Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian

Chơng Tổng quan hệ truyền động biến tần - động không đồng Khi nói đến hệ truyền động, ngời ta thờng quan tâm đến ba vấn đề: đối tợng điều khiển, phơng pháp điều khiển thiết bị điều khiển Chơng với vai trò chơng tổng quan chung luận văn này, đề cập đến nội dung sau: ã Khái quát chung ĐCKĐB Đây đối tợng điều khiển ã Phơng pháp điều chỉnh tốc độ ĐCKĐB cách thay đổi tần số nguồn cung cấp Đây phơng pháp điều khiển ã Các biến tần, hay thiết bị điều khiển hệ thống điều khiển 1.1 Sơ lợc động không đồng 1.1.1 đặc điểm động không đồng ĐCKĐB loại máy điện xoay chiều hai dây quấn mà có dây quấn (dây quấn sơ cấp) nhận điện từ lới với tần số fs, dây quấn thứ hai (dây quấn thứ cấp) đợc nối tắt lại hay đợc khép kín qua điện trở Dòng điện dây quấn thứ cấp đợc sinh nhờ cảm ứng điện từ, có tần số fr hàm tốc độ góc rôto r Các máy không đồng sử dụng làm máy phát, chủ yếu đợc dùng làm động loại thông dụng So với ĐCMC, có u điểm cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ, vận hành tin cậy, dùng trực tiếp với lới điện ba pha nên không cần thiết bị biến đổi kèm theo Về mặt cấu tạo, ĐCKĐB đợc chia thành hai loại: ã ĐCKĐB rôto dây quấn ã ĐCKĐB rôto lồng sóc Nhợc điểm ĐCKĐB đặc tính mở máy xấu việc khống chế trình độ khó khăn so với ĐCMC Trong năm gần đây, phát triển mạnh kỹ thuật điện tử công suất, kỹ thuật vi điện tử, tin học đà làm tăng khả sử dụng ĐCKĐB trờng hợp có yêu cầu điều chỉnh tự động truyền động điện dải rộng với độ xác cao mà hệ truyền động trớc thờng phải sử dụng ĐCMC 1.1.2 Nguyên lý hoạt động động không đồng ĐCKĐB loại máy điện quay làm việc dựa nguyên lý cảm ứng điện từ Khi cho dòng điện xoay chiều ba pha chạy vào dây quấn ba pha đối xứng đặt lõi thép stato khe hở không khí xuất từ trờng quay mà thành phần bậc quay với tốc độ n1 = 60fs/pc fs tần số lới điện đa vào stato pc số đôi cực động Từ trờng quét qua dẫn dây quấn rôto cảm ứng chúng sức điện động Do dây quấn rôto đợc nối ngắn mạch nên xuất dòng điện cảm ứng Từ trờng tạo dòng điện rôto kết hợp với từ trờng tạo dòng điện stato để tạo từ trờng tổng khe hở không khí Tác dụng từ trờng tổng với dòng điện cảm ứng dẫn rôto tạo nên mô-men quay làm cho rôto quay 1.1.3 Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng Khác với ĐCMC, ĐCKĐB đợc cấu tạo phần cảm phần ứng không tách biệt Từ thông động nh nh mô-men động sinh phụ thuộc vào nhiều tham số Do hệ điều chỉnh tự động truyền động điện ĐCKĐB hệ điều chỉnh nhiều tham sè cã tÝnh phi tuyÕn m¹nh (theo TL [8]) Có bốn phơng pháp để điều chỉnh tốc độ ĐCKĐB: a) Điều chỉnh điện áp cấp cho động dùng biến đổi thyristor Mô-men ĐCKĐB sinh tỷ lệ với bình phơng điện áp stato, điều chỉnh đợc mô men tốc độ ĐCKĐB cách điều chỉnh giá