// _FBORPORPBOR_OFF & MCLR_EN; _FGSCODE_PROT_OFF; //Code protect disabled void InitMCPWMvoid; // Init PWM Module to drive the Inverter void InitADC10void; // A/D Init Subroutine to Read
Trang 1lu n v n Th c s thành công vui lòng xem file đính kèm.
Sau khi b o v Lu n v n Th c s , h c viên ph i ch nh s a n i dung quy n Lu n v n theo ý ki n c a H i đ ng đánh giá Lu n
v n Th c s , và th c hi n 01 b n cam đoan nh ng n i dung đã
ch nh s a (theo m u - không đóng chung vào cu n lu n v n)
đ trình cho cán b H ng d n khoa h c ký xác nh n đã ch nh
s a Sau đó n p 01 quy n Lu n v n hoàn ch nh v i bìa c ng
+ Nhãn đ a CD - ROM ph i ch a đ y đ các thông tin theo m u đính kèm
và 01
đ a CD-ROM
Trang 4H U
PH L C5.1 Ch ng trình ng d ng đi u khi n SRM
#include "p30F4011.h"
#define FCY 29491200 // // Fosc = 7.3728 MHz , XT_PLL16 7.3728*E6*16/4=29491200 7.2MHz FCY=28800000
#define PTPERvalue 922 // FPWM = 16 KHz(920) 7.2MHz 20KHz(720) ,[(Fcy/16K)/2]
#define RED_button FLTACON //¸}
#define change_direction PORTDbits.RD0
#define DIR_change_direction TRISDbits.TRISD0
#define RELAY_OPEN LATFbits.LATF4
#define DIR_RELAY_OPEN TRISFbits.TRISF4
#define PWM4L LATFbits.LATF0
#define PWM4H LATFbits.LATF1
#define DIR_PWM4L TRISFbits.TRISF0
#define DIR_PWM4H TRISFbits.TRISF1
#define change_2Phase PORTDbits.RD1
#define DIR_change_2Phase TRISDbits.TRISD1
#define change_3Phase PORTDbits.RD2
#define DIR_change_3Phase TRISDbits.TRISD2
#define change_4Phase PORTDbits.RD3
#define DIR_change_4Phase TRISDbits.TRISD3
#define hall_W PORTBbits.RB6
_FWDT(WDT_OFF); // Watchdog timer disabled
// _FBORPOR(PBOR_OFF & MCLR_EN & PWMxH_ACT_HI & PWMxL_ACT_HI); //Brown-out reset disabled , MCLR reset enabled
Trang 5// _FBORPOR(PBOR_OFF & MCLR_EN);
_FGS(CODE_PROT_OFF); //Code protect disabled
void InitMCPWM(void); // Init PWM Module to drive the Inverter void InitADC10(void); // A/D Init Subroutine to Read POT
void InitCN(void); // Change Notification for Hall Effect Sensors
unsigned int HallValue; // Variable containing the Hall Value from PORTB
unsigned int srm2Phase;
unsigned int srm3Phase;
unsigned int srm4Phase;
/*************************************************************
*************************************************************/
unsigned int CW2phaseTable[]= {
0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000,
};
unsigned int CCW3phaseTable[]= { //
0x0000, 0x0110, 0x0220, 0x0400, 0x0400, 0x0220,
};
unsigned int CW3phaseTable[]= {
Trang 6H U
0x0000, 0x0220,
0x0400, 0x0110, 0x0110, 0x0400, };
unsigned int CCW4phaseTable[]= { //
0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0400, 0x0220, 0x0800, 0x0110, };
unsigned int CW4phaseTable[]= {
0x0000, 0x0000,
0x0000, 0x0000, 0x0800, 0x0400, };
/****************************************************************
*****************************************************************/ void attribute (( interrupt )) _CNInterrupt (void)
{
IFS0bits.CNIF = 0; // clear flag
HallValue = PORTB & 0x0070; // mask RB6 & 5 & 4 (W V U)
HallValue = HallValue >> 4; // shift right 4 times ¦
Trang 7IFS0bits.CNIF = 0; // clear flag */
// -
if(srm2Phase == 1)
{
