Thiết kế bộ nghịch lưu cho hệ thống UPS có khả năng kết nối lưới

Trang 1

SVTH: Nguyễn Văn Chung – Lớp TBĐ-ĐT1-K51 1

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

Chương 1: TÌM HIỂU VỀ UPS VÀ ỨNG DỤNG 3

1.1 Giới thiệu chung về UPS 3

1.2 Phân loại UPS : 4

1.3 Ứng dụng của UPS trong thực tế : 9

Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 11

2.1 Thuật toán tạo sóng sin 11

2.2 Các khối mạch sử dụng 17

2.3 Tính toán mạch lọc thông thấp 24

Chương 3: XÂY DỰNG KHÂU ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 30

3.1 Nguyên lý chung của khâu tự động điều chỉnh điện áp : 30

3.2 Xây dựng mô hình toán cho các khâu của mạch nghịch lưu : 30

Chương 4 NGHIÊN CỨU CÁC MODULE CƠ BẢN CỦA DSPIC33FJ12MC202 37

4.1 Tổng quan về vi điều khiển dsPIC33FJ12MC202: 37

4.2 Cấu trúc vi điều khiển : 38

4.3 Tổ chức bộ nhớ: 40

4.4 Khái quát về các thanh ghi: 41

4.5 Giới thiệu các module cơ bản 43

Chương 5: TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP HÕA ĐỒNG BỘ 63

5.1 Nhu cầu hòa đồng bộ vào lưới 63

5.2 Các điều kiện hòa đồng bộ 63

5.3 Vòng khóa pha (Phase Locked Loop - PLL) 63

Chương 6: MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ ĐO ĐƯỢC 73

KẾT LUẬN 75

Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU

Sự ra đời, phát triển nhanh và ngày càng hoàn thiện của các linh kiện điện tử,

đặc biệt là vi xử lý đã tạo ra sự thay đổi sâu sắc và phát triển mạnh mẽ trong các thiết bị, hệ thống thiết bị điện - điện tử Nhằm đảm bảo tính liên tục và chất lượng cung cấp điện cho những tải nhạy cảm mà không phụ thuộc trạng thái hệ thống cung cấp, phương pháp duy nhất là sử dụng bộ nguồn dự trữ làm việc tin cậy

Hơn nữa, hiện nay năng lượng ngày càng cạn kiệt, nên nhiều nguồn năng lượng mới đã và đang được chú ý, sử dụng nhiều hơn như: năng lượng mặt trời, năng lượng gió, Các nguồn năng lượng có thể nói là vô tận này sẽ giúp tạo ra nguồn điện năng lớn nếu được sử dụng tốt, giảm đáng kể gánh nặng cho thủy điện và nhiệt điện hiện nay đang phải gánh vác

Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên em đã quyết định chọn đề tài nghiên cứu là:

“Thiết kế bộ nghịch lưu cho hệ thống UPS có khả năng kết nối lưới”

Em đã cố gắng nghiên cứu và thiết kế dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Hoàng Anh và thầy Nguyễn Thành Khang Tuy nhiên, do sự hạn chế về nhiều mặt nên chắc chắc đồ án này còn nhiều thiếu xót Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để đề tài này hoàn thiện hơn!

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Chung

Trang 3

Chương 1: TÌM HIỂU VỀ UPS VÀ ỨNG DỤNG

1.1 Giới thiệu chung về UPS

UPS được viết tắt của cụm từ tiếng Anh: Uninterruptible Power Supplier

được hiểu như là hệ thống nguồn cung cấp liên tục hay đơn giản hơn là bộ lưu trữ

điện dự phòng nhằm làm tăng độ tin cậy cung cấp điện cho hệ thống

Điều cần chú ý trước hết của những sự cố và hậu quả của nó về phương diện:

An toàn cho người

An toàn cho thiết bị nhà xưởng

Mục tiêu vận hành kinh tế

Ta cần phải tìm cách loại bỏ tất cả các sự cố Có nhiều giải pháp kỹ thuật khác nhau cho vấn đề này, những giải pháp này được so sánh trên cơ sở của hai tiêu chuẩn sau để đánh giá:

