồn điện cho ứng dụng nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp, truyền thông Mặt khác, nay, nhu cầu lượng điện người ngày tăng, việc đầu tư cho hệ thống lưới điện lại đòi hỏi nhiều kinh phí dẫn tới tình trạng tải, thiếu hụt điện chất lượng điện suy giảm Ðiều ảnh hưởng trực tiếp tới thiết bị dùng điện, đặc biệt ảnh hưởng lớn tới tuổi thọ thiết bị điện tử nhạy cảm hệ thống thông tin, điều khiển công nghiệp Ngoải ra, xảy tình trạng điện làm cho thiết bị ngừng hoạt động, gây tổn thất không nhỏ mặt kinh tế cho doanh nghiệp nhà nước mà ảnh hưởng đến tính mạng người sử dụng máy móc điều trị y học Vì lí mà biến đổi nguồn DC-DC sử dụng ngày rộng rải Bộ biến đổi nguồn DC-DC thiết bị công suất, biến đổi điện áp chiều đầu vào không điều khiển thành điện áp chiều đầu với mức điện áp mong muốn nhằm cung cấp điện cho thiết bị sử dụng nguồn điện chiều Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC Với mục đích nghiên cứu thiết kế biến đổi DC-DC biến đổi nguồn lượng chiều từ thiết bị lưu trữ pin, ắc quy thành nguồn điện chiều có điều khiển với biên độ điện áp mong muốn, chất lượng điện áp cao, có tính bền vững, đáp ứng thay đổi lớn từ phía tải Như toán đặt cần phải thiết kế điều khiển vừa đáp ứng điện áp mong muốn, tính bền vững, thay đổi lớn phía tải vừa dễ thực thi, giá thành thấp Có nhiều phương pháp đưa để điều khiển biến đổi DC-DC thích hợp điều khiển trượt, lý thuyết điều khiển trượt nhắc đến nhiều việc áp dụng vào điều khiển DC-DC hạn chế chưa có quy trình cụ thể Do chọn thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi DC-DC, với đầu vào nguồn chiều 48V, đầu nguồn chiều 400V, công suất đầu 2-3KW Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn TS Lưu Hồng Việt tận tình bảo, giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC CHƯƠNG I: PHÂN LOẠI VÀ LỰA CHỌN BỘ BIẾN ĐỔI NGUỒN DC-DC 1.1 Phân loại sơ đồ biến đổi DC-DC Về nguyên lý, sơ đồ biến đổi DC-DC phân thành nhóm : 1.1.1 Sơ đồ biến đổi DC-DC không cách ly Với nhóm sơ đồ này, điện áp chiều tạo nhờ viêc phóng nạp tụ từ dòng điện qua cuộn cảm L cung cấp nguồn cấp Điện áp chiều đầu thay đổi nhờ có việc phóng nạp thay đổi van công suất mắc hợp lý tùy thuộc vào sơ đồ Các sơ đồ theo nguyên lý gồm có: - Sơ đồ biến đổi Buck, - Sơ đồ biến đổi Boost, - Sơ đồ biến đổi Buck-Boost Các sơ đồ không cách ly cho công suất hạn chế, phù hợp với công suất nhỏ yêu cầu chất lượng không cao 1.1.2 Sơ đồ biến đổi DC-DC có cách ly Với nhóm sơ đồ này, điện áp chiều đầu vào biến đổi thành điện áp xoay chiều cao tần biên độ điện áp xoay chiều nâng lên qua biến áp xung, sau qua hệ thống lọc LC cho ta điện áp chiều với biên độ mong muốn Các sơ đồ biến đổi gồm có : - Sơ đồ biến đổi FlyBack, - Sơ đồ biến đổi Forward, - Sơ đồ biến đổi Push-Pull, - Sơ đồ biến đổi Half-Bridge, - Sơ đồ biến đổi Full-Bridge Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC Đối với sơ đồ cách ly sử dụng biến áp ưu điểm mặt công suất vấn đề nâng cao công suất với nguyên lý thực dễ dàng, phù hợp với ứng dụng có công suất lớn yêu cầu chất lượng cao 1.1.3 Lựa chọn Topology cho chuyển đổi DC-DC Bảng 1: So sánh tiêu chât lượng topology cho chuyển đổi DC-DC Topology Dải công Dải điện áp Cách ly đầu Hiệu suất suất vào Vin (dc) vào (%) Quan