Ứng dụng vi điều khiểntrong điên tử công suất

[blackmoon]

Điều khiển thyristor

Về 3 phase.

Việc tính toán công suất là do yêu cầu thuật toán. Cái đó dù có phương pháp nào cũng phải làm cả.
Tui ko đồng ý với bác Kiên nghe ko sure lắm đâu:
Goi chu kỳ điều khiển là T, nghĩa là sau T giây, công suất sẽ được tính lại và thay đổi. Ví dụ điều khiển nhiệt, khí nén... thì quán tính chậm nên T khá lớn. T>>2*50Hz, bởi lẽ nếu đk khống chế nhiệt(quán tính lớn, biến đổi chậm), thì T=0.1 giây chẳng hạn(sau o.1s nhiệt độ thay đổi rất nhỏ).

Nếu dùng kiểu DAC thì giải quyết công việc cực dễ dàng, sau T giây, thì tính toán lại công suất, đẩy ra DAC. Chấm hết. Phần dò pha... tạo xung răng cưa, mạch so sánh thì do phần cứng làm.

Nếu dùng kiểu timer thì vât vả:cứ chu kỳ 50Hz là 20ms, một công việc đồ sộ:
1-Dò 6 pha k*PI
2-Đẩy ra 6 loạt tín hiệu đk mở 3 pha, dùng các timer
3-Một 6 loạt xung để tắt tín hiêu đk 3 pha.
Ngoài ra: sau T giây lại phải làm thêm công việc như phần DAC răng cưa.

Nếu điều khiển xung pha theo thời gian sẽ cực vất vả cho phầm mềm. Vì để tạo timer chính xác, tới mức cấp chính xác 1/1000 là rất khó. Cực khó.
Bởi số ngắt sẽ rất nhiều: mà vào ngắt, ra ngắt, nạp timer, dò pha, cắt pha....một loạt xung như vậy tui nghĩ là rất khó. Cao thủ trong firmwave mới giải quyết được nếu dùng mấy con 89...he he...mà nó còn giải quyết 1 đống việc như:
+ADC
+Hien thị
+Truyền thông
+Tính toán
+Chuẩn hóa
+Bắt phím....
+...

chào bác, tôi đâu có nói là dùng mấy con 89. Đúng là với đối tượng có quán tính lớn, bác có thể an nhàn với chu kỳ điều khiển khá lớn nhưng trong công nghiệp đâu chỉ có mấy cái lò? còn có động cơ nữa cơ mà. Với động cơ thì chắc chắn là bác phải tính toán xử lý với chu kỳ điều khiển chỉ bằng một chu kỳ điện, nếu không muốn nói là chỉ bằng 1/6 chu kỳ điện. Trừ phi bác làm mạch xử lý thuật toán bằng analog bên ngoài, còn không thì bác phải làm tất cả các thao tác tính toán trong vi điều khiển hết. Nghĩa là trong trường hợp đối tượng là động cơ, chắc chắn một điều rằng bác phải xử lý rất nhanh, dù có dùng DAC hay không. Điều khiển xung theo thời gian giờ đây không còn vất vả nữa vì các loại vi điều khiển chuyên dụng có rất nhiều các kênh phát dạng sóng lấy timer làm time base. Việc phát xung nhờ thế mà không còn là mối quan tâm của CPU, CPU hoàn toàn rảnh rỗi để thực hiện xử lý tính toán và các giao tiếp khác. Hơn nữa tôi thấy dùng vi điều khiển còn đo được tần số lưới, dò được thứ tự pha. Mấy vụ này chắc mạch analog khó làm.
Mà bác có một mấy cái mạch làm các việc nhận tín hiệu điều khiển dạng áp đưa vào và đưa ra tín hiệu kích thyristor hoàn chỉnh không? nếu có thì post cho tôi xem phát.

