Xây dựng mô hình nghịch lưu tăng áp ba bậc điều khiển cầu diode kẹp với khả năng chịu lỗi

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 Y SINH --------------------------------ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHỊCH LƯU TĂNG ÁP BA BẬC ĐIỀU KHIỂN CẦU DIODE KẸP VỚI KHẢ NĂNG CHỊU LỖI GVHD: ThS. Đỗ Đức Trí SVTH: Nguyễn Thái Duy MSSV: 13141039 SVTH: Lê Minh Quý MSSV: 13141266 Tp. Hồ Chí Minh - 7/2018 https://www.zbook.vn/

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 Y SINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHỊCH LƯU TĂNG ÁP BA BẬC ĐIỀU KHIỂN CẦU DIODE KẸP VỚI KHẢ NĂNG CHỊU LỖI GVHD: ThS. Đỗ Đức Trí SVTH: Nguyễn Thái Duy MSSV: 13141039 SVTH: Lê Minh Quý MSSV: 13141266 Tp. Hồ Chí Minh - 7/2018 https://www.zbook.vn/

TRƯỜNGĐHSPKTTP.HỒCHÍMINH KHOAĐIỆN-ĐIỆNTỬ BỘMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH CỘNGHÒAXÃHỘICHỦNGHĨAVIỆTNAM ĐỘCLẬP-TỰDO-HẠNHPHÚC ----o0o---Tp.HCM,ngày02tháng07năm2018 NHIỆMVỤĐỒÁNTỐTNGHIỆP Họtênsinhviên: NguyễnTháiDuy MSSV:13141039 LêMinhQuý MSSV:13141266 Chuyênngành: KỹthuậtĐiệntử-Truyềnthông Mãngành: 141 Hệđàotạo: Đạihọcchínhquy Mãhệ: 1 Khóa: 2013 Lớp: 13141DT I.TÊNĐỀTÀI: XÂYDỰNGMÔHÌNHNGHỊCHLƯU TĂNGÁPBABẬC ĐIỀU KHIỂNCẦUDIODEKẸPVỚIKHẢ NĂNGCHỊULỖI. CÁNV.IV.III.---tăng-2.---1.II.NHIỆMVỤCácsốliệubanđầu:Xâydựngmôhìnhnghịchlưu3phababậchìnhTtăngáp.GiảmnguồnđầuvàovàsốlượngcácphầntửLCtrongmạngtrởkhángtrunggian.Bộnghịchlưucókhảnăngchịuđượcsựcốmấtphaởmộtnhánhnghịchlưubấtkỳ.Nộidungthựchiện:Thuthậpvànghiêncứucáctàiliệuliênquanđếnđềtài“Xâydựngmôhìnhnghịchlưuápbabậcđiềukhiểncầudiodekẹpvớikhảnăngchịulỗi”.Tìmhiểuphầncứng,phầnmềmvànghiêncứugiảithuậtđiềukhiển.Viếtchươngtrìnhđiềukhiểnvàxâydựngmôhìnhchạythựctế.Ghinhậnkếtquảtừthựcnghiệmvàđưarađánhgiá.NGÀYGIAONHIỆMVỤ:19/03/2018NGÀYHOÀNTHÀNHNHIỆMVỤ:02/07/2018HỌVÀTÊNCÁNBỘHƯỚNGDẪN:ThS.ĐỗĐứcTríBỘHƯỚNGDẪNBM.ĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH https://www.zbook.vn/

Chochạymôhình, kiểmtra khihệthốngchạy chưa ổnđịnh,xuấthiệnlỗi.

Thiếtkếmôhìnhhệthống. Hoànthiệncácmodule. 8

Tiếnhànhvẽsơđồmạchnguyênlý,vẽmạchin.

Tiếptụcchạymôhình,tìmvàkhắcphụclỗikhi hệthốngchạysai.

5

7

4

9

10

Thicôngmạchin.

Tốiưukíchthước hệthống.

https://www.zbook.vn/

TRƯỜNGĐHSPKTTP.HỒCHÍMINH KHOAĐIỆN-ĐIỆNTỬ BỘMÔN ĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH CỘNGHÒAXÃHỘICHỦNGHĨAVIỆTNAM ĐỘCLẬP- TỰDO-HẠNHPHÚC ----o0o---Tp.HCM,ngày19tháng03năm2018 LỊCHTRÌNHTHỰCHIỆNĐỒÁNTỐTNGHIỆP Họtênsinhviên1:NguyễnTháiDuy Lớp:13141DT2B MSSV:13141039 Họtênsinhviên2:LêMinhQuý Lớp:13141DT1A MSSV:13141266 Tênđề tài: XÂYDỰNGMÔHÌNHNGHỊCHLƯU TĂNGÁPBABẬC ĐIỀU KHIỂNCẦUDIODEKẸP VỚIKHẢNĂNGCHỊU LỖI. Tuần/ngày Nộidung XácnhậnGVHD 1 Nhậnđềtàivà tìmhiểucáctàiliệuliênquanđến đềtài. 2 Càiđặt,làmquen,sửdụngcácphầnmềmliên quanđếnviệcthựchiện đồántốtnghiệp. 3 Nghiêncứutàiliệu, tìmhiểugiảithuậtđiềuchế. Thực hiệnmôphỏngtrênphầnmềmPsim.

6 Hoànthiệnmạchin. Nghiêncứuhoànthiệngiảithuật.

Thực hiệnthicôngmôhìnhhệthống.

11 Tìmhiểuvềgiảithuậtkhắcphụcsựcốkhihệ thốngbịsựcố. Viếtbáocáo. 12 Chạythựcnghiệm. Viếtbáocáo. 13 Viếtbáocáo. 14 Viếtbáocáo. 15 Viếtbáocáo. GVHƯỚNGDẪN (Kývàghirõhọvàtên)

https://www.zbook.vn/

LỜICAMĐOAN Đề tài này là do chúng tôi tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThạcsĩĐỗ Đức Trí và có tính kế thừa từ những công trình trước đó của Phòng thí nghiệm Điện tử công suất nângcao-D405trườngĐạihọcSưPhạmKỹ ThuậtTP.HCM.Đềtàiđượcnghiêncứuvà pháttriểndựatrêncáctàiliệu,bàibáo,tạpchíđãđượccôngbốtrêncácphươngtiệntruyền thông.Mọitàiliệuthamkhảođềuđượcnhómghinguồnđầyđủtrongphầnphụlụctàiliệu thamkhảocủa đềtài. Nhómthựchiện đềtài LêMinhQuý–NguyễnTháiDuy

https://www.zbook.vn/

LỜICẢMƠN Lời đầu tiên, chúng em xin được phép gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Ths. Đỗ Đức Trí - người đã đã định hướng đề tài, tận tình giúp đỡ và sẵn sàng chia sẻ những kinh nghiệmquý báu của mình để chúng emkịp hoàn thànhđề tàitốtnghiệp trong quãng thời gian ngắn ngủi này. Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến sự hỗ trợ nhiệt tình của anh Vân, anh Trí, anh Bằng cùng các đồng nghiệp khác đã làm việc và nghiên cứu tại phòng D405 – Phòng thí nghiệm Điện Tử Công Suất nâng cao. Đặc biệt không thể thiếu bạn Vĩnh Thanh - một người bạn thông minh, vui tính, không những hỗ trợ về mặt nền tảng kiến thứcmàcòn vềmặt tinh thần giúp nhóm vượt quanhững lúckhókhăn, mệt mỏi trong lúc làm việc. Sự đồng hành của tất cả mọi người trong suốt thời gian qua là điều vô cùng quý giá, chúng em rất trân trọng điều đó và chắc chắn sẽ là một kỷ niệm đángnhớcho quãngđờisinhviêncủa mình. Trong quá trình thực hiện đồ án, mặc dù nhóm đã rất cố gắng nhưng chắc chắn sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót. Do đó chúng em rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp quý báu từ thầy Trí nói riêng và các thầy cô giáo bộ môn khoa Điện – Điện tử trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói chung để nhóm thực hiện đề tài có thể hoàn thành bài báo cáo đồ án tốt nghiệp này được tốt hơn. Mọi ý kiến đóng góp của quý thầy côlàniềmđộnglựcđểnhómtiếptụccốgắngvàpháthuyhơnnữatrongtươnglai. Xinchânthànhcảmơn!

Nhómsinhviênthựchiệnđềtài LêMinhQuý -NguyễnTháiDuy

https://www.zbook.vn/

MỤCLỤC Trangbìa....................................................................................................................i Nhiệmvụđồán.........................................................................................................ii Lịchtrình ................................................................................................................iii Camđoan ................................................................................................................iv Lời cảmơn................................................................................................................v Mục lục....................................................................................................................vi Liệtkêhìnhvẽ.........................................................................................................ix Liệtkêbảngvẽ ........................................................................................................xi Tómtắt ...................................................................................................................xii CHƯƠNG1.TỔNGQUAN..........................................................................1 1.1Đặtvấnđề........................................................................................................1 1.2Mụctiêu..........................................................................................................7 1.3Nộidungnghiêncứu........................................................................................8 1.4Giớihạn...........................................................................................................8 1.5Bốcục.............................................................................................................8 CHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾT............................................................10 2.1Tổngquanvềbộnghịchlưuáp.....................................................................10 2.1.1Giớithiệutổngquát....................................................................................10 2.1.2Bộnghịchlưuáp........................................................................................10 2.1.3Cácdạng cấutrúccơbảncủabộnghịchlưuđabậc....................................11 2.2Giớithiệumạchnghịchlưu3phahìnhT.......................................................11 2.2.1TổngquannghịchlưuhìnhT.....................................................................11 2.2.2Nguyênlýhoạtđộng..................................................................................12 2.3Giớithiệuvềnghịchlưu3pha3bậchìnhTtăngápbằngchuyểnmạchLC..13 2.3.1Giớithiệumạchnghịchlưu3pha3bậchìnhTtăngáp..............................13 2.3.2Nguyênlýhoạtđộng..................................................................................15 2.4Phươngphápđiềuchế độrộngxung(PWM).................................................19 CHƯƠNG3.TÍNHTOÁNVÀTHIẾTKẾ................................................26 3.1Giớithiệu.......................................................................................................26 https://www.zbook.vn/

ii 3.2Sơđồkhốihệthốngvàchứcnăngcác khối....................................................26 3.2.1Thiếtkếsơđồkhốihệ thống.......................................................................26 3.2.2Chứcnăngcủatừngkhối............................................................................26 3.3Giớithiệuthànhphầnlinhkiện trongcáckhối...............................................27 3.3.1TổngquanvềcardxửlýtínhiệusốTMS320F28335..................................27 3.3.2GiớithiệuFPGACycloneIIEP2C5T144C8...............................................29 3.3.3Mạchkích...................................................................................................32 3.3.4MạchnguồnDCđầuvào.............................................................................33 3.3.5Mạchcôngsuất...........................................................................................34 3.3.6Mạchcảmbiến............................................................................................35 CHƯƠNG4.THICÔNGHỆTHỐNG ....................................................39 4.1Giớithiệu........................................................................................................39 4.2Thicônghệthống............................................................................................39 4.2.1Thicôngboardmạch....................................................................................39 4.2.2Lắprápvàkiểmtra.......................................................................................45 4.2.3Hìnhảnhcácmoduleđãthicông,lắpráp.....................................................46 4.3Hoànthiệnmôhình.........................................................................................48 4.3.1Đónggóibộđiềukhiển................................................................................48 4.3.2Môhìnhđãthicông......................................................................................49 4.4Lậptrìnhhệthống...........................................................................................50 4.5Lậptrìnhmôphỏng.........................................................................................52 4.5.1Sơđồmôphỏng...........................................................................................52 4.5.2HìnhảnhmôphỏngtrênPSIM.....................................................................53 4.6Quytrìnhvàhướngdẫnthaotác......................................................................56 CHƯƠNG5.KẾTQUẢ_NHẬNXÉT_ĐÁNHGIÁ................................58 5.1Kếtquảthựcnghiệm.......................................................................................58 5.1.1DạngsóngxungkíchchocáckhóaIGBT.....................................................58 5.1.2Dạngsóngđiệnápvàdòngđiệnngõracủabộnghịchlưu............................59 5.2Đánhgiá nhậnxét............................................................................................62 CHƯƠNG6.KẾTLUẬNVÀHƯỚNGPHÁTTRIỂN 65 6.1Kếtluận...........................................................................................................65 6.1.1Phươngphápnghiêncứu..............................................................................65 6.1.2Nhữngvấnđềcòntồnđọng..........................................................................65 https://www.zbook.vn/

iii 6.2Hướngpháttriển.............................................................................................66 TÀILIỆUTHAMKHẢO................................................................................ PHỤLỤC https://www.zbook.vn/

Hình2.12:

LIỆTKÊHÌNHVẼ Hình Trang Hình1.1:Sơđồkhốibộnghịchlưutruyềnthốngsửdụngbộtăngápmộtchiều........2

https://www.zbook.vn/

Phương

Hình1.2:Sơđồkhốibộnghịchlưutruyềnthốngsửdụngmáybiếnáptầnsố...........2 Hình1.3:BộnghịchlưuZ-Source.............................................................................3 Hình1.4:BộnghịchlưuQuasi-Z-Sourcevớidòng ngõvàoliêntục..........................3 Hình1.5:BộnghịchlưuQuasi-Z-SourceNPC..........................................................4 Hình1.6:BộnghịchlưuNPC3bậctăngápbằngchuyểnmạchLC..........................5 Hình1.7:Cấuhìnhbộnghịch lưutăngápmới dùngcầudiodekẹp...........................7 Hình2.1:Mạchnghịchlưu3pha3bậc hìnhT..........................................................11 Hình2.2:ChếđộdòngthụđộngnghịchlưuhìnhT...................................................12 Hình2.3:ChếđộdòngtíchcựcnghịchlưuhìnhT.....................................................12 Hình2.4:Cấutrúcmạchnghịchlưu3pha3bậc hình Ttăngáp................................14 Hình2.5:Mạchnghịchlưu3pha3bậc hìnhTtăngápbằngchuyểnmạchLC..........15 Hình2.6:Mạchđiệntươngđương1pha....................................................................15 Hình2.7:Trạngthái+VDC ởtrường hợpkhôngngắnmạch.......................................16 Hình2.8:Trạngthái-VDC ởtrườnghợpkhôngngắnmạch........................................17 Hình2.9:Mạchtươngđương 1phaởtrườnghợpmức "không"................................17 Hình2.10:Mạchtươngđương1phaởtrạngtháingắnmạch.....................................18 Hình2.11: phápđiềuchếđộrộngxungtổngquát.........................................21 Cácxungkíchchomạchnghịchlưu trênpha Sơđồkhốihệthốngbộnghịch ...............................................31 Hình3.5:HìnhảnhG1215S-1W................................................................................32 Hình3.6:Sơđồvà chứcnăngcácchâncủaG1215S-1W...........................................32 Hình3.7:Hìnhảnh optoTLP250...............................................................................33 Hình3.8:SơđồkhốitạonguồnDCđầuvào..............................................................34 Hình3.9:Hìnhảnh IGBTFGL40N150D...................................................................34 Hình3.10:HìnhảnhcảmbiếnđiệnápLV-20P.........................................................35 Hình3.11:SơđồmạchđiệnbêntrongcảmbiếnđiệnápLV-20P..............................35 Hình3.12:Sơđồnguyênlýmạchcảmbiến...............................................................36 Hình3.13:Khốingõvàocảmbiến............................................................................36

A.......................................21 Hình3.1:

lưu3pha...................................................26 Hình3.2:HìnhảnhKitDSPTMS320F28335............................................................28 Hình3.3:SơđồtổngquancáccáckhốicủaTMS320F28335....................................29 Hình3.4:HìnhảnhFPGA CycloneIIEP2C5T144C8