hệ giá (W) Buck 0-1000 5-40 Không 78 1.0 Boost 0-150 5-40 Không 80 1.0 Buck-Boost 0-150 5-40 Không 80 1.0 Forward 0-150 5-500 Có 78 1.4 Flyback 0-150 5-500 Có 80 1.2 Push-pull 100-1000 50-1000 Có 75 2.0 Half-bridge 100-500 50-1000 Có 75 2.0 Full-bridge 400-2000+ 50-1000 Có 73 2.5 Để chọn topology biến đổi DC-DC, người ta vào tiêu sau: - Bài toán có yêu cầu biến áp ly đầu vào đầu hay không? - Dòng cực đại đặt lên van bao nhiêu? - Dải điện áp lớn mà van chịu bao nhiêu? Căn vào nhu cầu ứng dụng thực tế, giá thành, hiệu suất… mà chọn sơ đồ cho phù hợp Với yêu cầu toán nâng điện áp chiều từ 48VDC lên 400VDC với công suất đạt 2-3KW, có biến áp cách ly đầu vào đầu nên topology biến đổi DC-DC dạng Full-bridge phù hợp Tuy nhiên vấn đề điều khiển van phức tạp Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC 1.2 Sơ đồ nguyên lý biến đổi Full-Bridge Bộ biến đổi Full-Bridge loại mạch biến đổi điện áp chiều thành điện áp chiều có cách ly, chất lượng đầu cao công suất đạt vào khoảng hàng kW 1.2.1 Sơ đồ cấu tạo Hình 1: Sơ đồ nguyên lý mạch biến đổi Full-Bridge Ở đây: Vin : Là dải điện áp vào cần boost lên Q1, Q2, Q3, Q4 van công suất điều khiển để đóng mở tạo điện áp xung đặt lên cuộn sơ cấp biến áp Biến áp xung: để nâng áp với tỷ lệ cuộn sơ cấp thứ cấp N1: N để cách ly điện áp đầu vào điện áp đầu hệ thống Diot cao tần D1 D2 để chỉnh lưu điện áp phía thứ cấp biến áp xung, điện áp qua nhánh Voi L, C: lọc để lọc thành phần cao tần, điện áp sau lọc điện áp chiều V 1.2.2 Nguyên lý hoạt động Nhờ khả điều khiển đóng mở van Q1, Q2, Q3, Q4 tạo điện áp xung v1 với tần số cao (thường vài chục kHz đến trăm kHz) đặt lên cuộn sơ cấp biến áp Điện áp v1 cửa cầu H 0, -Vin, +Vin phụ thuộc cách điều khiển đóng mở van công suất Các cặp van (Q1, Q3), (Q2 Q4) 10 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC Điện áp Hình 45: Dạng điện áp sau chỉnh lưu 62 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC 3.6 Giải pháp phần mềm α Hình 46: Sơ đồ khối giải pháp phần mềm Các modul phần mềm: - Modul định thời, - Modul ADC, - Modul tính giá trị Vc α , - Modul phát xung PWM 63 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC α Hình 47: Lưu đồ thuật toán điều khiển 64 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu tìm hiểu đạt số mục đích sau: ¾ Tìm hiểu nguồn chuyển mạch DC-DC sử dụng thực tế ¾ Tìm hiểu phương pháp điều khiển cho chuyển đổi nguồn DC-DC, so sánh ưu nhược điểm chọn phương pháp phù hợp ¾ Tìm hiểu lý thuyết điều khiển trượt áp dụng cho biến đổi DC-DC ¾ Xây dựng mô hình mô Matlab kết cho lý thuyết tính toán ¾ Thiết kế mạch cho biến đổi DC-DC với sơ đồ Full-bridge với điện áp đầu vào 48Vdc điện áp đầu 400Vdc công suất khoảng 2-3KW ¾ Lập trình điều khiển với thuật toán điều khiển trượt Với kết đạt hi vọng điều khiển trượt áp dụng nhiều thực tế Việt Nam thiết kế cho biến đổi nguồn DC-DC 65 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC TÀI LIỆU THAO KHẢO [1] Bo Yang, Fred C Lee, Chairman, Dushan Boroyevich, Jason Lai, Topology Investigation for Front End DC/DC Power Conversion for Distributed Power System, Blacksburg, Virginia, 2003 [2] B J Cardoso, A F Moreira, B R Menezes, and P C Cortizo, “Anal-ysis of switching frequency reduction methods applied