Báo Cáo Nghiên cứu và ứng dụng fpga trong điều khiển tốc độ động cơ 3 pha không đồng bộ sử dụng phương pháp

NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG FPGA TRONG ĐIỀU KHIỂN
TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 3 PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ
SỬ DỤNG PHưƠNG PHÁP SIN PWM
RESEARCH ON FPGA AND FPGA BASED ON SPEED CONTROL OF
3 PHASE AC INDUCTION BY USING SINUSOIDAL PWM

SVTH: Lê Ngọc Việt Linh, Hồ Trọng Nghĩa, Lê Văn Long
Lớp 05D3A, Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa
GVHD: ThS. Nguyễn Văn Tấn
Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa

TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu, ứng dụng công nghệ Mảng cổng khả trình dạng trường (FPGA) của
Xilinx vào điều khiển tốc độ động cơ 3 pha bằng phương pháp Sin PWM. Xilinx FPGA là một thiết
bị logic khả trình được phát triển bởi Xilinx, được xem là thiết bị phần cứng hiệu quá trong lĩnh vực
thiết kế tạo mẫu. Đề tài sử dụng Xilinx FPGA SPARTAN XC3S100E để tạo tín hiệu Sin PWM dùng
trong lĩnh vực điều khiển tốc độ động cơ.
ABSTRACT
This project presents a Xilinx Field Programmable Gate Array (FPGA) based speed control
of AC Induction using sinusoidal PWM technique. Xilinx FPGA is a programmable logic device
developed by Xilinx which is considered as an efficient hardware for the rapid prototyping. This
project used Xilinx FPGA SPARTAN XC3S100E to generate Sinusoidal PWM signals to control the
AC Induction Motor.
1. Lời mở đầu
Phương pháp điều biến độ rộng xung Sin (Sinusoidal Pulse Width Modulation -
SinPWM) và Điều biên độ rộng xung Vectơ không gian là những phương pháp phổ biến
nhất trong lĩnh vực điều khiển động cơ xoay chiều.
Cùng với sự thành công trong việc tăng cường độ tin cậy và khả năng hoạt động,
công nghệ điều khiển số đã vượt qua điều khiển tương tự.
Những ưu thế của điều khiển số đó là:
1 Khả năng tái cấu hình
2 Khả năng tùy chỉnh chế độ năng lượng
3 Ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài
4 Ít nhạy cảm hơn với sự thay đổi nhiệt độ
Thực tế thì vi xử lý đã được ứng dụng để tạo ra bộ PWM gần như đạt đến mức qui
chuẩn. Lĩnh vực điều khiển số sử dụng vi xử lý [1] có những ưu thế về tính linh hoạt, độ
tin cậy cao và giá thành rẻ. Nhưng đối với những yêu cầu điều khiển khắt khe của những
hệ thống hiện đại thì phần lớn những vi xử lý đều không đáp ứng nổi về tốc độ tính toán.
Các bộ xử lý tín hiệu số (Digital Signals Processors) và vi điều khiển cũng được
dùng trong những ứng dụng điều khiển số. Thế nhưng các bộ xử lý tín hiệu số và vi điều
khiển đã không còn theo kịp với những ứng dụng mới đòi hỏi hiệu suất cao hơn và linh
hoạt hơn mà không tăng chi phí và tài nguyên.
Xa hơn nữa vi xử lý, vi điều khiển và các bộ xử lý tín hiệu số là những “cỗ máy”
tuần tự, thực thi nhiệm vụ một cách tuần tự thế nên cần đến thời gian lâu hơn để hoàn
thành những nhiệm vụ.
Công nghệ ASIC cung cấp một giải pháp về tốc độ và giá thành hạ cho những ứng
dụng riêng có thị trường rộng lớn. Sự tiến bộ của công nghệ làm cho vòng đời của phần
lớn các sản phẩm điện tử hiện đại ngắn lại so với chu kì thiết kế. Sự phát triển của FPGA
đã mở ra một hướng mới vừa có thể rút ngắn chu kì thiết kế và giảm thiểu chi phí. Sự đơn
giản và khả năng lập trình được của FPGA đã làm cho công nghệ này trả thành lựa chọn
ưu thích khi thiết kế tạo mẫu cho hệ thống số. Khi so sánh về tính năng điều khiển và hoạt
động thì bộ điều khiển PWM dùng công nghệ FPGA tốt hơn so với DSPs [2].