Hình 5.10 Dòng ñiện tải
Hình 5.13 Tỉ lệ phần trăm của các hài so với hài cơ bản 5.6.2. Trường hợp tải có cosϕ = 0.3
HÌnh 5.16 Tỉ lệ phần trăm biên ñộ các hài so với hài cơ bản 5.6.3. Nhận xét
Tỉ số THD tính ñược nhờ phổ tần số thu ñược bằng Oscilloscope cho thấy giá trị THD giữa mô phỏng và thực nghiệm chênh lệch nhau rất lớn. Do trong mô phỏng ta giả thiết là nguồn DC cân bằng, nhưng trong thực tế giá trị ñiện áp trên hai tụ ñiện không bằng nhau, ñiều này dẫn ñến ñiện áp pha tâm nguồn không có các giá trị ñúng như trong lý thuyết (+Vdc /2, 0, và –Vdc /2) (phụ lục 2). Do ñó làm giảm chất lượng của dòng ñiện.
Với giá trị cosϕ ñộ biến thiên của dòng ñiện nhỏ do ảnh hưởng của ñiện
cảm, vì vậy dòng ñiện trong truờng hợp cosϕ nhỏ ñẹp hơn nhiều so với trường
hợp cosϕ=0.8.
5.7.Hướng phát triển ñề tài
+ Nghiên cứu phương pháp bù ảnh hưởng của sự mất cân bằng ñiện áp trên tụ, hoặc dùng bộ chỉnh lưu ñiều khiển ñược cung cấp ñiện áp cho bộ nghịch lưu; hoặc thay ñổi giá trị offset tùy theo chiều dòng ñiện chạy vào ra ñiểm trung tính nguồn.
+ Nghiên cứu áp dụng phương pháp ñiều khiển hai trạng thái ñể ñiều khiển ñộng cơ ñiện.
Phụ lục 2
GIỚI THIỆU CARD DS1104
Card DS1104 là một thiết bị ñiều khiển hiện ñại ñược sử dụng trong nhiều lĩnh vực ñiều khiển khác nhau như : ñiều khiển ñộng cơ, ñiều khiển robot, các thực nghiệm về máy bay và ô tô. DS1104 cho phép rút ngắn quá trình thực nghiệm nhờ sự kết nối trực tiếp với phần mền mô phỏng Matlab- Simulink , DS1104 hỗ trợ hầu như tất cả các khối và hàm ñịnh nghĩa bởi Matlab-Simulink trong các lĩnh vực kể trên.
Card DS1104 cung cấp một thư viện real time trong Simulink, theo ñó các ngõ I/O của DS1104 ñược biểu diễn bằng các khối tương tự như các khối hỗ trợ bởi Simulink. ðể hiệu chỉnh tín hiệu xuất nhập ta chỉ cần ñiều chỉnh các thông số của khối tương ứng. Do ñó việc truy xuất tín hiệu trở nên ñơn giản hơn rất nhiều so với phương pháp truyền thống.
Các giải thuật sử dụng với Card DS1104 có thể ñược xây dựng bằng các khổi trong Simulink hoặc viết bằng các ngôn ngữ lập trình C, Fortran, m-file, Ada….
Hình 6.1 Sơ ñồ khối của DS1104
Card DS1104 có hai bộ vi xử lí làm việc song song mỗi bộ vi xử lí quản lý những ngõ I/O khác nhau.
+ Master PPC: là một bộ vi xử lí loại PowerPC 603e, bộ vi xử lí này thực hiện mọi tính toán trên card DS1104.Các thông số như sau:
• Bộ ñệm dữ liệu 16 K- Byte
• Bộ ñệm lệnh 16 K-Byte
+ Slave DSP: là DSP loại TMS320F240, quản lý các ngõ ra với ñộ chính xác cao. Thực chất Slave DSP chỉ nhận dữ liệu tính toán từ Master PCC và thực hiện các nhiệm vụ xuất nhập ứng với dữ liệu gửi từ Master PCC. Các thông số của Slave DSP:
• Tần số xung clock 20 MHz
• 4Kx16 bit ñường dữ liệu kết nối với Master PCC .
1.1. Các khối hỗ trợ bởi Master PPC:
Hình 6.2 Các khối hỗ trợ bởi Master PPC
Mỗi ngõ I/O của DS1104 sẽ ñược thể hiện hiện bằng một Block tương ứng trong thư viện. Khi truy xuất nhiều ngõ I/O cùng loại, ta sử dụng cùng số block trong mô hình Simulink. Các Block này sẽ ñược tự ñộng ñánh số từ nhỏ ñển lớn, và ta cũng có thể thay ñổi các số này.
1.1.1. Các khối ADC
+ DS1104MUX_ADC : cho phép nhập dữ liệu từ 1 ñến 4 ngõ ADC. Dữ liệu nhập vào dạng vector, trong ñó số chiều của vector bằng với số kênh ñược chọn trong 4 kênh. ðiện áp ở ngõ vào DS1104MUX_ADC của DS1104 thay ñổi từ -10 ñến + 10V ñược mã hóa thành tín hiệu dạng double từ -1 ñến +1 trong Simulink. Các thông số của khối:
• ðiện áp ngõ vào ±10V
• Sai số ±5 mV
• Sai số ñộ lợi ±0.25%
• ðộ giảm nhiễu tín hiệu > 80 dB.