Cung cấp điện liên tục

Chất lượng điện cung cấp

Trang 4

Hoạt động như một giao diện giữa hệ thống cung cấp điện và những tải nhạy

cảm, UPS cung cấp cho tải một năng lượng điện liên tục, chất lượng cao, không phụ thuộc mọi tình trạng của hệ thống cung cấp

UPS tạo ra một điện áp cung cấp tin cậy:

Không bị ảnh hưởng của những sự cố của hệ thống cung cấp, đặc biệt khi hệ thống cung cấp ngừng hoạt động

Phạm vi sai số cho phép tuỳ theo yêu cầu của những thiết bị điện nhạy cảm UPS có thể cung cấp điện áp tin cậy, độc lập và liên tục thông qua các khâu trung gian: Acquy và chuyển mạch tĩnh

1.2 Phân loại UPS :

1.2.1 Phân biệt theo chế độ làm việc

a UPS offline :

Hình 1.1 Cấu trúc bộ UPS offline

Trang 5

Nghịch lưu nối song song với hệ thống cung cấp là nguồn dự trữ phòng tình trạng khẩn cấp

Trong quá trình vận hành, nguồn lưới được cung cấp trực tiếp đến tải mà không qua nghịch lưu

Nếu sự cố hệ thống cung cấp điện hoặc điện áp hệ thống cung cấp điện không nằm trong sai số cho phép thì tải chuyển từ hệ thống cung cấp điện qua nghịch lưu trong thời gian ngắn <10 ms Khi điện áp hệ thống cung cấp được phục hồi,tải sẽ tự động chuyển về hệ thống cung cấp

Dùng với tải P <2 KVA

Thời gian chuyển mạch phù hợp với tải nhạy cảm

Nhƣợc điểm:

Thời gian chuyển mạch từ khi sự cố điện lưới cho đến khi nguồn pin cung cấp cho thiết bị tiêu thụ Công tắc ngắt điện khỏi nguồn lưới để chuyển sang dùng điện từ pin phải đảm bảo khi ngắt hoàn toàn ra khỏi lưới điện mới được phép cung cấp điện từ bộ inverter bởi nếu không dòng điện cung cấp từ pin

sẽ phải cấp cho cả lưới điện địa phương - và cũng như máy phát điện, hệ thống sẽ hư hỏng vì quá tải

UPS offline không có công dụng ổn áp khi chúng sử dụng điện lưới bình thường - bởi đơn giản khi không có sự cố về lưới điện thì các thiết bị phía sau UPS đơn thuần được nối trực tiếp với lưới điện thông qua rơ le

b UPS online

Trang 6

Hình 1.2 Cấu trúc UPS online

Được chèn vào giữa hệ thống cung cấp và tải Toàn bộ điện năng cung cấp cho tải đều phải qua nghịch lưu do vậy việc cung cấp điện được liên tục trong phạm vi sai số cho phép của f, U

Không phụ thuộc vào trạng thái của hệ thống cung cấp điện

Áp dụng cho tải có công suất trung bình P 40 KVA

1.2.2 Phân loại UPS dựa theo bộ chuyển đổi

Hình 1.3 Cấu trúc UPS tĩnh

a UPS tĩnh: Sử dụng bộ chuyển đổi tĩnh thực hiện cung cấp năng lượng

Trang 7

Giới hạn dòng trong vận hành cho phép Icp=2.33Iđm

Cách li về điện

Bảo dưỡng và vận hành đơn giản, làm việc tin cậy cậy chắc chắn

Khả năng phản ứng tức thời trước những dao động biên độ của hệ thống cung cấp, sử dụng thiết bị điều khiển vi xử lí dựa trên kĩ thật số

Biên độ điện áp điều chỉnh trong phạm vi sai số 0.5% 1%, thời gian

điều chỉnh nhanh, kích thước và trọng lượng của hệ nhỏ

Sử dụng máy điện quay để thực hiện biến đổi năng lựợng

Một bộ UPS quay hoạt động nhờ vào quán tính cao của bánh đà khối lượng lớn (Flywheel energy storage) để cung cấp năng lượng trong trường hợp có sự cố điện ngắn hạn Bánh đà hoạt động như 1 bộ đệm chống lại sự tăng hay giảm đột ngột

