Đồ án DSP F28335 điều khiển bộ nghịch lý 3 pha 5 bậc cho động cơ 3 pha không đồng bộ (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án DSP F28335 điều khiển bộ nghịch lý 3 pha 5 bậc cho động cơ 3 pha không đồng bộ (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ DSP F28335 ÐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LÝU 3 PHA 5 BẬC CHO ÐỘNG CÕ 3 PHA KHÔNG ÐỒNG BỘ GVHD: ThS. Ðỗ Ðức Trí SVTH: Nguyễn Vãn Chung MSSV: 10101011 SVTH: Mai Sĩ Linh MSSV: 10101072 SKL003100 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2014
2. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: DSP F28335 ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU 3 PHA 5 BẬC CHO ĐỘNG CƠ 3 PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ GVHD: ThS. Đỗ Đức Trí SVTH: Nguyễn Văn Chung 10101011 Mai Sĩ Linh 10101072 Tp. Hồ Chí Minh - 7/2014
3. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: DSP F28335 ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU 3 PHA 5 BẬC CHO ĐỘNG CƠ 3 PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ GVHD: ThS. Đỗ Đức Trí SVTH: Nguyễn Văn Chung 10101011 Mai Sĩ Linh 10101072 Tp. Hồ Chí Minh - 7/2014
4. PHẦN I
5. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Tp. HCM, ngày tháng 7 năm 2014 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Chung MSSV: 10101011 Mai Sĩ Linh MSSV: 10101072 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Mã ngành: 01 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2010 Lớp: 101011 I. TÊN ĐỀ TÀI: DSP F28335 ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU 3 PHA 5 BẬC CHO ĐỘNG CƠ 3 PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ II. NHIỆM VỤ Nội dung nhiệm vụ: Tìm hiểu Card DSP, phần mềm Matlab, cài phần mềm nạp cho DSP . Tiến hành nghiên cứu mô phỏng bộ nghịch lƣu trên Matlab , nghiên cứu thi công phần cứng. Tiến hành nghiên cứu mô phỏng bộ nghịch lƣu trên Matlab , viết chƣơng trình điều khiển, nghiên cứu thi công phần cứng. Hoàn thành phần mô phỏng bộ nghịch lƣu , thi công phần cứng. Làm mô hình chạy hoàn chỉnh chỉnh theo yêu cầu đề ra. Tiến hành đo đạc lấy kết quả dạng sóng nghịch lƣu ,viết báo cáo. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/2/2014 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/7/2014 V. HỌ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: Th.S Đỗ Đức Trí CÁN BỘ HƢỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Th.S Đỗ Đức Trí TS. NGUYỄN THANH HẢI ii
6. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa Điện - Điện Tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Bộ Môn Điện Tử Công Ngiệp Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: NGUYỄN VĂN CHUNG Lớp:101011A MSSV:10101011 Họ tên sinh viên 2: MAI SĨ LINH Lớp:101011C MSSV:10101072 Tên đề tài: “DSP F28335 ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƢU 3 PHA 5 BẬC CHO ĐỘNG CƠ 3 PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ”. Xác Tuần/ngày