Thiết kế biến tần điều khiển động cơ dựa trên chip MC3PHAC

LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA



MC LC
YZ

CHNG I - GII THIU V NG C KHÔNG NG B 3
I. TNG QUAN V MÁY IN KHÔNG NG B 3
1. Nguyên lý làm vic 3
2. Cu to 4
II. NG DNG CA NG C KHÔNG NG B 5
1. Kh nng dùng ng c xoay chiu thay th máy in mt chiu 6
2. Kt lun 6
CHNG II - LÝ THUYT VÀ PHNG PHÁP IU KH
IN 7
I.
GII THIU V BIN TN NGUN ÁP IU KHIN THEO PHNG PHÁP V/f 7
1. Phng pháp E/f 7
2. Phng pháp V/f 8
II. CÁC PHNG PHÁP THÔNG DNG TRONG IU KHIN NG C KHÔNG
NG B 9
1. Phng pháp iu rng xung PWM 10
1. Phng pháp iu khin iu ch vector không gian (Space vector) 13
CHNG III - TNG QUAN V MC3PHAC 17
I. GII THIU TNG QUÁT 17
1. c tính in
19
2. Mô t chc nng chân 21
3. c tính thit k và vn hành 23
4. Tính nng 23

II. NGUN CUNG CP CHO MC3PHAC 30
CHNG IV - CÁC CH  HOT NG CA MC3PHAC 32
I. CH  HOT NG C LP 32
1. Hot ng 32
2. Biu  thay i thông s hot ng  ch  c lp 33
II
. CH
 HOT NG QUA CNG NI TIP 35
1. Giao thc kt ni ca MC3PHAC 35
2. Mch giao tip máy tính qua chun RS232 có cách ly 46
3. To giao din ngi dùng (GUI) cho MC3PHAC 48
4. S dng PC Master  to GUI 52
LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA



5. Ví d mu v Chng trình iu khin ng c bng MC3PHAC trên PC Master 64
CHNG V - GIN  MCH VÀ THIT K PHN CNG 70
A. MÔ HÌNH DÀN TRI 70
I. THIT K MCH 70
1. Mch ngun 70
2. Mch iu khin MC3PHAC 75
3. Mch ng lc dùng IGBT 77
4. Mch lái và cách ly 79
II. KT NI PHN CNG 82
B. MCH NÂNG CAO 83
I. THIT K
MCH 83
1. Mch phát hin li cao áp, thp áp 83
2. Mch phát hin li nhit  84

3. Bng iu khin 86
4. Mch ngun DC cao áp, mch lc EMI, mch x t, mch in tr hãm 87
II. KT NI PHN CNG 88
CHNG VI - CHY THC NGHIM VÀ KT QU O C 89
I. XUNG PWM XUT RA T MC3PHAC 89
II. TH
C NGHIM I VI TI RL 89
1. Tn s áp 3 pha 15Hz 90
2. Tn s áp 3 pha 35Hz 91
3. Tn s áp 3 pha 40Hz 92
4. Tn s áp 3 pha 50Hz 94
5. Công sut iu khin ng c o bng Fluke 43B 96
III. THC NGHIM VI TI NG C 96
1. Tn s 35Hz 96
2. Tn s 50Hz 97
3. áp ng tc  c bng DSPace 1103 98
4. Nhn x
ét nhng kt qu t c 98
CHNG VII – KT LUN VÀ HNG PHÁT TRIN  TÀI 99
I. KT LUN 99
II. HNG PHÁT TRIN  TÀI 99


LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
3
CHƯƠNG I - GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

I. TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

1. Nguyên lý làm việc





Hình 1: Nguyên lý hot ng ca ng c

Khi nam châm in quay ( tc  n
1
vòng/ phút ) làm ng sc t quay ct qua các cnh ca
khung dây cm ng gây nên sc in ng E trên khung dây. Sc in ng E sinh ra dòng in I
chy trong khung dây. Vì dòng in I nm trong t trng nên khi t trng quay làm tác ng lên
khung dây mt lc in t F. Lc in t này làm khung dây chuyn ng vi tc  n vòng/
phút.Vì n < n
1
nên gi là không ng b.
CKB ba pha có dây qun ba pha phía stator, roto ca CKB là mt b dây qun ba pha có
cùng s cc trên lõi thép ca Roto.
Khi Stator c cung cp bi ngun ba pha cân bng vi tn s f, t trng quay vi tc  
b

s c to ra. Quan h gia t trng quay và tn s f ca ngun ba pha là :

ω
đb
= 2π f/p = ω
1/
p (rad/s)

