HUTECH
Mu nhãn đa CD-ROM:
Anh/Ch hc viên các lp 10SQT, 10SMT và 10SM đã bo v
lun vn Thc s thành công vui lòng xem file đính kèm.
Sau khi bo v Lun vn Thc s, hc viên phi chnh sa ni
dung quyn Lun vn theo ý kin ca Hi đng đánh giá Lun
vn Thc s, và thc hin 01 bn cam đoan nhng ni dung đã
chnh sa (theo mu - không đóng chung vào cun lun vn)
đ trình cho cán b Hng dn khoa hc ký xác nhn đã chnh
sa. Sau đó np 01 quyn Lun vn hoàn chnh vi bìa cng
màu xanh lá cây, ch nh vàng (theo mu đính kèm)
+ Nhãn đa CD - ROM phi cha đy đ các thông tin theo mu
đính kèm .
và 01
đa CD-ROM.
HUTECH
+ Ni dung đa CD - ROM phi cha đy đ ni dung quyn
Lun vn Thc s di dng file word, file pdf và file power
point bài báo cáo, file bài báo đã đc chnh sa. Cht lng
đa CD - ROM phi đm bo s dng đc và đa phi đc
đng trong hp nha cng.
Hn cui np cun Lun vn hoàn chnh v cho Phòng QLKH -
TSH:
11/08/2012
HUTECH
B GIÁO DC VÀ ÀO TO
TRNG I HC K THUT CÔNG NGH TP. HCM
LÊ LONG H
NGHIÊN CU IU KHIN MÁY IN T
TR THAY I
(SRM : SWITCHED RELUCTANCE
MACHINES)
LUN VN THC S
Chuyên ngành : Thit b mng và nhà máy đin
Mã s ngành : 60 52 50
TP. H CHÍ MINH, tháng 06 nm 2012
HUTECH
PH LC
5.1 Chng trình ng dng điu khin SRM
#include "p30F4011.h"
#define FCY 29491200 // // Fosc = 7.3728 MHz , XT_PLL16
7.3728*E6*16/4=29491200 7.2MHz FCY=28800000
#define PTPERvalue 922 // FPWM = 16 KHz(920) 7.2MHz 20KHz(720)
,[(Fcy/16K)/2]
#define RED_button FLTACON //¸}
#define change_direction PORTDbits.RD0
#define DIR_change_direction TRISDbits.TRISD0
#define RELAY_OPEN LATFbits.LATF4
#define DIR_RELAY_OPEN TRISFbits.TRISF4
#define PWM4L LATFbits.LATF0
#define PWM4H LATFbits.LATF1
#define DIR_PWM4L TRISFbits.TRISF0
#define DIR_PWM4H TRISFbits.TRISF1
#define change_2Phase PORTDbits.RD1
#define DIR_change_2Phase TRISDbits.TRISD1
#define change_3Phase PORTDbits.RD2
#define DIR_change_3Phase TRISDbits.TRISD2
#define change_4Phase PORTDbits.RD3
#define DIR_change_4Phase TRISDbits.TRISD3
#define hall_W PORTBbits.RB6
#define INPUT 1
#define OUTPUT 0
//
//
_FOSC(CSW_FSCM_OFF & XT_PLL16); // XT with 4xPLL oscillator ,
Failsafe clock off
_FWDT(WDT_OFF); // Watchdog timer disabled
// _FBORPOR(PBOR_OFF & MCLR_EN & PWMxH_ACT_HI &
PWMxL_ACT_HI); //Brown-out reset disabled , MCLR reset enabled
HUTECH
_FBORPOR(PBOR_OFF & MCLR_EN & PWMxH_ACT_LO &
PWMxL_ACT_LO); //Brown-out reset disabled , MCLR reset enabled , PWM
Active Low
// _FBORPOR(PBOR_OFF & MCLR_EN);
_FGS(CODE_PROT_OFF); //Code protect disabled
void InitMCPWM(void); // Init PWM Module to drive the Inverter
void InitADC10(void); // A/D Init Subroutine to Read POT.