trị điện áp stato giữ nguyên tần số nguồn cung cấp Trớc đây, ngời ta thờng điều chỉnh điện áp đặt vào động cách dùng máy biến áp tự ngẫu cuộn kháng Phơng pháp có nhợc điểm hệ số công suất hiệu suất thấp Hiện kỹ thuật điện tử công suất phát triển nên ngời ta thờng dùng biến đổi thyristor để ®iỊu chØnh ®iƯn ¸p b»ng viƯc thay ®ỉi gãc më b) Điều chỉnh điện trở rôto biến đổi xung thyristor Phơng pháp áp dụng cho ĐCKĐB rôto dây quấn Hiện ngời ta thờng thực điều chỉnh trơn điện trở mạch rô-to van bán dẫn, u phơng pháp dễ tự động hoá việc điều chỉnh c) Điều chỉnh công suất trợt Ps Trong trờng hợp điều chỉnh tốc độ ĐCKĐB cách làm mềm đặc tính để nguyên tốc độ không tải lý tởng công suất trợt Ps = s.Pđt đợc tiêu tán điện trở mạch rôto hệ thống truyền động điện công suất lớn tổn hao đáng kể Vì để vừa điều chỉnh đợc tốc độ truyền động, vừa tận dụng đợc công suất trợt ngời ta sử dụng sơ đồ điều chỉnh công suất trợt, đợc gọi chung sơ đồ nối tầng d) Điều chỉnh tần số nguồn cung cấp cho động biến đổi tần số thyristor transistor (các biến tần) Bằng việc thay đổi tần số nguồn cung cấp ta đà thay đổi đợc tốc độ không tải lý tởng ĐCKĐB, từ thay đổi đợc tốc độ quay rôto Trong bốn phơng pháp phơng pháp thứ t - phơng pháp điều chỉnh tần số nguồn cung cấp phơng pháp mạnh, ngày đợc ứng dụng rộng rÃi sử dụng ĐCKĐB rôto lồng sóc với nhiều u điểm nh đà nói Trong định hớng xây dựng cấu trúc hệ truyền động biến tần - ĐCKĐB ngời ta có xu hớng tiếp cận với đặc tính điều chỉnh truyền động ĐCMC (theo TL [8]) Trong khuôn khổ đề tài, luận văn áp dụng phơng pháp thứ t - phơng pháp điều chỉnh tần số nguồn cung cấp để thiết kế biến tần Mục 1.2 tiếp sau phân tích kỹ phơng pháp 1.2 điều chỉnh tốc độ động không đồng cách thay đổi tần số nguồn cung cấp Nguyên lý phơng pháp điều khiển tần số xuất phát từ công thức tính tốc độ góc rôto ĐCKĐB nh− sau: ω r = (1 − s )2πf s / p c đó: r tốc độ góc rôto s độ trợt fs tần số lới điện cấp cho cuộn dây stato động pc số đôi cực động Nh vậy, điều chỉnh fs tốc độ động đợc điều chỉnh theo Đồng thời với việc điều chỉnh tần số phải điều chỉnh điện áp nguồn cung cấp Sức điện động dây quấn stato tỷ lệ với tần số fs từ thông theo quan hệ: es = C fs Mặt khác, bỏ qua sụt áp dây quấn stato us = Is.Zs = es us Từ công thức suy ra: us ≈ C Ψ fs Nh− vËy, ®iỊu chỉnh fs mà giữ nguyên us biến đổi theo: * Khi fs giảm, lớn lên, mạch từ động bị bÃo hoà dòng từ hoá tăng lên, điều dẫn đến tiêu lợng động bị xấu đi, động phát nóng mức cho phép * Khi fs tăng, giảm xuống, dòng rôto tăng lên, dây quấn động phải chịu tải lõi thép lại non tải Trong phơng pháp điều chỉnh tần số ta phải tuân theo luật điều chỉnh, điều khiển tần số trở kháng, từ thông, dòng điện động thay đổi theo Để đảm bảo số tiêu mà không làm