Biến tần cổ điển, từng bước tiếp cận

[ToanThang88]

Nói về biến tần như bác "vth" theo em hiểu là chưa thật triệt để. Em sẽ mượn những ý của bác "vth":

- Input là 1 thằng điện áp xoay chiều (AC) điển trai có tần số và trị hiệu dụng nhất định, được huấn luyện bài bản qua "chỉnh lưu" rồi "lọc" cẩn thận thành một tên điện áp một chiều (DC) nguy hiểm.

- Tên điện áp DC được "nghịch lưu" tạo thành 1 chuỗi thằng "xung" có trị trung bình lái theo hình sine, vì cô "tải" có tính "cảm" lớn, nên..... khe khe......(bậy rồi, bậy rồi)....dòng đi qua tải sẽ bị nắn thành sóng dạng sine (nhưng chất lượng sóng không mịn do ảnh hưởng của các chú "hài" bậc cao). Mục đích của biến tần là tạo ra dòng sine trên tải càng mịn càng tốt có biên độ và tần số thay đổi:
+ Mịn giúp cho ĐC quay tốc độ chậm nhưng "êm", không gây ô nhiễm tiếng ồn, giảm tổn hao, đảm bảo chất lượng hoạt động....
+ Tần số và biên độ thay đổi để bác "từ thông" biến thiên trên tải luôn là hằng số, điều này rất quan trọng khi động cơ thay đổi tốc độ nhưng moment quay cực đại của trục động cơ luôn luôn đạt được.

- Ngày nay người ta dùng các chú "Mosfet" cho điều khiển công suất trung bình và nhỏ, cho những công suất lớn tốc độ cao phải sử dụng đại ca "IGBT" vì thời gian đóng cắt nhanh, tổn hao nhỏ.

- Dạng điện áp đặt vào khóa bán dẫn luôn là điện áp DC, Phải điều khiển điều chế độ rộng xung theo một qui tắc nhất định để điện áp trung bình có tần số và biên độ theo ý muốn.

- Điều chế vector không gian và sin PWM đều là phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM), tức là đều điều khiển đóng cắt khóa bán dẫn.

- Cả hai kĩ thuật này khác nhau đương nhiên mạch design phải khác nhau, nhưng chỉ hoàn toàn đúng với những người chuyên về analog. Nếu kết hợp kĩ thuật số và analog thì vấn đề giải quyết rất đơn giản, chỉ cần thay đổi lập trình cho VĐK và cấu trúc mạch vẫn giữ nguyên.

- Để thiết kế được mạch, nhất định phải có IC driver Mosfet hoặc IGBT. Để giảm phức tạp cho mạch thì cần phải có uC có hỗ trợ PWM như PIC chẳng hạn.

còn quá nhiều điều phải nghiên cứu, tóm lại làm biến tần hơi bị đau đầu.

Khe khe...Em viết không mà cũng thấy nhức đầu, không biết các bác đọc vào có bị tẩu hỏa không....híc....

[namqn]

- Ngày nay người ta dùng các chú "Mosfet" cho điều khiển công suất trung bình và nhỏ, cho những công suất lớn tốc độ cao phải sử dụng đại ca "IGBT" vì thời gian đóng cắt nhanh, tổn hao nhỏ.

"IGBT đóng cắt nhanh, tổn hao nhỏ" nghe chừng không chính xác. Công suất lớn phải dùng IGBT thì đúng rồi, vì không có MOSFET để dùng ở mức công suất đó, nên phải dùng IGBT thôi. Tần số làm việc cực đại của các IGBT chỉ khoảng 100 kHz đối với một số loại IGBT cao tần, còn loại bình thường chỉ khoảng 50 kHz (vào thử trang web của IXYS sẽ thấy bọn nó gọi IGBT có tần số đóng ngắt >40 kHz là high frequency rồi). Còn MOSFET có tần số làm việc cực đại đến hơn 1 MHz đối với những con lớn nhất. Chẳng thấy nhà sản xuất nào phân loại high frequency hay low frequency đối với MOSFET cả, vì nó đóng ngắt nhanh hơn hẳn những loại kia. Người ta chỉ nói intrinsic diode (đi-ốt có sẵn) của MOSFET là loại thường hay loại phục hồi nhanh (fast recovery) thôi.