Trang 8

của nguồn cung cấp vì những sự cố ngắn hạn đó không thể ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ quay của bánh đà khối lượng lớn Đây là 1 trong những dạng thiết kế cổ điển nhất trong lịch sử ngành điện

Có thể coi UPS quay là một bộ UPS online vì nó hoạt động cả trong điều kiện bình thường Tuy nhiên, nó chỉ bảo vệ hệ thống tải trong khoảng thời gian từ 10 đến 20 giây trước khi bánh đà quay chậm xuống dưới mức cho phép và đầu ra bị ngắt

Một hệ thống UPS quay tiêu biểu bao gồm các thành phần sau:

1 động cơ kéo 1 máy phát điện đồng bộ (Máy phát và động cơ được liên kết

về mặt cơ khí nhờ hệ thống li hợp, đai truyền v.v.)

Trục quay máy phát được gắn với 1 bánh đà khối lượng lớn

Khi hệ thống xảy ra sự cố ngắn hạn, động cơ bị ngắt điện Bánh đà tiếp tục quay (do quán tính lớn), do đó tiếp tục kéo máy phát và cung cấp điện cho đầu ra

1.2.3 Sơ đồ nguyên lí chung của UPS :

Trang 9

CL: Cung cấp nguồn một chiều cho nghịch lưu và nạp thường trực cho acquy AQ: Tạo năng lượng dự trữ cung cấp cho nghịch lưu khi xảy ra:

ĐK: Bao gồm cả hệ thống phản hồi ,điều khiển hoạt động của CL, NL và quá

trình phóng nạp AQ, ổn định cung cấp điện theo yêu cầu

1.3 Ứng dụng của UPS trong thực tế :

Hiện nay nhu cầu ứng dụng UPS trong các lĩnh vực tin học, viễn thông, ngân hàng, y tế, hàng không là rất lớn Số lượng UPS được sử dụng gần bằng 1/3 số lượng máy tính đang được sử dụng Có thể lấy một vài ví dụ về các thiết bị sử dụng UPS, đó là những máy tính, việc truyền dữ liệu và toàn bộ thiết bị ở một trạng thái nào đều là rất quan trọng và không cho phép được mất điện UPS được sử dụng trong ngành hàng không để đảm bảo sự thắp sáng liên tục của đường băng sân bay

Trang 10

4 Y tế, công nghiệp Dụng cụ y tế, thang máy, thiết bị đo nhiệt độ, thiết bị

điều khiển chính xác

5 Chiếu sáng Đường hầm, đường băng sân bay, nhà công cộng

6 Các ứng dụng khác Máy quét hình, cung cấp năng lượng cho máy bay

Nói tóm lại UPS là một nguồn điện dự phòng, nó có mặt ở mọi chỗ mọi nơi, những nơi đòi hỏi cao về yêu cầu cấp điện liên tục

Bởi tầm quan trọng của UPS, đồ án của em có mục tiêu thiết kế bộ UPS vừa có khả năng chạy độc lập (nghịch lưu), đồng thời có khả năng kết nối với lưới điện (hòa đồng bộ)

Trang 11

Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

2.1 Thuật toán tạo sóng sin

2.1.1 Phương pháp tạo sóng điều biến :

Có hai phương pháp để tạo ra sóng điều biến :

1 Phương pháp sử dụng sóng sin cao tần :

Được mô tả bằng hình vẽ sau :

Hình 2.1 Phương pháp sóng sin cao tần

Nguyên lý : sử dụng sóng sin có tần số cao cho giao với sóng sin tần số mong

muốn để tạo ra sóng điều biến như hình vẽ

2 Phương pháp sử dụng sóng tam giác :

Trang 12

Hình 2.2 Phương pháp sóng mang tam giác

Nguyên lý: sử dụng sóng tam giác tần số cao cho giao với sóng sin tần số mong

muốn để tạo ra sóng điều biến

2.1.2 Nguyên lý tạo sóng sin

a) Cấu trúc mạch Half-bridge (Nửa cầu) :

2

I V

Trang 13

Theo hình vẽ trên : khi ta cấp tín hiệu điều biến sóng Sin để kích mở khóa K1 và

K2 thì điện áp đặt trên điện trở sẽ có dạng hình Sin.Và biên độ điện áp sóng Sin

Trang 14

I B

Ta thấy rằng : [sin( t)-sin( t)] 2

Dấu bằng xảy ra khi và chỉ khi : sin( t ) sin( t ) 180O

Vậy nên tín hiệu sóng Sin điều biến phải lệch pha nhau 180o để biên độ điện áp

Trang 15

c) Tỷ số điều biến :