OVDCON = CW2phaseTable[HallValue]; // }
// -
if(srm3Phase == 1)
{ if(change_direction == 1)
Trang 8else
{
OVDCON = CCW3phaseTable[HallValue]; // -
Trang 9// -¤
//
if(srm4Phase == 1)
{ if(change_direction == 1)
Trang 10else
{
OVDCON = CCW4phaseTable[HallValue]; // -
Trang 11PDC1 = 0 ; // get value PTPERvalue 920*2
PDC2 = PDC1; // and load all three PWMs
PDC3 = PDC1; // duty cycles
} else*/
PDC1 = (ADCBUF0*0.00097)*1850 ; // get value PTPERvalue 920*2
PDC2 = PDC1; // and load all three PWMs
Trang 12srm2Phase = 0;
srm3Phase = 1;
srm4Phase = 0;
} else
srm3Phase = 0;
if(change_4Phase == 0) {
srm2Phase = 0;
srm3Phase = 0;
srm4Phase = 1;
} else
InitCN(); // Init CN for Hall effect sensor inputs
InitMCPWM(); // Init PWM for 16 kHz operation
InitADC10();
DIR_PWM4L = OUTPUT ;
DIR_PWM4H = OUTPUT ;
Trang 13ADPCFG = 0xFFF7; // all PORTB = Digital ; AN3 = analog
ADCON1 = 0x0064; // PWM starts conversion
ADCON2 = 0x0000; // simulataneous sample 1 channels
ADCHS = 0x0003; // Connect RB3/AN3
OVDCON = 0x0000; // allow control using OVD
PDC1 = 0; // init PWM 1, 2 and 3 to 0%(Duty_cycle)
PDC2 = 0;
PDC3 = 0;
SEVTCMP = 0x0000;
Trang 14IEC0bits.CNIE = 1; // enable CN interrupt
LATBbits.LATB8 = 1; //
TRISBbits.TRISB8 = 0; //
return;
}
Trang 15H U
L I CAM OAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng tôi.Các s li u, k t
qu nêu trong Lu n v n là trung th c và ch a t ng đ c ai công b trong b t k công trình nào khác
Tôi xin cam đoan r ng m i s giúp đ cho vi c th c hi n Lu n v n này đã
đ c c m n và các thông tin trích d n trong Lu n v n đã đ c ch rõ ngu n g c
H c viên th c hi n Lu n v n
(Ký và ghi rõ h tên)
Lê Long H
Trang 16H U
L I CÁM N
Trong quá trình th c hi n đ tài Lu n v n, em đ c s giúp đ c a quý th y
cô B môn đã tham gia gi ng d y l p chuyên ngành thi t b m ng và nhà máy đi n
và phòng qu n lý khoa h c công ngh nghành thi t b đi n tr ng H k thu t công ngh thành ph H Chí Minh và đ c bi t là s h ng d n t n tình c a TS Nguy n M nh Hùng, ng i đã giúp đ h ng d n t n tình và đ nh h ng đ tài đ
em hoàn thành đ c lu n v n này i u này đã giúp em hoàn thành đ c lu n v n đúng ti n đ và ti p thu đ c ki n th c quý giá
LÊ LONG H
Trang 17H U
TÓM T T
Máy đi n t tr thay đ i SRM là m t trong nh ng lo i máy đi n t tr thay đ i, không
có cu n dây trên rotor, c ng nh không s d ng nam châm v nh c u V i nhi u u
đi m nh : kh i đ ng v i mô men cao, hi u su t làm vi c r t cao, t n hao th p, và có
th v n hành c hai ch đ đ ng c và máy phát Và đ c bi t, SRM là lo i máy đi n có
th đi u khi n t c đ m n màng d a vào b đi u khi n vi x lý Vì v y, lu n v n s tìm
hi u, phân tích các lo i máy đi n SRM, nguyên lý ho t đ ng, và thi t k b đi u khi n cho các lo i SRM; bên c nh đó, thu t gi i đi u khi n nh m nâng cao mô men, c ng
nh công su t phát ra khi SRM v n hành ch đ máy phát c ng đ c phân tích và
th c hi n t m trong lu n v n ng d ng c a đ tài là Nghiên c u đ t o ra b đi u khi n t c đ máy đi n t tr thay đ i(SRM: Switched Reluctance Machines) gi m thi u t i đa đ nh p nhô môment (torque ripple) dùng cho xe đ p đi n , xe ôtô đi n