Nội dung nhận GVHD Tuần 3 Cài đặt Card DSP, phần mềm Matlab Tuần 4 Tìm hiểu Card DSP, phần mềm Matlab, cài phần mềm nạp cho DSP Tuần 5 Tiến hành nghiên cứu mô phỏng bộ nghịch lƣu trên Matlab, nghiên cứu thi công phần cứng Tuần 6- tuần 9 Tiến hành nghiên cứu mô phỏng bộ nghịch lƣu trên Matlab, viết chƣơng trình điều khiển, nghiên cứu thi công phần cứng Tuần 10 – tuần 14 Hoàn thành phần mô phỏng bộ nghịch lƣu , thi công phần cứng Tuần 15 Mô hình chạy hoàn chỉnh chỉnh theo yêu cầu đề ra Tuần 16- về sau Tiến hành đo đạc lấy kết quả dạng sóng nghịch lƣu ,viết báo cáo GV HƢỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) ThS. Đỗ Đức Trí iii
7. Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa Điện – Điện Tử (Dành cho cán bộ hướng dẫn) BM Điện Tử Công Nghiệp Ngày tháng 07 năm 2014 1. Tên đề tài tốt nghiệp: “DSP F28335 ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƢU 3 PHA 5 BẬC CHO ĐỘNG CƠ 3 PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ” 2. Cán bộ hướng dẫn: Th.s ĐỖ ĐỨC TRÍ 3. Nhận xét: 4. Đề nghị : Được bảo vệ: Bổ sung để được bảo vệ: Không được bảo vệ: 5. Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trước hội đồng : (dành cho cán bộ phản biện) Câu 1:. Câu 2:. 6. Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB, yếu): Điểm: /10. 7. Xin mời GV hướng dẫn và GV phản biện tham gia hội đồng bảo vệ của thư mời đính kèm. Cán bộ hướng dẫn Th.s Đỗ Đức Trí iv
8. Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa Điện – Điện Tử (Dành cho cán bộ phản biện) BM Điện Tử Công Nghiệp Ngày tháng 07 năm 2014 1. Tên đề tài tốt nghiệp: “DSP F28335 ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƢU 3 PHA 5 BẬC CHO ĐỘNG CƠ 3 PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ” 2. Cán bộ phản biện: 3. Nhận xét: 4. Đề nghị : Được bảo vệ: Bổ sung để được bảo vệ: Không được bảo vệ: 5. Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trước hội đồng : (dành cho cán bộ phản biện) Câu 1:. Câu 2:. 6. Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB, yếu): Điểm: /10. Cán bộ phản biện v
9. LỜI MỞ ĐẦU Thế giới ngày nay với khoa học kĩ thuật phát triển mạnh mẽ, cuộc sống con ngƣời ngày càng đƣợc phát triển tốt hơn. Khoa học kỹ thuật đem lại nhiều tiện ích thiết thực hơn cho cuộc sống con ngƣời. Góp phần không thể thiếu để mang lại những thành tựu to lớn là sự phát triển không ngừng của Điện tử công suất. Điện tử công suất đƣợc ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp hiện đại. Có thể kể đến các ngành kỹ thuật mà trong đó có những ứng dụng tiêu biểu của các bộ biến đổi bán dẫn công suất nhƣ truyền động điện, giao thông đƣờng sắt, nấu luyện thép, gia nhiệt cảm ứng, điện phân nhôm từ quặng mỏ, các quá trình điện phân trong công nghiệp hóa chất, trong rất nhiều các thiết bị công nghiệp và dân dụng khác nhau Trong những năm gần đây công nghệ chế tạo các phần tử bán dẫn công suất đã có những tiến bộ vƣợt bậc và ngày càng trở nên hoàn