void InitCN(void); // Change Notification for Hall Effect Sensors
unsigned int HallValue; // Variable containing the Hall Value from
PORTB
unsigned int srm2Phase;
unsigned int srm3Phase;
unsigned int srm4Phase;
/*************************************************************
*************************************************************/
unsigned int CW2phaseTable[]= {
0x0000,
0x0000,
0x0000,
0x0000,
0x0000,
0x0000,
};
unsigned int CCW3phaseTable[]= { //
0x0000,
0x0110,
0x0220,
0x0400,
0x0400,
0x0220,
};
unsigned int CW3phaseTable[]= {
HUTECH
0x0000,
0x0220,
0x0400,
0x0110,
0x0110,
0x0400,
};
unsigned int CCW4phaseTable[]= { //
0x0000,
0x0000,
0x0000,
0x0000,
0x0400,
0x0220,
0x0800,
0x0110,
};
unsigned int CW4phaseTable[]= {
0x0000,
0x0000,
0x0000,
0x0000,
0x0800,
0x0400,
};
/****************************************************************
*****************************************************************/
void __attribute__((__interrupt__)) _CNInterrupt (void)
{
IFS0bits.CNIF = 0; // clear flag
HallValue = PORTB & 0x0070; // mask RB6 & 5 & 4 (W V
U)
HallValue = HallValue >> 4; // shift right 4 times ¦
HUTECH
/* HallValue = PORTBbits.RB0;
//hall_W
HallValue = (HallValue << 1) + PORTBbits.RB5; //hall_WV
HallValue = (HallValue << 1) + PORTBbits.RB4; //hall_WVU
HallValue = HallValue & 0X0007;
IFS0bits.CNIF = 0; // clear flag */
//
if(srm2Phase == 1)
{
OVDCON = CW2phaseTable[HallValue]; //
}
//
if(srm3Phase == 1)
{
if(change_direction == 1)
{
OVDCON = CW3phaseTable[HallValue]; //
switch(HallValue)
{
case 7:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
case 6:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
case 5:
PWM4L = 0;
PWM4H = 1;
break;
case 4:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
case 3:
PWM4L = 1;
HUTECH
PWM4H = 1;
break;
case 2:
PWM4L = 0;
PWM4H = 1;
break;
case 1:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
case 0:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
}
}
else
{
OVDCON = CCW3phaseTable[HallValue];
//
//
switch(HallValue)
{
case 7:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
case 6:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
case 5:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
case 4:
PWM4L = 0;
PWM4H = 1;
break;
c
ase 3:
PWM4L = 0;
PWM4H = 1;
HUTECH
break;
case 2:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
case 1:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
case 0:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
}
}
}
// ¤
//
if(srm4Phase == 1)
{
if(change_direction == 1)
{
OVDCON = CW4phaseTable[HallValue];
switch(HallValue)
{
case 7:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
case 6:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
case 5:
PWM4L = 0;
PWM4H = 1;
break;
case 4:
PWM4L = 1;
HUTECH
PWM4H = 0;
break;
case 3:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
case 2:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
case 1:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
case 0:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
}
}
else
{
OVDCON = CCW4phaseTable[HallValue];
//
//
switch(HallValue)
{
case 5:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
case 4:
PWM4L = 0;
PWM4H = 1;
break;
case 3:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
c
ase 2:
PWM4L = 1;
HUTECH
PWM4H = 1;
break;
case 1:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
case 0:
PWM4L = 1;
PWM4H = 1;
break;
}
}
}
}
/*******************************************************************
**
*******************************************************************
**/
void __attribute__((__interrupt__)) _ADCInterrupt (void)
{
IFS0bits.ADIF = 0; // Clear Interrupt Flag
/* if (ADCBUF0<200)
{
PDC1 = 0 ; // get value PTPERvalue 920*2.
PDC2 = PDC1; // and load all three PWMs
PDC3 = PDC1; // duty cycles
}
else*/
PDC1 = (ADCBUF0*0.00097)*1850 ; // get value PTPERvalue
920*2.