...................................................................................47

Hình4.30:Dạngdòngđiệnngõra.............................................................................56 Hình4.31:Quytrìnhvàhướngdẫnthaotác..............................................................57

https://www.zbook.vn/

Hình4.2:Mạchnguyênlýchỉnhlưucầu3pha..........................................................40 Hình4.3:Sơđồnguyênlýmạchkích........................................................................40 Hình4.4:Sơđồmạchinmạchkích (lớptrên)...........................................................41 Hình4.5:MạchPCBmạchkích(mạch inlớpdưới)..................................................41 Hình4.6:Sơđồnguyênlýmạchcảmbiếnáp............................................................42 Hình4.7:Sơđồmạchinmạchcảmbiếnáp...............................................................42 Hình4.8:Sơđồnguyênlýmạchcôngsuất................................................................43 Hình4.9:MạchtăngápLCvớiIGBT Hình4.10:MạchcôngsuấthìnhT.............................................................................44 Hình4.11:NhánhhìnhT...........................................................................................44 Hình4.12:Modulekhốinguồn..................................................................................46 Hình4.13:Modulemạchkích Hình4.14:Môhìnhmạchcôngsuất..........................................................................47 Hình4.15:Môhìnhmạchtăng ápbằng LC...............................................................48 Hình4.16:Môhìnhmạchcảmbiếnáp......................................................................48 Hình4.17:Môhìnhhoànchỉnh.................................................................................49 Hình4.18:Lưu đồgiảithuậttổngquát......................................................................50 Hình4.19:Lưu đồgiảithuậtchochươngtrìnhxử lýphaA.......................................51 Hình4.20:SơđồnguyênlýmạchmôphỏngtrênPSIM............................................52 Hình4.21:Khốitạoxungkíchđiểnhìnhcho1pha...................................................52 Hình4.22:SơđồkhốitạoxungngắnmạchtrênPSIM..............................................53 Hình4.23:XungkíchchokhóaSa1-Sa2-Sa3............................................................53 Hình4.24:XungkíchchokhóaSb1-Sb2-Sb3............................................................53 Hình4.25:XungkíchchokhóaSc1-Sc2-Sc3............................................................54 Hình4.26:XungkíchchokhóaSa1-Sb1-Sc1............................................................54 Hình4.27:Dạngsóngđiện áppha.............................................................................55 Hình4.28:Dạngsóngđiện ápdây.............................................................................55 Hình4.29:Dạngsóngđiện ápcực.............................................................................55

ii Hình3.14:Khốiđiềuchỉnhmứckhuếchđạicủa tínhiệu...........................................37 Hình3.15:Khốicộngđiệnáp....................................................................................38 Hình4.1:Sơđồkhốimodulenguồn..........................................................................39

.......................................................................43

Hình5.5:Dạngsóng điệnápdây(Vab)trướclỗivàsaulỗi.......................................60

Hình5.1:Dạngsóng xungkíchchoSA1-SA2-SA3-Shortgiữathựcnghiệmvà môphỏng...................................................................................................58

Hình5.2:Dạngsóng xungkíchchoSA1-SB1-SC1giữathựcnghiệmvàmôphỏng..59

https://www.zbook.vn/

Hình5.9:Dạngsóng điệnáptrêntụ C1,C2 trướclỗivàsaulỗi.................................62 Hình5.10:Dạngsóngdòngđiệnqua cuộndâyLtrước lỗivàsaulỗi........................62

Hình5.3:Dạngsóng điệnápcực(Van)trướclỗivàsaulỗi.......................................59

Hình5.8:Tổngđộméohài(THD)củadòngđiệntrướclỗivàsaulỗi........................61

iii

Hình5.4:Dạngsóng điệnáppha(Vph)trướclỗivàsaulỗi.......................................60

Hình5.6:Dạngsóng điệnáptrêntảiR(Vr)trước lỗivàsaulỗi................................60 Hình5.7:Dạngsóng dòngđiệnquatảitrướclỗivàsaulỗi........................................61

LIỆTKÊBẢNG Bảng Trang Bảng4.1:Thôngsốcáclinhkiệnsửdụngtrongmạch.................................................44 Bảng5.1:Cácthôngsốđượcsửdụngtrong bộnghịchlưu3pha.................................63 https://www.zbook.vn/

https://www.zbook.vn/

TÓMTẮT Trong những năm gần đây, các tấm pin năng lượng mặt trời dần được sử dụng rộng rãi, các tuabin năng lượng gió cũng bắt đầu được sử dụng phổ biến hơn ở các tỉnh thành Việt Nam. Việc sử dụng các bộ nghịch lưu là rất cần thiết để tận dụng các nguồn năng lượng sạch này nhằmphục vụ cho các nhu cầu sinh hoạt và sản xuất của mọi nhà, qua đó sẽgiảmđượcđángkểchiphíđiện năngtiêuthụvềlâudài. Đề tài thực hiện xây dựng mô hình nghịch lưu 3 pha ba bậc hình T tăng áp điều khiển cầu diode kẹp với khả năng chịu được sự cố mất pha ở một nhánh nghịch lưu bất kỳ. Mô hình được thực hiện dựa trên việc sử dụng card xử lý tín hiệu số DSP TMS320F28335 kết hợp với vi mạch FPGA để lập trình tạo ra các xung kích đóng, mở cácIGBT tạo ra điệnápxoay chiều3phacấp chotải. Phươngphápnghiên cứu chínhcủa đề tàidựatrênnhữngyếutốsau: Nghiêncứulýthuyếtdựatrêncácbàibáokhoa học đãcông bố. Cótínhkế thừanhữngphầncứngđã thiếtkế từ cáccôngtrìnhnghiêncứutrước đó của phòng thí nghiệm và từ đó tiếp tục đào sâu nghiên cứu để phát triển thêm các tínhnăngmới.

Dựa vào lý thuyết tiến hành mô phỏng bằng phần mềm và xây dựng mô hình chạy thựctế. Ghi nhậnkếtquảtừthựcnghiệmvàđánhgiá. Việc mô phỏng cấu hình bộ nghịch lưu ba pha ba bậc mới đã được thực hiện trên phần mềm Psim, và để kiểm tra lại các kết quả này thì một mô hình thử nghiệm đã được nhóm thực hiện đề tài xây dựng tại phòng thí nghiệm. Quá trình thực nghiệm bộ nghịch lưu cũng đã được tiến hành ở cả hai điều kiện hoạt động của mạch: điều kiện hoạt động bìnhthườngvàtrongđiềukiệngặpsự cốmấtphaA. Các dạng sóng điện áp ngõ ra của bộ nghịch lưu quan sát được từ thực nghiệm có hình dạnggiống vớilýthuyết mô phỏng khihoạt độngtrong cảhaiđiều kiệnbìnhthường và xảyra sự cố. Vềmặt biên độ thì có sựsailệch tương đối khi so với lý thuyết, điều này có thể chấp nhận được vì các linh kiện ngoàithực tế không thể đạt được các trạng thái và thông số lý tưởng như trong lý thuyết mô phỏng. Ngoài ra, nhiễu tác động đến các xung kích cũnglàmchoIGBTphátnónglàmgiảmhiệusuấtlàmviệc củalinh kiện,quađóảnh hưởngđếnkếtquảthựcnghiệm.

BỘCHƯƠNG1.TỔNGQUANMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 1 Chương1. TỔNGQUAN 1.1 ĐẶTVẤNĐỀ Nền sản xuất công nghiệp phát triển, kéo theo nhiều tác động xấu đến môi trường. Cụ thể, vấn đề ô nhiễm môi trường đang là chủ đề được mọi người đặc biệt quan tâm trong những năm gần đây. Đã có nhiều cuộc tranh cãi nảy lửa giữa người dân với các nhà máy sản xuất công nghiệp xảy ra tại nước ta với tần suất xuất hiện trên cácbáo đài, mạng xã hộingày càngtăng.Nguyênnhânchủ yếucủa các vụviệc này liên quan tới vấn đề các công ty, xí nghiệp sản xuất đã xả trực tiếp các chấtthải độc hại chưa qua xử lý ra môi trường. Để giảm thiểu tình trạng này, nhiều quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam đang hướng đến mục tiêu sử dụng năng lượng sạchsẵncótừthiênnhiênnhưnănglượnggió,nănglượngmặttrời,… đểgiảmthiểu tìnhtrạngônhiễmmôitrường. Một bộ phận không thể thiếu trong các hệ thống sản xuất năng lượng sạch này là các bộ nghịch lưu (Inverters). Việc nghiên cứu và tối ưu hóa các bộ nghịch lưu đanglàmộtyêucầubắtbuộcđểcóthểbiếnđổivàsửdụngnănglượngmộtcáchhiệu quả hơn song cũng góp phần giảm thiểu chi phí lắp đặt để có thể phổ biến rộng rãi hơnviệcsửdụngnguồnnănglượngnàyđếnvới cộngđồng. Cácbộnghịchlưunguồnápthôngthường(VSI)vẫncòntồntạimộtsốhạnchế nhấtđịnh[1-2].Cụthểnhư: Khôngchịuđượcsựcốngắnmạchtrêncùngmộtnhánhnghịchlưudẫntớihư hỏnglinhkiệnchuyểnmạch(IGBT). Hoạtđộng như một bộ chuyểnđổinguồn bậcthấp, điện ápxoay chiều ngõ ra luôn nhỏ hơn điện áp nguồn một chiều cung cấp cho ngõ vào. Do đó, trong một hệ thống năng lượng tái tạo, để có được một điện áp AC đạt yêu cầu thì một bộ chuyển đổi điện áp một chiều (DC-DC converter) sẽ được ghép tầng vớiVSInhưhình1.1hoặcmộtmáybiếnápxoaychiềuđượclắpđặtđằngsau VSI như hình 1.2. Tuy nhiên, với nhiều giai đoạn chuyển đổi năng lượng sẽ làmgiảmhiệusuấtcủahệthống,trongkhiđóviệclắpđặtmáybiếnáplạilàm tăng kíchthước,trọnglượngvàgiáthànhcủacả hệthống. https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG1.TỔNGQUANMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 2 KhốinguồnDC BộtăngápDC-DCBộnghịchlưuDC-AC 150-300VDC Tải 400VDC 220VAC Hình1.1.Sơđồkhốibộnghịchlưutruyền thốngsửdụngbộtăngápmộtchiều. KhốinguồnDCBộnghịchlưuDC-ACMáybiếnáp50Hz 150-300VDC Tải 110VAC 220VAC Hình1.2.Sơđồkhốibộnghịchlưutruyềnthốngsửdụngmáybiếnáp tầnsố. Sớm nhận ra được những hạn chế của bộ nghịch lưu truyền thống, việc nghiên cứu và phát triển các cấu hình nghịch lưu đã được thực hiện một cách liên tục mỗi ngày bởi các chuyên gia hàng đầu và các kỹ sư điện giàu kinh nghiệm trên toàn thế giớinhằmhướngtớimục tiêucảithiệnchấtlượngđiệnnăngngàymộttốthơn,đồng thời giảm chiphílắpđặt và tăng hiệu quả sửdụngcácnguồnnăng lượng táitạo. Cụ thể, số lượng các bài báo về các công trình nghiên cứu đã được công bố ngày càng nhiều bởi các tạp chí nổi tiếng về điện – điện tử như IEEE, IET... Điều đó chứng tỏ rằng việc nghiên cứu về các bộ nghịch lưu cho các hệ thống điện năng lượng tái tạo là đúng hướng và ngày càng được mọi người quan tâm nhiều hơn trong những năm gầnđây.  Tìnhhìnhnghiêncứungoàinước: Năm2003,cấuhìnhnghịchlưunguồnZđãđượcđềxuấtchophéptăngđiệnáp DCngõvàoquađótăngápxoaychiềungõrachỉquamộtchặngbiếnđổinănglượng là một bước tiến khá lớn cho lĩnh vực này [3-4]. Mạng trở kháng trung gian của bộ nghịch lưu nguồn Z (ZSI) này bao gồm hai cuộn cảm có thông số bằng nhau, hai tụ thông số bằng nhau và một diode. Đối với bộ nghịch lưu truyền thống, chỉ có hai trạngtháihoạtđộnglàtrạngtháingắnmạchvàtrạngtháitrạngtháiactive.Trongkhi đó bộ ZSI tận dụng trạng thái ngắn mạch để tăng điện áp DC ngõ vào, qua đó cải thiệnđộtincậychobộnghịchlưu. https://www.zbook.vn/

VgL1D1C2L2C1

Hình1.4. BộnghịchlưuQuasi-Z-Sourcevới dòngngõvàoliêntục.

Hình1.3. Bộnghịchlưu Z-Source. Chođếnnayđãcórấtnhiềucáccấuhìnhliênquanđượccôngbốnhư:NovelZsource,QuasiZ-source…làcáccảitiếntừnghịchlưunguồnZ. Năm 2008, một biến thể cải tiến từ ZSI là Quasi-Z-Source (qZSI) đã được đề xuất [5]. Bộ qZSI này cũng tương tự như ZSI nhưng có một số ưu điểm như: giảm nguồn đặt vào, giảm trị số của các linh kiện, giảm số lượng phần tử thụ động, đơn giảnhóaphươngphápđiềukhiểnvàđặcbiệtlàcảithiệndòngđiệnngõvàođượcliên tục –mộthạnchếcòntồntạicủacấuhìnhZSItrướcđó.

https://www.zbook.vn/

Sa2Sa1Sb1Sb2Sc1Sc2

BỘCHƯƠNG1.TỔNGQUANMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 3 Sa2Sa1Sb1Sb2Sc1Sc2 L2 VgD1C1L1C2ABCACTải

ABCACTải

BỘCHƯƠNG1.TỔNGQUANMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH

VgL1 Sa4Sa1D4D1C2C3A B CACTải VgL3 Da2Da1Sa2Sa3Db2Db1Sb4Sb1Sb2Sb3Dc2Dc1Sc4Sc1Sc2Sc3C1L4L2C4

Hình1.5. BộnghịchlưuQuasi-Z-SourceNPC. Vào năm 2016, bài báo [7] “A three level LC-Switching Based Voltage Boost NPCInverter”đượccôngbốbởitổchứcIEEEvớinghiêncứuvềnghịchlưu3pha3 bậcNPCdiodekẹptăngápbằngchuyểnmạchLC.Bộnghịchlưunàyvừacóthểtăng đượcđiệnápđầuvàovừasửdụngtươngđốiítcáclinhkiệnthụđộngtrongmạngtrở khángtrunggianbởisựtrợgiúpcủamộtlinhkiệnchuyểnmạchtíchcựcbổsung,do đó tạm thời giải quyết được vấn đề về kích thước và trọng lượng của các bộ nghịch lưuđabậctrướcđó. https://www.zbook.vn/

4

Các bộ nghịch lưu trong giai đoạn này hầu hết là nghịch lưu bậc thấp, không phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi sử dụng điện năng với chất lượng ngày càng cao nêncácbộqZSInhiềubậcđãđượcnghiêncứuđểđápứngkịpthờichonhucầunày. Năm 2014, một cấu hình qZSI NPC 3 bậc đã được đề xuất trong bài báo [6] của tạp chíIEEE.MạngtrởkhángtrunggiancủaqZSINPC3bậcsửdụnghaimạnglướitrở kháng của qZSI theo dạng đối xứng như hình 1.5 với bốn cuộn cảm, bốn tụ điện và hai diode. Bộ qZSI NPC 3 bậc này cũng có chế độ tăng áp chỉ qua một chặng biến đổinănglượngnhưngcungcấpđượcđiệnápngõraACbabậc.Tuynhiên,việctăng gấp đôi số lượng các linh kiện thụ động công suất lớn ở mạng trở kháng trung gian như vậy sẽ làm tăng kích thước, chi phí lắp đặt của cả hệ thống và cũng không phù hợpvới cácứngdụngsửdụngcôngsuấtvừavànhỏ.