thiện dẫn đến việc chế tạo các bộ biến đổi ngày càng nhỏ gọn, nhiều tính năng và sử dụng ngày càng dễ dàng hơn. Việc nghiên cứu và ứng dụng các hệ thống điện tử công suất vào thực tế cuộc sống là một điều rất cần thiết trong vai trò làm chủ công nghệ hiện nay. Vì thế nhóm thực hiện đề tài đã tập trung nghiên cứu đề tài: “DSP F28335 ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU 3 PHA 5 BẬC CHO ĐỘNG CƠ 3 PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ”. Những kiến thức, năng lực đạt đƣợc trong quá trình học tập ở trƣờng sẽ đƣợc đánh giá qua đợt bảo vệ đồ án cuối khóa. Vì vậy nhóm thực hiện đề tài cố gắng tận dụng những kiến thức đã học ở trƣờng cùng với sự tìm tòi, nghiên cứu cùng với sự hƣớng dẫn tận tình của Giáo viên hƣớng dẫn cùng Thầy/Cô thuộc Khoa Điện-Điện Tử để có thể hoàn thành tốt đồ án này. Mặc dù nhóm thực hiện đề tài đã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt ra và đúng thời hạn nhƣng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, mong quý Thầy/Cô và các bạn sinh viên thông cảm. Nhóm thực hiện đề tài mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp của quý Thầy/Cô và các bạn sinh viên. Xin chân thành cảm ơn! Nhóm thực hiện đề tài Nguyễn Văn Chung Mai Sĩ Linh vi
10. LỜI CẢM ƠN  Trong suốt quá trình làm đồ án, nhóm thực hiện đã nhận đƣợc nhiều sự giúp đỡ cũng nhƣ động viên từ các Thầy/Cô và các bạn để đồ án hoàn thành đúng tiến độ và đạt đƣợc những yêu cầu đã đề ra ban đầu. Đầu tiên, nhóm thực hiện xin gửi lời cảm ơn đến tất cả quý thầy cô giảng dạy tại Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là quý thầy cô khoa Điện - Điện Tử đã giảng dạy và cung cấp những kiến thức bổ ích tạo tiền đề quan trọng cho nhóm thực hiện đồ án này. Nhóm xin trân trọng gởi đến giáo viên hƣớng dẫn – Thầy Đỗ Đức Trí lời cảm ơn sâu sắc nhất. Thầy đã tận tình hƣớng dẫn, định hƣớng, cung cấp các kiến thức và thiết bị quan trọng giúp nhóm có điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Nhóm xin cảm ơn Thầy Cô trƣờng và khoa Điện – Điện tử đã tạo điều kiện phòng “Thí nghiệm điện tử công suất nâng cao” D406 cho sinh viên thực hiện đề tài tốt nghiệp. Nhóm cảm ơn sự giúp đỡ, động viên của các anh chị khóa trên và các bạn cùng khoá trong quá trình thực hiện đồ án cũng nhƣ trong suốt thời gian học tại Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh. Cuối cùng, nhóm cũng xin bày tỏ lòng biết ơn thƣ viện trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã cung cấp các luận văn và tài liệu tham khảo cần thiết liên quan đến đề tài. Nhóm thực hiện: Nguyễn Văn Chung Mai Sĩ Linh vii
11. MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG PHẦN A: GIỚI THIỆU Trang bìa i Nhiệm vụ đồ án ii Lời mở đầu vi Lời cảm ơn vii Mục lục viii Liệt kê hình vẽ xi Liệt kê bảng xiii PHẦN B: NỘI DUNG CHƯƠNG I: DẪN NHẬP 1 1.1. Đặt vấn đề 2 1.2. Lý do chọn đề tài 2 1.3. Mục tiêu nghiên cứu 3 1.4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 3 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu 3 1.6. Ý nghĩa của đề tài 3 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 2.1 Giới thiệu tổng quát 4 2.1.1 Tổng quan về bộ nghịch lƣu áp 4 2.1.2 Bộ nghịch lƣu áp 4 2.1.3 Phân loại bộ nghịch lƣu áp 5 2.2 Các dạng cấu trúc cơ bản của bộ nghịch lƣu áp đa bậc 5 2.2.1 Cấu trúc dạng Diode kẹp NPC ( Diode Clamped Multilevel Inverter ) 6 2.2.2 Cấu trúc dùng tụ thay đổi ( Flying Capacitor Multilevel Inverter) 8 2.2.3 Cấu trúc dạng ghép tầng ( Cascade Inverter ) 9 2.2.4 So sánh số linh kiện sử dụng trong 3 dạng nghịch lƣu đa bậc trên 10 2.3 Nhận xét 10 2.4 Bộ nghịch lƣu áp cầu 1 pha 11 viii
12. 2.5 Bộ nghịch lƣu áp đa bậc cascade 12 2.6 Tổng quát về kỹ thuật điều chế độ rộng xung – PWM 15 2.6.1 Một số chỉ tiêu đánh giá kỹ thuật PWM của bộ nghịch lƣu 15 2.6.2 Các dạng sóng mang dùng trong kỹ thuật PWM 16 2.7 Phƣơng pháp điều chế độ rộng xung cải biến 18 2.7.1 Nguyên tắc thực hiện đối với bộ nghịch lƣu cascade 5 bậc đƣợc sử dụng trong đồ án 18 2.7.2 Giải thuật tính toán uđkj khi cho trƣớc áp tải 3 pha 20 2.8 Sơ lƣợc động cơ không đồng bộ ba pha 21 2.8.1 Cấu tạo 21 2.8.2 Ƣu điểm và nhƣợc điểm 21 2.9 Đặc tính cơ của động cơ điện không đồng bộ ba pha 22 2.9.1 Phƣơng trình đặc tính cơ 22 2.9.2 Đƣờng đặc tính cơ 23 2.9.3 Ảnh hƣởng của tần số nguồn f1 đến đặc tính cơ 25 2.10 Các yêu cầu đối với việc điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha 27 2.11 Sơ lƣợc về DSP F28335 28 2.12 Phần mềm sử dụng 31 2.12.1 Hƣớng dẫn cài đặt phần mềm 31 2.12.2 Thử phần mềm 34 CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM MATLAB 42 3.1 Mô phỏng cho bộ nghịch lƣu áp cascade 5 bậc 42 3.2 Phân tích sơ đồ khối 43 3.2.1 Khối tạo sóng sin 43 3.2.2 Khối tạo sóng tam giác 45 3.2.3 Khối tạo xung kích pha A,B,C 47 3.3 Nghịch lƣu cascade 5 bậc 3 pha 49 3.3.1 Xung kích nghịch lƣu áp 3 pha 5 bậc 51 3.3.2 Áp tải pha A, Ua0, Uta, Ita_ Itb_ Itc 52 3.3.3 Điện áp Uab 52 3.3.4 Tải 3 pha 53 3.4 Phân tích quan hệ điện áp điều chế và điện áp pha ngõ ra bộ nghịch lƣu 54 3.5 Nhận xét 55 ix
13. CHƯƠNG IV: MÔ TẢ PHẦN CỨNG – CHƯƠNG TRÌNH 57 4.1 Sơ đồ khối 57 4.2 Sơ đồ nguyên lý và hình ảnh thực tế 58 4.2.1 DSPTMS320F28335 58 4.2.2 Mạch nguồn kích 58 4.2.3 Mạch kích 60 4.2.4 Mạch đệm 61 4.2.5 Mạch công suất 62 4.3 Chƣơng trình 64 CHƯƠNG V: KẾT QUẢ – KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN 69 5.1.2 Điện áp tâm pha nguồn 73 5.1.3 Điện áp tải 3 pha 74 5.2 Kết luận 75 5.2.1 Đánh giá kết quả đạt đƣợc 75 5.2.2 Những vấn đề còn tồn tại 75 5.3 Hƣớng phát triển 75 PHẦN C: PHỤ LỤC 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO xiv NỘI DUNG ĐÍNH KÈM xv x
14. LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1: Diode Clamped Multilevel Inverter – NPC 7 Hình 2.2: Flying Capacitor Multilevel Inverter 8 Hình 2.3: Cascade Inverter 9 Hình 2.4: Bộ nghịch lƣu áp cầu 1 pha 11 Hình 2.5: Dạng điện áp ngõ ra bộ nghịch lƣu cầu 1 pha 12 Hình 2.6: Cấu trúc mạch của bộ nghịch lƣu áp 5 bậc dạng cascade 12 Hình 2.7: Biểu diễn 1 pha của cascade inverter 5 bậc 13 Hình 2.8: Dạng điện áp ngõ ra của bộ nghịch lƣu cascade 5 bậc 14 Hình 2.9: Hình dạng sóng mang APOD 16 Hình 2.10: Hình dạng sóng mang PD 16 Hình 2.11: Hình dạng sóng mang POD 17 Hình 2.12: Hình dạng sóng mang 17 Hình 2.13: Sóng điều khiển ban đầu 19 Hình 2.14: Bốn sóng điều khiển đƣợc điều chế từ sóng điều khiển ban đầu 19 Hình 2.15: Quan hệ giữa biên độ áp điều khiển và biên độ sóng mang 20 Hình 2.16: Giải thuật tính toán uđkj khi biết áp tải Utj. 20 Hình 2.17: Cấu tạo bên trong một động cơ KĐB roto lồng sóc 21 Hình 2.18: Sơ đồ thay thế một pha động cơ không đồng bộ 22 Hình 2.19: Đƣờng đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha 24 Hình 2.20: Họ đặc tính cơ của động cơ KĐB khi thay đổi tần số nguồn 26 Hình 2.21: Đặc tính cơ của động cơ KĐB khi thay đổi tần số nguồn kết hợp với thay đổi điện áp 26 Hình 2.22: Sơ đồ các khối chức năng trong DSP F28335 29 Hình 2.23: Địa chỉ các vùng nhớ DSP F28335 31 Hình 3.1: Sơ đồ khối mô phỏng trong Matlab 42 Hình 3.2: Sơ đồ mạch mô phỏng trong Simulink Matlab 42 Hình 3.3: Khối tạo sóng sin trong Simulink Matlab 43 Hình 3.4: Dạng sóng sin có thành phần Voffset cho 3 pha 45 Hình 3.5: Khối tạo sóng tam giác trong Simulink Matlab 45 Hình 3.6: Dạng điện áp sóng mang trong Simulink Matlab 46 Hình 3.7: Khối tạo xung kích trong Simulink Matlab 47 Hình 3.8: Bốn xung kích đƣợc tạo ra từ sóng điều khiển và sóng mang pha A 48 Hình 3.9: Sơ đồ nghịch lƣu cascade 5 bậc của 1 pha 49 Hình 3.10: Sơ đồ khối mạch nghịch lƣu cascade 5 bậc 3 pha trong Simulink Matlab 50 Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lƣu cascade 5 bậc 3 pha trong xi
15. Simulink Matlab 50 Hình 3.12: Xung kích nghịch lƣu áp 3 pha 5 bậc pha A 51 Hình 3.13: Xung kích nghịch lƣu áp 3 pha 5 bậc pha B 51 Hình 3.14: Xung kích nghịch lƣu áp 3 pha 5 bậc pha C 51 Hình 3.15: Điện áp tải pha A,Uao,Uta,Ita_Itb_Itc nghịch lƣu áp 3 pha 5 bậc 52 Hình 3.16: Điện áp Uab nghịch lƣu áp 3 pha 5 bậc 52 Hình 3.17: Dạng sóng điện áp 3 pha 5 bậc so với điểm điện thế chuẩn của mạch 53 Hình 3.18: Dạng sóng điện áp tải trên 3 pha 53 Hình 3.19: Dạng sóng dòng điện trên tải 3 pha 54 Hình 3.20: Mạch nghịch lƣu cascade 5 bậc pha A 54 Hình 3.21: Quan hệ điện áp điều khiển và điện áp ngõ ra bộ nghịch lƣu pha A. 55 Hình 4.1: Sơ đồ khối phần cứng 57 Hình 4.2: Card DSP thực tế 58 Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn kích 58 Hình 4.4: Mạch nguồn kích thực tế 59 Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý mạch kích 60 Hình 4.6: Mạch kích thực tế 60 Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý mạch đệm 61 Hình 4.8: Mạch đệm thực tế 61 Hình 4.9: Sơ đồ nguyên lý mạch công suất 62 Hình 4.10: Mạch công suất thực tế 63 Hình 4.11: Chƣơng trình viết trên phần mềm Matlab 64 Hình 4.12: Chƣơng trình tạo sóng sin 65 Hình 4.13: Chƣơng