PDC2 = PDC1; // and load all three PWMs
PDC3 = PDC1; // duty cycles
if(hall_W == 1);
IFS0bits.CNIF = 1;
if(hall_W == 0);
IFS0bits.CNIF = 1;
HUTECH
srm2Phase = 0;
if(change_3Phase == 0)
{
srm2Phase = 0;
srm3Phase = 1;
srm4Phase = 0;
}
else
srm3Phase = 0;
if(change_4Phase == 0)
{
srm2Phase = 0;
srm3Phase = 0;
srm4Phase = 1;
}
else
srm4Phase = 0;
// if(change_direction == 1)
// IFS0bits.CNIF = 1; //
// if(change_direction == 0)
// IFS0bits.CNIF = 1; //
}
/*******************************************************************
**
*******************************************************************
**/
int main(void)
{
// DIR_change_direction = INPUT;
DIR_RELAY_OPEN = OUTPUT;
RELAY_OPEN = 0;
InitCN(); // Init CN for Hall effect sensor inputs
InitMCPWM(); // Init PWM for 16 kHz operation
InitADC10();
DIR_PWM4L = OUTPUT ;
DIR_PWM4H = OUTPUT ;
HUTECH
while(1);
}
/*******************************************************************
*******************************************************************
**/
void InitADC10(void)
{
ADPCFG = 0xFFF7; // all PORTB = Digital ; AN3 = analog
ADCON1 = 0x0064; // PWM starts conversion
ADCON2 = 0x0000; // simulataneous sample 1 channels
ADCHS = 0x0003; // Connect RB3/AN3
//as CH0 = pot
// ch1 = Vbus, Ch2 = Motor, Ch3 = pot
ADCON3 = 0x0013; // Tad = 10Tcy Tad>=300ns
IFS0bits.ADIF = 0;
IEC0bits.ADIE = 1;
ADCON1bits.ADON = 1;// turn ADC ON
return;
}
/*******************************************************************
*
*******************************************************************
**/
void InitMCPWM(void)
{
// RED_button = 0x0083 ; //¿ù»~¤Þ¸}
PTPER = PTPERvalue ;
PWMCON1 = 0x0777; // disable PWMs
OVDCON = 0x0000; // allow control using OVD
PDC1 = 0; // init PWM 1, 2 and 3 to 0%(Duty_cycle)
PDC2 = 0;
PDC3 = 0;
SEVTCMP = 0x0000;
HUTECH
PWM4H = 1;
PWM4L = 1;
return;
}
*******************************************************************
**/
void InitCN(void)
{
CNEN1 = 0x00C0; // Enable CN2(RB0) , CN3(RB1), CN4(RB2)
IFS0bits.CNIF = 0; // clear CNIF
IEC0bits.CNIE = 1; // enable CN interrupt
LATBbits.LATB8 = 1; //
TRISBbits.TRISB8 = 0; //
return;
}
HUTECH
i
LI CAM OAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cu ca riêng tôi.Các s liu, kt
qu nêu trong Lun vn là trung thc và cha tng đc ai công b trong bt k
công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rng mi s giúp đ cho vic thc hin Lun vn này đã
đc cm n và các thông tin trích dn trong Lun vn đã đc ch rõ ngun gc.
Hc viên thc hin Lun vn
(Ký và ghi rõ h tên)
Lê Long H
HUTECH
ii
LI CÁM N
Trong quá trình thc hin đ tài Lun vn, em đc s giúp đ ca quý thy
cô B môn đã tham gia ging dy lp chuyên ngành thit b mng và nhà máy đin
và phòng qun lý khoa hc công ngh nghành thit b đin trng H k thut
công ngh thành ph H Chí Minh và đc bit là s hng dn tn tình ca TS.
Nguyn Mnh Hùng, ngi đã giúp đ hng dn tn tình và đnh hng đ tài đ
em
hoàn thành đc lun vn này. iu này đã giúp em hoàn thành đc lun vn
đúng tin đ và tip thu đc kin thc quý giá.
