Ứng dụng vi điều khiểntrong điên tử công suất

[trung1227]

liệu cái này có khả thi không
em đang định dùng vđk với bộ chuyến đổi DAC để phát xung điều khiển cho thysistor
Các bác thấy thế nào ?
các cao thủ xin cho ý kiến

[PIC]

Chắc chắn không được vì SCR là kích dòng. Bạn nên sử dụng mạch khuếch đại đệm (ULN2003 chẳng hạn) và qua biến áp xung để cách ly, vì điện áp bên động lực có thể làm hư VXL hay DAC của bạn bất cứ lúa nào.
Chào thân.

[BinhAnh]

Re: Ứng dụng vi điều khiểntrong điên tử công suất

liệu cái này có khả thi không
em đang định dùng vđk với bộ chuyến đổi DAC để phát xung điều khiển cho thysistor
Các bác thấy thế nào ?
các cao thủ xin cho ý kiến

Thường điều khiển thysistor hoặc triac, người ta thường cách ly bằng biến áp xung hoặc opto.Nếu như vậy thì VĐK hoàn toàn làm được nếu có interface đó.
Bạn hỏi chung quá, nên post sơ đồ nguyên lý lên đây, sẽ có nhiều cao nhân giúp đỡ.

[trungkt]

Việc mở Thyristor thường hoạt động theo phương pháp thay đổi góc pha.
Do vậy, trước hết cần có mạch tạo tín hiệu đồng pha với điện áp đưa vào Thyristor. DAC thường dùng để đưa ra điện áp thay đổi được, chứ người ta không dùng để phát xung. Thông thường, người ta sẽ thiết kế mạch tạo xung răng cưa riêng , sau đó sẽ so sánh với điện áp của DAC , xung ra sẽ đưa qua mạch cách ly ( có thể là biến áp xung hoặc opto coupler) và kích mở cho thyristor .

[BinhAnh]

Bác Trung có sẵn sơ đồ về món này ko? post lên ta bình luận cho vui, đây là vấn đề cơ bản và khá hay đó!

[blackmoon]

Thiết bị dùng Thyristor làm tầng công suất.

Nếu đã dùng DAC tức là có dùng vi xử lý thì việc tạo các mạch tạo điện áp răng cưa và đưa ra so sánh với điện áp của DAC là không cần thiết. Người ta chỉ làm vậy trong mạch analog thôi. Với vi điều khiển, cái duy nhất cần thiết là mạch đồng bộ các pha, kể cả DAC cũng không cần nữa vì thời điểm đưa xung kích mở Thyristor sẽ hoàn toàn được tính toán bên trong vi xử lý trong miền thời gian trên cơ sở các tín hiệu đồng bộ đưa về.

[trungkt]

Đúng là hoàn có thể dùng VĐK để tự phát xung kích mở Thyristor, nhưng đó chỉ là trên lý thuyết. Thực tế tôi đã dùng phương pháp này để điều chỉnh điện áp 3 pha và không thể thực hiện được. Nguyên nhân là VĐK thông dụng hiện nay rất khó tính toán thời gian thực để đảm bảo ngay lập tức phát tín hiệu mở Thyristor ( vì chúng còn làm nhiều việc khác nữa , chẳng hạn như quét LED, truyển thông, quét bàn phím,...) . Bạn nên nhớ rằng , nếu chỉ mở sai một chút về góc pha thôi thì hệ thống của bạn sẽ có vấn để !!!
Có chăng dùng DSP mới có thể thực hiện được việc dịch pha đảm bảo chất lượng .

[BinhAnh]

Đúng là hoàn có thể dùng VĐK để tự phát xung kích mở Thyristor, nhưng đó chỉ là trên lý thuyết. Thực tế tôi đã dùng phương pháp này để điều chỉnh điện áp 3 pha và không thể thực hiện được. Nguyên nhân là VĐK thông dụng hiện nay rất khó tính toán thời gian thực để đảm bảo ngay lập tức phát tín hiệu mở Thyristor ( vì chúng còn làm nhiều việc khác nữa , chẳng hạn như quét LED, truyển thông, quét bàn phím,...) . Bạn nên nhớ rằng , nếu chỉ mở sai một chút về góc pha thôi thì hệ thống của bạn sẽ có vấn để !!!
Có chăng dùng DSP mới có thể thực hiện được việc dịch pha đảm bảo chất lượng .

Về 1 pha, tui đã giải quyết bài toán này 1 cách ôn định. Dùng 1 timer để điều khiển công suất. Cái mạch cơ bản về csuất đó, nếu tìm lại được tui sẽ post lên, chẳng hiểu nó lộn mất đâu nữa.

Mạch 3 pha thì công việc sẽ khó hơn nhiều, nếu dùng DAC kiểu PWM(qua mạch lọc tốt) của VĐK thì công việc sẽ nhàn hạ. VĐK ko cần mất thời gian vào việc thời gian đóng mở, nhưng phần cứng sẽ phức tạp hơn nhiều.