Thân,

[ToanThang88]

"IGBT đóng cắt nhanh, tổn hao nhỏ" nghe chừng không chính xác.

Hà hà.....sorry, em vừa coi lại lí thuyết. Ở điện áp cao bác IGBT có tổn hao khi dẫn thấp hơn chú Mosfet nhưng quan trọng vẫn đúng là IGBT có tốc độ đóng cắt chậm hơn chính vì thế mà tổn hao đóng cắt lớn.

Đểu thật, thế mà lâu nay em cứ nghĩ ngược lại. thanks, thanks, thanksssss........bác Namqn.

[vth]

-Hôm nay em đọc qua bài Phương pháp điều chế vecto chuyển mạch (PWM2) để xem nó có gì tiến bộ so với sinPWM.

- PWM2 sử dụng nhiều cho nghịch lưu áp 3 pha.Ưu điểm căn bản của phương pháp này so với phương pháp PWM kinh điển là ở chỗ không cần các bộ điều chế riêng biệt cho từng pha. PWM2 sử dụng kĩ thuật số nên tín hiệu răng cưa và tín hiệu chủ đạo liên tục đựoc thay thế bằng tín hiệu số.

- Độ rộng xung điều khiển PWM kinh điển được thực hiện nhờ chủ yếu là các linh kiện điện tử analog thì PWM2 được tính toán thông qua kĩ thuật xử lý tín hiệu số.(sử dụng vi xử lý để tính toán các khoảng thời gian )

-So với phương pháp PWM kinh điển thì điều chế vecto không gian khó hiểu hơn một chút

Bác toanthang88 có thể giúp em mô phỏng một cái mạch nghịch lưu điều khiển động cơ như ở trên bác làm mà có sử dụng phương pháp này được không nhỉ.
Em cũng hỏi luôn sao cái bản demo Psim chỉ dùng được đúng 1 lần thế nhỉ, sau nó toàn báo lỗi.

[vth]

Buồn quá mấy ngày lên hỏi ý kiến các bác thì trang web lại không vào được. Ai ngờ đâu mạch điều khiển cho Nghịch lưu áp đã được tích hợp sẵn trong con chip AVR rồi. Chỉ cần nhập các giá trị đầu ra là xong. Nên bây giờ xoay sang nghiên cứu Space Vector Pulse Width Modulation tích hợp trong AVR. Bác nào có hiểu biết về cái này thì cùng chia sẻ cho mọi người với nghen.

[ToanThang88]

Bác toanthang88 có thể giúp em mô phỏng một cái mạch nghịch lưu điều khiển động cơ như ở trên bác làm mà có sử dụng phương pháp này được không nhỉ.

Em cũng hỏi luôn sao cái bản demo Psim chỉ dùng được đúng 1 lần thế nhỉ, sau nó toàn báo lỗi.

OK, nếu bác muốn mô phỏng phương pháp Space Vector, em sẽ làm. Nhưng nói trước nghe, nó phức tạp lắm đó, nhìn vào tẩu hỏa luôn...Bác có cần lắm không? không cần thì khỏi đưa lên phức tạp vấn đề ra.

Uh, cái bản Psim demo chỉ sử dụng được trong một giới hạn nhất định, ví dụ: Trong mạch tối đa là mấy nút-quên mất tiêu rồi, maximum 8 bộ đo, thời gian quá độ ngắn....nói chung, chỉ thích hợp trong học tập và giảng dạy thôi, còn dùng trong công việc nghiên cứu phức tạp thì....he he...phải tìm cách có được bản full.

Em thử dùng bản demo có xao đâu, không gặp lỗi như bác nói. Có rất nhiều ví dụ trong đó, bác mở ra mà xem.