to sliding mode controlled dc/dc converters,” in Proc IEEE Applied Power Electronics Conf, 1992 [3] E.F Romanelli, I Barbi, “A New Isolated Phase-shift Controled Full-Bridge Converter”, in Proc Of COBEP, 2001 [4] G Spiazzi, P Mattavelli, L Rossetto, "Sliding Mode Control of DC-DC Converters," " Congresso Brasileiro de Elettronica de Potencia (COBEP), BeloHorizonte, 1997 [5] J.Ackermann and V.Utkin, “Sliding-mode control design based on Ackermann’s formula,” IEEE Trans Autom Contr, 1998 [6] Nguyễn Doãn Phước & Phan Xuân Minh, Lý thuyết điều khiển tuyến tính, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2008 [7] Nguyễn Phùng Quang, Matlab simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2005 [8] Nguyễn Phùng Quang, Điều khiển số, Đại học Bách khoa, Hà Nội, 2007 [9] Marty Brown, Power Supply Cookbook, United States of America, 2001 [10] Mohammad Ahmed, Sliding mode control for switched mode power supplies, 2004 [11] Mc Graw-Hill, Switching power supply design, R.R Donnelley&Sons Company,1998 [12] Siew-Chong Tan, Member, IEEE, Y M Lai, Member, IEEE, and Chi K Tse, Fellow, IEEE, A unified approach to the design of PWM-based sliding-mode voltage controllers for basic DC-DC converters in continuous conduction mode,, IEEE, 2006 66 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC [13] Siew-Chong Tan, Member, IEEE, Y M Lai, Member, IEEE, and Chi K Tse, Fellow, IEEE, Adaptive Feedforward and Feedback Control Schemes for Sliding Mode Controlled Power Converters, JANUARY 2006 [14] Siew-Chong Tan*, Y M Lai and Chi K Tse, A family of PWM based sliding mode voltage controllers for basic DC-DC converters, IEEE, 2006 [15] Vadim Utkin, Jurgen Guldner, and Jingxin Shi “Sliding Mode Control in Electromechanical Systems”, London, U.K.: Taylor and Francis, 1999 67 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 68 GND -15V P2 U4 104 R17 6k7 Iin C21 10k R19 GND LAH 25-NP + M OUT IN OUT IN OUT IN 104 C16 GND 5V U5A LM258N GND R18 3k3 5V U6A + 4,7 R16 14 74AC08PC VCC GND_L 470u C11 14 C8 100u + R9 4,7 D4 + 4,7 R6 5V G4 15V Trans2 G3 15V G2 15V 5V 4k7 R32 GND S1 R4 4k7 G2 Q3 C12 104 GND C13 104 D5 D2 5V IRFP264 Q1 IRFP264 G GND 5V R11 4k7 Trans1 G1 DM74ALS74AN U7A SD Q CLR Q CLK D PR GND R23 OTP_56 100 NC VCC COM LO HO VB VS GND_L 470u C5 14 Trans1 G1 15V 15V -15V Iout GND IR2110 VSS NC NC VDD HIN SD LIN U3 IR2110 NC VCC COM LO C2 100u + 15V R5 4k7 C14 104 GND_L 15V Q2 R20 22k VBat D6 D3 GND_L IRFP264 Q4 IRFP264 C15 104 GND_L 15V Iin Iout R12 4k7 GND_L C9 103/1k R7 100/2W G4 Trans2 C6 103/1k R2 100/2W G3 VBat D7 C10 103/1k R8 100/2W C7 103/1k R3 100/2W GND_L R21 10k 15V 2200uF /63V P1 GND 5V Header H3 GND 13 PWM_OUT3 10 11 PWM_OUT4 12 5V GND VSS NC NC HO VB VS D1 R1 4,7 Header GND_L D8 GND R22 2k2 5V Header H2 VBat GND_L H1 VBat T ns T ns PWM1 PWM2 PWM3 PWM4 PWM4 R15 4k7 PWM3 R14 4k7 PWM2 R13 4k7 SD 13 VDD HIN SD LIN U2 SD PWM1 R10 4k7 104 19 PWM_OUT1 18 PWM_OUT2 17 PWM_OUT3 16 PWM_OUT4 15 14 13 12 20 PWM_OUT2 10 11 PWM_OUT1 12 5V C4 SN74HC573N Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 VCC GND + GND D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 OE LE 5V C1 104/2 50V 10 11 U1 C3 GND PWM1 PWM2 PWM3 PWM4 5V GND DRIVER & MOSFET& BAO VE CUNG