Luận Văn Luận văn tốt nghiệp điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha theo phương pháp sinpwm, sử dụng vi điều

MỤC LỤC


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1
1.1.Tổng quan về máy điện không đồng bộ 2
1.1.1 Nguyên lý làm việc: . 2
1.1.2 Cấu tạo 3
1.2 Ứng dụng của động cơ không đồng bộ 4
1.3 Khả năng dùng động cơ xoay chiều thay thế máy điện một chiều: 5
1.4 Kết luận: 6
CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN 7
2.1 Giới thiệu về biến tần nguồn áp điều khiển theo phương pháp V/f 8
2.2.1 Phương pháp E/f 8
2.2.2 Phương pháp V/f . 8
2.3 Các phương pháp thông dụng trong điều khiển động cơ không đồng bộ: . 10
2.3.1 Phương pháp điều rộng xung SINPWM . 10
2.3.1.1 Các công thức tính toán . 12
2.3.1.2 Cách thức điều khiển . 13
2.3.1.3 Quy trình tính toán: . 14
2.3.1.4 Hiệu quả của phương pháp điều khiển : . 15
2.3.2 Phương pháp điều chế vector không gian ( Space Vector): 17
2.3.2.1 Thành lập vector không gian: 17
2.3.2.2 Tính toán thời gian đóng ngắt: 20
2.3.2.3 Phân bố các trạng thái đóng ngắt: 22
2.3.2.4 Kỹ thuật thực hiện điều chế vector không gian: . 22
2.3.2.5 Giản đồ đóng ngắt các khóa để tạo ra Vector Vs trong từng sector: 22
CHƯƠNG 3 : CẤU TẠO VÀ CÁC THÔNG SỐ PHẦN CỨNG . 25
3.1 Sơ đồ khối của mạch điều khiển động cơ: . 27
3.2 Giới thiệu chi tiết các khối điều khiển: 27
3.2.1 Mạch lái 27
3.2.2 Mạch cách ly . 31
3.2.3 Mạch MOSFETs 31
3.2.4 Mạch chỉnh lưu 33
3.2.4.1 Bộ chỉnh lưu: 33
3.2.4.2 Phương pháp chỉnh lưu : . 33
CHƯƠNG 4 : SƠ ĐỒ CẤU TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN 34
4.1 Sơ đồ mạch cách ly 35
4.2 Sơ đồ mạch lái 37
4.3 Sơ đồ mạch động lực 38
4.4 Sơ đồ mạch điều khiển . 39
4.4.1 Khối điều khiển . 39
4.4.2 Khối giao tiếp máy tính . 40
4.4.3 Khối hiển thị 40
4.4.4 Khối nút bấm . 41
CHƯƠNG 5: GIỚI THIỆU VỀ DSPIC 6010 42
5.1 Tồng quan về vi điều khiển dsPIC30F6010 43
5.2 Các đặc điểm đặc biệt ở họ MCU dsPic-6010: 44
5.3 Giới thiệu khái quát về cấu trúc phần cứng: 4

5.4 Khái quát về các thanh ghi làm việc . 50
5.4.1 Các thanh ghi điều khiển : . 50
5.4.2 Thanh ghi TRIS: 50
5.4.3Thanh ghi PORT: . 51
5.4.4Thanh ghi LAT: 51
5.5 Giới thiệu về các module cơ bản . 52
5.5.1 Module Timer : 52
5.5.1.1 Module Timer 1 52
5.5.1.2 Timer2/3 module: . 54
5.5.1.3 Timer4/5 module : 57
5.5.2 Module AD: 59
5.5.2.1Giải thích hoạt động . 60
5.5.2.2 Quá trình hoạt động của module ADC được tóm tắt như các bước sau: . 60
5.5.2.3 Các sự kiện kích chuyển đổi: . 61
5.5.2.4 Tác động reset . 61
5.5.2.5 Định dạng kiểu dữ liệu trong module A/D . 61
5.5.3 Module PWM: . 62
5.5.3.1 Các đặc điểm của module PWM . 62
5.5.3.2 Giải thích hoạt động của module PWM . 63
5.5.3.3 Các bộ đếm tỉ lệ trong module PWM: . 67
5.5.3.4 Các thanh ghi làm việc trong module PWM 68
5.6 GIỚI THIỆU VỀ TẬP LỆNH CỦA MCU DSPIC-6010 . 70
CHƯƠNG 6: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN . 75
6.1 Sơ đồ khối chương trình : . 76
6.2 Sơ đồ giải thuật chương trình : 77
CHƯƠNG 7 : KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC . 80
7.1 Phần cứng: . 81
7.1.1 Mạch động lực: 81
7.1.2 Mạch điều khiển 82
7.2 Phần mềm: . 83
7.3 Dạng sóng điện áp ngõ ra: 83
PHỤ LỤC 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO 111
TÀI LIỆU THAM KHẢO TRONG NƯỚC 111
TÀI LIỆU THAM KHẢO NƯỚC NGOÀI . 111
WEBSITE THAM KHẢO . 111