cho động bị dòng phải điều chỉnh điện áp Đối với hệ thống truyền động biến tần nguồn áp thờng có yêu cầu giữ khả tải mô-men không đổi suốt vùng điều chØnh tèc ®é Cã nhiỊu lt ®iỊu chØnh, song ng−êi ta thờng áp dụng luật sau: ã Giữ từ thông stato không đổi, điển hình luật điều chỉnh điện áptần số (giữ cho tỷ số U/f không đổi) ã Giữ từ thông rôto không đổi: điển hình phơng pháp tựa theo từ thông rôto (T4R) ã Giữ tần số trợt không đổi Trong phơng pháp phơng pháp T4R phơng pháp mạnh tiếp cận đợc với phơng pháp điều khiển ĐCMC, đợc ứng dụng hệ truyền động chất lợng cao đợc áp dụng luận văn 1.3 Các biến tần dùng hệ biến tần- Động không đồng Biến tần biến đổi điện dùng để biến đổi nguồn điện áp với thông số không đổi, thành nguồn điện (nguồn áp nguồn dòng) với tần số thay đổi đợc Thông thờng biến tần làm việc với nguồn điện đầu vào lới điện nhng nguyên tắc chung biến tần làm việc với nguồn điện áp xoay chiều (theo TL [10]) Tuỳ theo yêu cầu kinh tế-kỹ thuật mà xác định đợc cấu trúc hệ biến tần-động Về bản, chúng đợc chia thành hai loại: ã Biến tần trực tiếp ã Biến tần gián tiếp 1.3.1 Biến tần trực tiếp Gọi biến tần trực tiếp biến đổi nguồn vào xoay chiều có tần số f1 thành nguồn xoay chiều có tần số f2 cách trực tiếp mà không cần phải qua khâu biến đổi trung gian (hình 1.1) f1 f2< f1 mạch van ĐC Xung điều khiển Hình 1.1 Sơ đồ khối biến tần trực tiếp Hình 1.2 thể sơ đồ nguyên lý mạch lực biến tần trực tiếp hình tia (theo TL [10]) Mạch lực gồm ba pha, pha nguyên tắc mạch chỉnh lu có đảo chiều, gồm hai mạch chỉnh lu ba pha ngợc Mỗi mạch chỉnh lu có nhiệm vụ tạo nửa chu kỳ điện áp (dơng âm) Nửa chu kỳ điện áp đợc tạo sơ đồ chỉnh lu làm việc với điện áp điều khiển theo hình sin chuẩn, có tần số nhỏ tần số lới điện Nh điện áp đầu bao gồm đoạn điện áp lới với tần số đập mạch tần số đập mạch sơ đồ chỉnh lu tơng ứng, nhng với góc điều khiển liên tục thay đổi theo thay đổi điện áp điều khiển Về nguyên tắc biến đổi có đảo chiều làm việc theo nguyên tắc điều khiển chung điều khiển riêng ã ã ã ã ã ã ã ã • • • • • • • • • ∅ ã ã A BC N Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý mạch lực biến tần trực tiếp hình tia Có thể thấy số lợng van bán dẫn sử dụng sơ đồ lớn (nhất sơ đồ cầu ba pha, không vẽ đây), ®iỊu nµy dÉn ®Õn hƯ thèng ®iỊu khiĨn rÊt phøc tạp Nói chung, loại biến tần có tần số đầu nhỏ tần số đầu vào: f2 = (0 ÷ 0,5) f1, th−êng sư dơng cho hƯ truyền động động công suất lớn Tuy nhiên biến tần trực tiếp có khả trao đổi lợng với lới 10 theo hai chiều, chế độ chỉnh lu nghịch lu phụ thuộc xen kẽ nửa chu kỳ điện áp Điều có ý nghĩa mặt kinh tế phụ tải có công suất lớn hiệu suất lớn 1.3.2 Biến tần gián tiếp Sơ đồ khối mạch lực biến tần gián tiếp đợc thể hình 1.3 : Lới điện f1 chØnh l−u = mét