Chương 4 XÂY DỰNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM
4.2. Quá trình xây dựng mô hình thực nghiệm
a) Xây dựng mạch đóng cắt cho toàn bộ phần lực
Đây là quá trình xây dựng mô hình thực nghiệm nên cần có cả những bảo vệ và đóng cắt như trong các biến tần thông thường và cả những đóng cắt nhằm bảo vệ trong quá trình thử nghiệm xuất hiện các lỗi ngoài dự kiến. Công việc xây dựng mạch đóng cắt cho phần lực bao gồm:
• Xây dựng mạch đóng cắt nguồn cấp cho toàn bộ hệ thống bằng đóng cắt qua khởi động từ.
• Tụ điện phía DC link được nạp qua các điện trở để tránh quá dòng gây cháy van trong quá trình nạp tụ. Mạch điện được thiết kế nhằm giảm thiểu nguy cơ quên đóng điện trở nạp tụ.
• Ngoài ra mạch đóng cắt còn có một số đèn hiển thị báo điện đã sẵn sàng và các cầu chì cũng như áptômát nhằm bảo vệ sự cố.
- 106 -
Hình 4.3. Sơ đồ đóng cắt cho phần lực
b) Xây dựng phần van đóng cắt cho bộ chỉnh lưu và nghịch lưu
Như đã trình bày ở trên, cấu trúc bộ chỉnh lưu và nghịch lưu là giống nhau nên cấu trúc phần lực xây dựng trên cơ sở là hai bộ cầu IGBT 6 van được tích hợp sẵn (module Bus623 của hãng Baumuller) với đầy đủ các thiết bị bảo vệ bên trong được nối với nhau bằng DC bus.
Việc sử dụng hai bộ cầu IGBT được tích hợp sẵn các thiết bị bảo vệ van nhằm mục đích tăng độ tin cậy cho phần lực và giảm chi phí phát sinh trong quá trình thử nghiệm do van hỏng.
U V W N
Át tổng
K1 K1 K1
K2 K2 K2
F1 F2 F3
R1 R2 R3
L1 L2
L3 K1
K1
K2
K2
Át nạp tụ
dừng nạp tụ dừng
chạy dừng khẩn
cấp cho biến tần
- 107 -
Hình 4.4. Module IGBT đóng cắt của phần chỉnh lưu và nghịch lưu
c) Thiết kế mạch giao tiếp giữa DSP và phần van đóng cắt
Bộ cầu IGBT được sử dụng để làm thiết bị đóng cắt có sẵn các đường tín hiệu đo áp, dòng và đường nhận tín hiệu điều khiển các van trong nó. Và sau đây là chức năng từng chân đưa ra của mỗi bộ van và sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp.
Tín hiệu chân Mô tả Tín hiệu Chân Mô tả
IC_L a1 Dòng pha C,
chân - KTL c1
Nhận dạng mạch lực bằng analog
IC_H a2 Dòng pha C,
chân + IB_L c2 Dòng pha B,
chân - IA_L a3 Dòng pha A,
chân - IB_H c3 Dòng pha B,
chân + IA_H a4 Dòng pha A,
chân + IZK_H c4 Dòng một
chiều/dòng tụ,
- 108 -
chân +
-15V a5 Nguồn -15V c5 Nguồn
BSA a6 Mass của
Analog IZK_L c6
Dòng một chiều/dòng tụ, chân -
+15V a7 Nguồn +15V c7 Nguồn
+8V a8 Nguồn +8V c8 Nguồn
+5V a9 Nguồn +5V c9 Nguồn
+5V a10 Nguồn +5V c10 Nguồn
M5V a11 Mass của
digital M5V c11 Mass của
digital M5V a12 Mass của
digital M5V c12 Mass của
digital
LT_DOUT a13 Chân nhận
dạng, data out FZK c13
Tần số tỷ lệ điện áp một chiều LT_DIN a14 Chân nhận
dạng, data in c14 NC
a15 NC LT_RESET c15 Reset tín hiệu
lỗi mạch lực
a16 NC BBLT c16 Phần lực sẵn
sàng
a17 NC IF c17 Cho phép xung
điều chế
- 109 -
a18 NC c18 NC
SCP a19 PWM van C+ SCN c19 PWM van C-
a20 NC c20 NC
a21 NC c21 NC
SBP a22 PWM van B+ SBN c22 PWM van B-
a23 NC c23 NC
a24 NC c24 NC
SAP a25 PWM van A+ SAN c25 PWM van A-
a26 NC c26 NC
FAC_G a27 Lỗi nguồn nuôi
phụ ( lưu nhớ*) SRAUS_G c27 Rơle an toàn đã ngắt (lưu nhớ) IERD_G a28 Chạm đất (lưu
nhớ) IMAX_G c28 Quá dòng
GA_G a29
Lỗi Uce (lưu nhớ), lỗi khi van ko mở
FUZK_G c29
Mass của đo điện áp một chiều (tần số)
LT_SEL a30
Chân CS của EEPROM nhận dạng
BBGE c30
Sẵn sàng vận hành, cụm chính
LT_CLKIN a31
Chân CLK của EEPROM nhận dạng
c31 NC
TL1 a32 Nhiệt điện trở,
chân 1 TL2 c32 Nhiệt điện trở,
chân 2
- 110 -
*) Các lỗi được lưu giữ ngay cả khi đã cắt nguồn, cần reset mạch mới hoạt động trở lại.