[PPIICC]

Về mạch điều khiển kiểu răng cưa tui ko có làm, nhưng nguyên lý chắc ai cũng biết rồi nên tôi cũng ngại bịa ra

Tui chỉ xây dựng trên timer như kiểu bác nói thôi, rồi rút ra là ko ổn lắm, một fa làm đã lòi cả mắt rồi . 3 pha chắc mệt hơn nữa đây.
Mạch dò fa không tui dùng mạch nắn rồi khuếch đại, lối ra khuếch đại cho vào 1 chân ngắt của vđk, dùng chân ngắt có trigger smith để tăng độ tin cậy.
Cứ cho là bác dùng AVR đi nữa, nếu bác gặp kiểu 3 pha như thế em e cũng khó mà thành công.
+Một chu kỳ phải xuất ra 6 xung bật, 6 xung tắt. Nguy nhất là thời điểm ngắt dò pha xuất hiện, thì thời điểm ngắt đóng xung 1 pha xuất hiện? sao nhỉ?? hi hi...phải chờ cho việc xử lý ngắt dò pha hoàn tất, riêng việc nhảy ra nhảy vào ngắt đã đủ chết chứ chưa nói tới 1 đám mã lệnh trong ngắt.
+Phải lấy mẫu ADC.
+Tính toán cái biểu thức PID trời đánh??? phép nhân AVR thông dụng đâu có support đâu? tốn nhiều thời gian lắm đó.
+Phải hiển thị
+Phải bàn phím
+Truyền thông
+Mã lệnh chế độ bảo vệ
+Menu cho hệ thống.
+Các điều kiện biên nữa chứ, nghĩa là bác phải trừ hao đi ít nhất 5-10% công suất(do ko dò fa không 1 cách chính xác, hơn nữa để tăng độ tin cậy cho điều khiển), nên càng thu hẹp thời gian xử lý, và tăng thêm phép xử lý.
Cấp chính xác của hệ thống của bác đạt bao nhiêu đây?
Tui post lên mấy cái mạch cơ bản, giống của bạn CHIBANG nhưng ko tải cảm nên đơn giản hơn, mấy mạch tui làm cũng từ cái này mà ra cả, chẳng có gì đâu.

[PPIICC]

Tui vẫn chờ xem bác có phương án khả thi gì ko? chứ đk 3 pha thì khó đó. 1/6 chu kỳ hình sin ngắn ngủi so với một biểu thức kiểu dấu phẩy động, nhân chia, một loạt các công việc khác, chưa kịp tính toán động cơ của bác đã bắt điêu khiển rồi, chưa kịp điều khiển thì đòi dò pha...
Với giác quan thứ 12 của tui, thì độ chính xác của hệ thống đk của bác đạt được ko hơn 1/100.

[blackmoon]

Mong được thụ giáo

Chào PPIICC, theo tại hạ thấy thì hình như cái mạch zero cross detector của các hạ nếu làm vậy thì có vẻ không chính xác lắm. Tại hạ làm mạch này thì chẳng nắn gì cả, tương luôn vào Opamp, rồi vào Comparator, rồi xộc thẳng ngắt ngoài vi điều khiển luôn.

Ngoài ra còn một số điều nữa tại hạ muốn đưa ra để đại hiệp góp ý. Thứ nhất là vấn đề kích xung, dập xung. Cái này thì tại hạ thấy có thể làm theo nhiều cách. Ví dụ dùng monostable bên ngoài, như vậy thì khi kích chỉ cần tạo xung có độ rộng một micro giây, xong rồi bỏ mặc đó, tự nó sẽ duy trì, rồi cũng tự tắt luôn. Đó là một cách đơn giản, tại hạ còn một số cách nữa cơ.
Tiếp đến là chiêu căn bản như đọc bàn phím, hiển thị, truyền thông... Tại hạ thấy mấy chiêu này về thực chất đều tốn nhiều thời gian chết vô ích (trễ hiển thị, trễ chống rung chẳng hạn) trong khi thao tác để giao tiếp với chúng thì chỉ tốn vài chục lệnh (với vi điều khiển tốc độ cao thì chỉ cần chục micro giây là xong). Vì thế chúng ta có thể dùng thuật toán xử lý khéo một tý là xong (tại hạ vẫn làm thế mà!). Hơn nữa thì ta cũng có thể thiết kế phần cứng khéo một tý, chấp nhận nhiều thêm vài con IC là giảm tải rất nhiều cho phần mềm.
Phần xử lý chính thì chắc tại hạ phải học hỏi các hạ nhiều. Tuy nhiên tại hạ cũng nghĩ là dấu phẩy tĩnh hay động không phải là nhân tố chính ở đây. Nếu thuật toán cũng lại "khéo" một chút, cộng thêm với tổ chức dữ liệu hợp lý thì dùng số nguyên tại hạ nghĩ cũng ổn. Lúc này tại hạ cũng chỉ cần chất lượng đến 1% thôi, không dám tham lam đâu.
Các hạ cho tại hạ xin cái email, hay cái gì đó để liên hệ (gửi vào hòm thư của tại hạ ấy). Tại hạ mong sẽ được cắp sách đến thụ giáo về mấy chiêu điều khiển số.
Bảo trọng.