chiỊu trung gian = nghÞch lu độc lập f2 ĐC Xung điều khiển Hình 1.3 Sơ đồ khối biến tần gián tiếp Với loại biến tần này, nguồn vào xoay chiều tần số f1 trớc hết đợc chỉnh lu thành nguồn chiều, sau ®ã qua bé nghich l−u chun thµnh ngn xoay chiỊu với tần số f2 Tuỳ thuộc khâu trung gian chiều làm việc chế độ nguồn dòng hay nguồn áp mà biến tần đợc chia thành ba loại sau: ã Biến tần nguồn dòng ã Biến tần nguồn áp với nguồn có điều khiển ã Biến tần nguồn áp không điều khiển: sử dụng nghịch lu áp điều biến ®é réng xung (Pulse Width Modulation - PWM) + BiÕn tần nguồn dòng: Biến tần nguồn dòng biến tần mà dạng dòng điện cửa đợc xác định chuyển đổi thyristor transistor nghịch lu, dạng điện áp phụ thuộc vào tính chất phụ tải Việc cấp điện cho nghịch lu độc lập nguồn dòng phải đợc thực từ nguồn 11 dòng điện Thông thờng, việc chuyển chỉnh lu sang chế độ nguồn dòng cách nối tiếp với điện kháng có điện cảm lớn Hình 1.4 mô tả sơ đồ nguyên lý mạch lực biến tần nguồn dòng Biến tần nguồn dòng dùng chỉnh lu có điều khiển, nghịch lu thyristor Ưu điểm biến tần loại có sơ đồ đơn giản sử dụng loại thyristor với tần số đóng cắt không cao Chỉnh lu có điều khiển với cuộn cảm tạo nên nguồn dòng cấp cho nghịch lu ã • ∅ ∅ ∅ • • • • • • • • • • • • M • • H×nh 1.4 Sơ đồ nguyên lý mạch lực biến tần nguồn dòng Nghịch lu sơ đồ nguồn dòng song song Hệ thống tụ chuyển mạch đợc cách ly với tải qua hệ thống điôt cách ly Dòng nghịch lu có dạng xung chữ nhật , điện áp có dạng tơng đối sin tải động Khi động chuyển sang chế độ máy phát dòng đầu vào nghịch lu đợc giữ không ®ỉi nh−ng chØnh l−u chun sang lµm viƯc víi gãc điều khiển lớn 900, nghĩa chuyển sang chế độ nghịch lu phụ thuộc, nhờ lợng từ phía nghịch lu đợc đa lới Biến tần nguồn dòng không sợ chế độ ngắn mạch có hệ thống giữ dòng không đổi nhờ chỉnh lu có điều khiển cuộn kháng mạch chiều Với công suất nhỏ sơ đồ không phù hợp hiệu suất thấp cồng kềnh, nhng với công suất cỡ 100 kW phơng ¸n rÊt hiƯu qu¶ (theo TL [10]) 12 128K Dualport RAM TMS320P14 Digital I/O Serial Interface 2x 16-bit ADC 2x 12-bit ADC JTAG Connector TMS320C31 DSP 4x 12-bit DAC 2x Incr Encorderr JTAG Controller Host Interface 2x Noise Filter DS1102 PC ISA Bus Hình 6.1 Sơ đồ khối cấu trúc phần cứng DS1102 TMS320C31 cung cấp toàn không gian nhớ 16M 32-bít cho chơng trình, liệu, I/O Cả nhớ off-chip I/O đợc truy nhập máy chủ chí DSP chạy cho phép hệ thống dễ dàng thiết lập giám sát Phần cứng DS1102 đợc thiết kế cho ứng dụng linh hoạt với tổng phí chơng trình tối thiểu cách thực chức phần cứng mà thông thờng phải thực phần mềm Giao diện máy chủ chứa chuyển đổi bus-width cho phép máy chủ với hai ghi 16-bit cã 71 thĨ truy cËp vµo mét ghi 32-bit trªn ghi 32-bit trªn DSP-bus tránh không đồng truyền liệu 