DANH SÁCH HÌNH VẼ


Hình1.1: Nguyên lý hoạt động của động cơ 2
Hình1.2: Lá thép kỹ thuật điện . 3
Hình 2.1: Quan hệ giữa moment và điện áp theo tần số 10
Hình 2.2: Nguyên lý của phương pháp điều rộng sin 11
Hình 2.3 : Sơ đồ dạng điện áp trên các pha . 12
Hình 2.4: Quá trình hoạt động của bộ điều khiển 13
Hình 2.5: Sơ đồ kết nối các khóa trong bộ nghịch lưu 16
Hình 2.6 : Sơ đồ bộ biến tần nghịch lưu áp 6 khóa (MOSFETs hoặc IGBTs) 17
Hình 2.7: Biễu diễn vector không gian trong hệ tọa độ x-y . 17
Hình 2.8: Các vector không gian từ 1 đến 6 . 19
Hình 2.9: Trạng thái đóng-ngắt của các khóa 19
Hình 2.10: Vector không gian Vs trong vùng 1 . 20
Hình 2.11: Vector không gian Vs trong vùng bất kỳ . 21
Hình 2.12: Giản đồ đóng cắt linh kiện 22
Hình 2.13: Vector Vs trong các vùng từ 0-6 . 24
Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch điều khiển 27
Hình 3.2: Ví dụ sơ đồ điều khiển mosfet 28
Hình 3.3: Sơ đồ khối của IC lái mosfet . 29
Hình 3.4: IC IR2136 29
Hình 3.5: Sơ đồ kết nối IR2136 30
Hình 3.6: Sơ đồ khối của opto 31
Hình 3.7: Sơ đồ khối của MOSFET và IGBT . 32
Hình 3.8: IRFP460P . 33
Hình 4.1 : Sơ đồ mạch cách ly 36
Hình 4.2 : Sơ đồ mạch lái mosfet . 37
Hình 4.3 : Sơ đồ mạch động lực . 38
Hình 4.4 : Sơ đồ khối điều khiển chính 39
Hình 4.5 : Sơ đồ khối giao tiếp máy tính 40
Hình 4.6 : Sơ đồ khối hiển thị 40
Hình 4.7 : Sơ đồ khối nút bấm 41
Hình 5.1 : Các họ vi điều khiển PIC và dsPIC 43
Hình 5.2: Sơ đồ ứng dụng các họ vi điều khiển 43
Hình 5.3: Sơ đồ chân dsPIC30F6010 45
Hình 5.4: Sơ đồ tổ chức bên trong MCU dsPIC6010 46
Hình 5.5: Sơ đồ tổ chức bộ nhớ bên trong MCU dsPIC6010 49
Hình 5.6:Sơ đồ cấu tạo bên trong một I/O 50
Hình 5.7: Sơ đồ cấu tạo tổng quan của các I/O Port trong MCU . 51
Hình 5.8: Sơ đồ cấu tạo của bộ16-bit Timer1 . 53
Hình 5.9: Sơ đồ cấu tạo của bộ 32-bit Timer2/3 . 56
Hình 5.10: Sơ đồ cấu tạo của bộ 16-bit Timer2 (Timer loại B) . 56
Hình 5.11: Sơ đồ cấu tạo của bộ 16-bit Timer3 ( Timer loại C) 57
Hình 5.12: Sơ đồ cấu tạo của bộ 32-bit Timer4/5 . 58
Hình 5.13: Sơ đồ cấu tạo của bộ 16-bit Timer4 (Timer loại B) . 58
Hình 5.14: Sơ đồ cấu tạo của bộ 16-bit Timer5 (Timer loại C) . 59
Hình 5.15: Sơ đồ cấu tạo bên trong module A/D 60
Hình 5.16: Sơ đồ cấu tạo bên trong module PWM 63


