(Luận văn thạc sĩ) 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 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 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 QUÁ 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 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 CƠNG TÁC CHUN MƠN 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 CƠNG 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 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 tốn 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 Mô tả thuật toán PSO 27 HVTH: Dương Trần Đình Thảo vii GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID 3.10 Những vấn đề cần quan tâm xây dựng giải thuật PSO .31 3.10.1 Mã hóa cá thể .31 3.10.2 Mã hóa nhị phân 31 3.10.3 Mã hóa hốn vị 32 3.10.4 Mã hóa theo giá trị .32 3.10.5 Mã hóa theo cấu trúc 32 3.10.6 Khởi tạo quần thể ban đầu 33 3.10.7 Hàm thích nghi (hàm mục tiêu): 34 3.10.8 Hàm vận tốc v: 34 3.10.9 Cập nhật vị trí tốt cho quần thể 35 3.11 Đặc điểm ứng dụng giải thuật PSO 37 3.11.1 Đặc điểm 37 3.11.2 Ứng dụng 38 3.12 Hiệu chỉnh điều khiển PID thuật giải bầy đàn 38 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG MATLAB 40 4.1 Sơ đồ khối mô hình tổng thể chỉnh lƣu ba pha PWM 40 4.2 Thông số mạch chỉnh lƣu ba pha chạy mô Matlab .41 4.2.1 Dạng hở: .41 4.2.2 Dạng kín có hồi tiếp PID 43 4.3 Điều khiển mạch chỉnh lƣu ba pha PWM điều khiển PSO-PID 50 4.3.1 Sơ đồ tổng quan lƣu ba pha PWM điều khiển PSO-PID .50 4.3.2 Sơ đồ khối mạch chỉnh lƣu ba pha PWM điều khiển PSO-PID 51 4.3.3 Sơ đồ tổng quan mô maltab .52 4.4 Kết mô PID-PSO 65 4.4.1 Kết mô PID-PSO (Trƣờng hợp 1) 65 4.4.2 Kết mô PID-PSO (Trƣờng hợp 2) 66 4.4.3 Kết mô PID-PSO (Trƣờng hợp 3) 67 4.4.4 Kết mô PID-PSO (Trƣờng hợp 4) 71 CHƢƠNG 5: MƠ HÌNH VÀ THỰC NGHIỆM .79 HVTH: Dương Trần Đình Thảo viii GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID 5.1 Quá trình thực nghiệm phịng thí nghiệm .79 5.2 Sơ đồ nguyên lý mô maltab dùng lệnh dSPACE1104 .80 5.3 Các khối điều khiển dSPACE104 80 5.3.1 Khối sensor điện áp khiển dSPACE104 80 5.3.2 Khối sensor dòng điện khiển dSPACE104 81 5.3.3 Khối sensor điện áp DC khiển dSPACE104 81 5.3.4 Khối SVPWM khiển dSPACE104 82 5.4 Màn hình nhúng chƣơng trình xuống dSPACE104 83 5.5 Màn hình controldesk điều khiển card dSPACE104 84 5.6 Mơ hình chƣa hoạt động card dSPACE104 85 5.7 Màn hình controldesk hoạt động điều khiển card dSPACE104 86 5.8 Mơ hình hoạt động tải thứ hai card dSPACE104 88 5.9 Số liệu kết thực nghiệm 89 5.10 Kết luận: 90 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN 91 6.1 Kết luận .91 6.2 Hạn chế 91 6.3 Hƣớng phát triển đề tài 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 PHỤ LỤC 94 HVTH: Dương Trần Đình Thảo ix GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID Phần A: DẪN NHẬP HVTH: Dương Trần Đình Thảo GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu chỉnh lƣu có điều khiển PWM Những thập niên 80 kỷ XX, kỹ thuật điện tử đƣợc ứng dụng mạch điều khiển, đo lƣờng, khống chế, bảo vệ… hệ thống điện công nghiệp gọi điện tử công nghiệp Đến thập niên 90 kỷ XX, kỹ thuật điện tử ứng dụng rộng rãi thành cơng việc thay khí cụ điện dùng để đóng ngắt nguồn điện cho phụ tải pha ba pha, làm nguồn công suất lớn cơng nghiệp… Với ƣu điểm kích thƣớc nhỏ gọn, dễ điều khiển thuận tiện, đáp ứng tần số đƣợc mở rộng, khả công suất, điện áp, dòng điện độ tin cậy ngày đƣợc cải tiến Ngày nay, tốc độ phát triển công nghiệp nhanh, kèm theo yêu cầu cao khâu truyền động ổn định điện áp có điều chỉnh điện áp, khơng thể thiếu đƣợc dây chuyền cơng nghiệp Việc điều khiển xác để tạo nên chuyển động phức tạp nhiệm vụ hệ thống truyền động Phát triển công nghệ bán dẫn chế tạo điều khiển điện tử công suất đáp ứng yêu cầu truyền động ngày phức tạp Một thiết bị góp phần quan trọng lĩnh vực điều khiển truyền động điện chỉnh lƣu DC hay gọi nguồn DC Bộ chỉnh lƣu DC đƣợc sử dụng rộng rãi số