6.1.2 Các phần tử chủ yếu Card DS1102 a Ghép nèi víi m¸y chđ GhÐp nèi DS1102 víi m¸y chđ lµ mét khèi gåm port vµo 16-bit vµ port I/O 8-bit Giao diện vào đợc sử dơng ®Ĩ thùc hiƯn thiÕt lËp chÕ ®é cho board điều khiển, chơng trình đợc download chạy với thời gian thực Để đồng hoạt động DSP chơng trình máy chủ port ngắt hai chiều phải đợc tính đến phép máy chủ ngắt DSP ngợc lại Mạch ghép nối I/O máy chủ DS1102 bao gồm khối gồm port I/O liền Các công tắc board đợc sử dụng để chọn địa khối với 64K địa vào PC/AT Giao diện máy chủ DS1102 chứa ghi với độ rộng khác (8 16-bit) Khi truy cập vào ghi riêng rẽ lệnh trao đổi thông tin vào phải đợc sử dụng, ví dụ nh ghi 8-bit phải đợc truy cập cách sử dụng lệnh vào 8-bit cho ghi có độ rộng 16-bit kết bị lỗi Nếu ngôn ngữ cấp cao đợc sử dụng để lập trình cho ghi giao diện máy chủ phải có compiler để dịch cho b TMS320C31 DSP TMS320C31 thành viªn cđa hä TMS320 xư lý tÝn hiƯu sè VLSI Nó thực nhân thực phép tính toán song song mảng số nguyên số thực chu kỳ đơn TMS320C31 cung cấp không gian địa lớn với chế độ ®Þa chØ cã thĨ thay ®ỉi cho phÐp øng dơng ngôn ngữ cấp cao để phát triển ứng dụng 72 Một số đặc trng TMS320C31: * Thời gian thùc hiƯn mét chu kú lƯnh lµ 33.33 ns * Mà đối tợng tơng thích với TMS320C31 * Hai khèi RAM 1Kx32-bit on-chip * Bé nhí lu giữ lệnh chơng trình (truy cập nhanh) 64x32-bit * Từ giữ liệu từ lệnh 32-bit, từ địa 24-bit * 40/32-bit cho phép nhân ALU * Bộ chuyển đổi 32-bit * chøa 40-bit * C©u lƯnh gåm toán hạng * Port nối tiếp * Bộ điều khiển DMA cho DMA đồng thời hoạt động CPU * ngắt * Hai Timer 32-bit Trên mô tả đặc trng TMS320C31 cần thiết cho hoạt động kiến trúc DS1102 DS1102 sư dơng cÊu tróc träng tµi bus cđa TMS320C31 để tạo nhớ off-chip DSP có thĨ truy cËp tíi m¸y chđ, cho phÐp download nhanh mà không cần yêu cầu chơng trình điều khiển chạy DSP c ADC DS1102 có hai loại ADC: Hai biến đổi A/D 16-bit tần số lấy mẫu 256 KHz Hai biến đổi A/D 12-bit tần số lấy mẫu 800KHz Điện áp đầu vào 10V, tất đờng trở đợc nối đất Một biến đổi đợc bắt đầu cách đặt bit STROBE AD1 tíi STROBE AD4 ghi IOCTL 73 Trạng thái đầu biến đổi đợc giám sát nhờ đọc bit ghi IOCTL BUSY AD1 tới BUSY AD4 Điều cho phép DSP theo dõi đợc chuyển đổi dòng đọc đợc liệu ADC sau chun ®ỉi kÕt thóc d DAC DS1102 chøa mét DAC 12 bit với phạm vi điện áp đầu lập trình đợc DAC bao gồm ghi liệu, ghi đầu ra, ghi chế độ 1-bit Strobe ghi IOCTL e Digital I/O Subsystem HƯ thèng cđa Digital I/O ho¹t động dựa àC TMS320P14 Bên cạnh DSP dấu phảy 16 bit cố định, bao gồm Port I/O song song cã thÓ chän tõng bit, Timer, mạch PWM đầu vào trực tiếp, mạch vào nối tiếp TMS320P14 chứa phần sụn (phần chơng trình đà đợc cài đặt vào PROM) làm cho tất thiết bị ngoại vi on-chip cã thĨ truy cËp bëi