[trungkt]

Chào bác blackmoon , nếu bác đã dùng VĐK để điều chỉnh Thyristor cho mạch 3 pha rồi thì bác post lên cho anh em học hỏi chút . Quả thật ngày xưa tui làm bằng con 89 nên chạy không tốt ( mạch 1 pha thì tui thấy dễ làm hơn nhiều !!! ), bây giờ có nhiều loại VĐK hay hơn , nhưng tui cũng chưa có điều kiện làm lại , mong được học tập các bác !

[PPIICC]

Nếu mạch dò fa các hạ làm như vậy thì cũng tốn kha khá OPAM(2 chú), đây là chiêu thức bọn Ngoại Bang(bộ đk nhiệt) hay sử dụng để dò fa. Nhưng các hạ cũng chú ý đến vấn đề nhiễu, nếu các hạ làm theo thủ pháp đó sẽ sinh ra 1 búi xung tại pha gần ko hà, và như vậy các hạn sẽ bi TẨU HỎA NHẬP MA ngay. Chắc lúc đó các hạ phải vận công để dùng phần mềm khắc chế vấn đề này rùi.
Tại hạ làm theo thiết kế trên với 1 đao pháp tưởng chừng như ko ko tinh diệu như các hạ nhưng các hạ quan sát kỹ lại xem:
+Các hạ ko thể đk mở Thys tại pha sát 0, vì như thế thì thys ko thông. Khác nào múa kiếm nơi ko trung.
+Cách của tại hạ tạo một sai số hệ thống, sai số này biết trước, nói cách khác là Timer=Offset+Timer(Công suất). Offset hoàn toàn tính được, nên ko mất tý nội lực nào.
+Hơn nữa sai số hệ thống sẽ bị triệt nhờ chiêu thức I trong PID đại pháp hóa giải.
+Bởi vậy, tại hạ chỉ cần dùng 2 con diot shotky+ vài con R,C+1 trans là OK.

Về giải pháp dập xung, các hạ ko phải băn khoăn, các hạ dùng phần mềm trong ngắt timer kích xung luôn. Thời gian các hạ nạp timer 16bit, xóa cờ(tuy loại MCU)... cũng đủ thời gian thông thys.

Phần xử lý thời gian công việc phụ như bàn phím, hiển thị ... thì đại hiệp Binhanh đã chỉ giáo ở trên rồi. Nói chung ko để thời gian chết ở đâu cả. Về lập trình có lẽ phải nhiều thời gian bàn về vấn đề này.

Các hạ sẽ mail cho các hạ sau.

[PPIICC]

Tại hạ lấy làm xâu hổ bởi bồ câu đưa thư của tại hạ bị virut nên ko thể mail đến được cho đại hiệp blackmoon. Nghe danh tánh có vẻ các hạ là người Ngoại Bang, nay sang Trung Nguyên chắc có nhiệm vụ bí bí mật
Tui sẽ hầu chuyện với các hạ trên diễn đàn này cho tới khi xóa hết virut trong cái máy tính của tui.

Nói đến đâu roi nhỉ?

[PIC]

Các mạch sử dụng trong công nghiệp thì đâu có mạch nào mà khi kích sai góc pha dẫn tới tiêu gì đó đâu!
SCR có khả năng tự cắt khi áp khóa âm, dòng âm với lại muốn cắt nó thì cắt cưỡng bức do đó đâu ai dùng nó để cắt. Người ta dùng IGBT, MOSFET,...
Các mạch mà khi kích sai là phải trả giá là các mạch như nghịch lưu, biến tần, chopper...nhưng các mạch này không ai dám dùng SCR cả.
Tất cả các mạch đều phải cách ly điện giữa mạch điều khiển và mạch công suất.
Các mạch như: chỉnh lưu, bộ biến đổi điện áp xoay chiều...có thể kích sai mà không sợ trùng dẫn!
Chào các bạn.