Trang 18of SRM, operating principles, and design of controllers for the SRM; besides, the control algorithm to improve torque, as well as SRM power output when operating in generator mode is also analyzed and meticulously done in the thesis Application of research topics is to create the speed controller Switched reluctance Machines (SRM: Switched reluctance Machines) minimizes torque ripple (torque ripple) for bikes, cars electric cars
Trang 19H U
M C L C
L I CAM OAN i
L I C M N ii
TÓM T T iii
ABSTRACT iv
M C L C v
DANH T VI T T T viii
DANH M C CÁC B NG ix
DANH M C CÁC BI U , TH , S , HÌNH NH x
M đ u 1
T ng quan 2
Ch ng1: T NG QUAN V CÁC MÁY I N T TR THAY I SRM 3
1.1 C u t o máy đi n t tr thay đ i 4
1.1.1.C u t o 4
1.1.2 Nguyên t c ho t đ ng 6
Ch ng2: T NG QUAN V B VI X LÝ DSPIC30F4011 8
2.1.Gi i thi u chung v h vi đi u khi n dspic30f4011 9
2.2 c đi m chung c a vi đi u khi n dsPic30F4011 9
2.2.1.Kh i x lý trung tâm CPU 9
2.2.2.B chuy n đ i t ng t s ADC 10
2.2.3.Các c ng vào ra I/O Port và các ngo i vi 10
2.2.4.B x lý tín hi u s 10
2.2.5.M t s đ c đi m khác 10
2.3.C u trúc c a vi đi u khi n dsPic30F4011 11
2.3.1.Kh i x lý trung tâm CPU 11
2.3.2.Kh i t o đ a ch AGU 15
2.3.2.1.Ch đ đ a ch l nh 15
2.3.2.2.Ch đ đ o bit đ a ch 17
Trang 20H U
2.3.3.T ch c b nh và b nh ch ng trình 18
2.3.3.1.Không gian đ a ch ch ng trình 18
2.3.3.2.Truy xu t d li u t b nh ch ng trình s d ng các l nh b ng 19
2.3.3.3.Truy xu t d li u 20
2.3.4.Các c ng vào ra I/O Port 22
2.3.5.Ng t và c ch ng t 24
2.3.6.Các b đ nh th i 26
2.3.7.B chuy n đ i t ng t s ADC 30
2.3.7.1.B đ m k t qu bi n đ i A/D 30
2.3.7.2 Các b c th c hi n bi n đ i A/D 30
2.3.7.2.1 Thi t l p c u hình Module A/D 30
2.3.7.2.2.C u hình cho ng t ADC n u c n 30
2.3.7.2.3.B t đ u l y m u 31
2.3.7.2.4 i đ th i gian c n thi t đ hoàn thành 31
2.3.7.2.5.K t thúc l y m u, b t đ u bi n đ i 31
2.3.7.2.6 i bi n đ i k t thúc b i m t trong hai đi u ki n sau 31
Ch ng3: NGHIÊN C U VÀ CH T O B I U KHI N MÁY I N T TR THAY I SRM 32
3.1.Gi i thi u chung v máy đi n DC 33
3.2 V n hành đ ng c DC 35
3.3 V n hành máy phát DC 37
3.4.Máy đi n t tr thay đ i 39
3.4.1 Khái quát 39
3.4.2 V n hành máy đi n t tr thay đ i SRM 58
3.4.3 Nh ng thông s c a máy đi n DC, SRM và b đi u khi n 63
3.4.4 o đ c thông s k thu t c a máy đi n DC 65
3.4.5 o đ c thông s k thu t c a đ ng c DC 66
3.4.6 o đ c thông s k thu t c a máy phát DC 69
Ch ng4: THI CÔNG VÀ CÁC K T QU O T 72
Trang 21H U
4.1.Ph n c ng 73
4.1.1 Các kh i ngu n 74
4.1.2 Kh i các b l c thông th p 75
4.1.3 Kh i bi n đ i DAC 75
4.1.3.1 Ho t đ ng c a DAC và tính ch t c a nó 75
4.1.3.2 Các tham s c a b chuy n đ i DA 76
4.1.3.3 B chuy n đ i DA theo ki u thang đi n tr R-2R (R-2R ladder) 77
4.2 Kh i x lý trung tâm 78
4.3 Thu t toán đi u khi n máy đi n t tr thay đ i SRM 80
4.4 o đ c thông s k thu t c a máy đi n 87
4.4.1.M i quan h gi a dòng đi n pha các góc kích, đ ng c SRM 87
4.4.2 M i quan h gi a dòng đi n pha các góc kích, máy phát SRM 95
4.5 So sánh máy đi n DC v i SRM 103
4.5.1.V n hành ch đ đ ng c 103
4.5.2.V n hành ch đ máy phát 106
4.5.3.Tóm t t k t qu th c nghi m 109
Ch ng5: K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N TÀI 110
TÀI LI U THAM KH O 112