TMS320C31 Sau khëi ®éng DSP thực phần sụn phục vụ vào trú PROM Chơng trình PROM tiếp tục đợc mở rộng chơng trình RAM bên cung cấp tính Download chơng trình mà cho phép chơng trình ứng dụng đặc biệt DSP đợc thực cổng song song tới TMS320C31 Tính cho phép tuỳ chỉnh Digital I/O subsystem phụ thuộc vào yêu cầu ứng dụng Truyền thông vi điều khiển DSP TMS320C31 đợc thực port truyền thông 32-bit FIFO (port truyền thông mở rộng) có ®é réng lµ 32-bit Port 32-bit cho phÐp ®äc/ghi bé nhớ liệu, nhớ chơng trình thiết bị ngoại vi chip lệnh đơn giản FIFO đợc sử dụng cách luân phiên cho ứng dụng sử dụng kiểu liệu nh phát 74 tần số, đo tần số, update PWM cách đồng truyền thông nối tiếp Nhng FIFO không đợc cung cấp phần sụn Các phần sau cung cấp cách toàn diện TMS320P14: * Port I/O cã thĨ chän tõng bit TMS320P14 hỵp nhÊt cổng vào song song từ 16 chân vào riêng lẻ Tất 16 chân vào truy cập đầu nối P10 Mỗi đờng có điện trở 10K-5V * Timer TMS320P14 đợc trang bị Timer độc lập, có Timer giám hộ, hai Timer đa mục đích, máy phát Baud rate Tất Timer chứa ghi Counter 16-bit vµ ghi theo chu kú * Event manager TMS320P14 chøa mét Event manager bao gåm mét so sánh Capture subsysrem Event Manager sử dụng Timer Timer phát tín hiệu xung Clock có chân I/O share so sánh Capture subsystem Compare subsystem bao gồm ghi so sánh ghi Action điều khiển chân Output Capture subsystem bao gồm FIFO chân Input * Cổng nối tiếp TMS 320P14 chứa mạch tích hợp dùng để chuyển chuỗi liệu song song bên máy tính thành chuỗi nối tiếp, loại chuỗi liệu sau dùng truyền thông không đồng * Cổng truyền thông DSP 75 Truyền thông TMS320C31 slave-DSP đợc thực ghi truyền thông 32-bit (DSPC) Thanh ghi trao đổi liệu TMS320C31 Slave-DSP dùa trªn giao thøc Command/data 16-bit cao cđa ghi DSPC chøa lƯnh thùc hiƯn bëi Slave , cßn 16-bit thấp chứa đối số lệnh chứa phần kết phần thực lệnh 16-bit cao đợc ghi TMS320C31 đọc Slave-DSP nhng phần thấp hai * Truyền thông mở rộng FIFO đợc sử dụng cho chuyển giao khối Slave-DSP cho trun th«ng f Incremental encoder subsystem DS1102 chøa hai vi mạch ghép nối để nhận tín hiệu từ Encorder Vi mạch ghép nối DS1102 Incremental encoder đầu tơng thích với chuẩn RS422 có nối chế độ single-endeed input thêm RS422 vào Encoder vi mạch ghép nối DS1102 Incremental encoder Để nối DS1102 Incremental encorder với single-ended input đầu đảo phải đợc nối với 1,5 V 6.2 Giới thiệu sơ lợc phần mềm dspace (Theo TLTK [9]) * Gói phần mềm dSPACE - Đặc điểm ControlDesk giao diện đồ hoạ để điều khiển phần cứng Thêm vào hàm để đăng ký phần cứng quản lý 76 ứng dụng qua Platform manager Những đặc điểm cung cấp hàm cho việc quản lý thí nghiệm Experiment Manager Nó bao gồm biên dịch m· ngn, tèi −u ho¸ sù xư lý cđa m· ngn C hc Python - Th− viƯn