Nếu có DSP thì hoàn toàn nó đủ năng lực. Nhưng còn vi dieu khiển? tại sao lại ko? Nếu dùng PSoC thì hoàn toàn có thể, bởi nó có các module hoạt động độc lập ,có thể tận dụng khả năng xử lý song song các module này trong việc tạo các xung điều khiển.

Còn về PIC hay AVR? những loại thông dụng ở VN
-Về phần detect pha, bác detect cả 3 hay chỉ 1 rồi suy ra 2 cái con lại.
-Chọn lọai tốc độ: 18F hay ATMEGA tốc độ khá cao.
-Yêu cầu độ sai số của quá trình điều khiển.
-PID sẽ bù khử được sai số hệ thống khi điều khiển.
-Vấn đề lập trình:
+Nên cài đặt ít ngắt, chỉ cho những ngắt cốt yếu.
+Chương trình chủ yếu tập trung ở main, giảm mức có thể ở ngắt. Ngắt chỉ để duy trì phần detect pha+ thời gian đk công suất. Nhưng cũng đồng nghĩa với việc phần mềm sẽ phức tạp lên.Nên thiết kế kiểu module để tránh TẨU HỎA NHẬP MA.

[blackmoon]

Không lý thuyết suông một chút nào

Đúng là hoàn có thể dùng VĐK để tự phát xung kích mở Thyristor, nhưng đó chỉ là trên lý thuyết. Thực tế tôi đã dùng phương pháp này để điều chỉnh điện áp 3 pha và không thể thực hiện được. Nguyên nhân là VĐK thông dụng hiện nay rất khó tính toán thời gian thực để đảm bảo ngay lập tức phát tín hiệu mở Thyristor ( vì chúng còn làm nhiều việc khác nữa , chẳng hạn như quét LED, truyển thông, quét bàn phím,...) . Bạn nên nhớ rằng , nếu chỉ mở sai một chút về góc pha thôi thì hệ thống của bạn sẽ có vấn để !!!
Có chăng dùng DSP mới có thể thực hiện được việc dịch pha đảm bảo chất lượng .

Không hề lý thuyết suông một chút nào!

Thứ nhất, nếu bác dùng DAC thì bác dùng cái gì để điều khiển DAC nếu không phải là vi điều khiển? Vi điều khiển tất nhiên phải tính toán trước khi đưa ra tín hiệu điều khiển DAC, đầu ra DAC mới là điện áp Uđk sau đó sẽ so sánh với điện áp U răng cưa để tạo ra thời điểm kích mở Thyristor. Như vậy là khi dùng DAC thì bác vẫn phải mất thời gian tính toán trong vi điều khiển, vẫn phải tính đến thời gian thực. Sẽ chỉ khác biệt khi mà bác không dùng DAC, tức là hoàn toàn analog, tạo ra Uđk và U răng cưa đều bằng analog.

Thứ hai, nói về tính thời gian thực. Nghe bác nói thì trước đây bác đã dùng vi điều khiển để điều chỉnh điện áp ba pha, sử dụng Thyristor, tức là làm bộ điều áp ba pha. Điện áp xoay chiều đầu vào sẽ được cắt pha bằng Thyristor trước khi đưa ra tải. Điện áp xoay chiều trong công nghiệp ở nước ta thường là 380V/50Hz. Tức là một chu kỳ điện kéo dài 20ms. Các vi điều khiển 8 bit hiện nay đều có các timer với độ phân giải 16bit, xung nhịp clock thì có thể chọn được đôi khi có tần số lớn hơn 1MHz. Chỉ lấy tần số clock = 1MHz làm ví dụ, tức là độ phân giải của timer là 1micro giây. Do đó nếu dùng timer làm timebase để tính toán thời điểm kích mở tầng công suất thì sai số có thể chỉ là vài, thậm chí là vài chục micro giây, tôi nghĩ là không ảnh hưởng lắm so với chu kỳ lưới là 20ms. Đó là nói với trường hợp ta chỉ tính toán 1 lần trong một chu kỳ, sau đó dùng thuật toán dịch pha cho các xung điều khiển trong chu kỳ đó.

Các bộ điều khiển có chất lượng cao có số lần tính toán nhiều hơn nhằm tăng khả năng đáp ứng với đại lượng dòng điện, thường là 6 lần một chu kỳ (đó là do mối tương quan giữa ba pha về mặt pha, hay mặt thời gian). Một chu kỳ coi là 360 độ điện, nếu vẽ biểu đồ thời gian của 3 pha ra thì ta sẽ thấy các pha có sự thay đổi tương quan với nhau trong mỗi 60 độ điện. Nếu bác muốn thiết kế bộ điều khiển theo cách này thì tôi nghĩ cũng hoàn toàn thực hiện được bằng vi điều khiển thông dụng. Chúng ta có khoảng thời gian = 1/6 chu kỳ điện (= 3.3ms với tần số lưới 50Hz), đủ để làm các thao tác tính toán xử lý góc pha, ngoài ra các nhiệm vụ khác thì đâu cần phải gấp gáp như thế, bác chỉ cần chia module ra (như bác BinhAnh nói) cho khéo một chút, rồi thực hiện lần lượt. Với các vi điều khiển hiện nay có tốc độ xử lý vài, thậm chí vài chục triệu lệnh trong một giây thì việc đó cũng không đến nỗi không làm được. Tôi đã làm một ứng dụng y hệt của bác bằng AVR, chạy với tốc độ 8MHz và kết quả cũng không đến nỗi nào.
Tôi biết một số bộ điều khiển công suất của Tây cũng dùng những vi điều khiển không có gì là đặc sắc mà vẫn chạy tốt, ổn định.