Xét tỷ số điều biến biên độ : đó là mối quan hệ giữa biên độ sóng sin chuẩn

và sóng tam giác, ký hiệu là ma :

pk

ac

A m

Với A là biên độ sóng sin chuẩn

cpk là biên độ sóng mang tam giác

I

AB V V

m a

miền tuyến tính

miền tuyến quá

Hình 2.7 Mối quan hệ giữa tỷ số điều biến biên độ

Tỷ số điều biến tần số: là tỷ số giữa tần số sóng mang (fpwm) và sóng sin chuẩn (fsin), ký hiệu tỷ số này là mf :

pwm f

c

f m

f

Thường thì mf > 9 để đảm bảo tỷ lệ hài trong điện áp đầu ra bé

2.1.3 Mô phỏng trên Psim :

Cách tạo ra tín hiệu điều biến :

Trang 16

Sử dụng một tín hiệu sin chuẩn giao với sóng tam giác qua bộ so sánh ta sẽ

có được sóng điều biến

Hai tín hiệu sóng sin chuẩn đặt lệch pha nhau góc 1800

Hình 2.8 Sơ đồ mô phỏng trên PSim

Hình 2.9 Dạng sóng tín hiệu điều biến đầu ra (trước lọc)

Trang 17

Hình 2.10 Dòng và áp trên điên trở R (sau lọc)

Nguyên lý tạo sóng sin được trình bày ở trên là cơ sơ để ta thiết kế mạch động lực cho phần nghịch lưu

2.2 Các khối mạch sử dụng

2.2.1 Mạch động lực

Có hai lựa chọn chính cho việc sử dụng khoá đóng cắt công suất trong điều khiển động cơ đó là MOSFET và IGBT Cả hai loại MOSFET và IGBT đều là linh kiện được điều khiển bằng điện áp, nghĩa là việc dẫn và ngưng dẫn của linh kiện được điều khiển bằng một nguồn điện áp nối với cực gate của linh kiện thay vì là dòng điện trong các bộ nghịch lưu sử dụng transitor như trước đây Vì vậy cách sử dụng loại linh kiện này làm cho việc điều khiển trở nên dễ dàng hơn

Trang 18

Ngày nay đã có nhiều cải tiến trong việc sản xuất, MOSFET có thể hoạt động ở tần số đóng cắt cao hơn với RDS(on) nhỏ (khoảng vài miliohm) làm cho tổn thất công suất được giảm đi rất nhiều Vì vậy ngày nay, đa số các bộ nghịch lưu thường sử dụng MOSFET hơn là IGBT như trước kia

Điện áp một chiều đưa vào là Vdc = 350V

Chọn van cho mạch lực ta phải dựa vào một số điều kiện sau :

Đối với van hoạt động ở chế độ làm mát tự nhiên (không có cánh tản nhiệt) Dòng làm việc của van bằng khoảng 10% dòng điện định mức cho phép của van Iđm = 10%Ivan => Ivan = 10.Iđm = 10.4,5 = 45(A)

Đối với van làm việc ở chế độ có cánh tản nhiệt làm mát, dòng điện làm việc của van cho phép khoảng 30%Iđm

 Ivan = 10

3 Iđm = 10

3 4,5 = 15 (A) Nếu có cánh tản nhiệt và làm mát cưỡng bức bằng quạt gió làm mát dòng làm việc cho phép có thể tới 70%.Iđm

 Ivan = 10

7 Iđm = 10

7 4,5 = 6,43 (A) Nếu van làm việc được làm mát cưỡng bức bằng nước dòng làm việc cho phép có thể tới 90%.Iđm

 Ivan = 10

9 Iđm =10

9 4,5 = 5 (A)

Trang 19

Vì van hoạt động ở chế độ có cánh tản nhiệt làm mát nên ta chọn MOSFET

IRFP460 (với các thông số VDSS = 500V, ID = 20A, RDS(on) = 0.27 )