LÊ LONG H
HUTECH
iii
TÓM TT
Máy đin t tr thay đi SRM là mt trong nhng loi máy đin t tr thay đi, không
có cun dây trên rotor, cng nh không s dng nam châm vnh cu. Vi nhiu u
đim nh: khi đng vi mô men cao, hiu sut làm vic rt cao, tn hao thp, và có
th vn hành c hai ch đ đng c và máy phát. Và đc bit, SRM là loi máy đin có
th điu khin tc đ mn m
àng da vào b điu khin vi x lý. Vì vy, lun vn s tìm
hiu, phân tích các loi máy đin SRM, nguyên lý hot đng, và thit k b điu khin
cho các loi SRM; bên cnh đó, thut gii điu khin nhm nâng cao mô men, cng
nh công sut phát ra khi SRM vn hành ch đ máy phát cng đc phân tích và
thc hin t m trong lun vn. ng dng ca đ tài là Nghiên cu đ to ra b điu
khin tc đ máy
đin t tr thay đi(SRM: Switched Reluctance Machines) gim
thiu ti đa đ nhp nhô môment (torque ripple) dùng cho xe đp đin , xe ôtô đin.
HUTECH
iv
ABSTRACT
Switched Reluctance Machines is one of the electric motor does not use brushes, no
windings on the rotor, as well as not using permanent magnets. With many advantages
such as high torque start with, high performance, low loss, and can operate both the
engine and generator. And in particular, SRM is the power to control smooth speed
controller based on microprocessor. Thus, the thesis will explore and analyze the power
of SRM, operating principles, and design of controllers for the SRM; besides, the
control algorithm to improve torque, as well as SRM power output when operating in
generator mode is also analyzed and meticulously done in the thesis. Application of
research topics is to create the speed controller Switched reluctance Machines (SRM:
Switched reluctance Machines) minimizes torque ripple (torque ripple) for bikes, cars
electric cars.
HUTECH
v
MC LC
LI CAM OAN i
LI CM N ii
TÓM TT iii
ABSTRACT iv
MC LC v
DANH T VIT TT viii
DANH MC CÁC BNG ix
DANH MC CÁC BIU , TH, S , HÌNH NH x
Mđu 1
Tng quan 2
Chng1: TNG QUAN V CÁC MÁY IN T TR THAY I SRM 3
1.1. Cu to máy đin t tr thay đi 4
1.1.1.Cu to 4
1.1.2. Nguyên tc hot đng 6
Chng2: TNG QUAN V B VI X LÝ DSPIC30F4011 8
2.1.Gii thiu chung v h vi điu khin dspic30f4011 9
2.2.c đim chung ca vi điu khin dsPic30F4011 9
2.2.1.Khi x lý trung tâm CPU 9
2.2.2.B chuyn đi tng t s ADC
10
2.2.3.Các cng vào ra I/O Port và các ngoi vi 10
2.2.4.B x lý tín hiu s 10
2.2.5.Mt s đc đim khác 10
2.3.Cu trúc ca vi điu khin dsPic30F4011 11
2.3.1.Khi x lý trung tâm CPU 11
2.3.2.Khi to đa ch AGU 15
2.3.2.1.Ch đ đa ch lnh 15
2.3.2.2.Ch đ đo bit đa ch 17
HUTECH
vi
2.3.3.T chc b nh và b nh chng trình 18
2.3.3.1.Không gian đa ch chng trình 18
2.3.3.2.Truy xut d liu t b nh chng trình s dng các lnh bng 19
2.3.3.3.Truy xut d liu 20