trình tạo sóng mang 66 Hình 4.14: Chƣơng trình tạo xung kích pha A 67 Hình 4.15: Chƣơng trình tạo xung kích pha B 67 Hình 4.16: Chƣơng trình tạo xung kích pha C 68 Hình 5.1: Thông số xung kích thực nghiệm ( từ trên xuống dƣới, từ trái qua phải ) tƣơng ứng với các IGBT S1, S3, S’1, S’3, S4, S2, S’4, S’2 của pha A 70 Hình 5.2: Thông số xung kích mô phỏng ( từ trên xuống dƣới, từ trái qua phải ) tƣơng ứng với các IGBT S1, S3, S’1, S’3, S4, S2, S’4, S’2 của pha A 70 Hình 5.3: Thông số xung kích thực nghiệm ( từ trên xuống dƣới, từ trái qua phải ) tƣơng ứng với các IGBT S1, S3, S’1, S’3, S4, S2, S’4, S’2 của pha B 71 Hình 5.4: Thông số xung kích mô phỏng ( từ trên xuống dƣới, từ trái qua phải ) tƣơng ứng với các IGBT S1, S3, S’1, S’3, S4, S2, xii
16. S’4, S’2 của pha B 71 Hình 5.5: Thông số xung kích thực nghiệm ( từ trên xuống dƣới, từ trái qua phải ) tƣơng ứng với các IGBT S1, S3, S’1, S’3, S4, S2, S’4, S’2 của pha C 72 Hình 5.6: Thông số xung kích mô phỏng ( từ trên xuống dƣới, từ trái qua phải ) tƣơng ứng với các IGBT S1, S3, S’1, S’3, S4, S2, S’4, S’2 của pha C 72 Hình 5.7: Điện áp pha tâm nguồn thực nghiệm và mô phỏng pha A 73 Hình 5.8: Điện áp pha tâm nguồn thực nghiệm và mô phỏng pha B 73 Hình 5.9: Điện áp pha tâm nguồn thực nghiệm và mô phỏng pha C 73 Hình 5.10: Dạng sóng điện áp 3 pha tải R-L mô phỏng 74 Hình 5.11: Dạng sóng điện áp 3 pha tải R-L thực nghiệm 74 LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1: Điện áp ra của Bộ nghịch lƣu NPC ứng với các trạng thái kích đóng 7 Bảng 2.2: So sánh số linh kiện trong 1 pha của 3 dạng nghịch lƣu 10 Bảng 2.3: Điện áp ngõ ra ứng với các trạng thái đóng ngắt của cascade inverter 5 bậc 14 Bảng 3.1: Bảng mã đóng ngắt IGBT sử dụng trong mô phỏng 55 xiii
17. PHẦN II
18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG I DẪN NHẬP CHƢƠNG I: DẪN NHẬP 1
19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1. Đặt vấn đề Trong những năm gần đây, các hệ thống điện tử công suất đƣợc phát triển rất mạnh. Lý do thứ nhất là vì các thiết bị điện tử công suất ngày càng đƣợc sử dụng nhiều, không những trong lĩnh vực công nghiệp mà còn thâm nhập vào cả lĩnh vực thƣơng mại và dân dụng. Lý do khác là nhu cầu phát triển các thiết bị sử dụng hiệu quả và tiết kiệm năng lƣợng đồng thời với việc sử dụng nguồn năng lƣợng mới nhƣ năng lƣợng gió, năng lƣợng mặt trời , trực tiếp nơi tiêu thụ. 1.2. Lý do chọn đề tài Các bộ chuyển đổi AC  DC (chỉnh lƣu, nghịch lƣu, biến tần) ngày càng đƣợc quan tâm nghiên cứu. Để đáp ứng các nhu cầu công suất lớn, cần phải nâng cao điện áp và dòng điện. Tuy nhiên do khả năng chịu dòng và áp của các linh kiện điện tử công suất có giới hạn nên song song với việc phát triển các linh kiện công suất lớn, ngƣời ta dùng giải pháp mắc song song để tạo dòng điện cao và mắc nối tiếp để tăng điện áp. Giải pháp mắc nối tiếp cho ra đời các cấu trúc mạch nghịch lƣu áp đa bậc thay cho nghịch lƣu áp hai bậc truyền