(gate drive scheme) Có 2 phần cơ bản trong việc điều khiển các đóng ngắt linh kiện công suất là: điều khiển phía cao (high side – Q1) và phía thấp (low side Q2)

Trang 20

Hình 2.12 Ví dụ sơ đồ điều khiển MOSFET

Trong ví dụ trên Q1 và Q2 luôn ở trạng thái làm việc đối nghịch nhau Khi Q1 ở trạng thái ON thì Q2 ở trạng thái OFF và ngược lại Khi Q1 đang ở trạng thái OFF chuyển sang trạng thái ON => chân S của Q1 chuyển từ ground sang điện áp cao (high voltage rail) Do đó muốn kích Q1 tiếp tục ON thì phải tạo điện áp kích VGS1 có giá trị VGS1= VSQ1 + ∆V Trong khi đó tín hiệu ra của vi xử lý điều khiển đóng ngắt các khóa chỉ có giá trị điện áp +3.3V (so với ground) Nên cần phải có mạch lái để tạo trôi áp và cách ly trong việc đóng ngắt phía cao Q1 Tuy nhiên đối với Q2 thì chân S được nối ground, do đó điện áp kích VGS2 chỉ cần có giá trị ∆V Do đó việc đóng ngắt khóa low side (Q2) được điều khiển dễ dàng hơn

Ở đây ta thiết kế mạch lái dùng IC lái IR2110

Hình 2.13 Mạch lái

Trang 21

Sử dụng 2 IC lái IR2110, thứ tự các chân được nối như hình vẽ trên, nguồn cấp cho nó là 5V và 15V, được tạo bởi IC ổn áp 7805 và 7815 đã nói đến ở trên Các đầu vào 10 và 12 được nối với đầu ra của mạch cách ly Tụ C2 và C4 là các tụ bootstrap Đầu ra của giăm J1 và J4 được nối tới để điều khiển mạch lực

Giới thiệu IC IR2110

IR2110 là loại IC chuyên dụng để lái MOSFET và IGBT của hãng IR (International Rectifier) IC này có 1 kênh output (mỗi kênh gồm high side

và low side) có thể lái cho một nhánh của cầu bán dẫn

2.2.3 Mạch điều khiển

Dùng vi điều khiển dsPIC33FJ12MC202 (đây là 1 loại vi điều khiển khá mạnh

và sẽ được trình bày rõ hơn ở phần sau)

Mạch điều khiển có nhiệm vụ phát ra xung điều khiển để điều khiển các khóa bán dẫn của bộ nghịch lưu ba pha qua mạch cách ly và mạch lái

Trang 22

Hình 2.14 Mạch điều khiển

Mạch gồm nguồn 3,3V cấp vào chân VDD và chân AVDD của vi điều khiển, bộ tạo xung dao động thạch anh 7,37MHz được nối vào chân 9 và chân 10 Chân đọc tín hiệu phản hồi ADC được nối vào chân 2 Các chân 4 (PGD1), chân 5 (PGC1), chân MCLR dùng để nạp chương trình cho vi điều khiển Các đầu ra của tín hiệu PWM nằm ở các chân 23, 24, 25, 26

2.2.4 Mạch cách ly

Các mạch phát ra tín hiệu để điều khiển mạch công suất bán dẫn phải được cách

ly về điện Điều này có thể thực hiện được bằng mạch cách ly quang hoặc bằng biến áp xung Mạch cách ly là phần nối giữa mạch điều khiển và mạch lái

Biến áp xung :

Trang 23

Gồm một cuộn dây sơ cấp và có thể nhiều cuộn thứ cấp Với nhiều cuộn dây phía thứ cấp, ta có thể kích đóng nhiều transistor mắc nối tiếp hoặc song song Biến

áp xung cần có cảm kháng tản nhỏ và đáp ứng nhanh Trong trường hợp xung điều khiển có cạnh tác động kéo dài hoặc tần số thấp, biến áp xung sớm đạt trạng thái bão hòa và ngõ ra của nó không phù hợp yêu cầu điều khiển

Cách ly quang (Opto):

Gồm nguồn phát tia hồng ngoại dùng diode (IR-LED) và mạch thu dùng phototransistor Do đó thỏa mãn yêu cầu cách ly về điện, đồng thời đáp ứng của opto tốt hơn máy biến áp xung