2.3.4.Các cng vào ra I/O Port 22
2.3.5.Ngt và c ch ngt 24
2.3.6.Các b đnh thi 26
2.3.7.B chuyn đi tng t s ADC 30
2.3.7.1.B đm kt qu bin đi A/D 30
2.3.7.2 Các bc thc hin bin đi A/D
30
2.3.7.2.1 Thit lp cu hình Module A/D 30
2.3.7.2.2.Cu hình cho ngt ADC nu cn 30
2.3.7.2.3.Bt đu ly mu 31
2.3.7.2.4.i đ thi gian cn thit đ hoàn thành 31
2.3.7.2.5.Kt thúc ly mu, bt đu bin đi 31
2.3.7.2.6.i bin đi kt thúc bi mt trong hai điu kin sau 31
Chng3: NGHIÊN CU VÀ CH TO B IU KHIN MÁY IN T TR
THAY I SRM
32
3.1.Gii thiu chung v máy đin DC 33
3.2. Vn hành đng c DC 35
3.3. Vn hành máy phát DC 37
3.4.Máy đin t tr thay đi 39
3.4.1. Khái quát 39
3.4.2. Vn hành máy đin t tr thay đi SRM 58
3.4.3. Nhng thông s ca máy đin DC, SRM và b điu khin 63
3.4.4. o đc thông s k thut ca máy đin DC 65
3.4.5. o đc thông s k thut ca đng c DC
66
3.4.6. o đc thông s k thut ca máy phát DC 69
Chng4: THI CÔNG VÀ CÁC KT QU O T 72
HUTECH
vii
4.1.Phn cng 73
4.1.1. Các khi ngun 74
4.1.2. Khi các b lc thông thp 75
4.1.3. Khi bin đi DAC 75
4.1.3.1. Hot đng ca DAC và tính cht ca nó 75
4.1.3.2. Các tham s ca b chuyn đi DA 76
4.1.3.3. B chuyn đi DA theo kiu thang đin tr R-2R (R-2R ladder)
77
4.2. Khi x lý trung tâm 78
4.3. Thut toán điu khin máy đin t tr thay đi SRM 80
4.4.o đc thông s k thut ca máy đin
87
4.4.1.Mi quan h gia dòng đin pha các góc kích, đng c SRM 87
4.4.2. Mi quan h gia dòng đin pha các góc kích, máy phát SRM 95
4.5. So sánh máy đin DC vi SRM 103
4.5.1.Vn hành ch đ đng c 103
4.5.2.Vn hành ch đ máy phát 106
4.5.3.Tóm tt kt qu thc nghim 109
Chng5: KT LUN VÀ HNG PHÁT TRIN TÀI 110
TÀI LIU THAM KHO 112
HUTECH
viii
DANH MC CÁC T VIT TT
SRM : ng c t tr thay đi
PC :chng trình - Program Counter
KÐTT : Mch Khuch i thut toán
CCKT: Cùng chiu kim đng h
NCKH: Ngc chiu kim đng h
FLTA: Lu đ thut gii điu khin góc
HUTECH
ix
DANH MC CÁC BNG
Bng 2.1 : Các ch đ đnh đa ch c bn đc h tr 15
Bng 2.2 : Bng vector ngt ca dsPIC30F3012 25
Bng 3.1: Trng thái các mostfet, trng hp 1 36
Bng 3.2: Trng thái các mostfet, trng hp 2 36
Bng 3.3: Trng thái Mosfet ,trng hp 1 38
Bng 3.4: Trng thái Mosfet trng hp 2 38
Bng 3.5: Trng thái đóng m ca mostfet điu khin đng c SRM, nckđh 52
Bng 3.6: Trng thái đóng m ca mostfet điu khin đng c SRM, cckđh
55
Bng 3.7: Thông s máy đin DC 64
Bng 3.8: Thông s máy đin SRM 4 phase 8/6 65
Bng 4.1: Kt qu thc nghim trên máy đin DCvà SRM 109
HUTECH
x
DANH MC CÁC BIU , TH, S , HÌNH NH
Hình1.1: Cu to đng c t tr thay đi 4 pha 4
Hình1.2.a, b: Cu to đng c t tr thay đi 6/4 cc, 8/6 cc, 10/8 cc 5
Hình1.2.c: Stator và rotor ca đng c t tr thay đi 6
Hình1.3: V trí thng hàng và không thng hàng ca Roto so vi Stator 6