[PPIICC]

Các mạch sử dụng trong công nghiệp thì đâu có mạch nào mà khi kích sai góc pha dẫn tới tiêu gì đó đâu!
SCR có khả năng tự cắt khi áp khóa âm, dòng âm với lại muốn cắt nó thì cắt cưỡng bức do đó đâu ai dùng nó để cắt. Người ta dùng IGBT, MOSFET,...
Các mạch mà khi kích sai là phải trả giá là các mạch như nghịch lưu, biến tần, chopper...nhưng các mạch này không ai dám dùng SCR cả.
Tất cả các mạch đều phải cách ly điện giữa mạch điều khiển và mạch công suất.
Các mạch như: chỉnh lưu, bộ biến đổi điện áp xoay chiều...có thể kích sai mà không sợ trùng dẫn!
Chào các bạn.

Chào người thế kỷ 22
Bác này nói sách vở quá hé, ko hiểu đã làm thực tế chưa vậy?
Ở đây đang bàn về đk góc pha cho triac bác ạ, tin hiệu cần đk là xoay chiều 1 hay 3 pha.
Đúng là đk sai pha thì ko cháy mạch , nhưng lại cháy cái khác tai hại hơn.. he he... Trước khi ứng dụng cái mạch mình vào, việc đầu tiên là phải xem thiết bị của mình có làm thiệt hại cho thiết bị người ta ko đã, sau mới tính đến thiết bị của mình.

[PPIICC]

Các mạch sử dụng trong công nghiệp thì đâu có mạch nào mà khi kích sai góc pha dẫn tới tiêu gì đó đâu!
SCR có khả năng tự cắt khi áp khóa âm, dòng âm với lại muốn cắt nó thì cắt cưỡng bức do đó đâu ai dùng nó để cắt. Người ta dùng IGBT, MOSFET,...
Các mạch mà khi kích sai là phải trả giá là các mạch như nghịch lưu, biến tần, chopper...nhưng các mạch này không ai dám dùng SCR cả.
Tất cả các mạch đều phải cách ly điện giữa mạch điều khiển và mạch công suất.
Các mạch như: chỉnh lưu, bộ biến đổi điện áp xoay chiều...có thể kích sai mà không sợ trùng dẫn!
Chào các bạn.

Có vẻ như bác rất hàn lâm, bác giải thích cho em hiểu cái sơ đồ Chí Bằng có post ở trên, thôi, tui post lại ngay ở đây:Rs,Cs, r1,r2,c1... cả định tính lẫn định lượng :shock:

[PPIICC]

Ồ, sao cái hình tui post biến đâu mất rồi???

[BinhAnh]

Ồ, sao cái hình tui post biến đâu mất rồi???

Bạn đăng nhập thì mới thấy được hình ảnh của file post kèm.

[tramhero]

So do mach kich SCR dung bien ap xung rat don gian. De khi nao ranh toi post len cho.Ngoai ra cung co the su dung IC chuyen dung TCA785, hoi dat 135k

[Amateur]

Tôi đã dùng 89C5x để điều khiển SCR. Có một số vấn đề:
1. Để điều khiển chính xác, góc cắt phải chia mịn -> PID 8 bit quá thô, 16 bit thì tính lâu quá trời. Hệ thống có quán tính lớn thì có thể chấp nhận được. Trong khi VXL chưa tính xong PID thì cứ tạm dùng các giá trị cũ để cắt pha. Khi nào tính xong thì update lại góc cắt mới. Một vấn đề cần các cao thủ về điều khiển góp ý là: Theo sách, tần số lấy mẫu (và do đó tính toán PID) có ảnh hưởng tới ổn định của hệ rời rạc. Tôi đã thực nghiệm, lấy mẫu liên tục quá (tần số cao) cũng không tốt, đánh võng quá trời luôn. Lười tính toán, nên thường dò tay bằng cách bố trí đầu vào lựa chọn thời tần số này. Cách này có sự lãng phí: đáng lẽ tính toán khoảng thay đổi a-> b, phải làm luôn từ giá trị 0 -> b, khoảng 0 -> a chẳng dùng đến.