thêi gian thùc dSPACE, phÇn mỊm thêi gian thùc cïng mét giao diện chơng trình C * Gói phần mềm dSPACE không b¾t bc - Giao diƯn thêi gian thùc (RTI_RTIMP), giao diện Simulink phần cứng dSPACE Giao diện thời gian thực đợc sử dụng để xây dựng mà thời gian thực, tải xuống thực mà phÇn cøng dSPACE - MLIP/MTRACE, th− viƯn giao diƯn MATLAB_dSPACE Những hàm th viện cho phép truy nhập trùc tiÕp tíi phÇn cøng thêi gian thùc dSPACE tõ không gian làm việc MATLAB * Các bớc thực ứng dụng card ds1102 cho nghiên cứu thiết kế phát triển hệ điều khiển Khi ứng dụng card DS1102 để nghiên cứu thiết kế hệ thống ®iỊu khiĨn ng−êi ta tiÕn hµnh theo b−íc sau: Bớc 1: mô off-line - Xây dựng điều khiển Simulink - Mô đối tợng - Ghép nối mô off-line để hiệu chỉnh tham số cấu trúc điều khiển Bớc 2: thiết kế, chÕ t¹o m¹ch lùc, ghÐp nèi víi DS1102 B−íc 3: mô on-line: thay đối tợng ảo đối tợng thật để hiệu chỉnh lại tham số cấu trúc điều khiển lần 77 Bớc 4: biên dịch chơng trình điều khiển đà thiết kế Simulink sang mà nguồn C hệ vi điều khiĨn sÏ sư dơng DÞch m· ngn C sang m· máy hệ vi điều khiển nạp vào hệ vi điều khiển Các bớc thực tạo ứng dụng thời gian thực Về bản, có cách để tạo ứng dụng thời gian thực để thực phần cứng dSPACE: + Nếu sử dụng MATLAB/SIMULINK để xây dựng mô hình điều khiển: mà C đợc tạo dịch Real-time workshop RTI đợc sử dụng để xây dựng mà thời gian thực, tải xuống thực mà phần cứng dSPACE + M· thùc hiƯn: mét tht to¸n cịng cã thể đợc thực ngôn ngữ C với biên dịch công cụ cần thiết để tạo file đối tợng phần dSPACE (tham khảo TL [9]) 6.3 kiểm nghiệm chơng trình điều chế véc-tơ không gian card ds1102 Việc kiểm nghiệm chơng trình ĐCVTKG Card DS1102 đợc tiến hành theo c¸c b−íc sau: GhÐp nèi DS1102 víi PC 78 Cài đặt Matlab Cài đặt DS1102 phần mềm dSPACE Xây dựng mô hình thí nghiệm Matlab/ Simulink Biên dịch sửa lỗi chơng trình điều khiển đà thiết kế Matlab/ Simulink sang mà nguồn C hệ VĐK sử dụng Dịch mà nguồn C sang mà máy hệ VĐK nạp vào hệ VĐK Sau số sơ đồ kết thí nghiệm * Xây dựng mô hình mô off-line Matlab/Simulink (tham khảo TL [15]) : Hình 6.2 Sơ đồ mô khâu ĐCVTKG Matlab/ Simulink 79 Khối Subsystem U_s đợc tạo nh sau: Hình 6.3 Sơ đồ khối tính Us, Us Trong sơ đồ trên, khối U_s, U_dc, MUX, DEMUX , scope đợc tạo từ th viện Simulink Khối ĐCVTKG đợc tạo cách tạo hàm S Function viết ngôn ngữ C dạng C_mex_File Matlab (theo TL [15]) Từ kết mô ta có tín hiệu đa vào khâu PWM nh sau: Hình 6.4 Dạng điện áp đa vào điều chế Us, Us 80 Kết mô khối ĐCVTKG đợc thể qua đồ thị sau: Hình 6.5 Đồ thị thời gian đóng ngắt van pha Từ mô hình trên, tiến hành dịch Realtime Download xuống DS1102 nhờ Controldesk chạy thời gian thực ta nhận đợc kết nh sau: Hình 6.6 Tơng quan điện áp pha thời gian đóng ngắt van 81 Để tạo