BỘCHƯƠNG1.TỔNGQUANMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 5 VgL1 Sa4Sa1S2S1D3D2D1D4C1C2A B CACTải VgL2 Da2Da1Sa2Sa3Db2Db1Sb4Sb1Sb2Sb3Dc2Dc1Sc4Sc1Sc2Sc3

Hình1.6. BộnghịchlưuNPC3bậctăngáp bằngchuyểnmạchLC.  Tìnhhìnhnghiêncứutrongnước: Trongnước,hiệntạihướngnghiêncứuvềbộnghịchlưuđabậchìnhTvẫncòn làmộthướngnghiêncứumới. Tiên phong cho hướng nghiên cứu về cấu hình bộ nghịch lưu 3 pha 3 bậc hình TtăngápbằngchuyểnmạchLCthựchiệntrongđồánlàThS.ĐỗĐứcTrí-ĐạiHọc Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Cụ thể, trong năm 2017, bài báo về côngtrìnhnghiêncứunghịchlưuhìnhT“Three-LevelQuasi-SwitchedBoostT-Type Inverter: Analysis, PWM Control, and Verification” của thầy đã được tổ chức IEEE thôngqua vàchopháthànhđếncácnhànghiêncứutrêntoànthếgiới. Đềtàinghiêncứuđượcthựchiệntạiphòng“ThínghiệmĐiệntửcôngsuấtnâng cao” - D405. Phòng thí nghiệm đã và đang đi sâu vào nghiên cứu và phân tích các cấuhình vàcácgiảithuậtvề nghịchlưuhìnhTtăng áp.

Chưadừnglạiởđó,mộtminhchứngchotìnhhìnhnghiêncứuvềcácbộnghịch lưuvẫn đangtiếp tục phát triển, bài báo[8] “Fault tolerant three-level boost inverter with reduced source and LC count” cũng vừa được tạp chí IET Power Electronics phát hành trong năm 2017 vừa qua. Trong bài báo, một cấu hình nghịch lưu mới đã được đề xuất với việc tiếp tục giảm bớt một cuộn cảm ở mạng trở kháng trung gian vàgiảmthêm6diodenữakhisovớimạchnghịchlưuNPCtrướcđó.Ngoàiviệcgiảm đáng kểsốlượng cáclinh kiện thụđộng, bộnghịch lưu nàycòn cóthểchịu đượclỗi

https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG1.TỔNGQUANMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH

6

trong các trường hợp như: lỗi ngắn mạch, lỗi mạch hở bằng cách thực hiện một kỹ thuậtđiềuchếPWMđặcbiệt. Bộ nghịch lưu trong đề tài mà nhóm đang nghiên cứu được thực hiện dựa trên bàibáo“Faulttolerantthree-levelboostinverterwithreducedsourceandLCcount”.

 GiảmđiệnápvàdòngđặtlêncáclinhkiệnchuyểnmạchIBGT.

 Sửdụngítlinhkiệnthụđộnghơntrongmạngtrởkhángtrunggiangiữanguồn DCngõvàovànhánhnghịchlưu.  Cáchlyđiểmtrungtínhvớidòngtảingõratốthơn.  Chịu được lỗi ngắn mạch do có sự hiện diện của mạng trở kháng trung gian giữanguồnđầuvàovànhánhnghịchlưu.Lỗimạchhởcũngcóthểgiảiquyết bằngcáchthayđổikỹthuậtđiềuchế.

Với haiIGBTở nhánhhình T đã đượcnhóm thựchiệnđề tàithaythế bằngcấu hình gồmmộtIGBTkẹpbởicầuDiodeđểcáchlyđiểmtrungtínhvớidòngtảingõrađược tốt hơn. Khiso với bộnghịch lưu ba pha ba bậctruyền thống, bộ nghịch lưu cảitiến nàycócácđặc tínhnổitrộihơnnhư:  Có khả năng tăng áp DC đầu vào, qua đó giảm số lượng nguồn pin hay ắcquyngõvào,giảmchiphílắpđặt.  Chỉ qua một chặng chuyển đổi năng lượng DC-AC nên có hiệu suất chuyển đổicao.Kíchthướcvàtrọnglượngcủahệthốngđượcgiảmđiđángkể.

https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG1.TỔNGQUANMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 7 VdcL1S2S1D3D2D1Sc3Sb3Sa3Sa2Sa1Sb1Sb2Sc1Sc2D4C1C2GABCACTải

https://www.zbook.vn/

Hình1.7. Cấuhình bộnghịchlưutăngápmớidùngcầudiodekẹp. 1.2 MỤCTIÊU Mục tiêutạora bộ nghịch lưuba pha babậctăng ápcóngõra điệnápđượccải thiệnhơnvềđộgợnsóngvàtầnsốổnđịnhhơn. Dựatrêncấuhìnhthamkhảotừbàibáo“Faulttolerantthree-levelboostinverter with reduced source and LC count”. nhóm tiến hành cải tiến các linh kiện chuyển mạchởnhánhhìnhTcủabộnghịchlưubaphababậchìnhTtăngápthànhcầudiode kẹp đểcách ly điểmtrung tính với dòng tảingõ ratốthơn. Cấu hìnhnghịch lưu mới này cũng loạibỏbớtbaIGBT trên nhánhhìnhT cũng giúp giảmđượcsố lượng linh kiệntrênmạchkíchkèmtheo.NgoàiraviệcđiềukhiểnchỉmộtIGBTthayvìhaitrên mỗi nhánhTcũngsẽđơngiảnhơn. Bộnghịchlưusửdụngmộtnguồn�� ,mạngtrởkhángtrunggiancủabộnghịch lưu này bao gồm một cuộn cảm, hai tụ điện, bốn diode, hai linh kiện chuyển mạch tíchcựcvàsửdụngphươngphápđiềuchếđộrộngxungPWMđểđiềukhiểncáclinh kiện chuyển mạch. Trong đó,CardDSPTMS320F28355 được lậptrình đểtạo xung ngõ ra cho mạch kích hoạt động đồng thời sử dụng board mạch FPGA Cyclone II EP2C5T144C8đểthựchiệncácthuậttoánlogic.

BỘCHƯƠNG1.TỔNGQUANMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 8 1.3 NỘIDUNGNGHIÊNCỨU  NỘI DUNG 1: Thu thập và nghiên cứu các tài liệu liên quan đến đề tài “Xây dựngmôhìnhnghịchlưutăngápbabậcđiềukhiểncầudiodekẹpvớikhảnăng chịulỗi”.  NỘI DUNG 2: Tìm hiểu phần cứng, phần mềm và nghiên cứu giải thuật điều khiển.  NỘIDUNG3:Thiếtkế hệthốngđiềukhiển.  NỘIDUNG4:Xâydựngmôhình.  NỘIDUNG5:Đánhgiákếtquảmôphỏngvàthựcnghiệm  NỘIDUNG6:Kếtluậnvàhướngpháttriểncủađồán. 1.4 GIỚIHẠN  NghịchlưubaphababậcdạnghìnhTtăngáp.  Chỉ thực hiện sửa lỗi cho trường hợp một nhánh nghịch lưu của pha bất kỳ bị lỗimấtpha.

 Điệnápcựcngõrađỉnhlà±100VAC.  Đây là đề tài mới nên tài liệu nghiên cứu bị hạn chế và mang tính tham khảo, đasốlàtàiliệunướcngoàicầncóthờigiannghiêncứuvàtìmhiểu.  Đề tài chỉ xây dựng mô hình với mục đích kiểm chứng giữa lý thuyết và thực tế.  Đề tài được thực hiện với sự trợ giúp phần lớn các linh kiện, trang thiết bị sẵn có của phòng thí nghiệm Điện tử công suất nâng cao của trường ĐH Sư phạm kỹthuậtTP.HồChíMinh.  Cáctrang thiếtbịgâyrasaisốtrongquátrìnhthựcnghiệm. 1.5 BỐCỤC  Chương1:Tổngquan. Chương này trình bày vấn đề lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu và bốcụcđồán.  Chương2:Cơsởlýthuyết. Hệthốnglạinhữngkiếnthứcnềncơbản. https://www.zbook.vn/

Dẫnchứngnguồntàiliệuthamkhảotronglúc thựchiênđồántốtngiệp. HướngdẫnsửdụngphầnmềmCCSvàQuartusII.

BỘCHƯƠNG1.TỔNGQUANMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH

 Chương5:Kếtquả, nhậnxétvàđánhgiá. Trìnhbàykếtquảtrênmôphỏngvàthựcnghiệmđưaranhậnxétvàđánhgiá.

9

 Chương6:Kếtluậnvàhướngpháttriển Đưa ra kết luận cho đồ án, những điểm đã và chưa đạt được. Có hướng phát triểnchođềtài.  Tàiliệuthamkhảo,phụlục.

https://www.zbook.vn/

 Chương3:Xâydựnghệ thống. Đưaraphươngánthựchiện,dựavàonhữngkiếnthứcnềntảngvàkiếnthứcđã đượchọc.  Chương4:Thicôngmôhình. Làmkhungmôhình, giacôngmạchin,hànlinh kiệnvàkiểmtramạch.

Trong các trường hợp đặc biệt như mạch tải cộng hưởng, tải mang tính chất dung kháng (động cơ đồng bộ kích từ dư), dòng qua các linh kiện có thể bị ngắt do quá trình chuyển mạch tự nhiên phụ thuộc vào điện áp nguồn hoặc phụ thuộc vào điện ápmạchtải.Khiđólinhkiệnbándẫncóthể chọnlàthyristor (SCR).

2.1.2 Bộnghịchlưuáp Bộnghịchlưucungcấpvàđiềukhiểnđiệnápxoaychiềungõra.Nguồnđiệnáp một chiều có thể ở dạng đơn giản như acquy, pin điện… hoặc ở dạng phức tạp như điện áp xoay chiều được chỉnh lưu và lọc phẳng. Linh kiện trong bộ nghịch lưu có https://www.zbook.vn/

chiều cung cấp cho bộnghịch lưu áp có tính chấtnguồn điện áp và nguồn cho bộ nghịch lưu dòng có tính chất là dòng điện. Các bộ nghịch lưu tương ứng được gọi là bộ nghịch lưu áp nguồn áp và bộ nghịch lưu dòng nguồn dòng hay gọitắtlàbộnghịchlưuápvà bộnghịchlưudòng. Trongtrườnghợpnguồnđiệnởđầuvàovàđạilượngngõrakhônggiốngnhau, ví dụ như bộ nghịch lưu tạo ra dòng điện xoay chiều từ nguồn điện áp một chiều, ta gọichúnglà bộ nghịch lưu điều khiển dòng điện từ nguồn điện áp hay còn được gọi làbộnghịch lưudòngnguồnáp. Cáctảixoaychiềuthườngmangtínhcảmkháng(vídụđộngcơkhôngđồngbộ, lòcảmứng),dòngđiệnquacáclinhkiệnkhôngthểngắtbằngquátrìnhchuyểnmạch tựnhiên.Dođó,bộnghịchlưuthườngchứalinhkiệnđóngngắtđểcóthểđiềukhiển quátrìnhngắtdòngđiện.

BỘCHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 10 Chương2. CƠSỞLÝTHUYẾT 2.1 TỔNGQUANVỀBỘNGHỊCHLƯUÁP 2.1.1 Giớithiệutổngquát Bộ nghịch lưu là thiếtbị chuyểnđổi năng lượng từ nguồn năng lượng điện một chiều không đổi sang dạng năng lượng điện xoay chiều để cung cấp cho tải xoay chiềuhoạt Nguồnđộng.một

BỘCHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH

https://www.zbook.vn/

11 khả năng kích đóng hay ngắt dòng điện đi qua nó tức là đóng vai trò như một công tắc. Trong các ứng dụng công suất vừa và nhỏ có thể sử dụng transistor BJT, MOSFET,IGBTlàmcôngtắc.ỞcácứngdụngcócôngsuấtlớncóthểsửdụngGTO, IGCThoặcSCRkếthợpvới bộchuyểnmạch. Cáchệthốngphátđiệntáitạochoracácnguồnđiệnsơcấpkhácnhau,phụthuộc vào điều kiện làm việc, yêu cầu trong quá trình vận hành. Do đó cần thiết phải có thiết bịbiến đổiđiện tử côngsuất để cho phéptruyền tảibằng phần tử phi tiếp điểm cókhảnăngđiềukhiểnđược, khighépnốivớilướihoặcphụtải. 2.1.3 Cácdạngcấutrúccơbảncủabộnghịchlưuđabậc Có3dạngthườngđượcsửdụngtrongbộnghịch lưuápđabậc: -DạngdiodekẹpNPC(NeutralPointClampedMultilevelInverter). -Dạngdùngtụthayđổi(FlyingCapacitorMultilevelInverter). -Dạngghéptầng(Cascade inverter). 2.2 GIỚITHIỆUMẠCHNGHỊCHLƯU3PHAHÌNHT 2.2.1 TổngquannghịchlưuhìnhT Hình2.1.Mạchnghịchlưu3pha3bậc hìnhT

12 Nghịchlưu3pha3bậc hìnhTđượcbiểudiễntạihình2.1. Đâylàmạchnghịch lưu cho hiệu suất cao và hoạt động tốt hơn các mạch nghịch lưu truyền thống nên thườngđượcsửdụngchomạch nghịchlưucủahệthốngpinnănglượngmặttrời. So vớicácmạchnghịchlưu truyềnthốngthìmạchnghịchlưuđabậchìnhT có hiệu suất cao hơn mà lại sử dụng ít linh kiện đóng ngắt hơn. Qua đó giúp giảm chi phívà tănghiệuquảsửdụng. 2.2.2 Nguyênlýhoạtđộng Vềcơbảnmạchnghịchlưu3pha3bậchìnhThoạtđộngsẽcó3mứctrạngthái: +Sa1dẫn:Điệnápngõralà+Vdc/2. +Sa3dẫn:Điệnápngõrabằng0. +Sa2dẫn:Điệnápngõrabằng-Vdc/2. MạchnghịchlưuhìnhThoạtđộngvới6chếđộchomỗiphabaogồm3chếđộ vớidòngđiệntíchcựcvà3chếđộdòngthụđộng: Hình2.2. ChếđộdòngthụđộngnghịchlưuhìnhT Hình2.3. ChếđộdòngtíchcựcnghịchlưuhìnhT

BỘCHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH

https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 13 2.3 GIỚITHIỆUVỀNGHỊCHLƯU3PHA3BẬCHÌNHTTĂNG ÁPBẰNGCHUYỂNMẠCHLC 2.3.1 Giớithiệumạchnghịchlưu3pha3bậchìnhTtăngáp Nghịch lưusử dụng trong ứng dụng hiện nay phânlàmhailoại cơbản: Nghịch lưunguồnáp-NLNA,nghịchlưunguồndòng-NLND.