2. Nếu dùng Timer để điều khiển thì với tần số 12 Mhz, cũng chỉ chia chu kỳ dòng điện (50 Hz) lớn nhất là 20000. Nếu chia càng mịn thì thời gian dành cho timer chiếm càng nhiều thời gian của chương trình khác. 3 pha càng rắc rối. Vì vậy, VXL chỉ đo và tính trị số điều khiển, sau đó xuất giá trị ra một bộ đệm, việc điều khiển mỗi pha do một mạch con chịu trách nhiệm, trị số lấy từ bộ đệm trên. Kết quả rất tốt.

3. Ứng dụng của tôi liên quan đến điều khiển máy phát điện, nên có một vấn đề cần chú ý là: tần số của dòng điện cũng dao động, không phải cố định 50 Hz như là điều khiển nhiệt. Khi ta đo và tính trị số điều khiển, trị số này là góc cắt theo tần số đo được trước đó (quá khứ) sẽ được dùng điều khiển trong thời gian sau đó (tương lai). Lúc này tần số dòng điện có thể đã biến đổi khác lúc đo lường (do biến động tải và do chính kết quả của sự điều khiển). Trị số này được tính từ điểm "0", có khi vượt quá chu kỳ dòng điện (do biến động). Như vậy có thể xảy ra trường hợp đáng lẽ góc mở rất nhỏ, do điểm điều khiển đóng mở vượt qua điểm "0" lần thứ hai, nên lại mở hầu như gần hết bán kỳ dòng điện sau đó -> Trái ngược hoàn toàn ý muốn. Một trường hợp khác là do trễ của mạch công suất, nên thời điểm mở của SCR đáng lẽ rất nhỏ thì lại có thể mở hết ở nửa chu kỳ sau. Khắc phục: 1. Khi có điểm "0" thì reset lại giá trị đếm lùi của bộ điều khiển góc ; 2. Tạo ra một vung cấm mở (forbidden triger zone - FTZ)xung quanh điểm "0"; 3. Bằng phần mềm, nếu trị số gần điểm "0" thì thay đổi (VD: Nếu góc gần 180 độ thì cho bằng 178 độ, góc gần bằng 0 thì bỏ luôn), vì xung quanh điểm "0". công suất qua SCR không đáng kể.
4. Tôi thường dùng biến áp xung. Bạn nào dùng opto có thể cho biết con MOC3020 kể trên có độ trễ bao nhiêu không?

[BinhAnh]

Tôi đã dùng 89C5x để điều khiển SCR. Có một số vấn đề:
1. Để điều khiển chính xác, góc cắt phải chia mịn -> PID 8 bit quá thô, 16 bit thì tính lâu quá trời. Hệ thống có quán tính lớn thì có thể chấp nhận được. Trong khi VXL chưa tính xong PID thì cứ tạm dùng các giá trị cũ để cắt pha. Khi nào tính xong thì update lại góc cắt mới. Một vấn đề cần các cao thủ về điều khiển góp ý là: Theo sách, tần số lấy mẫu (và do đó tính toán PID) có ảnh hưởng tới ổn định của hệ rời rạc. Tôi đã thực nghiệm, lấy mẫu liên tục quá (tần số cao) cũng không tốt, đánh võng quá trời luôn. Lười tính toán, nên thường dò tay bằng cách bố trí đầu vào lựa chọn thời tần số này. Cách này có sự lãng phí: đáng lẽ tính toán khoảng thay đổi a-> b, phải làm luôn từ giá trị 0 -> b, khoảng 0 -> a chẳng dùng đến.

2. Nếu dùng Timer để điều khiển thì với tần số 12 Mhz, cũng chỉ chia chu kỳ dòng điện (50 Hz) lớn nhất là 20000. Nếu chia càng mịn thì thời gian dành cho timer chiếm càng nhiều thời gian của chương trình khác. 3 pha càng rắc rối. Vì vậy, VXL chỉ đo và tính trị số điều khiển, sau đó xuất giá trị ra một bộ đệm, việc điều khiển mỗi pha do một mạch con chịu trách nhiệm, trị số lấy từ bộ đệm trên. Kết quả rất tốt.