d) Nối cáp và quấn cuộn cảm đầu vào
Cuộn cảm lọc đầu vào được tính theo công thức: L<
LD m dc
i E u
.
2 2
ω
− trong đó Udc
chọn là 600V, Em = 400x 2, ω = 100π và iLD = 14A. Lúc đó L<0,004H. Chọn giá trị cuộn cảm đầu vào là 3,5mH.
Do điều kiện không có được lõi ferit của các hãng để có thể có được giá trị cảm kháng chính xác theo catalog nhưng ta vẫn có thể có được giá trị cảm kháng chính xác với các lõi ferit bán sẵn trên thị trường Việt Nam nhờ thiết bị đo cảm kháng cầm tay của Trung tâm Nghiên cứu Triển khai Công nghệ cao. Tuy nhiên giá trị này phải dò tức là quấn và đo cho đến khi nào giá trị cảm kháng đạt yêu cầu thì dừng.
Cáp tín hiệu nối từ DSP đến mạch giao tiếp sử dụng cáp đồng trục với vỏ chống nhiễu.
Hình 4.5. Cuộn cảm và cáp đồng trục dùng cho đầu vào biến tần
- 111 -
Hình 4.6. Mô hình thực nghiệm 4.2.2. Xây dựng phần mềm
Hình 4.7. Các khối vào/ra kết nối thuật toán trong Simulink với mô hình
- 112 -
a) Viết chương trình bằng ngôn ngữ lập trình C
Các thuật toán điều khiển được lập trình bằng ngôn ngữ lập trình C. Các chương trình này mang thuật toán điều khiển toàn bộ hệ thống.
b) Chuyển sang dạng file DLL
Để DSP có thể hiểu được chương trình C cần chuyển sang dạng file kiểu DLL
c) Down load chương trình
Sau khi có các file dạng DLL thì tiến hành down load chương trình xuống DSP 1103 và chuẩn bị chạy thử
d) Xây dựng giao diện
DSP 1103 hỗ trợ phần mềm Control Desk để tạo giao diện hiển thị. Nhờ phần mềm này mà ta có thể theo dõi toàn bộ các tín hiệu vào ra các các tham số điều khiển. Giao diện được thiết kế như sau:
Hình 4.8. Giao diện theo dõi các tín hiệu và tham số
e) Chạy thử nghiệm và chỉnh định
- 113 -
Sau khi có phần cứng, thuật toán điều khiển và giao diện tiến hành chạy thử nghiệm và chỉnh định, thu thập các kết quả nhằm kiểm chứng thuật toán mô phỏng trong thực tế.
Các kết quả đạt được trong thực nghiệm đã chứng minh tính đúng đắn của thuật toán mô phỏng và mô hình mô phỏng, được so sánh tương ứng giữa giá trị trong mô phỏng và giá trị thực nghiệm, trình bày ở phần ngay sau đây.
4.2.3. Các kết quả đạt được
Hình 4.9. Dòng áp đầu vào khi mô phỏng và trong thực tế
Hình 4.10. Dòng điện lưới khi mô phỏng và trong thực tế
Hình 4.11. Điện áp một chiều sau chỉnh lưu tích cực khi mô phỏng và trong thực tế
- 114 -
Hình 4.13. Điện áp một chiều sau chỉnh lưu lúc tăng tốc độ khi mô phỏng và trong thực tế
Hình 4.14. Điện áp một chiều sau chỉnh lưu lúc hãm tái sinh do giảm tốc độ khi mô phỏng và trong thực tế
Hình 4.15. Dòng điện stator khi mô phỏng và trong thực tế
- 115 -