Nghịchlưunguồnápđượcsửdụngphổbiếnvàcóđặcđiểmsau:đầuvàonghịch lưuápphảicótụđiệndunglượnglớn,điệnápđầu ranghịchlưubịgiớihạnbởi điện ápmộtchiềuvàkhôngcho phépngắnmạchđầura. Nghịchlưunguồndòngsửdụngtrongứngdụngcócôngsuấtlớnvàcóđặtđiểm sau: đầu vào NLND phải có điện cảm giá trị lớn và cần có bộ điều chỉnh để duy trì dòng điện không đổi, điện áp ra của NLND lớn hơn điện áp đầu vào và không cho phép làm việc hở mạch. Như vậy, cả hai cấu hình NLNA và NLND chỉ có thể thực hiện chứcnăngtăngáphoặcgiảmáp. HệthốngphátđiệnbằngpinnănglượngmặttrờicóngõralàmộtnguồnDCcó điện áp thấp, không ổn định nên chúng ta cần có một mạch nghịch lưu vừa có thể chuyển đổi DC/AC vừa có thể tăng điện áp ngõ ra để phù hợp với thiết bị sinh hoạt trong hộ gia đình, chung cư, nhà xưởng, hay hòa vào điện lưới quốc gia theo giá trị mong muốn. Do đó, mạch nghịch lưu hình T đã mở ra triển vọng ứng dụng cho các hệphátđiệnnhưphântánnhư:pinnănglượngmặttrời,fuelcell,sứcgió…thíchhợp tronglướiđiện.

https://www.zbook.vn/

https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 14 Hình2.4.Cấutrúcmạchnghịchlưu3pha3bậchìnhTtăngáp Cấu trúc mạch động lực đồng nhất không có sự phân biệt rõ các tầng biến đổi công suất. Điện áp DC đầu vào được tăng áp nhờ chuyển mạch bởi các khóa S1 và S2.CuộncảmL1đểdòngđiệnliêntụctrongquátrìnhchuyểnmạchbởicáckhóaS1 và S2. Giá trị của tụ C1 và C2 sẽ bằng nhau để chia đôi cân bằng điện áp. So với mạch nghịch lưu NPC truyền thống, mạch nghịch lưu hình T cho phép giảm được 3 IGBTvà1cuộndâysovớimạchnghịchlưuNPCtruyềnthống. ĐềtàinghiêncứucủanhómsẽsửdụngmạchnghịchlưuhìnhTđiềukhiểnbằng cầudiodekẹpsẽcóưuđiểmhơnmạchnghịchlưuhìnhTtruyềnthống:giảm1IGBT chomỗinhánhgiữa,sẽgiúpgiảmbớtxungkíchđiềukhiềnvàcácICliênquan.

Đề tài sẽ nghiên cứu mạch nghịch lưu 3 pha 3 bậc hình T điều khiển bằng cầu diodekẹptăngápbằngchuyểnmạchLChướngđếnứngdụngcụthểchohệphátđiện sửdụngpinnănglượngmặttrời.

https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH

15 2.3.2 Nguyênlýhoạtđộng Hình2.5. Mạchnghịchlưu3pha 3bậchìnhTtăngápbằngchuyểnmạchLC Nguyên lý hoạt động của mạch nghịch lưu 3 pha 3 bậc hình T tăng áp bằng chuyểnmạchLCđượcgiảithíchdựatrênmạchđiệntươngđương1phanhưhình2.6 Hình2.6.Mạchđiệntươngđương1pha Mạch nghịch lưu 3 pha 3 bậc hình T tăng áp bằng chuyển mạch LC hoạt động dựatrên3trạngtháichính:trạngtháimức“không”,trườnghợpkhôngngắnmạchvà trường hợp ngắn mạch. Đối với trường hợp ngắn mạch và không ngắn mạch, dòng điện qua cuộn cảm phải liên tục. Để đảm bảo điều này thì giá trị của cuộn cảm phải

BỘCHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH

https://www.zbook.vn/

16 đủ lớn để duy trì dòng điện, nếu cuộn cảm có giá trị nhỏ thì dòng điện sẽ có độ đập mạch lớn, hay có thể bị gián đoạn. Tùy thuộc vào công suất yêu cầu của phụ tải mà giátrịcủacáccuộncảmvàtụđiệnđượcthiếtkếvàlựachọnđểđảmbảođộđậpmạch củadòngđiện,điệnápchophépcủamạchnghịchlưu. Xéttrườnghợpkhôngngắnmạch: Hình2.7. Trạngthái+VDC ởtrườnghợpkhôngngắnmạch Ở trường hợp không ngắn mạch, cuộn cảm thực hiện quá trình nạp xả năng lượng qua mạch nghịch lưu cấp điện cho phụ tải, điện áp đầu ra lúc này sẽ có 2 giá trịlà+Vdc/2hoặc–Vdc/2. Ởhình2.7,cácIGBTS1,S2,Sa3,Sa2sẽmở, IGBTSa1sẽđóngđểtạođiện áp+Vdc Điện. ápngõratrongtrườnghợpkhôngngắnmạchlà: Vout = +Vdc/2 hoặc Vout = -Vdc/2. (1) Điện ápđặtlêncuộncảmLtrongtrườnghợpkhông ngắnmạchlà: VL = Vdc – (VC1 + VC2) (2)

BỘCHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 17 Hình2.8. Trạngthái-VDC ởtrườnghợpkhôngngắnmạch Ởhình2.8,cácIGBTS1,S2,Sa3,Sa1sẽmở, IGBTSa2sẽđóngđểtạođiện áp-Vdc Dòng.điệnđặtlêncácphầntử trongtrạngtháikhôngngắnmạchlà: IC = IL (3) IC1 = IC2 (4) Xéttrườnghợpmức“không” Hình2.9. Mạchtươngđương1phaởtrườnghợpmức "không" Ởtrườnghợpmức“không”các IGBTS1,S2,Sa1,Sa2sẽmở, chỉcónhánh nghịchlưuởgiữaIGBTSa3đượcđónglạiđểtạođiệnáp0. https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH18 Điệnápcủamạchnghịchlưuởtrạngtháimức“không”là: Vout=0 (5) ĐiệnápđặtlêncuộncảmLtrongtrạngtháimức“không”là: VL=Vdc–(VC1+VC2) (6) Xéttrườnghợpngắnmạch:Hình2.10.Mạchtươngđương1phaởtrạngtháingắnmạch mạchtrườngđượcđiệnphamạchỞtrườnghợpngắnmạch,chophépngắnmạchmộthoặchaihoặccảbaIGBTnghịchlưuhìnhT,vídụnhưhình2.10làngắnmạch2IGBTSa1,Sa2,Sa3củaA.Cả3IGBTSa1,Sa2vàSa3sẽđóngđồngthờivới2IGBTS1,S2.Tạithờiđiểmngắnmạch,cáccuộncảmthựchiệnquátrìnhnạpđiệnáptừtụvànguồnDC.DòngđiệntảiđầurađốivớitảitrởcảmcủamạchnghịchlưusẽduytrìliêntụcquahệthốngcácDiodecủacácIGBTS1,S2,Sa1vàSa2.Tronghợpngắnmạchthìđiệnápđầurasẽbằng0,vìmạchnghịchlưuđãbịngắnđầuvào.Điệnápngõraởtrườnghợpngắnmạchlà: Vout=0 (7) ĐiệnápđặttrêncuộncảmLtrongtrườnghợpngắnmạchlà: VL=Vdc+VC1+VC2 (8) https://www.zbook.vn/

https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH

2.4 PHƯƠNG

Điều

GọiDlàthờigianngắnmạchtrongchukỳsóngmangcủacáckhóaIGBTtrong mạch nghịch lưu, do đó ta có 1-D sẽ là thời gian không ngắn mạch của các khóa IGBT.GọiMlàhệsốđiềuchếđộrộng xung,ta có: 1MD (10) Màtacóđiệnáptrungbìnhquacuộncảmtrongmộtchu kỳbằng0nênta có: (Vdc – (VC1 + VC2))(1 - D) + (Vdc + VC1 + VC2)D = 0 (11) Điện áptrêncảhaitụbằngnhaunên: VC1 = VC2 (12) Từ (11) và(12),tacó: 12 2(12) dc CCC V VVV D  (13) Điện ápđỉnhngõraphaAC: . . 2(12) dc outC MV VMV D  (14) GọiBlàhệsốtăngápcủa mạchnghịchlưu, có: 2(12D) (15) PHÁPĐIỀUCHẾĐỘRỘNGXUNG(PWM) chế độ rộng xung (Pulse-width modulation), hay điều chế thời gian xung (Pulse-duration modulation), là một kỹ thuật điều chế được sử dụng để mã hóa một thông điệp thành một tín hiệu xung. Mặc dù kỹ thuật điều chế này có thể được sử dụng để mã hóa thông tin để truyền tải, việc sử dụng chính của nó là cho phép điều khiểnnguồnđiệncungcấpchocácthiếtbịđiện,đặcbiệtlàđểtảiquántínhnhưđộng cơ. Ngoàira, PWM là một trong hai thuậttoán chính đượcsử dụng trong bộ sạc pin quangđiệnnănglượngmặttrời,thuậttoán kialàgiámsátđiểmcôngsuấtcựcđại.

19 Dòngđiệntrêncácphầntửtrongmạchởtrườnghợpngắnmạchlà: IL = - IC1 = -IC2 (9)

ta

M B 

https://www.zbook.vn/

-PWM cũngđượcsửdụngtrongcácbộđiềuchỉnh điệnáp.

-PWM làmộtdạngđiềuchế tínhiệutrongviễnthông.

-PWM cóthểđượcsửdụngđểkiểmsoátlượngđiệnđượccungcấp.

20 Tần sốđóng cắtPWM phải cao hơn nhiềusovớitần sốảnh hưởng đến tải(các thiết bị sử dụng điện), để dạng sóng cuối cùng được đưa tới tải phải càng mịn càng tốt. Ưu điểm chính của PWM đó là tổn hao công suất trên các thiết bị đóng cắt (chuyểnmạch)rấtthấp.Khikhóachuyểnmạchtắtthìkhôngcódòngđiệnnàođiqua, và khi bật thìnguồnsẽđượcđưasang phụtải,thì hầu như không cósụt áp trên thiết bị chuyểnmạch. Tổn hao côngsuất,làtích của điện ápvàdòngđiện,dođótrongcả haitrườnghợpgầnnhưbằngkhông.PWMcũnghoạtđộngtốtvớiđiềukhiểnkỹthuật số,mà vìtínhchấtbật/tắt,tacóthểdễdàngthiếtlậpchukỳlàmviệccầnthiết.

BỘCHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH

-Hiệuứngâmthanhvàkhuếchđạiâmthanh. -Kỹthuậtđiện. Ở các mạch nghịch lưu truyền thống, trường hợp hai khóa trên một nhánh hay còn gọi là trường hợp ngắn mạch ngõ ra thì sẽ được tránh vì trường hợp này sẽ làm ngắn mạch mạch công suất và hư hỏng thiết bị điện tử công suất. Nhưng ở mạch nghịch lưu có mạch tăng áp chuyển mạch bằng LC cho phép tồn tại trạng thái ngắn mạchtrongcáctrạngtháihoạtđộngcủamạch.

-PWM đượcsửdụngđể điềukhiểncáccơcấuservo.

Cácứngdụng:

BỘCHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH21Hình2.11: Phươngphápđiềuchếđộrộngxungtổngquát

pháp:Đềtàinhómthựchiệnsẽtiếnhànhđiềuchếđộrộngxungdựatrênphương-SosánhxungtamgiácvớiđiệnápDC(đườngthẳng).-SosánhxungtamgiácvớiđiệnápAC(Sin).

Hình2.12.CácxungkíchchomạchnghịchlưutrênphaA https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 22 Điện ápthamchiếu ACSin: _0 _0 _0 .(2) 2 .(2) 3 2 .(2) 3 refa refb refc vMSinft vMSinft vMSinft               (16) Điện ápthamchiếu ACSin đảo: _0 _0 _0 .(2) 2 .(2) 3 2 .(2) 3 refan refbn refcn vMSinft vMSinft vMSinft               (17) Trongđó: vref_a, vref_b, vref_c, vref_an, vref_bn, vref_cn làđiệnápthamchiếuđiềukhiểnngõ racủaphaA,B,C. M, fo lầnlượtlàchỉsốđiềuchế vàtầnsốngõra. Giải thuật điều chế xung điều khiển cho các khóa công suất thực hiện trong đồ ánđược thểhiệnởhình2.12cóthể giảithíchnhưsau:

https://www.zbook.vn/

- Với 3 pha thì các bộ sóng Sin (Sin(t) và -Sin(t)) này sẽ lệch pha nhau 1200 ở biểu thức(16)vàbiểuthức(17).

- Để đảm bảo trường hợp ngắn mạch không cản trở trạng thái hoạt động (hoặc trường hợp không ngắnmạch), trạngtháingắnmạch được thêmvào trong trạng thái mức“không”trongmỗichukỳchuyểnmạchnhư tronghình2.12.

- Tại mỗi pha ta so sánh 2 sóng Sin lệch pha nhau 1800 là Sin(t) ở (16) và -Sin(t)ở(17)vớisóngmangtầnsốcaoVcarr.

-Cácxungngắnmạchđượctạobằngviệcsosánhsóngmangvới2tínhiệuđiện áp cố định (Vdc) kí hiệu là Vsh (Vshoot_high) và Vsl (Vshoot_low) như trong hình 2.12. Biênđộcủa tínhiệuVdc nàysẽquyếtđịnh đếngiátrịđộlợi tăngáp.

- Các xung ngắn mạch được cộng thêm vào các khóa trên cùng một nhánh để tạoratrườnghợpngắnmạch.

BỘCHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 23 -Việcngắnmạchtínhiệucổng(‘S1’và‘S2’)đượcđưađếncácthiếtbịchuyển mạchtrongmạngtrung gianquađógiúptăngđiệnápmộtchiềungõvào. Điện ápngõra: 0 0 0 .(2) 2 .(2) 3 2 .(2) 3 am bm cm vVSinft vVSinft vVSinft                (18) Trongđó: va, vb, vc, van, vbn, vcn làđiệnápngõracủaphaA, B,C. Vm, fo lầnlượtlàđiện ápngõracựcđạivàtầnsốngõra. Từ (18),tacó: 2 .Sin(2).(2) 3ababmomo vvvVftVSinft    2..Cos(2).() 33mo VftSin   3..Cos(2) 3mo Vft    3..Sin(2) 23mo Vft   3..Sin(2) 6mo Vft    (19) 22 .Sin(2).(2) 33bcbcmomo vvvVftVSinft   2 2..Cos(2).() 3mo VftSin    3..Cos(2) mo Vft 3..Sin(2) 2 mo Vft   3..Sin(2) 2mo Vft    (20) https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 24 2 .Sin(2).(2) 3 cacamomo vvvVftVSinft   2..Cos(2).() 33mo VftSin   3..Cos(2) 3mo Vft    3..Sin(2) 23mo Vft   5 3..Sin(2) 6mo Vft    (21) Từ (19),(20),(21): 3..Sin(2) 6 3..Sin(2) 2 5 3..Sin(2) 6 abmo bcmo camo vVft vVft vVft                (22) Saukhigặpsựcố: va = 0 (23) Từ (19) và(23),tacó: 03..Sin(2) 6baabmo vvvVft    3..Sin(2) 6mo Vft    7 3..Sin(2) 6mo Vft    (24) Từ (21) và(23),tacó: 5 03..Sin(2) 6cacamo vvvVft    5 3..Sin(2) 6mo Vft    (25) https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 25 Từ (23),(24),(25),tađược: 0 7 3..Sin(2) 6 5 3..Sin(2) 6 a bmo cmo v vVft vVft               (26) Vậysaukhigặpsựcốtrên1pha,cácphacònlạilàBvà Csẽthayđổigócpha trongthuậttoánđiềukhiển.Vàđộlệchphagiữa BvàCsẽlà600 Như vậy có thể thấy rằng, tính hiệu đưa vào bộ nghịch lưu là sự kết hợp giữa xungngắnmạchcũngnhưtínhiệuphátratừviệcsosánhcáctínhiệuđiềuchếvàtín hiệu sóngmang. https://www.zbook.vn/

 Khốinguồn:NguồnDC5VcấpchoDSP,FPGA,±12Vchomạchkíchvà mạchcảmbiến.