3. Ứng dụng của tôi liên quan đến điều khiển máy phát điện, nên có một vấn đề cần chú ý là: tần số của dòng điện cũng dao động, không phải cố định 50 Hz như là điều khiển nhiệt. Khi ta đo và tính trị số điều khiển, trị số này là góc cắt theo tần số đo được trước đó (quá khứ) sẽ được dùng điều khiển trong thời gian sau đó (tương lai). Lúc này tần số dòng điện có thể đã biến đổi khác lúc đo lường (do biến động tải và do chính kết quả của sự điều khiển). Trị số này được tính từ điểm "0", có khi vượt quá chu kỳ dòng điện (do biến động). Như vậy có thể xảy ra trường hợp đáng lẽ góc mở rất nhỏ, do điểm điều khiển đóng mở vượt qua điểm "0" lần thứ hai, nên lại mở hầu như gần hết bán kỳ dòng điện sau đó -> Trái ngược hoàn toàn ý muốn. Một trường hợp khác là do trễ của mạch công suất, nên thời điểm mở của SCR đáng lẽ rất nhỏ thì lại có thể mở hết ở nửa chu kỳ sau. Khắc phục: 1. Khi có điểm "0" thì reset lại giá trị đếm lùi của bộ điều khiển góc ; 2. Tạo ra một vung cấm mở (forbidden triger zone - FTZ)xung quanh điểm "0"; 3. Bằng phần mềm, nếu trị số gần điểm "0" thì thay đổi (VD: Nếu góc gần 180 độ thì cho bằng 178 độ, góc gần bằng 0 thì bỏ luôn), vì xung quanh điểm "0". công suất qua SCR không đáng kể.
4. Tôi thường dùng biến áp xung. Bạn nào dùng opto có thể cho biết con MOC3020 kể trên có độ trễ bao nhiêu không?

Hảo hảo... phải chăng bác TranV đây ko nhỉ? Tui cố gắng sẽ góp ý tý chút với bác trong vốn kiến thức ít ỏi của mình.
4-MOC3020 thì rất tốt, độ trễ ko đáng kể, trên tài biến áp xung là cái chắc. Tuy nhiên dòng điều khiển của MOC ko lớn bàng biến áp xung. Nhưng tùy theo bài toán và con công suất của bạn. Hơn nữa bạn ko nên phân vân ở phần trễ, bởi nó trễ kiểu hệ thống. Nên PID sẽ bù cho bạn bởi thành phần I theo thời gian. Vô tư đi.
3-Do f thay đổi, nên hệ của bạn sẽ khá phức tạp. Nhất là khâu tính toán góc mở. Bởi chu kỳ T cứ thay đổi liên tục. Nếu T cố đinh bạn sẽ dùng bảng tra giữa góc cắt và % công suất. Dùng bảng tra bởi nó ko tuyến tính. Nhưng khi T thay đổi thì cái bảng này cũng thay đổi. Bạn dùng giải pháp nào? phải chăng nhân thêm hệ số vào bảng tra này? Cũng lý do trên, hệ của bạn biến dổi nhanh, bởi vậy cần tính toán PID fast. Sau mỗi chu kỳ tính toán lại luôn, Chứ vài chục chu kỳ tính toán xong thì nó sẽ ko mịn. Nhưng năng lực 89 có hạn, bạn nên dùng 89S(có WD mềm đó) để có thể dung thach anh 24Mhz(con này mắc là 32Mhz?) để cải thiện tình hình căng thẳng đó.
2-Cái khó của bạn là giải thuật hợp lý, nếu khi đa OK, bạn nên chuyển sang 1 con VDK khác bởi lẽ:
+89C51 chạy ko thực sự ổn định, ko có WD
+Hạn chế tốc độ, độ phân giải timer
+Phải dùng tới 3 con-- , đương nhiên sẽ giảm độ tin cậy.
Chuyển sang 1 con dsPIC chẳng hạn. Hàng sample rất nhiều. Đảm bảo rẻ hơn tưởng tượng, lại còn xịn.. he he... .