D9 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC PHỤ LỤC A Bao gồm khối Driver, Mosfet khối mạch bảo vệ cứng Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 69 1 Q9 MUR1660CT Q12 MUR1660CT 3 Inductor 100uH/10A L4 Inductor 100uH/10A L3 1000uF/250V C8 1000uF/250V C5 C2 1uF/16V 1000uF/250V Vdc JF2 IOdc- IOdc+ C4 2200uF/400V C3 2200uF/400V DC- DC+ Vdc JF1 P5 DC+ DC- +15V -15V 82K R7 GND R6 100 1k R8 R9 82K IOdc- GND GND C6 104 LA25-NP M +15V -15V OUT OUT OUT OUT OUT U1 1K R5 11 12 13 10 GND 1K C5 LM358D 104 U2A 472 GND R10 1K C4 LM358D U2B 5V A IN IN IN IN IN GND IOdc+ P4 P3 R1 GND B 5V Q11 MUR1660CT Q10 MUR1660CT 3 Inductor 100uH/10A L2 2 Q8 MUR1660CT Q6 MUR1660CT Q7 MUR1660CT 3 Q3 MUR1660CT P2 ADC0 ADC1 JT4 2 Q5 MUR1660CT Q4 MUR1660CT 3 1000uF/250V C1 DC+ IODC- JT3 Q2 MUR1660CT 1 Q1 MUR1660CT Fuse 6A 2 1 2 JT2 JT1 Inductor 100uH/10A L1 KHOI CHINH LUU & LOC $ DO DONG, AP Voltage ADC0 5V Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC B Mạch chỉnh lưu, mạch lọc mạch dòng áp Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 70 P18 PGD2/EMUD2/SCK1/SFLT3/OC2/INT2/RF6 PGC/EMUC/SDI1/SDA/U1RX/RF7 PGD/EMUD/SDO1/SCL/U1TX/RF8 P15 P12 PGC2/EMUC2/OC1/SFLT1/IC1/INT1/RD0 AN0/CMP1A/CN2/RB0 AN1/CMP1B/CN3/RB1 AN2/CMP1C/CMP2A/CN4/RB2 AN3/CMP1D/CMP2B/CN5/RB3 AN4/CMP2C/CMP3A/CN6/RB4 AN5/CMP2D/CMP3B/CN7/RB5 AN6/CMP3C/CMP4A/OSC1/CLKI/RB6 AN7/CMP3D/CMP4B/OSC2/CLKO/RB7 PWM1L/RE0 PWM1H/RE1 PWM2L/RE2 PWM2H/RE3 PWM3L/RE4 PWM3H/RE5 PGC1/EMUC1/EXTREF/PWM4L/T1CK/U1ARX/CN0/RE6 PGD1/EMUD1/PWM4H/T2CK/U1ATX/CN1/RE7 DSPIC30F2020-20E/SP VSS VSS AVSS VDD VDD AVDD P2 P17 AGND C28GND AGND 19 27 13 20 28 SFLT2/INT0/OCFLTA/RA9 26 25 24 23 22 21 12 11 PWM1 PWM2 PWM3 PWM4 D0 D1 D3 RW 14 PGC PGD 26 25 24 23 22 21 12 11 14 18 17 D2 RX TX 15 15 10 10 Current Voltage RS E D4 D5 D6 D7 16 16 18 17 GND 5V R21 Vee 5V 5V_VADD GND RW RS V ee GND 13 20 28 MCLR U7 MCLR D22 D21 E R23 LCD 16x2 - pk's Library LCD 16x2 GND R25 R24 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 C27 GND 15 RX 12 TX 11 10 C31 C29 R22 5V J1 D Connector GND AGND GND -1 +1 14 13 12 11 10 5V_VADD 5V 5V U6 LED LED D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 E RW RS V ee V cc V ss 5V 5V_VADD GND S1 button pins Mach Dieu Khien VDD 5V 10 11 VEE GND MAX232MJE GND R1OUT R1IN R2OUT R2IN T1IN T1OUT T2IN T2OUT C1+ C1C2+ C2- U8 C30 13 IN C33 14 OUT 16 5V GND C32 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC C Mạch điều khiển sử dụng dsPic30F2020 IN OUT D CD C+ PGC PGD GND 5V M CLR PWM PWM PWM PWM V olta ge C u rre n t 5V _V A AGND GND 5V Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC D Chương trình điều khiển trượt viết ngôn ngữ C File name : main.h Author : DC-DC Group Date : 12/03/2011 *********************************************************/ #include #include _FOSC(CSW_FSCM_OFF) _FOSCSEL(FRC_PLL) _FWDT(FWDTEN_OFF) _FPOR(PWRT_OFF) //================================================================ ============================ void delay_ms(unsigned short int TimetoDelay); void InitADC(); void InitPWM(); void SetDuty(); void SetFpwm(); /******************************************************** File name : truot.h Author : DC-DC Group Date : 12/03/2011 *********************************************************/ void truotExecute(); /******************************************************** File name Author Date : timer.h : DC-DC Group : 12/03/2011 *********************************************************/ #include //================================================================ =========== void InitTimer(); /******************************************************** File name Author Date : define.h : DC-DC Group : 12/03/2011 71 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC Description : Define for all of modules *********************************************************/ #ifndef define #define define #ifndef dsPIC30F2020 #define dsPIC30F2020 #endif #include //================================================================ =========== // General Defines #define Fcy 30000000 #define Run #define Stop #define VrealOffset 1.02 // Vreal = 221*5/1023*ADCValue = VrealOffset*ADCValue //================================================================ =========== // Defines for PWM #define #define #define PWM_PORT PWM_TRIS PWM_LAT PORTE TRISE LATE #define Fpwm_ 40000 //================================================================ =========== #define #define #define #define #endif SampleTime ManualControl AutoControl MaxDutyValue 45 // Define Sample time = 2ms CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH #include #include //================================================================ ============================ unsigned short int extern unsigned char extern unsigned char extern unsigned int DelayTime = 0; ControlType; SystemStatus; TimeOutSampleTime; 72 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC extern unsigned short int extern unsigned int extern unsigned int v, i; Duty; Fpwm; unsigned short int ADCValue = 0; //================================================================ ============================ void main() { InitPWM(); InitTimer(); InitADC(); while(1) { } } //================================================================ ============================ void InitPWM() { PTCON = 0x8000; PTPER =2400; SEVTCMP = PTPER; PHASE1 = 0x0000; PHASE2 = 0.02* PTPER; // Khoi tao dich pha PWMCON1 = 0x0001; PWMCON2 = 0x0001; FCLCON1 = 0x0003; FCLCON2 = 0x0003; IOCON1=0xC000; IOCON2=0xC000; PDC1 = 0.5*PTPER; // dat khoi tao duty cycle cho pwm1 PDC2 = 0.5*PTPER; // dat khoi tao duty cycle cho pwm2 DTR1 = 0x0040; DTR2 = 0x0040; ALTDTR1 = 0x0040; ALTDTR1 = 0x0040; PTCON = 0x8000; //Kich hoat module PWM } //================================================================ ============================ void InitADC() { TRISB = 0xFFFF; // port B la in put ADPCFG = 0x0000; // port B la dau vao tuong tu ADPCFG = 0x0000; ADCON = 0x2003; // port B la dau vao tuong tu // CHO PHEP ADC HOAT 73 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC DONG O CHAN B0, B1, B2, B3 ADCPC0 = 0xC3C3; // lien ket voi PWM// _ADIF = 0; //Xoa co ngat ADC _ADCP0IF = 0; // -ADSTATbits.P0RDY = 0; //XOA co bao data is ready _ADCP1IF = 0; // -ADSTATbits.P1RDY = 0; //XOA co bao data is ready _ADIE = 1; //Cho phep ngat ADC _ADON = 1; // cho phep ADC hoat dong } //================================================================ ============================ void