Trang 23B ng 3.5: Tr ng thái đóng m c a mostfet đi u khi n đ ng c SRM, nckđh 52
B ng 3.6: Tr ng thái đóng m c a mostfet đi u khi n đ ng c SRM, cckđh 55
B ng 3.7: Thông s máy đi n DC 64
B ng 3.8: Thông s máy đi n SRM 4 phase 8/6 65
B ng 4.1: K t qu th c nghi m trên máy đi n DCvà SRM 109
Trang 25đ i 40 Hình3.10: S đ n i dây gi a stator và b đi u khi n 41 Hình 3.11: S đ m ch t ng đ ng cho 1 pha SRM 44 Hình3.12: i n c m L, tín hi u các c m bi n hall (H1, H2),xung PWM t ng pha 49 Hình 3.13: S đ m ch đi u khi n, v n hành đ ng c SRM (Q1: PWM, Q2: ON)- chuy n m ch cho motor ho t đ ng ch đ [11] (a) M ch đi u khi n t nh , (b) Chi u dòng đi n pha khi Q1tác d ng c nh lên thì dòng đi n ch y qua ph n ng theo hình b, (c) Chi u dòng đi n pha khi Q1tác d ng c nh xu ng xu t hi n dòng chuy n
m ch xoay t do theo hình c, (d) Chi u dòng đi n pha khi Q1 và Q2 tr ng thái OFF 50 Hình 3.14: i n c m t ng pha, xung PWM t ng pha, tín hi u c m bi n hall (H1, H2) và tín hi u chuy n m ch tu n t cho motor quay ng c chi u kim đ ng h 51 Hình3.15: Th t kích mostfet, ng c chi u kim đ ng h 53 Hình 3.16: i n c m L, tín hi u các c m bi n hall (H1, H2), xung PWM t ng pha,
đ ng c ho t đ ng cckđh 54 Hình3.17: Th t c p ngu n cho các pha, cckđh 56 Hình3.18: Dòng đi n phase, đi n c m, t thông móc vòng, PWM 57 Hình3.19: i n c m, tín hi u c m bi n hall, PWM khi v n hành ch đ máy 58 Hình3.20: i n c m, PWM, t thông móc vòng và dòng đi n phase[14] 59 Hình3.21: S đ m ch đi u khi n, v n hành máy phát SRM (Q1: PWM, Q2: ON)-chuy n m ch cho motor ho t đ ng ch đ [11] (a) M ch đi u khi n chuy n m ch
t nh, (b) Chi u dòng đi n phase khi Q1 tác d ng c nh lên, (c) Chi u dòng đi n phase khi Q1tác d ng c nh xu ng, (d) Chi u dòng đi n phase khi Q1 và Q2 tr ng thái OFF 60
Trang 27H U
Hình4.18: M i quan h gi a moment và t c đ , đ ng c SRM v n hành t c đ th p 89 Hình4.19: D ng sóng SRM v n hành t c đ th p ,d ng sóng c a c m hall (ch1,ch2), PWM (Ch3), dòng 1 pha (Ch4) 90 Hình4.20: M i quan h gi a moment và t c đ , đ ng c SRM v i các góc kích khác nhau 91 Hình4.21: M i quan h gi a công su t và t c đ , đ ng c SRM v i các góc kích khác nhau 92 Hình4.22: M i quan h gi a hi u su t và t c đ , đ ng c SRM v i các góc kích khác nhau 93 Hình4.23: Các d ng sóng đo đ c khi v n hành đ ng c SRM v i các góc kích khác nhau: (a)B c/ t t góc : 0°/ 90°, 1800rpm, (b) B c/ t t góc: -20°/ 100°, 2400rpm, (c) B c/ t t góc: -40°/ 90°, 2800rpm 94 Hình4.24: M i quan h gi a moment và t c đ , máy phát SRM 95 Hình4.25: M i quan h gi a công su t và t c đ , máy phát SRM 96 Hình4.26: M i quan h gi a hi u su t và t c đ , máy phát SRM 97 Hình4.27: Ba d ng sóng dòng đi n phase, máy phát SRM(a) B c/ t t góc 90°/ 260°, 4000rpm, (b) B c/ t t góc 90°/ 260°, 3000rpm, (c) B c/ t t góc 90°/ 260°, 2000rpm Tín hi u sensor (Ch1, Ch2), dòng đi n phase (Ch3), dòng đi n n p cho ngu n (Ch4) 98 Hình4.28: M i quan h gi a moment và t c đ , máy phát SRM 99 Hình4.29: M i quan h gi a công su t và t c đ , máy phát SRM 100 Hình4.30: M i quan h gi a hi u su t và t c đ , máy phát SRM 101 Hình4.31: Ba d ng sóng đo đ c khi v n hành SRM ch đ máy phát (a) B c/ t t góc 90°/ 260°, 3800rpm, (b) B c/ t t góc 90°/ 260°, 3800rpm, (c) B c/ t t góc 90°/