[ToanThang88]

Hà hà.....được...rất được nữa là khác. Bác lập trình bằng Matlab để tạo ra một khối có input, output như một VĐK rồi gắn khối đó vào trong mạch bác muốn điều khiển. Hoặc bác thích tạo một linh kiện cần mô phỏng phần mềm này cũng làm được.

[vth]

Bác Toanthang nhà ta đa tài ghê. Em đang nghiên cứu mạch điều khiển sử dụng PIC18FX31 có đầy đủ 6 chân PWM điều chế độ rộng xung theo phương pháp vector không gian. Bác rảnh xem qua giúp em một chút. Sử dụng MATLAB em còn chưa thạo nói gì đến lập trình cho nó. Cái này quả là vấn đề cần khắc phục. Sinh viên mà không biết dùng MATLAB thì không ổn.

Theo em biết thì biên độ điện áp dây điều chế bằng PWM kinh điển và SVPWM là khác nhau khá rõ. Không biết bác có thể mô phỏng điều này giúp em không. Cám ơn bác nhiều nhiều.

[ToanThang88]

Em đang nghiên cứu mạch điều khiển sử dụng PIC18FX31 có đầy đủ 6 chân PWM điều chế độ rộng xung theo phương pháp vector không gian. Bác rảnh xem qua giúp em một chút. Sử dụng MATLAB em còn chưa thạo nói gì đến lập trình cho nó.

Theo em biết thì biên độ điện áp dây điều chế bằng PWM kinh điển và SVPWM là khác nhau khá rõ. Không biết bác có thể mô phỏng điều này giúp em không. Cám ơn bác nhiều nhiều.

+ Sorry, Em đang bận gấp 9 lần bác đây này. Bác xem qua đi rồi em cùng bác thảo luận xem sao.

+ Thường người ta hay đo điện áp pha và dòng điện pha. Em mô phỏng dùm bác đây này.

chú ý: Kết quả mô phỏng đo điện áp của pha đầu tiên.

[ToanThang88]

sin-pwm simulation

[txt]

PIC 18F4431 chỉ thích hợp cho sinPWM thôi , làm vector PWM không nổi đâu .Với sin PWM ,chương trình tương đối đủ chức năng có thể đạt 10 Khz xung .Giải thuật tính xung thì cực gọn , nhưng tính toán mấy cái râu ria và điều khiển được cái mô tơ thì phiền phức lắm đây

[ToanThang88]

+ Vector PWM dùng PIC 18F4431 hoàn toàn được, thậm chí còn gọn hơn cả sin-PWM nữa kìa.

+ Chương trình tương đối đủ chức năng có thể đạt maximum tới 20KHz.

[txt]

xin lỗi ,anh đã làm chưa ?
các chức năng bao gồm : giao tiếp LCD , QEI đo vận tốc , tính toán hồi tiếp PID , điều khiển tăng giảm tốc , điện áp , đảo chiều , lấy mẫu ADC , kiểm soát lỗi hệ thống , . . . tất cả trong 1 con PIC . Hehe, bi nhiêu thì sin PWM 10Khz là quá lắm ( OSC cực đại 40Mhz ) , lưu ý là tính toán bộ 3 xung khá chính xác nhe , không chơi kiểu sai số " ước chừng khoảng . . ." . Mà cái này tôi chỉ tính liên tục bộ 3 xung với các phép tính 8 (nhân )và 16 bit (cộng ) . Chứ thằng vector , để chích xác phải cỡ 16 và 32 bit ( nhân ) e rằng 5 Khz là khó .