Tất nhiên là dùng DSP, nhất là các DSP chuyên dụng hoặc kết hợp "bộ đôi đương đại" DSP và FPGA, thì chất lượng sẽ được nâng cao rất nhiều, sẽ có nhiều tính năng được thêm vào nhờ ưu thế xử lý tính toán nhanh. Tuy nhiên các bộ điều khiển này áp dụng vào các bài toán công nghệ tại Vietnam thì thường gây ra thừa thãi, lãng phí vì chúng ta thường chỉ dùng vài chục phần trăm tính năng của nó là cùng, chủ yếu là các tính năng cơ bản. Vì thế chúng ta trước mắt chỉ cần chế tạo các bộ điều khiển đủ dùng trong nước thôi, cốt là chạy ổn định, giá thành rẻ hơn nhiều so với hàng nhập là đã tiết kiệm được rất rất nhiều tiền của.

[CHIBANG]

Tui post lên các sơ đồ đk triac thông dụng.

Giản đồ xung về đk xén phase và dò pha

[CHIBANG]

Các mạch công suất triac có cách ly bằng MOC30xx

[CHIBANG]

Mong các cao thủ giải thích về các thông số R,C trên mạch, mắc kiểu này khó hiểu wá

[blackmoon]

Kích triac bằng MOC

Rs và Cs là thành phần của mạch snubber, có tác dụng bảo vệ quá áp cho triac, đồng thời cũng giúp giải phóng điện tích trong lớp tiếp giáp, làm cho quá trình đóng cắt triac thuận lợi hơn.

R1 là điện trở hạn dòng vốn có trong mạch kích triac dùng MOC30xx.

Khi tải là thuần trở thì R2 và C1 là không cần thiết.

Khi tải có tính cảm, ví dụ thường là động cơ, thì cần có R2 và C1 nhằm giảm thiểu độ biến động điện áp quá lớn (dv/dt) khi cắt tải khỏi lưới. MOC30xx chỉ có thể chịu được tốc độ biến thiên điện áp tối đa khoảng hơn một chục Volt/micro giây. Nếu quá ngưỡng đó thì sẽ không ổn. Khi tải là thuần trở, sự biến thiên của điện áp chỉ đơn thuần là sự thay đổi hình sin của điện áp lưới với tần số 50/60Hz, dv/dt trong trường hợp này là nhỏ, không cần R2 và C1 là vì thế. Khi tải có tính cảm, sự biến thiên điện áp đặc biệt lớn khi cắt tải khỏi lưới, dv/dt vì thế có thể rất lớn, phải dùng mạch lọc R2C1 để hạn chế, đảm bảo trong dải cho phép của linh kiện.

Lưu ý trong các trường hợp tải cảm nhưng dùng các triac có dòng kích nhạy khác nhau. Người ta phân ra làm hai loại triac khi dùng MOC để kích. Loại thứ nhất là loại Sensitive Gate Triac (dòng kích mở chỉ cần dưới 15mA) và loại thứ hai là loại Non-Sensitive Gate Triac (dòng kích mở cần từ 15 đến 50mA). Với mỗi loại, để đảm bảo đủ dòng kích thì người ta thay đổi giá trị điện trở R2, tuy nhiên cũng phải thay đổi giá trị C2 để giữ nguyên hằng số thời gian T = RC, đảm bảo chức năng kiểm soát dv/dt. Hằng số thời gian T được khuyến cáo là = 0.00024.

Nói chung dùng MOC chỉ hiệu quả với các ứng dụng công suất nhỏ.

[PPIICC]

Thứ nhất, nếu bác dùng DAC thì bác dùng cái gì để điều khiển DAC nếu không phải là vi điều khiển? Vi điều khiển tất nhiên phải tính toán trước khi đưa ra tín hiệu điều khiển DAC, đầu ra DAC mới là điện áp Uđk sau đó sẽ so sánh với điện áp U răng cưa để tạo ra thời điểm kích mở Thyristor. Như vậy là khi dùng DAC thì bác vẫn phải mất thời gian tính toán trong vi điều khiển, vẫn phải tính đến thời gian thực. Sẽ chỉ khác biệt khi mà bác không dùng DAC, tức là hoàn toàn analog, tạo ra Uđk và U răng cưa đều bằng analog.

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....
+...

[trung1227]

Cảm ơn các cao thủ đã chỉ dạy
về phần mình em cung tiếp thu ý kiến của các bác và tiếp tục nghiên cứu thêm
em sẽ sớm đưa mạch của em lên để các bác cho ý kiến