 Khốimạchkích:nhậntínhiệuxungtừcardDSP3.3Vchuyểnthành±15V kích cho IGBThoạtđộng.

 Khốimạchnghịchlưu:Biếnđổi điệnápmộtchiềungõvàothànhđiệnáp xoaychiềungõra. https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG3.TÍNHTOÁNVÀTHIẾTKẾMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 26 Chương3. TÍNHTOÁNVÀTHIẾTKẾ 3.1 GIỚITHIỆU  Sơđồkhốihệthống.  Trìnhbàychứcnăngcủatừngkhốitrongsơđồ.  Trìnhbàychứcnăngnhữnglinhkiệnsửdụngtrong từngkhối. 3.2 SƠĐỒKHỐIHỆTHỐNGVÀCHỨCNĂNGCÁCKHỐI 3.2.1 Thiếtkếsơđồkhốihệthống DSPMÁYTÍNHFPGAMẠCHKÍCHMẠCHNGHỊCHLƯUTẢI3PHAMẠCHCẢMBIẾNNGUỒNDCĐẦUVÀONGUỒN Hình3.1. Sơđồkhốihệthốngbộnghịchlưu3pha. 3.2.2 Chứcnăngcủatừngkhối  Khốimáy tính:NạpchươngtrìnhchocardDSPthôngquaphầnmềmCode ComposerStudio.Đọccácgiátrịbiếnnhớ, thanhghikhiDSPhoạtđộng.

 KhốiDSP:Nhậnchươngtrìnhtừmáytính,tạoxungngõrachomạchkích.

 KhốiFPGA:thựchiệncácthuậttoánlogic.

BỘCHƯƠNG3.TÍNHTOÁNVÀTHIẾTKẾMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 27  Khốimạchcảmbiến:Đọc giátrịđiệnápngõra,đưavềDSP đểnhậndiện và xửlýlỗi.  Khốitải3pha:thườngsửdụng độngcơkhôngđồngbộ3pha,thiếtbịcông nghiệp,thiếtbịgiadụngtronggiađình,…  KhốinguồnDCđầuvào: lànguồnmộtchiềucầnnghịchlưu,vídụ:ắc-qui, nguồn pinnănglượngmặttrời,… 3.3 GIỚITHIỆUTHÀNHPHẦNLINHKIỆNTRONGCÁCKHỐI 3.3.1TổngquanvềcardxửlýtínhiệusốTMS320F28335 DSP (Digital Signal Processor) hiểu đơn giản là một loại vi xử lý đặc biệt. Chúng cũng có tất cả các bộ phận cơ bản như:CPU, bộ nhớ, tập lệnh,… Điểm khác biệt chủyếulà ởchỗ:DSPsẽcónhững điềuchỉnh vềthiết kếphầncứng vàtậplệnh sao cho quá trình tính toán, xử lý dữ liệu diễn ra nhanh nhất có thể và đápứng được cho các ứng dụng đòi hỏi tính thời gian thực. Có tới hàng trăm vi xử lý ngoài thị trường để lựa chọnvàmỗi nhómtrong đósẽ được sảnxuấtđể phù hợp cho mỗi lĩnh vực nhất định. DSP được thiết kế cho lĩnh vực xử lý tín hiệu, do đó nó sẽ tốn ít thời gian, năng lượng và tài nguyên hơn các bộ xử lý đa mục đích (general-purpose processor)khi thựcthicác tácvụxửlýtínhiệu. TMS320F28335 là vi xử lý tín hiệu số 32 bit thuộc dòng giá rẻ C2000 của hãng Texas Intruments. DSP TMS320F28335 được sử dụng rất rộng rãi hiện nay trong các phòng thí nghiệm, trong ngành công nghiệp tự động hóa, robot, điện tử côngsuấtvàcáclĩnhvực cơđiệntửtiêntiếnkhác.DSPTMS320F28335đượctrang bị nhânhỗtrợtính toánsốthựcvớidấuphẩyđộng(FPU). https://www.zbook.vn/

https://www.zbook.vn/

--CôngnghệCMOStĩnhhiệunăngcao:lênđến150MHz(6.67nsCycleTime).512KBbộnhớFlash,68KBRam.Có16kênhADC12bit(0-3V)chophépthờigianchuyểnđổinhanh(80ns).18kênhPWMtrongđócó6kênhtốcđộcaosửdụngchứcnăngtruycậpbộnhớtrựctiếpDMA.Có96ngắt,88chângiaotiếpvàoraGPIO.3Timer32-bit.Giaotiếp:CAN,SCI,SPI,I2C,McBSP.

BỘCHƯƠNG3.TÍNHTOÁNVÀTHIẾTKẾMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH28Hình3.2. HìnhảnhKitDSPTMS320F28335. ĐặcđiểmcơbảncủaTMS320F28335:

https://www.zbook.vn/

Code Composer Studio (CCS) làphầnmềmdùng để lập trình choDSP.Phần mềm này được phát triển bởi Texas Instuments (TI) nhằm hỗ trợ khách hàng trong việc tiếp cận và phát triển các ứng dụng với sản phẩm của hãng. Với giao diện làm việc trựcquanvàdễsửdụng,ngườidùngcóthểsửdụngcácngônngữphổbiếnnhư C,C++đểlậptrìnhmộtcáchdễdàng.Ngoàira,việcpháttriểncácứngdụngvớicard DSPTMS320F28335cònđượchỗtrợtốiđabởicáctàinguyênphongphútừTInhư cácthưviện,chươngtrìnhmẫu, tàiliệugiảngdạy… 3.3.2GiớithiệuFPGACycloneIIEP2C5T144C8 a. SơlượcvềFPGA FPGAđượcthiếtkếvàtạorabởiRossFreeman,ngườisánglậpcôngtyXilinx vào năm 1984, FPGA với cấu trúc cho phép tích hợp số lượng lớn các phần tử bán dẫn vào mộtvi mạch.FPGA có khảnăng chứa từ100.000 đếnhàngtrămngàn cổng logic. FPGA có các phần tử logic chạy theo dạng song song, vi điều khiển dựa trên cấutrúcCPUthựcthitheomãlệnhtheodạngtuầntự.

BỘCHƯƠNG3.TÍNHTOÁNVÀTHIẾTKẾMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 29 Hình3.3. SơđồtổngquancáccáckhốicủaTMS320F28335.

30 FPGA được viết tắt bởi cụm từ “Field-programmable gate array”: là một loại mạch tích hợp cỡ lớn dùng cấu trúc mảng phần tử logic mà người dùng có thể lậptrìnhđược.MộtvimạchFPGAcấutạogồmcácbộphận:  Cáckhốilogic cơbảncóthể lậptrìnhđược  Hệthốngmạchliênkếtlậptrìnhđược  KhốivàoraI/O  CácphầntửthiếtkếsẵnkhácnhưRam, Rom,nhânvixửlý… FPGAcũngđượcxemnhưmộtloạivimạchbándẫnchuyêndụngnhưASIC, nhưng nếu so sánh FPGA với ASIC thì FPGA không đạt tối ưu như ASIC nhưng FPGA cóưu điểmhơn là có thể tái cấutrúc lạikhi đang sử dụng. Ngoài ra hiện nay FPGA còn hỗ trợ tái cấu trúc một bộ riêng lẻ trong khi vẫn đảm bảmbảo hoạt động bìnhthườngchocácbộphậnkhác. Việc nạp chương trình cho FPGA với số lần là không giới hạn, tuy nhiên dữ liệu (chương trình) nạp cho FPGA sẽ bị mất khi ngừng cấp nguồn giống như RAM trongmáytính.Nhưvậy,mỗilầnngắtnguồnvàkhibậtlạithìphảinạplạichoFPGA. MuốnlưugiữchứcnăngđãlậptrìnhchoFPGAthìphảigắnthêmROMngoài,ROM sẽcónhiệmvụlưufilevàtựđộngnạplạichoFPGAmỗikhicónguồntrởlại.FPGA cónhiềutàinguyênđịnhtuyếnđặcbiệtđể thựchiệncácchứcnăngtoánhọcnhưcác bộđếm, bộcộng,bộsosánh… b. ỨngdụngcủaFPGA FPGA được sử dụng trong các ứng dụng như xử lý tín hiệu số DSP, các hệ thống hàng không, vũ trụ, quốc phòng, phân tích nhận dạng ảnh, nhận dạng tiếng nói… Do tính linh động cao,FPGA có thể giải quyết những bài toánphức tạp trong khoảng thời gian rất ngắn. Ngoài ra vì FPGA có số lượng cổng logic lớn nên được ứng dụng cho những bài toán đòi hỏi khối lượng tính toán lớn và dùng trong các hệ thốnglàmviệctheothờigian thực. c. GiớithiệuBoardFPGACycloneIIEP2C5T144C8

Altera và Xilinx được biết đến là hai hãng nổi tiếng chuyên sản xuất các loại FPGA cung cấp cho thị trường toàn cầu. Tùy từng loại mà chúng có các đặc điểm phần cứng và giá thành tương ứng khác nhau. Ở đây nhóm sử dụng Board FPGA Cyclone II EP2C5T144C8 được bán khá phổ biến tại thị trường Việt Nam. Board https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG3.TÍNHTOÁNVÀTHIẾTKẾMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH

BỘCHƯƠNG3.TÍNHTOÁNVÀTHIẾTKẾMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH

https://www.zbook.vn/

31 mạch FPGA này có kích thước nhỏ gọn, chi phí thấp nhưng vẫn đảm bảo đáp ứng đượcnhucầuthựchiệncủađềtài. Hình3.4.HìnhảnhFPGA CycloneIIEP2C5T144C8. Đặc điểm kỹ thuật cơ bản: Điệnápnguồncungcấp: 5V - ĐiệnápchânI/O:3.3V Tổngsốphầntửlogic(LEs):4608 SốchânI/Ochongườidùng:89 - TổngbộnhớRam:119808bit. Sốbộnhân9-bit(Embeddedmultipliers 9-bitelements):26 - TổngsốPLL(phase-lockedloop):2 Việc sử dụng FPGA sẽ có được một lợi thế to lớn là có thể tái cấu trúc được phầncứng(mạnglướicáccổnglogic)mộtcáchdễdàngbằngcáchlậptrìnhvớiphần mềmAlteraQuatusII,quađóphùhợpchomụcđíchnghiêncứuvàpháttriểntạicác phòng thí nghiệm. Trong khi đó, việc sử dụng các linh kiện IC logic rời trên một board mạch in tuy có giá thành rẻ hơn nhưng lại không thể tái sử dụng cho các lần sau.

TPL250 điệnphầnPhotocoupler:hayphầntửcáchlyquang(opto-isolator,optocoupler)làmộttửbándẫnthựchiệntruyềntínhiệugiữahaiphầnmạchbịcáchlyvớinhauvềbằngcáchsửdụngánhsáng.OptocáchlyquangTPL250dùngđểtạosựcách

BỘCHƯƠNG3.TÍNHTOÁNVÀTHIẾTKẾMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH323.3.3Mạchkích Cáclinhkiệnchínhđượcsửdụngtrongmạchkích: G1215S-1W: Hình3.5.HìnhảnhG1215S-1W. Sơđồchân: FunctionPin12567VinGND-Vo0V+Vo Hình3.6.SơđồvàchứcnăngcácchâncủaG1215S-1W. Thôngsốkỹthuậtcơbản: --Điệnápcungcấp:12VDC.Điệnápngõra:±15VDC.Dòngngõra(min–max):±4mAđến±33mA.Điệnápcáchly:6000VDC.Côngsuấtngõratốiđa:1W.Tầnsốđóngcắtlênđến:50kHz.

https://www.zbook.vn/

3.3.4MạchnguồnDCđầuvào

Hình3.7.HìnhảnhoptoTLP250.

Thôngsốkỹthuậtcơbản: --Điệnápcungcấp:10-35VDC.Dòngđiệncungcấp:11mA.Dòngđiệnngõvàochophéptốiđa:5mA.Dòngđiệnngõratốiđa:±1.5A.Thờigianchuyểnmạch:1.5µs(max).Điệnápcáchlytốithiểu:2500Vrms.

https://www.zbook.vn/

điệnchiềusẽbởiMạchnguồnmộtchiềungõvàocủabộnghịchlưucủamôhìnhđượccungcấpVariac.Đểđảmbảochotínhantoànkhithựcnghiệmvàmạchnghịchlưu,nguồnđượctăngdầndầnbằngVariacchomôhình.SaukhiquaVariac,nguồnđiệnxoaysẽđượcđiquamáybiếnáptớimạchchỉnhlưucầuvàquabộtụđểlọcphẳngáp.KhiđónguồnđiệnDCsẽđượccấpchomạchcôngsuất.

BỘCHƯƠNG3.TÍNHTOÁNVÀTHIẾTKẾMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH33 xửhỏngđểkín.thulyvềđiệngiữađầuvàovàđầura.CấutạocủaoptogồmmộtLEDphátvàmộtLEDlàphotođi-ốthayphototransitor,cảhaiđượctíchhợpnằmbêntrongmộtvỏbọcOptorấthayđượcsửdụngtrongcáchệthốngđiện-điệntửcôngsuấtlớn,dùngngăncácxungđiệnápcaohaycácphầnmạchđiệncôngsuấtlớncóthểlàmhưcácngõđiềukhiểncôngsuấtnhỏtrênmộtbomạch(nhưcáccácngõracủavilý).

Linh kiện đóng ngắt được sử dụng trong mạch nghịch lưu là IGBT FGL40N150D.BêntrongIGBTnàyđượctíchhợpsẵnmộtđi-ốtcôngsuấtchophéphoạt độngởtầnsốcao.

BỘCHƯƠNG3.TÍNHTOÁNVÀTHIẾTKẾMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 34 VariacMáybiếnápMạchchỉnhlưucầu3phaBộtụlọc Hình3.8. SơđồkhốitạonguồnDCđầuvào. 3.3.5Mạchcôngsuất  Chứcnăng:TạođiệnápnghịchlưuDC-AC.  Nguyênlýhoạtđộng:CáclinhkiệnđóngngắtIGBTsẽđượcđiềukhiểnbằng cácxungkíchphùhợpđểtạoradòngđiệnliêntụcởngõra.  Mạch Boost: Mạch điện gồm 4 đi-ốt, 2 IGBT, 2 tụ điện và một cuộn cảm. Mạch có tác dụng nâng điện áp DC ngõ vào cung cấp cho mạch nghịch lưu dựatrêntrạngtháingắnmạchtrongkỹthuậtđiềuchếPWM.

Hình3.9. HìnhảnhIGBT FGL40N150D. Thông số kỹ thuật cơ bản: ĐiệnápVce:1500V(max). ĐiệnápVge:±25V (max). - DòngquaCollector(Ic):40A(max). Nhiệtđộhoạtđộngtốiđa:150ºC. Có tấtcả11IGBTtrong bộnghịchlưu3phađangđượcsửdụng,chúngđược điều khiển đóng cắt một cách chính xác bởi một kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM)đặcbiệtđểchuyểnđổiđiệnápDCthànhđiệnápACvớigiátrịtầnsốvàđiện ápngõranhưmongmuốn.CácIGBTđượcgắnnhômtảnnhiệtgiúpgiảmnhiệtnhanh và tănghiệusuấtcủalinh kiện. https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG3.TÍNHTOÁNVÀTHIẾTKẾMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH353.3.6Mạchcảmbiến điềulysửmạchlườngMạchnghịchlưusửdụngcảmbiếnđiệnápLV-20PcủahãngLEMđểđođiệnápđầuratrêntảiphụcvụchomụcđíchpháthiệnvàxửlýsựcốvềlỗihởdohưhỏnglinhkiệnIGBTtrêncácnhánhnghịchlưu.CảmbiếnnàycũngđượcdụngkháphổbiếntrongthựctếđểđođiệnápDC,AC,xung,…vớimộtlớpcáchvềđiệngiữamạchđiệnsơcấp(nơicóđiệnáplớn)vàmạchđiệnthứcấp(cácmạchkhiểnsửdụnglinhkiệnđiệntửcómứcđiệnápthấp).