260, 3800rpm 102 Hình4.32: So sánh moment đ ng c DC và đ ng c SRM 103 Hình4.33: So sánh công su t đ ng c DC và đ ng c SRM 104 Hình4.34 : So sánh hi u su t đ ng c DC (24V) và đ ng c SRM(48V) 105
Trang 29H U
Trang 30H và tên h c viên: LÊ LONG H
Ngày sinh:15/04/1975 N i sinh: Ti n Giang
Trúng tuy n đ u vào n m: 2009
Là tác gi lu n v n:
NGHIÊN C U I U KHI N MÁY I N T TR THAY I
Chuyên ngành:Thi t b m ng và nhà máy đi n Mã ngành: 60 52 50
Trang 31H U
Ng i cam đoan Cán b H ng d n
(Ký, ghi rõ h tên) (Ký, ghi rõ h tên)
Lê Long H TS Nguy n M nh Hùng
Trang 32H U
H & TÊN : LÊ LONG H
NGHIÊN C U I U KHI N MÁY I N T TR
Trang 34H U
NHI M V LU N V N TH C S
H tên h c viên: Lê Long H Gi i tính:Nam
Ngày, tháng, n m sinh: 15/04/1975 N i sinh:Ti n Giang
I- TÊN TÀI:
NGHIÊN C U I U KHI N MÁY I N T TR THAY I
II- NHI M V VÀ N I DUNG:
- ch ng 1: T ng quan v các máy đi n t tr thay đ i
- ch ng 2 : T ng quan v b vi x lý dspic30f4011
- ch ng 3 : Nghiên c u và ch t o b đi u khi n máy đi n t tr thay đ i
- ch ng 4 : Thi công và các k t qu đo đ t
- ch ng 5 : K t lu n và h ng phát tri n đ tài
III- NGÀY GIAO NHI M V : 15/09/2011
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 29/06/2012
V- CÁN B H NG D N: TS NGUY N M NH HÙNG
CÁN B H NG D N KHOA QU N LÝ CHUYÊN NGÀNH
Trang 35ng d ng trong th c ti n
Hi n nay SRM đã đ c các n c tiên ti n trên th gi i nh M , Nh t, c,…dùng trong các ng d ng khác nhau: đ ng c máy bay, máy gi t, máy khoan, máy say nghi n,và các lo i ph ng ti n giao thông M t trong s đó mà đ tài mu n nghiên c u trong lu n v n này là ng d ng SRM cho vi c đi u khi n t c
đ và t i u moment cho máy đi n t tr thay đ i (Switched Reluctance Motor – SRM)
Trang 36v nh c u là r t hi m và s c n ki t trong t ng lai Do v y, SRM không nh ng hoàn
h o v k thu t mà còn mang tính kinh t cao Gi i thu t đi u khi n góc kích cho SRM đã mang l i moment và công su t v t tr i Công trình nghiên c u này đã thu
đ c k t qu kh thi và nói lên r ng SRM là máy đi n t t nh t s đ c ng d ng cho các ph ng ti n giao thông trong t ng lai H n th n a, v n hành ch đ máy phát s tái t o n ng l ng cho accqui, giúp cho v n hành xe v i th i gian dài
h n
Lý thuy t phân tích và k t qu th c nghi m đã ch ra r ng: Nh ng ph ng
ti n giao thông s d ng SRM trong m ch đ ng l c s v n hành m t cách êm ái,
mi n t c đ r ng, có kh n ng n p n ng l ng cho accqui, kéo dài th i gian s
d ng và ti t ki m đ c ti n b c
Trang 38Máy đi n t tr thay đ ig m 2 ph n chính: stator và rotor
+ Stator đ c ghép b ng các lá thép k thu t đi n, đ c ch t o d ng c c t
d ngmáy đi n t tr thay đ ith ng g p là 6/4; 8/6; 12/10 …
=>Các c u trúc này đ m b o cho moment t ng t i m i v trí luôn khác không
Trang 39H U
Hình1.2.a, b: C u t o máy đi n t tr thay đ i6/4 c c, 8/6 c c, 10/8 c c
Hình1.2.c:Stator và rotor c a máy đi n t tr thay đ i
Trang 40Hình1.3: V trí th ng hàng và không th ng hàng c a Roto so v i Stator
- Nh trên hình 1.4a thì pha C đang v trí th ng hàng, còn trên hình 4b thìpha A đang v trí th ng hàng Các pha còn l i không v trí th ng hàng
Hình1.4: Hình thuy t minh nguyên lý ho t đ ng c b n