[thaithutrang]

xin lỗi ,anh đã làm chưa ?
các chức năng bao gồm : giao tiếp LCD , QEI đo vận tốc , tính toán hồi tiếp PID , điều khiển tăng giảm tốc , điện áp , đảo chiều , lấy mẫu ADC , kiểm soát lỗi hệ thống , . . . tất cả trong 1 con PIC . Hehe, bi nhiêu thì sin PWM 10Khz là quá lắm ( OSC cực đại 40Mhz ) , lưu ý là tính toán bộ 3 xung khá chính xác nhe , không chơi kiểu sai số " ước chừng khoảng . . ." . Mà cái này tôi chỉ tính liên tục bộ 3 xung với các phép tính 8 (nhân )và 16 bit (cộng ) . Chứ thằng vector , để chích xác phải cỡ 16 và 32 bit ( nhân ) e rằng 5 Khz là khó .

Anh nói rõ hơn vấn đề này được ko?
QEI phần cứng đã supporrt rồi, PWM cũng đã tích hợp 3 cặp sẵn, vấn đề là đọc từ cảm biến Hall về và điều khiển 3 cặp này phù hợp. Nhất là thay đổi độ rộng xung phù hợp theo thời gian. Cái này có lẽ mất nhiều thời gian nhất. Có lẽ sẽ phải dùng tra bảng theo một luật nào đó.
Đây là vấn đề khá phức tạp, nếu các anh rảnh chúng ta bàn về điều khiển một đối tượng động cơ nào đó, các vấn đề như:
-Điều khiển mosfet-IGBT tốc độ 20khz.
-Đọc cảm biến Hall.
-Dùng bộ QEI tích hợp.
-Sử dụng 3 bộ pwm.
-Căn cứ vào Hall và tốc độ để điều độ rộng pwm theo thời gian.
-Tính toán PID tốc độ(rất may là 18F4331 có lệnh nhân).
-Dùng phản hồi bảo vệ chống quá dòng cũng với phần cứng của PIC.
Với lượng công việc như vậy, nên chăng dùng dspic sẽ làm tốt hơn, nhất là khi giải bài toán điều độ rộng pwm theo thời gian để tạo hình sin nhiều mức. Ví dụ với tần số pwm là 20khz. Động cơ chạy với tốc độ là:3000 vòng/phút. Vậy thời gian 1 pwm là: 0.05ms, thời gian động cơ quay một vòng là:20ms. Vậy tối đa một bán hình sin được 10/0.05=200 mức ứng với thay đổi 200 mức độ rộng xung. Vậy đây là phương pháp gì nhỉ?

Em ko được học chuẩn về điện tử công suất, nên những thuật ngữ như sin pwm, rồi vector.... nhưng nếu các anh nói bản chất em sẽ hiểu.

[ToanThang88]

xin lỗi ,anh đã làm chưa ?
các chức năng bao gồm : giao tiếp LCD , QEI đo vận tốc , tính toán hồi tiếp PID , điều khiển tăng giảm tốc , điện áp , đảo chiều , lấy mẫu ADC , kiểm soát lỗi hệ thống , . . . tất cả trong 1 con PIC . Hehe, bi nhiêu thì sin PWM 10Khz là quá lắm ( OSC cực đại 40Mhz ) , lưu ý là tính toán bộ 3 xung khá chính xác nhe , không chơi kiểu sai số " ước chừng khoảng . . ." . Mà cái này tôi chỉ tính liên tục bộ 3 xung với các phép tính 8 (nhân )và 16 bit (cộng ) . Chứ thằng vector , để chích xác phải cỡ 16 và 32 bit ( nhân ) e rằng 5 Khz là khó .

+ Xin lỗi, chắc bác mới chỉ làm về sin-pwm thấy nó khó, rồi quay sang khẳng định luôn vector không gian là không làm nổi trên PIC18F4431? (đúng không ạ).

+ Các chức năng bao gồm: giao tiếp LCD, QEI đo vận tốc, tính toán hồi tiếp PID, điều khiển tăng giảm tốc, điện áp, đảo chiều, lấy mẫu ADC, kiểm soát lỗi hệ thống,....tất cả trong một hệ hống vòng kín của ACIM, đều nhét được vào 1 con PIC, cái này xưa như quả đất rồi ạ. Sin pwm 20KHz với tần số thạch anh chỉ cần 20MHz (không cần 40MHz đâu ạ).