Hình3.10.HìnhảnhcảmbiếnđiệnápLV-20P. Hình3.11.SơđồmạchđiệnbêntrongcảmbiếnđiệnápLV-20P. Đặcđiểmkỹthuật: ĐiệnDòngcungGiớiPhạmDòngsơcấpdanhđịnhIpn:10mA.viđolườngcủadòngsơcấpIpm:0…±14mA.hạnđiệntrởđolường:100–350Ω(tươngứngđiệnápnguồncấp±15V,dòngsơcấpngõvào±10mA(max).thứcấphiệudụngngõra:25mA.ápnguồncấp:±12…15V. https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG3.TÍNHTOÁNVÀTHIẾTKẾMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH36 Dòngtiêuthụ:10mA. Thiếtkếmạchđọccảmbiến: khốiMạchđọccảmbiếnđiệnápđượcthiếtkếgồm3khối:khốingõvàocảmbiến,khuếchđạitínhiệuvàkhốicộngđiệnáp. Hình3.12.Sơđồnguyênlýmạchcảmbiến. Khối1:Ngõvàocảmbiến. Hình3.13.Khốingõvàocảmbiến.

thuộctừđiệncáchthứđượcđođịnhTheotàiliệuthamkhảocủanhàsảnxuất,vớidòngsơcấpđầuvàodanhIpnlà10mA,điệnápcáchlyVpntươngứnglà500V.Đểđạtđượcmứclườngđó,mộtgiátrịđiệntrởđolườngRin=500V/10mA=50kΩphảimắcnốitiếpởngõvàonhưởhình3.12.Vớidòngsơcấpngõvàocủacảmbiếnlà10mAthìdòngngõraphíacấptươngứnglà25mA.DòngngõracóthểđượcchuyểnđổisangápbằngmắcmộtđiệntrởđolườngRmgiữachânOutputvớichânGroundrồiđoáprơitrênđiệntrởnày.GiátrịRmkhuyếnnghịphảinằmtrongkhoảng100-350Ω.Vìđiệnápngõracảmbiếnlàởdạnglưỡngcực(bipolar)tứcđoạn[-V;+V],nhưngđiệnápởngõvàoanalogcủaDSP

https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG3.TÍNHTOÁNVÀTHIẾTKẾMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH

37 TMS320F28335 là dạng đơn cực (unipolar) trong khoảng từ 0 – 3V, do đó ta sẽcầnđếnkhốichứcnăngthứ haiđểxửlývấnđề này.  Khối 2: Điều chỉnh mức khuếch đại của tín hiệu. Tín hiệu điện áp từ khối thứ nhất đưa qua cần được điều chỉnh lại về mặtbiênđộsaochophùhợpvớingõvàoADCcủacácvixửlý.Ởđây,tađiều chỉnh lại sao cho biên độ của nó dao động trong khoảng từ -1.5V đến 1.5V, tươngứngđiệnápphangõracủabộnghịchlưulúcđạtgiátrịnhỏnhấtvàlớn nhấtđivàocảmbiến. Hình3.14.Khối điềuchỉnhmứckhuếchđạicủatínhiệu. GiátrịđiệnápngõraV1củamạchkhuếchđạiđảohình3.14đượcbiểu diễn bởi: V0 = −Vin· (27) V1 = −V0· (28) đó R1, R2, R3 là các điện trở còn R4 được thay thế bằng một biếntrởđểcóthểđiềuchỉnhhệsốkhuếchđạitínhiệumộtcáchlinhhoạt,phù hợpchoviệcthínghiệmvới cácmứcđiệnápngõvàokhácnhau.

Trong

https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG3.TÍNHTOÁNVÀTHIẾTKẾMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 38  Khối 3: Cộng điện áp. Hình3.15Khốicộngđiệnáp. Như đã nói ở trên, mức điện áp ở ngõ vào ADC mà DSP có thể đọc được chỉ trong khoảng từ 0 – 3V, do đó ta sẽ lấy mức điện áp trong đoạn [-1.5V; +1.5V] đã xử lý ở khối trước đem cộng với 1.5V điện áp nữa sẽ đạt đượcmứcmong muốn[0V;+3V]. Ở hình 3.15, áp dụng định lý cầu phân áp trong mạch điện ta có biểu thứctính điệnápV2nhưsau: V2=(15−V1)⋅ +V1 (29) Giá trị của các điện trở R5, R6 được lựa chọndựa theo công thức (29) để giá trị điện áp ngõ ra V2 dao động trong đoạn [0; +3V] khi ngõ vào là [-1.5V;+1.5V]tươngứng. Ở ngõ ra củamạch cảmbiến, một Zener 3V cần thiếtđược sửdụngđể ghimáp3Vphòngtrườnghợpđiệnápngõravượtquángưỡngchophép, qua đóbảođảmantoànchovixửlýDSP. https://www.zbook.vn/

CHƯƠNG4.THI CÔNGHỆTHỐNG BỘ MÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 39 Chương4. THICÔNGHỆTHỐNG 4.1 GIỚITHIỆU - Phần cứng: Bao gồm quá trình thi công mạch, lắp ráp, kiểm tra mạch, cách đónggói hệthống đểdễdàngthaotác. -Phầnmềm:GiớithiệuvềphầnmềmCCS,QuartusIIvàcáchthaotáctrênphần mềm, cáchmôphỏng… 4.2 THICÔNGHỆTHỐNG 4.2.1 Thicôngboardmạch a. Modulenguồn Mạch nguồncông suấtcủa mô hình được cấpbởi Variac.Để đảmbảo cho tính an toàn cho mạch nghịch lưu và khi thực nghiệm, nguồn sẽ được đưa từ từ tăng dần bằngVariacchomôhình.SaukhiquaVariac,nguồnđiệnxoaychiềusẽđượcđiqua modulemáybiếnáp,sauđósẽđiquamạchchỉnhlưucầuvàtụđểlọcphẳng.Khiđó nguồn điệnDCsẽđượccấpchomạchcôngsuất. VariacMáybiếnápMạchchỉnhlưucầu3phaBộtụlọc Hình 4.1.Sơđồkhốimodulenguồn. https://www.zbook.vn/

CHƯƠNG4.THICÔNGHỆTHỐNG BỘMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 40 Hình4.2.Mạchnguyênlýchỉnhlưucầu3pha. b.Thicôngmạchkích -Sơđồnguyênlý: Hình4.3.Sơđồnguyênlýmạchkích. https://www.zbook.vn/

CHƯƠNG4.THICÔNGHỆTHỐNG BỘMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 41 -Sơđồmạchin: Hình4.4.Sơđồmạchinmạchkích(lớptrên). Hình4.5.MạchPCBmạchkích(mạchinlớpdưới). https://www.zbook.vn/

CHƯƠNG4.THICÔNGHỆTHỐNG BỘMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 42 c.Thicôngmạchcảmbiếnáp-Sơđồnguyênlý: Hình4.6.Sơđồnguyênlýmạchcảmbiếnáp. -Sơđồmạchin: Hình4.7.Sơđồmạchinmạchcảmbiếnáp. https://www.zbook.vn/

CHƯƠNG4.THICÔNGHỆTHỐNG BỘMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 43 d.Thicôngmạchcôngsuất-Sơđồnguyênlý: Hình4.8.Sơđồnguyênlýmạchcôngsuất -Sơđồmạchin: Hình4.9.MạchtăngápLCvớiIGBT. https://www.zbook.vn/

CHƯƠNG4.THICÔNGHỆTHỐNG BỘMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 44 Hình4.10.MạchcôngsuấthìnhT. Hình4.11.NhánhhìnhT. Bảng4.1.Thôngsốcáclinhkiệnsửdụngtrongmạch https://www.zbook.vn/

c. Lắprápmodulemạchcôngsuất

-Bước1:Inmạchinragiấysauđódùngbànlàủimạchinlênboardđồng,dùng bútlôngkẻlạivếtmực đã mất, cuối cùngngâmboard mạch vào dungdịchnướcrửa mạch. -Bước2:Dùng máykhoanlỗ vàlắpcáclinhkiệnlênboardđồng.

-Ngõramạchkíchđượccó biênđộ15V cấpchomạchcôngsuất.

CHƯƠNG4.THICÔNGHỆTHỐNG BỘ MÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 45 4.2.2 Lắprápvàkiểmtra a. Lắprápmodulemạchchỉnhlưucầu3pha -Bước1:KếtnốiVariac với bộmáybiếnáp3pha. -Bước2:Kếtnốidâybộbiếnápđểlấyđiệnáp74VAC. -Bước3:Kếtnốidâytừ bộbiếnápvàobộchỉnhlưu3pha. -Bước4:Lắpbộtụlọc đểgiảmđộgợncủađiệnápDCngõra. -ĐiệnápngõrađượcđotrênOscilloscopecóđộgợnkhánhỏvàhoạtđộngtốt. b. Lắprápmodulemạchkích -Bước1:Dùngnguồn5VDCcấpvàochocardDSP,sauđócấptínhiệungõra củacardDSPvàotínhiệuđầuvàoFPGA.

-Bước3:GắnIGBT,tụđiện,cuộncảmvàcác linhkiệnkháclênboardđồng.

-Bước4:Cấptínhiệungõvàochomạch.SửdụngOscilloscopeđotínhiệungõ ra. - Mạch ổn định: Dạng sóng ngõ ra như mong muốn (dạng sóng gần dạng sóng mô phỏng)

Bước2:Dùngnguồn5VDCcấpvàochoFPGA,sauđócấptínhiệungõracủa FPGAvàotínhiệuđầuvàocủamạchkích. - Bước 3: Dùng nguồn 12VDC cấp vào cho mạch kích, sau đó đo ngõ ra của mạchkíchdạngsóngcótươngtựnhưdạngsóngvào,vàcóbiênđộ15V.

https://www.zbook.vn/

CHƯƠNG4.THICÔNGHỆTHỐNG BỘMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 46 điệnnguồn,Tiếnhànhlắprápvàkếtnốicácmoduleđãhoànthiệnbaogồm:modulemạchmạchtăngápLC,mạchcôngsuất,mạchkích,FPGA,DSPvàmoduletảivớitrở(32Ω),cuộncảm(1mH),tụlọc.Saukhikếtnốixong,tatiếnhànhkiểmtrathôngmạch. 4.2.3Hìnhảnhcácmoduleđãthicông,lắprápa.MôhìnhmạchnguồnHình4.12.Modulekhốinguồn. https://www.zbook.vn/

CHƯƠNG4.THICÔNGHỆTHỐNG BỘMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 47 b.MôhìnhmạchkíchHình4.13.Modulemạchkích. c.MôhìnhmạchcôngsuấtHình4.14.Môhìnhmạchcôngsuất. https://www.zbook.vn/

CHƯƠNG4.THICÔNGHỆTHỐNG BỘMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 48 Hình4.15.MôhìnhmạchtăngápbằngLC. d.MôhìnhmạchcảmbiếnápHình4.16.Môhìnhmạchcảmbiếnáp. 4.3.14.3HOÀNTHIỆNMÔHÌNHĐónggóibộđiềukhiển lọcđồTừkíchthướccủanhữngmodulenhómsinhviêntiếnhànhthiếtkếmôhìnhcủaán.Môhìnhsẽcó2tầngnhưsau:-Tầngphíadướigiànhchomodulemạchnguồncùngcácbiếnáp,côngtắc,tụnguồn,cảmbiếnápvàCB. https://www.zbook.vn/

điệnnguồn,FPGA-Tầngphíatrênlàngõvàoracủamạchcôngsuất,mạchtăngápLC,mạchkích,vàcardDSP.Tiếnhànhlắprápvàkếtnốicácmoduleđãhoànthiệnbaogồm:modulemạchmạchtăngápLC,mạchcôngsuất,mạchkích,FPGA,DSPvàmoduletảivớitrở(32Ω),cuộncảm(1mH),tụlọc.Saukhikếtnốixong,tatiếnhànhkiểmtrathôngmạch.

4.3.2MôhìnhđãthicôngHình4.17.Môhìnhhoànchỉnh. https://www.zbook.vn/

CHƯƠNG4.THICÔNGHỆTHỐNG BỘMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 49

CHƯƠNG4.THICÔNGHỆTHỐNG BỘ MÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 50 4.4 LẬPTRÌNHHỆTHỐNG Lưuđồgiảithuật KhiSinA,TạoBẮTĐẦUsóngsin:SinAn=ĐảoSinASinB,SinBn=ĐảoSinBSinC,SinCn=ĐảoSinCĐÚNGTạosóngtamgiác:Carrvsh=1-Dvsl=D-1bịsựcốhỏngIGBTtrênphaAD=0.4SinA=0 D=0.33 PhaA PhaA PhaB PhaB PhaC PhaC SAI Hình4.18. Lưuđồgiảithuậttổngquát. https://www.zbook.vn/

CHƯƠNG4.THICÔNGHỆTHỐNG BỘ MÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 51 LưuđồgiảithuậtchochươngtrìnhxửlýphaA: VSHSAISAIVsh<CarrSinA>0SinA>CarrBẮTĐẦUSinAn>CarrVsl>CarrSAIĐÚNGĐÚNGĐÚNGĐÚNGĐÚNGVSH=1Shf(A)=1A=1A=0An=1An=0VSL=1F1=[1-Shf(A)]*An*(1-A)F2=Shf(A)*A*(1-An)Sa1=F1+ShootSa2=F2+ShootShoot=VSH+VSLSa3=[1-(F1+F2)]*(1-VSH)SAISAIShf(A)=0=0VSL=0 Hình4.19.LưuđồgiảithuậtchochươngtrìnhxửlýphaA. Lưu đồgiảithuậttrênáp dụngđểtạoxungđiều khiển chocácIGBT (Sa1-Sa2Sa3) phaAvà ta làm tương tựcho cácphacòn lạilà pha Bvà pha Cbằng cáchdịch sóngSinlần lượt1200 https://www.zbook.vn/

CHƯƠNG4.THICÔNGHỆTHỐNG BỘMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 52 4.5.14.5LẬPTRÌNHMÔPHỎNGSơđồmôphỏng SơđồnguyênlýtrênPSIM Hình4.20.SơđồnguyênlýmạchmôphỏngtrênPSIM SơđồtạoxungkíchtrênPSIM: Hình4.21.Khốitạoxungkíchđiểnhìnhcho1pha. https://www.zbook.vn/

CHƯƠNG4.THICÔNGHỆTHỐNG BỘMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 53 Hình4.22.SơđồkhốitạoxungngắnmạchtrênPSIM. 4.5.2HìnhảnhmôphỏngtrênPSIM DạngsóngmôtảxungkíchchokhóaSa1-Sa2-Sa3ab Hình4.23.XungkíchchokhóaSa1-Sa2-Sa3 (a)Khihoạtđộngbìnhthường(b)KhikhắcphụcsựcốtrênphaAab Hình4.24.XungkíchchokhóaSb1-Sb2-Sb3 (a)Khihoạtđộngbìnhthường(b)KhikhắcphụcsựcốtrênphaA https://www.zbook.vn/

CHƯƠNG4.THI CÔNGHỆTHỐNG BỘ MÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 54 a b Hình 4.25.XungkíchchokhóaSc1-Sc2-Sc3 (a)Khihoạtđộngbìnhthường(b) KhikhắcphụcsựcốtrênphaA Khi hoạtđộngbình thường dạng sóng các xung kích cho các IGBTtrên phaA, pha B và C cũng có hình dạng giống nhau như hình 4.23a tuy nhiên các xung trên pha B và Csẽ lần lượt lệch 1200 so với các xung kích trên pha A như hình 4.24a và 4.25a.Sự lệch pha các xung kích khi hoạt động bình thường được thể hiện trên hình 4.26avớiđiển hìnhlàxungkíchS1của3 phaA–B–C. Khihệthốngbịsựcốvàkhắcphụcbằngthayđổichươngtrìnhđiềukhiển,dạng sóngcácxungkíchsẽcósựthayđổinhưhình4.23b,4.24b,4.25b.Cácxungtrênpha Csẽlệch600 sovớicác xungkíchtrênpha Bnhưhình4.26b. Dạngsóngmôtảxungkíchcho khóaSa1-Sb1-Sc1 a b Hình4.26.Xungkíchcho khóaSa1-Sb1-Sc1 (a)Khihoạtđộngbìnhthường(b) KhikhắcphụcsựcốtrênphaA https://www.zbook.vn/

CHƯƠNG4.THI CÔNGHỆTHỐNG BỘ MÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 55 a b Hình4.27.Dạngsóngđiệnáppha (a)Khihoạtđộngbìnhthường (b)Khikhắcphục sựcốtrênphaA a b Hình4.28.Dạngsóngđiệnápdây (a)Khihoạtđộngbìnhthường (b)KhikhắcphụcsựcốtrênphaA a b Hình4.29.Dạngsóngđiệnápcực (a)Khihoạtđộngbìnhthường (b)KhikhắcphụcsựcốtrênphaA https://www.zbook.vn/

Bước 5: Kiểm tra dạng xung kích trên các IGBT để chắc chắn DSP và FPGA đã hoạtđộngchínhxáctheoyêucầu. Bước6:Cungcấpnguồnchocảmbiếnáp.