mẫu xung điều chế đối xứng ta xây dựng giản đồ xung nh− sau: a a b b c c Tx a) Dạng xung đợc tạo cha điều chế đỗi xứng b) Dạng xung yêu cầu điều chế Hình 6.7 Giản đồ xung đợc tạo cha điều chế đỗi xứng dạng xung yêu cầu điều chế Để tạo mẫu xung đối xứng ta xây dựng giản đồ xung cho pha (chẳng hạn pha a) nh hình 6.8 (tham khảo TL [1]) Tx Ta Xung Ta cha đỗi xứng Ta/2 Xung Ta / Tx - Ta / XNOR Xung 1-(Ta / 2) Xung Ta đỗi xứng Ta Hình 6.8 Giản đồ tạo xung đỗi xứng 82 ta tạo hai xung: xung có độ rộng Ta / xung cã ®é réng Tx - Ta/ 2; sau ®ã dïng phép toán logic XNOR để tạo hai nửa xung hai bên chu kỳ xung Khi ghép chu kỳ xung pha lại ta có mẫu xung đối xứng theo yêu cầu Để tiến hành điều chế đối xứng card DS1102 ta xây dựng mô hình thí nghiệm nh sau (hình 6.9): DS1102 PWM Hình 6.9 Mô hình điều chế đối xứng Card DS1102 Từ đầu card DS1102 ta dùng phần tử logic XNOR để tạo ta xung điều chế đối xứng (hình 6.10) DS1102 PC TMS320P14 Digital I/O XNOR oscilloscope Hình 6.10 Sơ đồ thí nghiệm chơng trình §CVTKG trªn card DS1102 83 TÝn hiƯu xung sau điều chế card DS1102 đợc đo oscilloscope loại ATF16V nh− sau (h×nh 6.11): H×nh 6.11 TÝn hiƯu xung sau ®iỊu chÕ ®o b»ng oscilloscope 84 NhËn xÐt kết thí nghiệm: Từ đồ thị hình 6.6 cho thấy: + Độ rộng xung điều khiển pha (thể qua thời gian mở van pha) thay đổi cách có chu kỳ, tơng ứng với chu kỳ hài sau điều chế Điện áp đa vào điều chế có tần số 50 Hz (ω = 314 rad/s), t−¬ng øng víi chu kú T =1/f = 1/50 = 0,02s KÕt qu¶ cho thấy chu kỳ xung điều chế 0,02s + Thời gian mở van tơng ứng pha (thĨ hiƯn qua tu, tv, tw) lƯch T/3 + Thời lợng mở van thay đổi từ đến ứng với thời gian mở van chu xung thay ®ỉi tõ ≈ ®Õn ≈Tx Tõ kÕt đo đợc oscilloscope (hình 6.11) cho thấy: + Tín hiệu xung điều chế đợc có dạng điều chế ®èi xøng + Chu kú xung lµ Tx = 200µs, tơng ứng với tần số xung fx = 1/Tx = 200.10 − = 5000 Hz, ®óng b»ng tần số trích mẫu đà đợc đặt mô thời gian thực Kết thực nghiệm chứng tỏ chơng trình ĐCVTKG xác Khi ghép nối đoạn chơng trình với đoạn chơng trình lại tạo nên chơng trình hoàn chỉnh để điều khiển hệ thống Trong khuôn khổ đề tài, nội dung luận văn tạm khép lại 85 ... ĐCVTKG sở xây dựng cấu trúc biến tần theo nguyên lý 18 Chơng xây dựng cấu trúc biến tần sở điều chế véc -tơ không gian Trớc tiến hành thiết kế phần cứng xây dựng chơng trình phần mềm biến tần theo... khiển nghịch lu theo phơng pháp điều chế VTKG ã Xây dựng sơ đồ cấu trúc biến tần sở điều chế VTKG 2.1 véc -tơ không gian đại lợng ba pha 2.1.1 định nghĩa véc -tơ không gian Động xoay chiều ba pha có... trúc hệ biến tần- động Về bản, chúng đợc chia thành hai loại: ã Biến tần trực tiếp ã Biến tần gián tiếp 1.3.1 Biến tần trực tiếp Gọi biến tần trực tiếp biến đổi nguồn vào xoay chiều có tần số f1