+ DS1104ADC_Cx: cho phép nhập dữ liệu từ 4 ngõ ADC riêng biệt. Cách mã hóa tín hiệu giống khối DS1104MUX_ADC.
• ðộ phân giải 12 bit.
• ðiện áp ngõ vào ±10V
• Sai số ±5 mV
• Sai số ñộ lợi ±0.5%
• ðộ giảm nhiễu tín hiệu > 70 dB.
+ DS1104ADC_Cx: cho phép xuất dữ liệu ra 8 ngõ DAC riêng biệt. Cách mã hóa tín hiệu giống khối DS1104MUX_ADC. Tín hiệu xuất ra có thể ngay lập tức hoặc ñược ñưa vào vùng ñệm và xuất ra khi có tín hiệu ñiều khiển.
• ðộ phân giải 12 bit.
• ðiện áp ngõ vào ±10V
• Sai số ±5 mV
• Sai số ñộ lợi ±0.5%
• ðộ giảm nhiễu tín hiệu > 70 dB.
1.1.2. Các khối Bit I/O
+ DS1104BIT_IN_Cx: cho phép nhập dữ liệu từ 20 ngõ I/O TTL riêng biệt. ðể chọn kênh ta thay ñổi thông số “Chanel” từ 1 ñến 20.
Bảng 6.1 Quan hệ ngõ vào ra của khối DS1104BIT_IN_Cx
+ DS1104BIT_OUT_Cx: cho phép xuất dữ liệu ra 20 ngõ I/O TTL riêng biệt. ðể chọn kênh ta thay ñổi thông số “Chanel” từ 1 ñến 20. Tín hiệu ngõ ra có thể ñược chọn reset hoặc hold sau khi tích cực.
Bảng 6.2 Mối quan hệ ngõ vào ra của khối DS1104BIT_OUT_Cx
1.1.3. Các khối mã hóa
+ DS1104ENC_SETUP: Thiết lập thông số ban ñầu cho các khối mã hóa. ðể sử dụng các khối mã hóa của DS1104 ta phải ñưa khối này vào trong mô hình.
+ DS1104ENC_Cx: Cho phép ñọc 2 kênh tín hiệu mã hóa vị trí và góc thu từ các cảm biến. Có thể thiết lập các thông số vị trí ban ñầu cho khối.ðộ phân giải của khối lên ñến 24 bit.
Bảng 6.3 ðộ phân giải của DS1104ENC_Cx
+ DS1104ENC_SET_POS_Cx: ñược tác ñộng ở cạnh lên của tín hiệu ñiều khiển. Khi ñược tác bộ ñếm của ngõ ra tương ứng sẽ ñược thiết lập ñến vị trí số tương ứng. ðộ phân giả của khối giống với khối DS1104ENC_Cx.
+ DS1104ENC_HW_INDEX_Cx: Khối này sẽ reset bộ ñếm của các khối ở trên khi bộ ñếm của khối tương ứng bằng một giá trị nào ñó. Quá trình reset ñộc lập với quá trình tính toán của giải thuật và kéo dài không quá 1µs.
+ DS1104ENC_SW_INDEX_Cx: cho phép ñọc giá trị hiện tại của bộ ñếm của các khối mã hóa khi tín hiệu enable tích cực và so sánh với giá trị ñịnh sẵn như trong bảng sau:
1.1.4. Giao diện Serial
Cho phép kết nối với các thiết bị bên ngoài bằng các giao thức truyền tin RS232, Rs242 hoặc RS485. Tốc ñộ Bauds lên ñến 115.2 kBd (RS232) và 1 MBd (RS242/RS485). Cho phép chọn lựa số bit dữ liệu từ 5 ñến 8 bit; ñộ lớn của bộ ñệm dữ liệu; phương thức kiểm tra việc truyền dữ liệu.
Hình 6.3 Các khối trong giao diện serial
1.2. Các khối hỗ trợ bởi Slave DSP
1.2.1. Các khối bit I/O
Gồm hai khối SLAVE_BIT_IN (nhập) và SLAVE_BIT_OUT ( xuất) dữ liệu, hai khối này sử dụng chung ngõ I/O của DS1104.
• Gồm 14 kênh tín hiệu riêng biệt.
• Có thể chọn lựa riêng từng kênh.
• Giá trị dòng ñiện ngõ ra tối ña là ±13mA.
• Mức ñiện áp TTL cho ngõ vào và ngõ ra.
• Mỗi ñường I/O ñều có các ñiện trở kéo lên.
1.2.2. Các khối xuất tín hiệu PWM
+ DS1104_DSP_PWM : tạo bốn xung PWM một pha riêng rẽ có thể chọn tần số ,mức tích cực khác nhau cho mỗi xung. Xung PWM ñược tạo ra có thể chọn ñối xứng hoặc bất ñối xứng.
