ĐÓNG CẮT CÁC KHÓA CÔNG SUẤT
Toàn bộ quá trình thiết kế và thi công mô hình thực nghiệm của đề tài luận văn sẽ được trình bày trong chương này. Đầu tiên, ta tìm hiểu về DSP và FPGA để nắm được những đặc điểm nổi bật như tốc độ xử lý tín hiệu, phạm vi ứng dụng. Sơ đồ kết nối tổng quan sẽ được đưa ra trong chương này, theo sau đó là từng phần bên trong của hệ thống. Những linh kiện quan trọng cũng sẽ được đề cập song song với sơ đồ nguyên lý của các mạch điện. Cuối cùng sẽ trình bày các kết quả thu được từ thực nghiệm theo giải thuật điều chế như đã trình bày trong chương 2.
4.1 Giới thiệu DSP C2000 TMS320F28335 và FPGA
Xử lý số tín hiệu (digital signal processing)
Là việc xử lý những tín hiệu đã được biểu diễn dưới dạng chuỗi những dãy số. Xử lý tín hiệu số và xử lý tín hiệu tương tự là 2 phần của Xử lý tín hiệu.
Công nghệ xử lý tín hiệu số là công nghệ bùng nổ nhanh chóng trong ngành công nghiệp điện tử và viễn thông hiện nay. Xử lý tín hiệu số có nhiều ứng dụng đa dạng, ví dụ như trong lĩnh vực điện tử y sinh, trong điều chỉnh động cơ diesel, xử lý thoại, các cuộc gọi điện thoại khoảng cách xa, xử lý tiếng nói, xử lý âm thanh, và tăng cường chất lượng hình ảnh và truyền hình. Các công nghệ nén MPEG hay WMV hiện nay đều dựa trên tiến bộ của công nghệ xử lý tín hiệu số.
Hình 4.1: DPS TMS320F28335
Ứng dụng:
Hiện nay có một số xu hướng sử dụng DSP trong điều khiển động cơ nói riêng và trong lĩnh vực điện tử công suất nói chung. Trong một số trường hợp, vấn đề cần quan tâm chỉ đơn giản là điều khiển tốc độ, gia tốc, mômen hoặc các thuộc tính khác của động cơ trên cơ sở tín hiệu điều khiển đầu vào là từ phía con người, chẳng hạn như qua bảng điều khiển.
Texas Instruments (TI) cũng bắt đầu tham dự thị trường động cơ công nghiệp. TI thống lĩnh thị trường bộ điều khiển truyền động cho đĩa cứng nhưng đã giới thiệu chip mới nhắm vào điều khiển động cơ công nghiệp vào cuối năm sau đó. Bộ điều khiển DSP TMS320C240 tổ hợp lõi C2xLP của công ty với bộ quản lý sự kiện tối ưu hóa điều khiển chuyển động, các bộ biến đổi A/D kép và các ngoại vi kiểu MCU. Sản phẩm với bộ nhớ flash đã hiện hữu cho các mục đích phát triển. Hiện nay, hãng ND-Tech là nhà sản xuất, cung cấp và phát triển sản phẩm bộ xử lý tín hiệu số (phần cứng và phần mềm) trên nền hệ thống DSP TMS320C2000 của hãng Texas Instruments Incorporated – Mỹ.
Hình 4.2: Ứng dụng của DSP TMS320F28335
4.1.1 DSP C2000 TMS320F283354.1.1.1 Những đặc trưng của F28335 4.1.1.1 Những đặc trưng của F28335
Hình 4.3: Sơ đồ chân DSP TMS320F28335
- Được chế tạo dựa trên công nghệ CMOS tĩnh chất lượng cao: + Tốc độ lên đến 150 MHz (chu kỳ 6.67ns).
+ Chế độ nghỉ (1.9V ở chip 3.3V I/O). - CPU tốc độ cao 32 bit.
- Bộ điều khiển DMA 6 kênh (dành cho ADC, McBSP, ePWM, XINT, và ASRAM).
- Giao tiếp ngoài (XINTF) 32 bit hoặc 64 bit.
- Bộ nhớ trên chip 256K x 16 Flash, 34K x 16 SARAM. - Boot ROM (8K x 16).
- Điều khiển xung clock và hệ thống.
- Từ chân GPIO0 tới chân GPIO63 có thể được kết nối với 1 trong số 8 ngắt ngoài.
- Khối mở rộng ngắt ngoại vi (PIE) hỗ trợ tất cả 58 ngắt ngoại vi. - Khóa bảo vệ 128 bit.
- 3 CPU timer 32 bit.
- Điều khiển ngoại vi nâng cao: 18 ngõ ra PWM, 6 ngõ ra HRPWM với độ phân giải 150ps, 6 ngõ vào chức năng capture, 2 khối giao tiếp encoder, 8 timer 32 bit (hoặc 16 timer 16 bit).
- Cổng ngoại vi nối tiếp: 2 module CAN, 3 module SCI (UART), 2 module McBSP (cấu hình như SPI), 1 module SPI, 1 bus I2C (Inter-Integrated- Circuit).
- 16 kênh ADC 12 bit.
- Hỗ trợ JTAG.
- Hỗ trợ phát triển bao gồm:
+ ANSI C/C++ Compiler/Assembler/Linker. + Code Composer Studio IDE.
+ DSP/BIOS.
+ Điều khiển motor và thư viện phần mềm.
- Chế độ hoạt động tiết kiệm năng lượng: IDLE, STANDBY, HALT, …
4.1.1.2 Khối chức năng PWM:
Chức năng điều chế độ rộng xung là một thành phần quan trọng trong việc điều khiển nhiều hệ thống điện tử công suất ở cả thiết bị thương mại lẫn dân dụng. Những hệ thống này bao gồm điều khiển motor, điều khiển nguồn năng lượng, nguồn năng lượng liên tục (UPS), và các dạng chuyển đổi năng lượng khác. Khối ePWM thực hiện chức năng chuyển đổi DAC, với chu kỳ nhiệm vụ bằng với một giá trị analog DAC; đôi khi được xem như một nguồn DAC.