Hình 5.17 : Cập nhật giá trị PWM trong chế độ tự do . 64
Hình 5.18 : Cập nhật giá trị PWM trong chế độ đếm lên xuống 65
Hình 5.19 : Cập nhật giá trị PWM trong chế độ cập nhật kép . 65
Hình 5.20: Tín hiệu PWM trong chế độ hoạt động hổ trợ . 66
Hình 5.21: Xung PWM dạng Edge Aligned 66
Hình 5.22: Xung PWM dạng Center Aligned . 67
Hình 5.23: Bộ đếm tỉ lệ trong module PWM 67
Hình 7.1 : Mạch động lực . 81
Hình 7.2: Mạch điều khiển . 82
Hình 7.3: Giao diện giao tiếp máy tính . 83
Hình 7.4: Dạng điện áp pha ngõ ra . 83
Hình 7.5 : Dạng điện áp dây ngõ ra 84




DANH SÁCH BẢNG BIỂU


Bảng 2.1: Giá trị điện áp các trạng thái đóng ngắt và vector không gian tương ứng 20
Bảng 3.1: Thông số động cơ . 26
Bảng 3.2 : Định nghĩa các chân trong IR2136 31
Bảng 5.1 : Thiết lập tần số hoạt động . 44
Bảng 5.2: Mô tả chức năng, tính chất các I/O trong MCU 49
Bảng 5.3: Trình bày sơ đồ các thanh ghi điều khiển TIMER1 . 53
Bảng 5.4: Trình bày các thanh ghi điều khiển Timer2/3 . 55
Bảng 5.5: Trình bày các thanh ghi điều khiển Timer4/5 . 57
Bảng 5.6: Định dạng kiểu lưu trữ kết quả . 62
Bảng 5.7: Bảng thanh ghi điều khiển module AD . 62
Bảng 5.8 : Bảng thanh ghi điều khiển module PWM 69
Bảng 5.9: Bảng tập lệnh MCU 6010 . 74

TÓM TẮT LUẬN VĂN


MỤC ĐÍCH LUẬN VĂN:

Tìm hiểu và thiết kế bộ biến tần truyền thống ( 6 khóa) ba pha điều khiển ĐCKĐB
theo phương pháp V/f và điều chế SINPWM .
Khảo sát nguyên tắc đóng cắt các khóa bán dẩn trong bộ nghịch lưu .
Kiểm tra, đánh giá dạng sóng điện áp ngõ ra.
Nguyên cứu giải thuật và viết chương trình điều khiển.



PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU



·

·

·

·


Tham khảo và tổng hợp tài liệu trong và ngoài nước.

Tiến hành thực nghiệm trên mô hình thực tế.

Theo dõi, đánh giá, nhận xét các thông số thực nghiệm.

Xử lý số liệu, tính toán, và viết báo cáo.



THỜI GIAN THỰC HIỆN

Thời gian thực hiện luận văn: 3/9/2006 – 30/12/2006.

ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN

Nghiên cứu này được thực hiện bằng các mô hình ở qui mô phòng thí nghiệm Điện tử
công suất đặt tại trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA NGHIÊN CỨU





Đề xuất mô hình biến tần điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha dùng trong các hệ
thống truyền động với giá thành thấp, đáp ứng được các yêu cầu cơ bản của thực tế.

Do hạn chế về mặt thời gian, điều kiện kinh tế nên trong phạm vi luận văn tốt nghiệp
này chỉ dừng lại ở điều khiển vòng hở động cơ không đồng bộ ba pha và hi vọng đề
tài sẽ được tiếp tục phát triển trong tương lai .