ứng dụng nhƣ: chỉnh lƣu mạ điện 12V-24V/300A, nguồn switching 15V/1000A, nguồn biến tần, máy nạp ắc quy 12V-24V/1000A, máy nạp phóng ắc quy, máy phục hồi ắc quy, máy hàn chiều, máy giả tải… Hiện chúng đƣợc ứng dụng khắp giới Việc nghiên cứu điều khiển chỉnh lƣu có từ lâu Đối tƣợng nghiên cứu nghiên cứu chỉnh lƣu theo phƣơng pháp điều chế độ rộng sóng HVTH: Dương Trần Đình Thảo GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO-PID mang (CPWM).Trong năm gần đây, việc nghiên cứu phƣơng pháp điều khiển chỉnh lƣu PWM đƣợc thực ngày nhiều hơn, thành nghiên cứu theo phƣơng pháp vector không gian (SVPWM) Các cơng trình nghiên cứu chỉnh lƣu PWM xuất phát từ phịng thí nghiệm nƣớc Mỹ, Úc, Hàn Quốc, Trung Quốc… theo hai hƣớng Ngày với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật công nghệ giới, Việt Nam ngày hội nhập tiếp nhận thành tựu khoa học công nghệ Đặc biệt ngành công nghiệp điện tử, thiết bị điện tử công suất đƣợc sản xuất ngày nhiều, đƣợc ứng dụng công nghiệp đời sống ngày phát triển mạnh mẽ Hiện nay, việc nguồn điện chiều thƣờng sử dụng diode, S C R , Transistor… với nhiều nhƣợc điểm: dịng đầu vào chứa nhiều sóng hài bậc cao, trình chuyển mạch diễn chậm Để khắc phục nhƣợc điểm trên, nghiên cứu phƣơng pháp mới, phƣơng án phƣơng pháp chỉnh lƣu PWM Đề tài luận văn tốt nghiệp đƣợc chọn: “Điều khiển mạch chỉnh lƣu ba pha PWM, điều khiển PSO-PID”, để mô thi công mơ hình 1.2 Các kết nghiên cứu nƣớc nghiên cứu Qua liệu internet, tạp chí khoa học, cho thấy số tài liệu có liên quan đến đề tài a/ Tạp chí Control Strategy for Three Phase Voltage Source PWM Rectifier Based on the Space Vector Modulation, Kada HARTANI, Yahia MILOUD Moulay Tahar University of Saida University of Saida BP-138 En-nasr Saida – Algeria kada_hartani tháng 3/2010 b/ Điều khiển VSC-HVDC - Ứng dụng truyền tải điện chiều Hội An - Đảo Cù Lao Chàm ( Control of VSC-HVDC Aplication of HVDC transmission Hoi An - Cu Lao Cham island) HVTH: Dương Trần Đình Thảo 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 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 mô 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 mơ 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 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 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 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 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm INVERT BUFFER f 21 + - + - 10K 10K Rf 22 R Rf 23 R24 GND xác định thơng qua điện trở hạn dịng Rs (dịng sơ cấp định mức 25 mA (rms)) Dòng INVERT AMP 3 Rf 1310K TL082 JUMP1 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 8 +15V -15V +15V -15V +15V -15V 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 dịng đƣợc lấy từ biến tần cũ, khơng 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 -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 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 khơng chƣa có IC kích cầu IGBT pha nên sử dụng IR2138 để kích công 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 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 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 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 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 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 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 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm ... 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... PID 43 4.3 Điều khiển mạch chỉnh lƣu ba pha PWM điều khiển PSO- PID 50 4.3.1 Sơ đồ tổng quan lƣu ba pha PWM điều khiển PSO- PID .50 4.3.2 Sơ đồ khối mạch chỉnh lƣu ba pha PWM điều khiển. .. Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM điều khiển PSO- PID Phần A: DẪN NHẬP HVTH: Dương Trần Đình Thảo GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm Luận văn thạc sĩ Điều khiển mạch chỉnh lưu ba pha PWM