Để đơn giản và tiện dụng, ta chọn phương án dùng opto Với tần số đóng cắt cao

(10kHz), ta sử dụng cách ly quang 6n137

Hình 2.15 Mạch cách ly

Trang 24

Mạch dùng 4 cách ly quang 6n137 được nuôi bằng nguồn 5V, đầu vào các cách

ly quang là các xung PWM đưa vào từ mạch điều khiển nhờ J2, 4 chân ra 7 sẽ đưa vào mạch lái để lái MOSFET

2.3 Tính toán mạch lọc thông thấp

2.3.1 Sự cần thiết của mạch lọc thông thấp

Khi thiết kế mạch nghịch lưu ta mong muốn điện áp đầu ra có tần số là 50Hz

Do điện áp điều biến đầu ra của cầu nghịch lưu là tập hợp của các thành phần tần số bậc nhất và bậc cao Nên để có được điện áp đầu ra 50Hz ta phải loại bỏ đi thành phần tần số bậc cao

Để thực hiện điều này ta sử dụng mạch lọc thông thấp có dạng như dưới hình

vẽ, gồm hai thành phần L và C

2.3.2 Tác dụng của C và L trong mạch lọc

Ta biết ZL = 2π.f.L , nên khi tần số f tăng, dẫn đến ZL tăng, hay nói cách khác

nó ngăn không cho những tần số bậc cao đi qua

Tương tự 1

2 .

C Z

f C , khi tần số tăng , dẫn đến ZC giảm, do ZC mắc song song với tải nên nó có xu hướng cho thành phần bậc cao chạy qua và triệt tiêu nó

2.3.3 Mô hình toán để tính toán giá trị L và C

Khi tính toán giá trị cuộn lọc và tụ lọc, do điện trở cuộn lọc rất nhỏ nên ta có thể

bỏ qua Khi đó ta có mô hình mạch lọc:

Trang 25

ra vao

Trang 26

Trang 27

Với các thông số thông số định mức:

Dòng định mức chảy qua cuộn kháng : I = 5,05 A

Sụt áp trên cuộn kháng :ΔU = 5 V

Trang 28

Theo những thông số định mức trên, ta tiến hành lắp đặt nối tiếp 2 cuộn kháng

có thông số giống nhau Khi đó sụt áp trên mỗi cuộn là 2,5V, và tự cảm mỗi cuộn

K K f B J

Tra bảng mạch từ dạng ETD ứng với Ap vừa tìm được ta chọn lõi ETD49 với các thông số:

- Chiều dài đường sức từ : MPL = 11,4 cm

- Trọng lượng lõi : WtFe = 124 grams

- Chiều dài trung bình vòng dây : MLT = 10,3 cm

Trang 29

g

g c

F

l A

Sử dụng kết quả vừa tính được tính lại số vòng dây:

Trang 30

Chương 3: XÂY DỰNG KHÂU ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP

3.1 Nguyên lý chung của khâu tự động điều chỉnh điện áp :

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống

3.2 Xây dựng mô hình toán cho các khâu của mạch nghịch lưu :

3.2.1 Xây dựng mối quan hệ giữa độ rộng xung d (Duty Cycle) và điện áp đầu

ra :

Hình 3.2 Mô hình cầu H

Suy ra sơ đồ mạch có dạng đơn giản như sau :

Trang 31

Hình 3.3 Biến đổi Laplace

Tổng trở của mạch được tính như sau :

Cs s I s u Cs

Rs LCs

Z Cs

R Ls

Trang 32

d d V

uAB DC.( 1 2) AB DC. ( trong đó d = d 1 -d 2 )

DC

AB

V d

t

u ( )

Trang 33

Do đó:

1

) ( )

Rs LCs

V d

t u s

3.2.2 Xác định hàm truyền của khối PWM :

ZOHm(t)

T

m (t)sc(t)

V (t)MO

C(t),m(t) cpk

m(t) ms(t)

M

s V s

) (

) ( )

pk là biên độ sóng mang

3.2.3 Sơ đồ khối mô tả vòng kín của bộ nghich lưu :

Hình 3.6 Sơ đồ vòng kín

Trang 34

Để xác định các hệ số của khâu điều chỉnh K p , K d ta sử dụng tiêu chuẩn Nyquist