Hình 6.5 Xung PWM ñối xứng và bất ñối xứng
+ DS1104_DSP_PWM3: tạo 6 xung PWM 3 pha, 3 cặp ñối nghịch; có thể thiết lập thông số deadtime và mức tích cực cho các xung. Xung PWM ñược tạo ra có thể chọn ñối xứng hoặc bất ñối xứng.
+ DS1104_DSP_SVPWM: tạo 6 xung PWM 3 pha, 3 cặp ñối nghịch, dùng chung các ngõ I/O với khối PWM3. Các xung PWM này ñược tạo ra theo giải thuật không gian vector.
Hình 6.7 Xung PWM tạo bởi khối DS1104SL_SVPWM
+ DS1104_DSP_PWM2D: cho phép ño tần số của 4 xung PWM riêng biệt và thời gian tích cực trong từng chu kỳ PWM.
1.2.3. Khối tạo xung vuông
+ DS1104_DSP_D2F: tạo 4 xung vuông với các mức ñiện áp 0V và 5V. Có thể chọn tần số khác nhau cho mỗi xung.
+ DS1104_DSP_F2D: ño tần số của 4 xung vuông riêng biệt.
1.3. Chương trình Control Desk
Chương trình Control Desk ñi kèm với DS1104 là chiếc cầu nối giữa mô hình và phần cứng bên ngoài. Control Desk cung cấp các công cụ ño, thu thập dữ liệu và hiện thị tín hiệu từ mô hình trong Simulink cũng như từ các ngõ I/O của DS1104. Theo ñó các tín hiệu ở các ngõ input và output có thể ñược quan sát dễ dàng trong quá trình làm thực nghiệm.
Control Desk cho phép giao tiếp, ñiều khiển tạm dừng và tiếp tục sau khi tạm dừng quá trình thực thi chương trình trên DS1104 thông qua các trạng thái sau:
+ Edit Mode : tạm dừng quá trình thực thi chương trình trên DS1104 ñể tạo giao diện trên Control Desk.
+ Test Mode: Tạm dừng quá trình thực thi chương trình trên DS1104 ñể kiểm tra và lấy dữ liệu.
+ Animation Mode: tiếp tục thực thi chương trình trên DS1104.
ðể lưu dữ liệu từ các ngõ I/O của DS1104 phục vụ cho việc phân tích ta có thể dùng hai cách sau:
+ Sử dụng công cụ Plotter: phương pháp này vừa cho phép ta co thể quan sát tín hiệu vừa lưu ñược dữ liệu vào máy tính.
+ Sử dụng công cụ Capture variables, thực hiện khi ta không cần quan sát dạng tín hiệu.
Các lựa chọn trong việc lưu dữ liệu:
+ Simple: nếu chọn chế ñộ này tín hiệu chỉ ñược lấy mẫu trong một chu kỳ duy nhất. Nếu chọn thêm chức năng Auto Repeat thì hai chuỗi dữ liệu cũng ñộc lập với nhau.
+ Autosave:cho phép dữ liệu tự ñộng ñược lưư vào máy tính theo ñịnh dạng .mat hoặc .csv ñể phân tích bằng Matlab hoặc Excel.
+ Autoname: cho phép các mẫu tín hiệu tự ñộng ñược lưu với tên khác nhau, ñiều này tránh cho file dữ liệu sau sẽ lưu ñè file trước.
+ Show Graphic Ouput: cho phép lưu dạng ñồ thị vào máy tính cùng lúc với việc lưu dữ liệu. Chức năng này ñược mặc ñịnh, nhưng sẽ làm giảm tốc ñộ tính toán.
+ Length: Chọn khoảng thời gian lây dữ liệu, dữ liệu chỉ ñược lấy từ ñiểm bắt ñầu ñến cuối khoảng thời gian này.
+ Dowsampling: cho phép chọn chu kỳ lấy mẫu tín hiệu, nếu chọn bằng 1 Control Desk sẽ lấy mẫu tín hiệu trong từng chu kỳ tính toán của DS1104; nếu chọn 3 thì Control Desk sẽ lấy mẫu sau mỗi 3 chu kỳ tính toán của DS1104.
+ Auto repeat: Tự ñông lập lại việc lấy mẫu theo các thông số ñịnh sẵn.
Phụ lục 1
CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Vx12, va12, vb12, vc12 : thành phần tích cực của tín hiệu ñiều khiển
V0ref : thành phần offset tối ưu common mode.
Vxref, varef, vbref, vcref: tín hiệu ñiều khiển sau khi cộng thêm hàm offset tối ưu.
V’xref, v’aref, v’bref, v’cref: tín hiệu ñiều khiển sau khi hiệu chỉnh.
Voadd: giá trị ñiện áp offset
, ,
a b c
ξ ξ ξ tín hiệu ñiều khiển trong mô hình chuẩn
Vdc : ñiện áp nguồn DC
Vk : các mức ñiện áp DC
VH(x), VL(x) : hai mức ñiện áp DC gần với tín hiệu ñiều khiển nhất.
uc : sóng mang tam giác.
ma : chỉ số ñiều chế biên ñộ
m : chỉ số ñiều chế