delay_ms(unsigned short int TimetoDelay) { DelayTime = TimetoDelay; while(DelayTime > 0); } //================================================================ ============================ // Function : void SetDuty(unsigned char DutyInput) // Des : Set PWM duty // Input : PWM duty (in % form) void SetDuty() { PHASE2 = (float)Duty/100.0* PTPER; } // tao dich pha //================================================================ ============================ void _ISR _ADCInterrupt(void) //ham ngat cua adc { i = ADCBUF0*5*10/6/1023; dong v = ADCBUF1*5*221/1023; _ADIF = 0; _ADCP0IF = 0; ADSTATbits.P0RDY=0; _ADCP1IF = 0; ADSTATbits.P1RDY=0; // tinh gia tri thuc cua // tinh gia tri thuc cua ap // xoa co ngat //xoa co ngat //xoa bit bao du lieu //xoa co ngat //xoa bit bao du lieu } // CHƯƠNG TRÌNH CON /******************************************************** File name Author Date : truot.h : DC-DC Group : 12/03/2011 74 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC Function : tinh tin hieu dieu khien *********************************************************/ #include //================================================================ =========== unsigned unsigned unsigned unsigned unsigned unsigned char int int int int char SystemStatus = Stop; Duty = 0; Fpwm = 0; truotEnable = 0; TimeOutSampleTime = 0; ControlType = AutoControl; //================================================================ =========== void truotxecute() { Duty = 0.5*(-0.0796*i+16.3264*4-16.3264*v)/4.8; SetDuty(); } /******************************************************** File name Author Date Prerequire Function : : : : : timer.c DC-DC Group 12/03/2011 timer.c tạo chu kì trich mau, tinh tin hieu dieu khien *********************************************************/ #include //================================================================ =========== unsigned int TimeOutSend = 0; extern unsigned short int DelayTime; extern unsigned int TimeOutSampleTime; extern unsigned short int ADCValue; //================================================================ =========== void _ISR _T1Interrupt() { if(TimeOutSend > 0) TimeOutSend ; if(DelayTime > 0) DelayTime ; if(TimeOutSampleTime > 0) { TimeOutSampleTime ; } 75 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC else { TimeOutSampleTime = SampleTime; truotExecute(); } _T1IF = 0; } //================================================================ =========== // Function : void InitTimer() void InitTimer() { TMR1 = 0; PR1 = 30000; _T1IF = 0; _T1IE = 1; T1CON = 0x8000; } 76 Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 ... ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC CHƯƠNG II: THIẾT KẾ BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC 2.1 Giải pháp thiết kế Từ yêu cầu toán thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi DC-DC với tiêu... 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC CHƯƠNG I: PHÂN LOẠI VÀ LỰA CHỌN BỘ BIẾN ĐỔI NGUỒN DC-DC 1.1 Phân loại sơ đồ biến đổi DC-DC Về nguyên lý, sơ đồ biến đổi DC-DC phân... đề điều khiển van phức tạp Vũ Hoàng Anh – ĐKTĐ 2008-2010 Thiết kế điều khiển trượt cho biến đổi nguồn DC-DC 1.2 Sơ đồ nguyên lý biến đổi Full-Bridge Bộ biến đổi Full-Bridge loại mạch biến đổi