Tiêu chuẩn Nyquits để hệ kín ổn định:

Biên độ của hàm truyền hệ hở ở tần số cắt phải bằng 1

Trang 35

Hình 3.7 Biểu đồ bode

Trang 36

Hình 3.8 Sơ đồ khối mô phỏng matlab

Hình 3.9 Kết quả mô phỏng

Trang 37

Chương 4 NGHIÊN CỨU CÁC MODULE CƠ BẢN CỦA

DSPIC33FJ12MC202

4.1 Tổng quan về vi điều khiển dsPIC33FJ12MC202:

Microchip là nhà nhà sản xuất vi điều khiển và các thiết bị bán dẫn hàng đầu thế giới Microchip chú trọng vào các sản phẩm đáp ứng nhu cầu của thị trường điều khiển nhúng Hiện nay Microchip là nhà cung cấp dẫn đầu về các sản phẩm sau:

Vi điều khiển 8 bit thông dụng (PIC®MCUs)

Các vi điều khiển 16 bit và 32 bit

Các bộ điều khiển tín hiệu số dùng dsPIC 16 bit

Các bộ nhớ bền, chuẩn và chuyên dụng

Các thiết bị bảo vệ

Các thiết bị cho những ứng dụng đặc biệt

Các dòng dsPIC rất đa dạng, trong đồ án này, vi điều khiển được sử dụng là dsPIC33FJ12MC202 với các thông số sau:

Trang 38

MCU dsPIC33FJ12MC202 được thiết kế dựa trên kiến trúc RISC, có thể hoạt động với 40 MIPS (triệu lệnh/giây) ở dải điện áp (3.0V- 3.6V), công suất thấp

có thể hoạt động ở tốc độ cao đáp ứng được các ứng dụng có yêu cầu tốc độ tính toán nhanh và yêu cầu độ chính xác cao

Tập lệnh gồm có 83 chỉ lệnh

Có bộ nhớ RAM là 1024 bytes, bộ nhớ FLASH là 12K

Hoạt động chế độ nguồn dao động ngoài (External Clock) tối đa là 40Mhz Hoạt động ở chế độ dao động thạch anh tần số từ 4Hhz-8Mhz với các cấp độ nhân PLL(Phase Locked Loop) có thể cấu hình với các bộ nhân khác nhau tùy theo cách thiết lập chương trình mà dao động thực sự đưa vào trong MCU

Được tích hợp các moudle Compare/ Capture, có 8 kênh PWM

Moudle I2C hỗ trợ chế độ Multi-Master/Slave, 7 bits/10 bits xác định địa chỉ Ngoài ra còn tích hợp các chuẩn giao tiếp CAN, UART và 3-wire SPI

6 kênh 10 bits - Analog to Digital Converter tốc độ cao (1.1 Msps) hoặc 12 bits tốc độ 500 Ksps, có khả năng chuyển đổi trong lúc MCU ở trạng thái Sleep, Idle

4.2 Cấu trúc vi điều khiển :

Trang 39

Temperature Range C Dải nhiệt độ hoạt động -40 to 125

Operating Voltage Range (V) Dải điện áp hoạt động 3 to 3.6

Trang 40

Motor Control PWM

Channels

Các kênh PWM điều khiển động cơ

8

Hình 4.1 Sơ đồ chân của dsPIC33FJ12MC202

4.3 Tổ chức bộ nhớ:

Vùng nhớ chương trình được tổ chức thành các khối truy cập được theo từ Mặc

dù được coi là có độ rộng 24 bits nhưng chúng ta nên coi mỗi địa chỉ của bộ nhớ chương trình gồm có từ thấp và từ cao, trong đó những byte cao của từ cao không được sử dụng Từ thấp luôn luôn có địa chỉ chẵn trong khi từ cao luôn có địa chỉ lẻ

Vùng nhớ dữ liệu:

CPU của dsPIC33FJ12MC202 có vùng nhớ dữ liệu 16 bits riêng biệt Vùng nhớ

dữ liệu được truy cập bằng cách sử dụng khối phát địa chỉ (Address Generation

Định dạng
Số trang	81
Dung lượng	1,97 MB