Hình1.4: Hình thuyt minh nguyên lý hot đng c bn 6
Hình2.1: S đ khi DsPic30F4011 13
Hình2.2: Các thanh ghi ca khi x lý trung tâm 14
Hình2.3: Mt ví d v đo bit đa ch 17
Hình2.4: Bn đ không gian b nh chng trình
18
Hình2.5: Truy cp d liu t không gian chng trình 21
Hình2.6: Ánh x không gian d liu vào không gian chng trình 22
Hình2.7: Các cng I/O ca dsPic30F4011 23
Hình 2.8: S đ khi ca mt cng I/O dùng chung vi ngoi vi khác 24
Hình2.9: Các vector by li24 26
Hình2.10: S đ khi Timer 1 và Timer 2 28
Hình2.11: S đ khi Timer 3 29
Hình2.12: S đ khi Timer 2/3 - 32bit 29
Hình2.13: S đ khi c bn ca ADC 10-bit 31
Hình3.1: Thành phn chính ca máy đin DC 33
Hình3.2: S đ mch điu khin đng c DC
35
Hình3.3: (a) Chiu dòng đin phase khi Q1tác dng cnh lên, (b)Chiu dòng đin
phase khi Q1tác dng cnh xung 35
Hình3.4: (a) Chiu dòng đin phase khi Q2 tác dng cnh lên, (b) Chiu dòng đin
phase khi Q2tác dng cnh xung 36
Hình3.5: S đ mch điu khin máy phát DC 37
Hình3.6: (a) Chiu dòng đin phase khi Q2 tác dng cnh lên (b) Chiu dòng đin
phase khi Q2 tác dng cnh xung 37
HUTECH
xi
Hình3.7: (a) Chiu dòng đin phase khi Q1 tác dng cnh lên (b) Chiu dòng đin
phase khi Q1 tác dng cnh xung 38
Hình3.8: Thành phn chính ca máy đin SRM đc s dng trong lun 39
Hình3.9: Quan h gia đin cm, moment và v trí ca rotor, dòng đin pha không
đi 40
Hình3.10: S đ ni dây gia stator và b điu khin 41
Hình 3.11: S đ mch tng đng cho 1 pha SRM 44
Hình3.12: in cm L, tín hiu các cm bin hall (H1, H
2),xung PWM tng pha
49
Hình 3.13: S đ mch điu khin, vn hành đng c SRM (Q1: PWM, Q2: ON)-
chuyn mch cho motor hot đng ch đ [11] (a) Mch điu khin tnh , (b)
Chiu dòng đin pha khi Q1tác dng cnh lên thì dòng đin chy qua phn ng theo
hình b, (c) Chiu dòng đin pha khi Q1tác dng cnh xung xut hin dòng chuyn
mch xoay t do theo hình c, (d) Chiu dòng đin pha khi Q1 và Q2 trng thái
OFF 50
Hình 3.14: in cm tng pha, xung PWM tng pha, tín hiu cm bin hall (H1,
H2) và tín hiu chuyn mch tun t cho motor quay ngc chiu kim đng h 51
Hình3.15: Th t kích mostfet, ngc chiu kim đng h 53
Hình 3.16: in cm L, tín hiu các cm bin hall (H1, H2), xung PWM tng pha,
đng c hot đng cckđh 54
Hình3.17: Th t cp ngun cho các pha, cckđh 56
Hình3.18: Dòng đin phase, đin cm, t thông móc vòng, PWM
57
Hình3.19: in cm, tín hiu cm bin hall, PWM khi vn hành ch đ máy 58
Hình3.20: in cm, PWM, t thông móc vòng và dòng đin phase[14] 59
Hình3.21: S đ mch điu khin, vn hành máy phát SRM (Q1: PWM, Q2: ON)-
chuyn mch cho motor hot đng ch đ [11] (a) Mch điu khin chuyn mch
tnh, (b) Chiu dòng đin phase khi Q1 tác dng cnh lên, (c) Chiu dòng đin
phase khi Q1tác dng cnh xung, (d) Chiu dòng đin phase khi
Q1 và Q2 trng
thái OFF 60