Mô phỏng PIL với bộ biến đổi buck – boost theo chế độ dòng điện trung bình 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Mô PIL với biến đổi Buck – Boost theo chế độ dịng điện trung bình GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: TS VŨ HOÀNG PHƯƠNG MSSV LÊ ĐỨC THỌ 20174244 TRẦN NGỌC CƯỜNG 20173708 ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT - 118928 YÊU CẦU THIẾT KẾ Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho biến đổi Buck – Boost theo chế độ dịng điện trung bình + Nội dung thiết kế: Mơ hình hóa, Cấu trúc điều khiển cách thức tính tốn điều chỉnh (bộ bù) Điện áp u = 30V, điện áp u = 15V 35V in + Mô cấu trúc điều khiển ✓ Cấu trúc điều khiển cho biến đổi Buck-Boost Converter uo* _ Voltage Controller iL* _ o Điện cảm L = 100𝝁H Tụ điện C = 697𝝁F Tần số phát xung fx = 100kHz Tải R = 5𝜴, Công suất thiết kế P = 250W Current Controller d PWM BUCKBOOST Converter iL uo 12/11/2020 2 NỘI DUNG TRÌNH BÀY Giới thiệu PIL (Processor In The Loop) Mô kiểm nghiệm Kết luận 12/11/2020 3 GIỚI THIỆU VỀ PIL ➢Phần cứng sử dụng: ❑ Kit STM32F103C8T6 12/11/2020 ❑ Mạch chuyển USB UART PL2303 V2 ❑ Mạch nạp ST-Link V2 4 GIỚI THIỆU VỀ PIL ➢Cấu hình chi tiết STM32F103C8T6: ❑ ARM 32-bit Cortex M3 với clock max 72Mhz ❑ Bộ nhớ: ▪ 64 kbytes nhớ Flash(bộ nhớ lập trình) ▪ 20 kbytes SRAM ❑ ADC 12 bit với kênh cho ❑ timer ❑ Hỗ trợ kênh giao tiếp bao gồm: ▪ I2C(SMBus/PMBus) ▪ USART(ISO 7816 interface, LIN, IrDA capability, modem control) ▪ SPIs (18 Mbit/s) ▪ CAN interface (2.0B Active) ▪ USB 2.0 full-speed interface 12/11/2020 5 GIỚI THIỆU VỀ PIL ➢Phần mềm sử dụng: ❑ Phần mềm Matlab R2019a ❑ STM32 CubeMx (Version 6.0.1) dùng để cấu hình ngoại vi cho vi điều khiển thực sinh code tự động ❑ Trình biên dịch MDK-ARM từ KeilC (Keil uvision 5) dùng để kiểm tra code nạp code cho vi điều khiển STM32 ❑ STM32-MAT/TARGET toolkit (Thư viện hỗ trợ) ❑ Driver PL2303 V2 cho module USB-UART ❑ Driver cho mạch nạp ST-Link V2 12/11/2020 6 MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Các kết ta tìm phần trước: ❑ Ta có điều khiển cho mạch vịng dịng điện có hàm truyền sau: 0,1394 s + 2340 Gci ( s ) = K ciGc1 = −6 4,252.10 s + s ❑ Ta có điều khiển cho mạch vịng điện áp có hàm truyền sau: 6,552 s + 1,03.10 Gcu ( s ) = K cu Gc = −5 3,983.10 s + s 12/11/2020 7 MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Chuyển sang miền gián đoạn: ❑ Sau xác định điều khiển miền liên tục, ta tiến hành bước gián đoạn hóa điều khiển trước bắt đầu q trình mơ PIL Bởi vi điều khiển chạy miền gián đoạn ❑ Để tiến hành gián đoạn điều khiển, ta sử dụng Matlab đưa BĐK từ miền s miền gián đoạn z phương pháp ZOH với chu kì trích mẫu 1e-5 giây (tức tần số phát xung f = 100kHz) 12/11/2020 8 MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Chuyển sang miền gián đoạn: clear all %Gian doan hoa bo dieu khien dong dien Gcis=tf([0.1394 2340],[4.252e-6 0]); Gciz=c2d(Gcis,1e-5,'zoh') %Tren mien s %Tren mien z %Gian doan hoa bo dieu khien dien ap Gcus=tf([6.552 1.03e+4],[3.983e-5 0]);%Tren mien s Gcuz=c2d(Gcus,1e-5,'zoh') %Tren mien z Gciz = 0.1405 z - 0.1194 z^2 - 1.095 z + 0.09519 12/11/2020 Gcuz = 1.467 z - 1.444 z^2 - 1.778 z + 0.778 9 MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Thực mô PIL cho đối tượng: ❑ Bước 1: Ta xếp điều khiển miền s thành nhóm hình Hình Bộ điều khiển miền liên tục 12/11/2020 10 10 MƠ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Thực