Trong ó :
p : s ôi cc

1 :
tn s góc ca ngun ba pha cung cp cho ng c: 
1
= 2 f

Nu tc  quay ca roto là  ,  sai lch gia tc  t trng quay stator và roto là:

ω
sl
=ω
đb
−ω = s.ω
đb
Trong ó 
sl
gi là tc  trt
Thông s s gi là  trt, ta có: s = (ω
đb
−ω)/ ω
đb

LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
4
Vì có tc  tng i gia roto và t trng quay stator , in áp cm ng ba pha s c sinh ra
trong roto .Tn s ca in áp này s t l vi  trt theo công thc :

ω
r
= s . ω
1
(rad/s)

Moment ng c sinh ra:

M = - π/2 . p
2
Φ
m
F
m
sin δ
r

Trong ó :


m
: t thông trên mt cc (Wb).
F
m
: giá tr nh ca sc t ng roto.

r
: góc lch pha gia sc t ng roto và sc t ng khe h không khí.

2. Cấu tạo

i. Phần tĩnh (Stato)
Stato có cu to gm v máy,li st và dây qun

- V máy
V máy có tác dng c nh lõi st và dây qun, không dùng  làm mch dn t. Thng v
máy c làm bng gang. i vi máy có công sut tng i ln ( 1000kW ) thng dùng thép
tm hàn li làm thành v máy. Tu theo cách làm ngui máy mà dng v cng khác nhau.

- Lõi st
Lõi
st là phn dn t. Vì t trng i qua lõi st là t trng quay nên  gim tn hao lõi st
c làm bng nhng lá thép k thut in ép li. Khi ng kính ngoài lõi st nh hn 90mm thì
dùng c tm tròn ép li. Khi ng kính ngoài ln hn thì dùng nhng tm hình r qut (hình 1.2)
ghép li.


Hình 2: Lá thép k thut in
- Dây qun
Dây qun stator c t
vào các rãnh
ca lõi st và c cách in tt vi lõi st.

ii. Phn quay (roto)
Rotor có 2 loi chính : rotor kiu dây qun và rotor kiu lòng sóc.

- Rotor dây qun :
Rôto có dây qun ging nh dây qun ca stator. Dây qun 3 pha ca rôto thng u hình sao
còn ba u kia c ni vào vành trt thng làm bng ng t c nh  mt u trc và thông

qua chi than có th u vi mch in bên ngoài.
c im là có th thông qua chi than a in
tr ph hay sut in ng ph vào mch in rôto  ci thin tính nng m máy, iu chnh tc
 hoc ci thin h s công sut ca máy. Khi máy làm vic bình thng dây qun rotor c ni
LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
5
ngn mch. Nhc im so vi ng c rotor lòng sóc là giá thành cao, khó s dng  môi trng
khc nghit, d cháy n.

- Rotor lng sóc :
Kt cu loi dây qun này rt khác vi dây qun stator. Trong mi rãnh ca lõi st rotor t vào
thanh dn bng ng hay nhôm dài ra khi lõi st và c ni tt li  hai u bng hai
vành ngn mch bng ng hay nhôm làm thành mt cái lng mà ngi ta quen g
i là lng
sóc.

iii. Khe hở không khí

Vì rotor là mt khi tròn nên khe h u. Khe h trong máy in không ng b rt nh 
hn ch dòng in t hóa ly t li và nh vy mi có th làm cho h s công sut ca máy
cao hn.

II. ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

Ngày nay, các h thng truyn 
ng in c s dng rt rng rãi trong các thit b hoc dây
chuyn sn xut công nghip, trong giao thông vn ti, trong các thit b in dân dng. c tính
có khong 50% in nng sn xut ra c tiêu th bi các h thng truyn ng in.

H truyn ng in có th hot ng vi tc  không 
i hoc vi tc  thay i c. Hin
nay khong 75 . 80% các h truyn ng là loi hot ng vi tc  không i. Vi các h thng
này, tc  ca ng c hu nh không cn iu khin tr các quá trình khi ng và hãm. Phn
còn li, là các h thng có th iu chnh c tc   phi hp c tính ng c và
c tính ti
theo yêu cu. Vi s phát trin mnh m ca k thut bán dn công sut ln và k thut vi x lý,
các h iu tc s dng k thut in t ngày càng c s dng rng rãi và là công c không th
thiu trong quá trình t ng hóa.

ng c không ng b có nhiu 
u im nh: kt cu n gin, làm vic chc chn, hiu sut
cao, giá thành h, có kh nng làm vic trong môi trng c hi hoc ni có kh nng cháy n
cao. Vì nhng u im này nên ng c không ng b c ng dng rt rng rãi trong các
ngành kinh t quc dân vi công sut t vài chc n hàng nghìn kW. Trong công nghip, ng c
không
ng b thng c dùng làm ngun ng lc cho các máy cán thép loi va và nh, cho
các máy công c  các nhà máy công nghip nh . . . Trong nông nghip, c dùng làm máy bm
hay máy gia công nông sn phm. Trong i sng hng ngày, ng c không ng b ngày càng
chim mt v trí quan trng vi nhiu ng dng nh: qut gió, ng c trong t lnh, máy quay
da,. . . Tóm li, cùng vi s phát trin ca nn sn xut in khí hóa và t 
ng hóa, phm vi ng
dng ca ng c không ng b ngày càng rng rãi.