CHƯƠNG4.THI CÔNGHỆTHỐNG BỘ MÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 56 a b Hình4.30.Dạngsóngdòngđiệnngõra (a)Khihoạtđộngbìnhthường (b)KhikhắcphụcsựcốtrênphaA 4.6 QUYTRÌNHVÀHƯỚNGDẪNTHAOTÁC Về cơbảntanênthựcnghiệmtheoquytrìnhnhưsauđểđảmbảorằngmôhình có thểlàmviệcmộtcách ổn địnhvà cóthểkiểmsátđược các lỗihay thiếuxóttrong quátrìnhthaotác. Bước1:BậtcôngtắccấpnguồnchoDSPvàFPGAhoạtđộng.

Bước4:Bậtcôngtắccấpnguồnmạchkíchhoạtđộng.

Bước8:ĐocácthôngsốbằngOscilloscopevà ghi nhậnkếtquả. Quytrìnhthaotácđượcthể hiệnquahình4.31

Bước7:VặnVariacdầnchođếnkhiđạtgiátrịápDCmongmuốn(75V).

https://www.zbook.vn/

Bước3:NhúngchươngtrìnhtừQuartustrênmáytínhxuốngFPGACycloneII EP2C5T144C8.

Bước2:NhúngchươngtrìnhtừCCStrênmáytínhxuốngDSPTMS320F28335.

CHƯƠNG4.THICÔNGHỆTHỐNG BỘ MÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 57 NguồnPC5v Nguồn12vNguồnDCTảiDSP 23FPGAMạchkíchMạchđiệntửcôngsuất1467CảmbiếnápNguồn+15v,-15v8

https://www.zbook.vn/

Lưuý:khivặnVariacđạtgiátrịmongmuốnta đothôngsốnhanhchóngrồitrả Variacvề0,cứlầnlượtnhưvậychođếnkhiđohếtcácthôngsố.Việcnàylàmgiảm thờigianhoạtđộngcủamạchquađógiảmtổnhaodonhiệtgiúpchoviệclấykếtquả chínhxáchơn.

Hình4.31.Quytrìnhvàhướngdẫnthaotác Ta thực thiện cấp nguồn cho DSP và FPGA sau đó nhúng chương trình xuống DSP vàFPGA.Tiếptụccấpnguồn chomạchkíchvàtiếnhànhđoxungtrênIGBT. Cấp nguồn DC cho mạch công suất bằng cách vặn dần Variac cho tới khi đạt giá trịmongmuốn(75V)và bắtđầuđocácthôngsố. Nhómthực hiệngiảlậpsựcốlỗimấtphaAbằngmộtswitchgạtOn-Off.

BỘCHƯƠNG5.KẾTQUẢ_NHẬNXÉT_ĐÁNHGIÁMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 58 Chương5.KẾTQUẢ_NHẬNXÉT_ĐÁNHGIÁ giốngcủatrìnhnhómphầnViệcmôphỏngcấuhìnhbộnghịchlưubaphababậcmớiđãđượcthựchiệntrênmềmPsim,vàđểkiểmtralạicáckếtquảnàythìmộtmôhìnhthửnghiệmđãđượcthựchiệnđềtàixâydựngtạiphòngthínghiệmĐiệntửcôngsuấtnângcao.Quáthựcnghiệmbộnghịchlưucũngđãđượctiếnhànhởcảhaiđiềukiệnhoạtđộngmạch:điềukiệnhoạtđộngbìnhthườngvàtrongđiềukiệngặpsựcốmấtphaAnhưtrongmôphỏngởchương4. 5.1.15.1KẾTQUẢTHỰCNGHIỆMDạngsóngxungkíchchocáckhóaIGBT DạngsóngmôtảxungkíchchocáckhóaSA1-SA2-SA3-Short(S1,S2). Hình5.1.DạngsóngxungkíchchoSA1-SA2-SA3-Shortgiữathựcnghiệmvàmôphỏng. https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG5.KẾTQUẢ_NHẬNXÉT_ĐÁNHGIÁMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 59 DạngsóngmôtảxungkíchchocáckhóaSA1-SB1-SC1. Hình5.2.giữaDạngsóngxungkíchchoSA1-SB1-SC1thựcnghiệmvàmôphỏng. 5.1.2Dạngsóngđiệnápvàdòngđiệnngõracủabộnghịchlưu DạngsóngđiệnápphaAvớitrungtínhnguồn(Van) Hình5.3.Dạngsóngđiệnápcực(Van)trướclỗivàsaulỗi. https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG5.KẾTQUẢ_NHẬNXÉT_ĐÁNHGIÁMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 60 DạngsóngđiệnápphaAvớitrungtínhtải(Vph). Hình5.4.Dạngsóngđiệnáppha(Vph)trướclỗivàsaulỗi. DạngsóngđiệnápdâygiữaphaAvàphaB(Vab). Hình5.5.Dạngsóngđiệnápdây(Vab)trướclỗivàsaulỗi. DạngsóngđiệnáptrêntảiR(Vr). https://www.zbook.vn/

Hình5.6.DạngsóngđiệnáptrêntảiR(Vr)trướclỗivàsaulỗi.





https://www.zbook.vn/

Tổngđộméohài(THD).

Hình5.7.Dạngsóngdòngđiệnquatảitrướclỗivàsaulỗi.

BỘCHƯƠNG5.KẾTQUẢ_NHẬNXÉT_ĐÁNHGIÁMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 61

Hình5.8.Tổngđộméohài(THD)củadòngđiệntrướclỗivàsaulỗi.

DạngsóngdòngđiệnquatảiIa,Ib,Ic.

nhưđượctrunglinhbằngsốdâyKhixảyrasựcốhởmạchphaA(saulỗi),thôngthườngnếuchưaxửlýthìđiệnápngõragiảmđi√3lầnsovớilúcbìnhthường.Đểbùlạisựgiảmđiệnápnày,cáchệđiềuchếMvàhệsốngắnmạchDđãđượcđiềuchỉnhlạitươngứnglà0.6và0.4côngthức(10)và(14)củachương2.LúcnàyđiệnápcựcVan=0nhưhình5.3,kiệnchuyểnmạchIGBTSA3đượckíchdẫnliêntụcđểkếtnốinhánhAbịhởvớitínhnguồn.Sốbậcđiệnáptrongcácđiệnáppha(Vph)vàđiệnápdây(Vab)đãgiảmxuốngmộtbậcnhưhình5.4và5.5nhưngbiênđộquansátđượcgầngiốngởđiềukiệnhoạtđộngbìnhthường(trướclỗi).Ngoàira,sốbậcđiệnápgiảmxuống

https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG5.KẾTQUẢ_NHẬNXÉT_ĐÁNHGIÁMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 62 DạngsóngđiệnáptụVc. Hình5.9.DạngsóngđiệnáptrêntụC1,C2trướclỗivàsaulỗi. DạngsóngdòngđiệnquacuộndâyL. Hình5.10DạngsóngdòngđiệnquacuộndâyLtrướclỗivàsaulỗi. 5.2ĐÁNHGIÁNHẬNXÉT

BỘCHƯƠNG5.KẾTQUẢ_NHẬNXÉT_ĐÁNHGIÁMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 63 cũngảnhhưởngđếntổngđộméohàicủadòngđiệnquatải.Theoquansáttrênhình5.7 với THD tăng từ 1.90% lên 3.55% cho thấy chất lượng dòng điện sẽ suy giảm sau khi xảyralỗi,tuynhiêngiátrịTHDnàyvẫncònnằmtrongngưỡngchophép(<5%),dođó vẫncóthểtiếp tụccấpchotảihoạtđộngbìnhthường. Quátrìnhmôphỏngvàthựcnghiệmbộnghịchlưuđãđượctiếnhànhvớicácthông sốđượcliệtkênhưởbảng 5.1dướiđây: Bảng5.1Cácthôngsốđượcsửdụngtrongbộnghịchlưu3phaThôngsốGiátrị ĐiệnápDCngõvào 75V CuộncảmL 3mH TụđiệnC1, C2 2200uF Tảitrở 16Ω Tảicảm 1mH Tầnsốsóngmang 15kHz Với các kết quả vừa trình bày ở trên ta có thể thấy các dạng sóng điện áp ngõ ra của bộ nghịch lưu đo được có hình dạng giống với lý thuyết mô phỏng khi hoạt động trong cả hai điều kiện bình thường và xảy ra sự cố. Về mặt biên độ thì có sự sai lệch tương đối khi so với lý thuyết, điều này có thể chấp nhận được vì các linh kiện ngoài thực tế không thể đạt được các trạng thái và thông số lý tưởng như trong lý thuyết mô phỏng. Chúng ta có thể điều chỉnh lại về mặt biên độ dễ dàng bằng cách hiệu chỉnh lại cáchệsốngắnmạchDvàhệsốđiềuchếMtrongchươngtrìnhđiềukhiểnchophùhợp với điện áp ngõ ra thực tế. Để cải thiện độ chính xác điện áp ngõ ra, ta có thể sử dụng cảmbiếnđọcđiệnápngõrasauđóhồitiếpvềDSPđểđiềuchỉnhcáchệsốMvàDmột cáchtựđộngđểđạtđượcđiệnápngõramongmuốn.Vớiviệcchỉcầnđiềuchỉnhlạicác thông số trong chương trình điều khiển DSP thay vì tác động đến phần cứng như điều chỉnh điện áp ngõ vào cũng cho thấy ưu điểm của phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu bằng phần mềm khi so với điều khiển bằng phần cứng. Ngoài ra các yếu tố khác cũngảnhhưởngđếnkếtquảthực nghiệmnhư:nhiễutừ lưới điệnbênngoài, nhiễusinh ratừ quá trìnhIGBT đóngcắtvớitầnsốcao,nhiễu gây ra khichạytảicảm, hiệntượng trùng dẫn gây ra do các linh kiện chuyển mạch IGBT có thời gian đóng nhanh nhưng ngắtchậm,đápứngtầnsốcủacácdiode…Trongsốcácyếutốgâyảnhhưởngđó,nhiễu https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG5.KẾTQUẢ_NHẬNXÉT_ĐÁNHGIÁMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH 64 từ phía bên mạch nghịch lưu gây ra đưa ngược trở về làm ảnh hưởng đến chất lượng dạngsóngcủamạchkíchđãđượcquansátthấytừthựcnghiệm.Cụthể,khiđiệnápđầu racànglớnthìnhiễutácđộnglêndạngsóngxungkíchcàngtăng,nhẹthìcácxungnhiễu này làm cho IGBT phát nóng từ đó giảm hiệu suất làm việc và cũng gây tổn hao một phầnnănglượngcủahệthống,cònnặngthìcóthểlàmchoIGBTđóngcắtkhôngchính xác như đã thiết kế từ ban đầu gây hư hỏng hệ thống. Có thể giảm thiểu sự ảnh hưởng này gây ra bằng cách thiết kế bộ phận lọc nhiễu phù hợp, tuy nhiên vì giới hạn của đề tàinênnhómchưa nghiêncứuđếnnộidungnày. https://www.zbook.vn/

 Chưacóhồitiếpđểổnđịnhđiệnápngõra.

https://www.zbook.vn/

BỘCHƯƠNG6.KẾTLUẬNVÀHƯỚNGPHÁTTRIỂNMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINH 65 Chương6. KẾTLUẬNVÀHƯỚNGPHÁTTRIỂN 6.1 KẾTLUẬN Sauquátrìnhkhoảng4thángthựchiệnđềtài“Xâydựngmôhìnhnghịchlưu3 bậc điều khiển cầu diode kẹp với khả năng chịu lỗi”, nhóm thực hiện đề tài dưới sự hướngdẫncủathầyĐỗĐứcTríđãhoànthiệnđượcmôhìnhvàmôhìnhđãhoạtđộng. Kếtquảthựcnghiệmthuđượclà:  Mạch cải tiến từ nghịch lưu NPC truyền thống thành nghịch lưu hình T dùngcầudiodekẹpđãhoạtđộngổnđịnh.  Chỉsửdụngmộtcuộncảmởmạngtrởkhángtrunggianởđầuvào.  Kếtquảđạtđược gầngiốngvớilýthuyết.  Bộ nghịch lưu có thể chịu được lỗi hở mạch ở một nhánh nghịch lưu. Ở đâynhómthực hiệnsửalỗiởnhánhnghịchlưuphaA. 6.1.1 Phươngphápnghiêncứu. Phươngphápnghiêncứuchínhcủađềtàidựatrênnhữngyếutốsau:  Nghiêncứulýthuyếtdựatrêncácbàibáokhoahọcđãcông bố.  Có tính kếthừa nhữngphần cứng đãthiếtkếtừcáccông trình nghiên cứu trướcđócủaphòngthínghiệmvàtừđótiếptụcđàosâunghiêncứuđểphát triểnthêmcáctínhnăngmới.

 Cònxuấthiệngainhiễuđiệnápngõra.  Giảithuậtđiềuđiềukhiểnvẫnđangởgiaiđoạnđầunghiêncứunêncóthể chưađượctốiưu.

6.1.2

Nhữngvấnđềcòntồnđọng

 Dựa vào lý thuyết tiến hành mô phỏng bằng phần mềm và xây dựng mô hìnhchạythựctế.  Thamkhảotàiliệuvềcácphầnmềmvàviđiềukhiển liênquan.  Ghi nhận kết quả thực nghiệm và đưa ra đánh giá, và đề xuất các điều chỉnh.