mơ PIL cho đối tượng: ❑ Bước 6: Bắt đầu mơ Sau đến phần chọn UART Vi điều khiển Ấn Continue để tiếp tục 12/11/2020 22 22 MƠ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Thực mơ PIL cho đối tượng: ❑ Bước 6: Bắt đầu mô Sau đến phần chọn phần mềm lập trình Ấn Continue để tiếp tục 12/11/2020 23 23 MƠ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Thực mô PIL cho đối tượng: ❑ Bước 6: Bắt đầu mô Cửa sổ PIL start chờ nạp code vào STM32 xuất hiện, đồng thời cửa sổ CubeMX xuất Ta chuyển sang cửa sổ CubeMX bỏ qua sổ PIL start 12/11/2020 24 24 MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Thực mô PIL cho đối tượng: ❑ Bước 6: Bắt đầu mô Sau thực bước trên, Matlab tự động cấu hình ngoại vi cần sử dụng cho vi điều khiển thông qua phần mềm STM32 CubeMX thông qua cửa sổ Chọn GENERATE CODE → Open project 12/11/2020 25 25 MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Thực mô PIL cho đối tượng: ❑ Bước 6: Bắt đầu mơ Khi chương trình Bộ điều khiển tự động sinh Sau tạo xong Code, ta mở chương trình biên dịch Code KeilC V5 để biên dịch nạp Code cho vi điều khiển STM32F103C8T6 12/11/2020 26 26 MƠ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Thực mơ PIL cho đối tượng: ❑ Bước 6: Bắt đầu mô Sau việc nạp Code cho vi điều khiển hoàn tất, ta quay lại Matlab nhấn Continue cửa sổ PIL start Đến PIL bắt đầu chạy 12/11/2020 27 27 MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Kết thu được: ❖ Khi yếu tố mạch không thay đổi 12/11/2020 28 28 MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Kết thu được: ❖ Khi yếu tố mạch khơng thay đổi 12/11/2020 29 29 MƠ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Kết thu được: ❖ Khi yếu tố mạch khơng thay đổi 12/11/2020 30 30 MƠ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Kết thu được: ❖ Khi yếu tố mạch đồng thời thay đổi 12/11/2020 31 31 MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Kết thu được: ❖ Khi yếu tố mạch đồng thời thay đổi 12/11/2020 32 32 MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Kết thu được: ❖ Khi yếu tố mạch đồng thời thay đổi 12/11/2020 33 33 MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Kết thu được: Kết thúc mô hộp thoại Profiling xuất cho ta biết diễn biến q trình mơ 12/11/2020 34 34 MƠ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Kết thu được: Sau hộp thoại Code Execution Profiling Report xuất cho ta biết đồ thị, code C tạo 12/11/2020 35 35 KẾT LUẬN ➢ Việc sử dụng PIL việc mơ ĐTCS có đóng góp lớn việc kiểm tra tính phù hợp BĐK chạy môi trường VĐK ➢ Với việc cho kết giống với BĐK chạy Matlab-Simulink ta tự tin khẳng định rằng, áp dụng BĐK vào thực tế kết cho giống ta mong đợi 12/11/2020 36 36 ... hình PIL điều khiển 12 /11 /2020 18 18 MƠ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Thực mơ PIL cho đối tượng: ❑ Bước 4: Tiến hành kết nối mơ hình PIL với biến đổi 12 /11 /2020 19 19 MƠ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Thực mơ PIL cho... lưu lại với tên Controller1 vị trí thư mục với thư mục chứa mô đối tượng 12 /11 /2020 16 16 MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM ➢Thực mô PIL cho đối tượng: ❑ Bước 4: Tiến hành kết nối mơ hình PIL với biến đổi Tại... biến đổi Buck – Boost theo chế độ dịng điện trung bình + Nội dung thiết kế: Mơ hình hóa, Cấu trúc điều khiển cách thức tính toán điều chỉnh (bộ bù) Điện áp u = 30V, điện áp u = 15 V 35V in + Mô