thống. Mạch nghịch lƣu áp đa bậc có nhiều ƣu điểm nhƣ công suất cao hơn, chất lƣợng điện áp và dòng điện ngõ ra tốt hơn, mạch lọc đầu ra nhỏ hơn so với nghịch lƣu áp hai bậc. Tuy nhiên nó cũng có nhiều nhƣợc điểm nhƣ cần nhiều linh kiện hơn, giải thuật điều khiển phức tạp hơn và vì vậy giá thành cũng đắt hơn. Bộ nghịch lƣu là thành phần chủ yếu trong bộ biến tần. Ứng dụng của chúng khá quan trọng và tƣơng đối rộng rãi, chủ yếu nhằm vào lĩnh vực truyền động điện động cơ xoay chiều với độ chính xác cao. Trong lĩnh vực tần số cao, bộ nghịch lƣu đƣợc dùng trong các thiết bị lò cảm ứng trung tần, thiết bị hàn trung tần Bộ nghịch lƣu còn đƣợc dùng làm nguồn điện xoay chiều cho các nhu cầu trong gia đình, làm nguồn điện liên tục UPS, điều khiển chiếu sáng và còn đƣợc ứng dụng trong lĩnh vực bù nhuyễn công suất phản kháng. Vì tầm quan trọng cũng nhƣ những ứng dụng rộng rãi của ngành Điện tử công suất nói chung và bộ nghịch lƣu đa mức nói riêng, cùng những kiến thức thu đƣợc trong suốt quá trình học tập trên giảng đƣờng đại học, nên nhóm thực hiện đồ án quyết định CHƢƠNG I: DẪN NHẬP 2
20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP chọn đề tài “DSP F28335 ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƢU 3 PHA 5 BẬC CHO ĐỘNG CƠ 3 PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ”. 1.3. Mục tiêu nghiên cứu Mục đích nghiên cứu của đề tài là phân tích quá trình chuyển mạch của các khóa trong bộ nghịch lƣu áp sơ đồ cầu H ghép tầng; điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc sử dụng bộ nghịch lƣu áp đa mức. 1.4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu cấu trúc nghịch lƣu áp 5 mức cầu H ghép tầng (five level cascaded H- brigde inverter) để chạy động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc. 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu Để thực hiện đề tài này, cần kết hợp 2 phƣơng pháp sau: - Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu quá trình chuyển mạch của các khóa trong các cấu trúc nghịch lƣu áp đa bậc nhƣ: nghịch lƣu dạng ghép tầng (cascade inverter). - Phƣơng pháp mô phỏng: mô phỏng hoạt động của bộ nghịch lƣu áp 5 mức sơ đồ cầu H ghép tầng với tải động cơ 3 pha bằng phần mềm Matlab. 1.6. Ý nghĩa của đề tài Để giúp sinh viên có thể củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngành cũng nhƣ kiến thức ngoài thực tế. Đề tài còn thiết kế chế tạo thiết bị, mô hình để các sinh viên trong trƣờng đặc biệt là sinh viên khoa Điện-Điện tử tham khảo, học hỏi tạo tiền đề nguồn tài liệu cho các sinh viên khóa sau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu và học tập. Những kết quả thu đƣợc sau khi hoàn thành đề tài này trƣớc tiên là sẽ giúp chúng em có thể hiểu sâu hơn về các bộ nghịch lƣu, các phƣơng pháp biến đổi điện áp. Từ đó sẽ tích lũy đƣợc kiến thức khi ra ngoài thực tế. CHƢƠNG I: DẪN NHẬP 3
21. CHƢƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT
22. S K L 0 0 2 1 5 4