BỘCHƯƠNG6.KẾTLUẬNVÀHƯỚNGPHÁTTRIỂNMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINH 66  Cácsaisốcủa thiếtbịđoảnhhưởngtớitínhchínhxáccủakếtquả.  Saisốgâyradongườiđọckếtquảtrênmànhìnhdaođộngký. 6.2 HƯỚNGPHÁTTRIỂN  Xâydựngmôhìnhvớicông suấtlớnhơn.  Nângcaosố bậcđiệnápngõrađểdạngsónggầnSinhơn.  Thugọnkíchthướccủa môhình.

 Cóhồitiếpđểđảmbảoổnđịnhđiệnápngõra.

 Pháttriểngiảithuậtgiúppháthiệnvàxửlýlỗingắnmạchởnhánhnghịch lưu. Khi bị ngắn mạch ở một nhánh nghịch lưu bất kỳ thì nhánh đó sẽ bị cách ly và đưa về hoạt động ở chế độ lỗi hở mạch, đảm bảo hệ thống vẫn cóthểhoạtđộngbìnhthường.  Nghiêncứuthiếtkếbộphậnlọcnhiễuđiệnápđầuracủabộnghịchlưu.  Cânbằngđiệnáptrêntụ.

https://www.zbook.vn/

TÀI LIỆUTHAMKHẢO BỘMÔN ĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP–YSINH TÀILIỆUTHAMKHẢO

[1]. Hoàng Ngọc Văn, "Giáo trình Điện tử công suất", Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ ThuậtTp.HCM,2014. [2]. Bin Wu, "High Power Converter and AC Drives", The Institute of Electrical and ElectronicsEngineers,2016. [3]. Ellabban Omar, Abu-Rub Haitham, "Z-Source Inverter Topology Improvements Review", IEEE Ind.Electron.Mag., 2016, 10,(1), pp.6–24. [4]. Anderson, J., Peng, F.Z. "Four Quasi-Z-Source Inverters". 2008 IEEE Power ElectronicsSpecialistsConf.,Rhodes,2008, pp.2743–2749. [5]. Fang Zheng Peng, "Z-Source Inverter", IEEE Transactions on industry applications, vol.39,no.2, march/april2003. [6]. Husev, O., Roncero-Clemente, C., Romero-Cadaval, E., et al.: "Single phase three-level neutral-point-clamped quasi-Zsourceinverter", IETPowerElectron., 2015, 8, (1),pp.1–10. [7]. Manoranjan Sahoo, "A Three Level LC-Switching Based Voltage Boost NPC Inverter", IEEETransactionsonindustrialelectronics,2016. [8]. Manoranjan Sahoo, Sivakumar Keerthipati, "Fault tolerant three-level boost inverter with reduced source and LC count", IET Power Electron, 2018, Vol. 11 Iss. 2, pp. [9].399-405.TexasInstrument, "TMS320F2812 Digital Signal Processer Implementation Tutorial",2000. [10].BáchkhoatoànthưmởWikipedia,"Field-programmable gatearray(FPGA)". [11]. Nguyễn Công Thành, Trần Trung Vỹ, "Xây dựng mô hình nghịch lưu 3 pha 3 bậchìnhTtăngáp”,Đồántốtnghiệp, TrườngĐHSưPhạmKỹThuậtTp.HCM,2017. https://www.zbook.vn/

c.Hướngdẫncàiđặt

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINH xiv PHỤLỤC

a.1.11PHẦNMỀMLẬPTRÌNHCHOVIĐIỀUKHIỂNDSPTMS320F28335GiớithiệuphầnmềmlậptrìnhCodeComposerStudioGiớithiệu trợnhất.IDEứngTexasCodeComposerStudiolàmôitrườngpháttriểntíchhợp(IDE)đượcpháttriểnbởiInstuments(TI)nhằmhỗtrợkháchhàngtrongviệctiếpcậnvàpháttriểncácdụngvớisảnphẩmcủahãngnóbaogồmbộtốiưuhóatrìnhbiêndịchC,C++,…nàycómôitrườnglàmviệctrựcquancungcấpmộtgiaodiệnngườidùngduyĐâylàsựkếthợpgiữaProgramervàDebugger.VớiCCS,việcpháttriểncácứngdụngvớicardDSPTMS320-F28335sẽđượchỗtốiđacáctàinguyênphongphútừTI.

b.Hướngdẫndownload

http://www.ti.com/ThôngtinphầnmềmCCSbản6.0.1vàlinkdownloadxemtạitrangchủTI:Hoặcdownloadtại:http://processors.wiki.ti.com/index.php/Download_CCS

TaTheokhuyếncáothìtanêntắtcácchươngtrìnhdiệtvirus.tìmđếnvịtrífilecàiđặt=>DoubleClickvàofileccs_setup_6.x.x.exe. https://www.zbook.vn/

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINH xv

ChọnMànChọn“Iacceptthetermsofthelicenseagreement.”=>Nhấp“Next”.hình“ChooseInstallationLocation”hiệnra.đườngdẫnđểchứathưmụccàiđặt=>Nhấn“Next”.

https://www.zbook.vn/

https://www.zbook.vn/

ChọnTùychọngóicàiđặt=>tickvàoôC200032-bitReal-timeMCUs=>“Next”3tùychọnnhưhìnhtrên=>Nhấn“Next”

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINH xvi

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINHxvii QuáChọnFinishtrìnhcàiđặtdiễnra https://www.zbook.vn/

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINHxviii

NhấnFinishđểkếtthúcquátrìnhcàiđặt.Càiđặthoàntất. Saukhicàiđặthoàntấttatiếnhànhtạovàviếtchươngtrình: Chọn-TạoProjectFile=>New=>CCSProject.

https://www.zbook.vn/

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINH xix

https://www.zbook.vn/

Màn=>ChọnĐặtChọnChọnChọnCửasổ“NewCCSProject”hiệnra,tatiếnhành:Target:2833xDelfino.loạicardDSPTMS320F28335.kếtnối:Connection=>TexasInstrumentsXDS100v3USBEmulator.tênchoProject.Compilerversion:TIv6.2.7Finish.hìnhlàmviệchiệnra.

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINH xx Options”TạiCửaClickTiếnhànhthêmthưviệnchoProjectchuộttráivàothưmụcvớitênđãđặt“TaDy”=>ChọnPropertiessổ“PropertiesforTaDy”hiệnra.khungbêntráichọn“Build”=>chọn“C2000Compiler”=>chọn“IncludeTạikhungphíadướibênphải:Nhấpbiểutượng“ADD” https://www.zbook.vn/

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINH xxi

C:\tidcs\c28\DSP2833x\v131\DSP2833x_common\include.TìmCửasổ“Adddirectorypath”hiệnra=>chọn“Filesystem”tớithưviệntheođườngdẫn:Chọn“OK”.

https://www.zbook.vn/

C:\tidcs\c28\DSP2833x\v131\DSP2833x_headers\cmd.C:\tidcs\c28\DSP2833x\v131\DSP2833x_headers\source.C:\tidcs\c28\DSP2833x\v131\DSP2833x_common\source.thêmC:\tidcs\c28\DSP2833x\v131\DSP2833x_headers\include.TươngtựtathêmHeaderstheođườngdẫn:Tiếnhànhthêmcácthưviệncầnthiếtcholậptrình:Clickchuộttráivàothưmục“TaDy”=>chọn“Addfile”=>chọncácthưviệncầntừthưmụccóđườngdẫn:TươngtựchocácHeader:Saukhihoànthànhviệcthêmcácthưviệnthìtađượcnhưhìnhdưới.TatiếnhànhviếtchươngtrìnhlậptrìnhvàDebug(đổchươngtrình).Kiểmtralỗivàkiểmtradạngsóng.

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINHxxii

https://www.zbook.vn/

a.2.12BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINHxxiiiPHẦNMỀMLẬPTRÌNHCHOFPGAGiớithiệuphầnmềmQuartusIIGiớithiệu HardCopyQuartusthíchPhầnmềmthiếtkếAlteraQuartusIIlàmộtmôitrườngthiếtkếđacấpbậcdễdàngứngvớinhucầutrongtấtcảcácgiaiđoạnthiếtkếFPGAvàCPLD.PhầnmềmIIcungcấpnăngsuấtvàhiệusuấtcaonhấtchoAlteraFPGAs,CPLDsvàASICS.QuartusIIlàphầnmềmcungcấpsựtổhợp,sựsắpđặtvàđịnhtuyếncaocấp.-Cáctínhnănggiảmthờigianbiêndịchbaogồm:+Hỗtrợbộđaxửlý.+Biêndịchlạinhanhchóng.+Biêndịchgiatăng. b.Hướngdẫndownload https://www.zbook.vn/

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINHxxiv pagehttps://www.altera.com/downloads/software/quartus-ii-we/121.htmlCóthểdownloadphầnmềmQuartusIItheolinkbêndưới:Lưuý:đểdownloadcầnphảicótàikhoảnAlteravàcóthểtạodễdàngtrênwebtrênkhiđượcyêucầuđăngnhậpđểdownload c.Hướngdẫncàiđặtvàsửdụng ChọnTatìmđếnvịtrífilecàiđặt=>DoubleClickvàofilesetup.exe.“Next” https://www.zbook.vn/

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINH xxv ChọnChọn“Iacceptthetermsofthelicenseagreement”=>“Next”vịtrícàiđặtchươngtrình=>chọn“Next”. https://www.zbook.vn/

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINHxxvi ChọnChọn“Next”“Next”. https://www.zbook.vn/

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINHxxvii

https://www.zbook.vn/

ChọnTiếntrìnhcàiđặtsẽchạytớikhihoànthành.“Finish”đểkếtthúcquátrìnhcàiđặt.

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINHxxviiiHướngdẫnsửdụngQuartusII12.1WebEdition: +ỞDoubleClickbiểutượngQuartusII12.1WebEditiontrênDesktopcửasổnhưhìnhtrênchọn:+CreateaNewProject:đểtạomộtdựánmớiOpenExistingProject:đểmở1dựánđãtạotrướcđó Bước1: Project+TạoProjectSaukhichọn“CreateaNewProject”ởcửasổnêutrênhoặc“File”=>“NewWizard”tacómànhìnhtrên=>Chọn“Next”. https://www.zbook.vn/

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINHxxix

https://www.zbook.vn/

+Chọnđườngdẫnđểlưu.Đặttênchodựánmới=>Nhấn“Next”Tiếptụcnhấn“Next”.

+++TạimànhìnhtrêntacàiđặtChipchodựánChọn“CycloneII”cho“Family”Tạikhung“Availabledevices”tìmvàchọn“EP2C5T144C8”=>“Next”.Cửasổmớihiệnra=>“Next”.

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINH xxx

https://www.zbook.vn/

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINHxxxi Đợi=>Nhấn“Finish”.chotớikhiProjectđượctạo. https://www.zbook.vn/

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINHxxxii Màn+Tạimànhìnhlàmviệcchọn“File”=>“New”=>“VHDLFile”=>“OK”.hìnhlậptrìnhsẽxuấthiện. https://www.zbook.vn/

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINHxxxiiiBước2: LưuViếtchươngtrìnhtrênmànhìnhvừahiệnra.ýtênchươngtrìnhbắtbuộcphảitrùngtênvớitênProjectđãtạo. Bước3: NhấnTiếnhànhbiêndịch.biểutượngStartCompilationtrênthanhcôngcụnhưhìnhtrên. Bước4 cụ:CấuhìnhI/O+Saukhibiêndịch=>Chọn“PinPlanner”trênthanhcôngđểcấuhìnhI/OchoFPGAnhưhìnhbêndưới https://www.zbook.vn/

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINHxxxiv Chọn++Mànhình“PinPlanner”hiệnrachophépcàiđặtcácchân.ĐịnhcấuhìnhcácI/Okhôngsửdụngởmứctổngtrởcao.“Assignments”=>“Device”. https://www.zbook.vn/

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINHxxxv ỞChọnChọn“DeviceandPinOptions”.“UnusedPins”.mục“Reserveallunusedpins”chọn“Asinputtri-stated”=>“OK”. Bước5:Biêndịchlạitoànbộchươngtrình. https://www.zbook.vn/

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINHxxxviBước6: taKhiMànTaĐổchươngtrìnhxuốngFPGAtiếnhànhđổchươngtrìnhxuốngFPGA=>Chọn“Programmer”.hìnhnhưtrênhiệnra.“Start”khôngsángcónghĩalàchưacókếtnốigiữamáytínhvớiFPGAvìvậykhôngthểtiếnhànhđổchươngtrìnhchoFPGA.Tachọn“HardwareSetup”ởgóctrênbêntrái.Cửasổ“HardwareSetup”hiệnra. https://www.zbook.vn/

BỘPHỤLỤCMÔNĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINHxxxvii NútChọn“USB-Blaster[USB-0]”=>“Close”.“Start”sánglênchophépđổchươngtrìnhxuốngphầncứng. https://www.zbook.vn/

PHỤ LỤC BỘMÔN ĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINH xxxviii

https://www.zbook.vn/

2.2 Viếtchương trìnhđiềukhiểnFPGA. Ta thực hiệnđếnbước2nhưtrênhướng dẫnvà tiếnhànhviếtcode nhưsau: libraryIEEE; use entityIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;Graduation_ProjectisPort(SinA_0,SinA_Carr,SinAn_Carr:inSTD_LOGIC; SinB_0,SinB_Carr,SinBn_Carr:inSTD_LOGIC; SinC_0,SinC_Carr,SinCn_Carr:inSTD_LOGIC; Carr_VSH,VSL_Carr:inSTD_LOGIC; SA1,SA2,SA3: outSTD_LOGIC; SB1,SB2,SB3:outSTD_LOGIC; SC1,SC2,SC3:outSTD_LOGIC; S1,S2:outSTD_LOGIC); end architectureGraduation_Project;BehavioralofGraduation_Projectis SIGNALTemp,Short,SAT1,SAT2,SBT1,SBT2,SCT1,SCT2:STD_LOGIC; Shortbegin<= Carr_VSHORVSL_Carr; Temp <=NOT SAT1-----------------------------------------------------------Carr_VSH;<=(NOT(SinA_0))ANDSinAn_CarrAND

(NOT(SinA_Carr));

SAT2 <=SinA_0ANDSinA_CarrAND (NOT(SinAn_Carr)); SA1 <=SAT1ORShort; SA2 <=SAT2ORShort; SA3 <=TEMPAND(SAT1NOR SBT1-----------------------------------------------------------SAT2);<=(NOT(SinB_0))ANDSinBn_CarrAND

(NOT(SinB_Carr)); SBT2 <=SinB_0ANDSinB_CarrAND (NOT(SinBn_Carr)); SB1 <=SBT1ORShort; SB2 <=SBT2ORShort; SB3 <=TEMPAND(SBT1NOR SCT1-----------------------------------------------------------SBT2);<=(NOT(SinC_0))ANDSinCn_CarrAND

(NOT(SinC_Carr)); SCT2 <=SinC_0ANDSinC_CarrAND (NOT(SinCn_Carr)); SC1 <=SCT1ORShort; SC2 <=SCT2ORShort; SC3 <=TEMPAND(SCT1NORSCT2); S1 <=Short; S2 <=Short; endBehavioral;

PHỤ LỤC BỘMÔN ĐIỆNTỬCÔNGNGHIỆP-YSINH xxxix

ChươngtrìnhtrênFPGAđóngvaitrònhưcáccổnglogicthaychocácmạchlogic bằngICthôngthường. ChươngtrìnhtrênnàylậptrìnhchoFPGAtheođúnggiảithuậtđềranhằmtạoracác xungkíchhoànchỉnh cho cácIGBTcủamạch côngsuất. Cácxungnàysẽđượcđưa quabộmạch kíchđã giớithiệuởtrênđểtăngđiệnápkíchchocáixung. Cácxungnày sẽdùngđểkíchchomạchcôngsuất.

https://www.zbook.vn/