So vi máy in DC, vic iu khin máy in xoay chiu gp rt nhiu khó khn bi vì các
thông s ca máy in xoay chiu là các thông s bin i theo thi gian, cng nh bn cht phc
tp v mt cu trúc má
y ca ng c in xoay chiu so vi máy in mt chiu.

Cho nên vic tách riêng iu khin gia moment và t thông  có th iu khin c lp òi
hi mt h thng có th tính toán cc nhanh và chính xác trong vic qui i các giá tr xoay chiu
v các bin n gin . Vì vy, cho n gn ây, phn ln ng c x
oay chiu làm vic vi các ng
dng có tc  không i do các phng pháp iu khin trc ây dùng cho máy in thng t
và có hiu sut kém. ng c không ng b cng không tránh khi nhc im này.


LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
6
1. Khả năng dùng động cơ xoay chiều thay thế máy điện một chiều

Nhng khó khn trong vic ng dng ng c xoay chiu chính là làm th nào  có th d
dàng iu khin c tc  ca nó nh vic iu khin ca ng c DC. Vì vy, mt ý tng v
vic bin i mt máy in x
oay chiu thành mt máy in mt chiu trên phng din iu khin
ã ra i. ây chính là iu khin vector. iu khin vector s cho phép iu khin t thông và
moment hoàn toàn c lp vi nhau thông qua iu khin giá tr tc thi ca dòng (ng c tip
dòng) hoc giá tr tc thi ca áp (ng c tip áp).

iu khin vector cho ph
ép to ra nhng phn ng nhanh và chính xác ca c t thông và
moment trong c quá trình quá  cng nh quá trình xác lp ca máy in xoay chiu ging nh
máy in mt chiu. Cùng vi s phát trin ca k thut bán dn và nhng b vi x lý có tc 
nhanh và giá thành h, vic ng dng ca iu khin vector ngày càng c s dng rn
g rãi trong
nhiu h truyn ng và ã tr thành mt tiêu chun công nghip.

Vi s phát trin nhanh chóng, ngành công nghip t ng luôn òi hi s ci tin thng
xuyên ca các loi h truyn ng khác nhau. Nhng yêu cu ci tin ct yu là tng  tin cy,
gim kh nng tiêu th in nng, gim thiu chi phí bo dng, tng  ch
ính xác và tng kh
nng iu khin phc tp. Vì vy, nhng h truyn ng vi ng c in mt chiu ang dn thay
th bi nhng h truyn ng ng c xoay chiu s dng iu khin vector. Bi vì, lý do chính 
s dng rng rãi ng c in mt chiu trc kia là kh n
ng iu khin c lp t thông và
moment lc ã nêu cng nh cu trúc h truyn ng khá n gin. Tuy nhiên, chi phí mua và bo
trì ng c cao, c bit khi s lng máy in phi dùng ln. Trong khi ó, các ng dng thc t
ca lý thuyt iu khin vector ã c thc hin t nhng nm 70 vi các
mch iu khin liên
tc. Nhng các mch liên tc không th áp ng c s òi hi phi chuyn i tc thi ca h
quy chiu quay do iu này òi hi mt khi lng tính toán trong mt thi gian ngn.

S phát trin ca nhng mch vi x lý ã làm thay i vic ng dng ca lý thuyt iu khin
vector. Kh
nng ti u trong iu khin quá  ca iu khin vector là nn móng cho s phát
trin rng rãi ca các h truyn ng xoay chiu (vì giá thành ca ng c xoay chiu rt r hn so
vi ng c mt chiu).

Ngoài nhng phát trin trong iu khin vector, mt s phát trin áng chú ý khác chính là vic
ng d
ng mng neural (neural networks) và logic m (fuzzy logic) vào iu khin vector ang là
nhng  tài nghiên cu mi trong nghiên cu h truyn ng. Hai k thut iu khin mi này s
to nên nhng ci tin vt bc cho h truyn ng ca máy in xoay chiu trong mt tng lai
gn. Trin vng ng dng rng rãi ca hai k thut này ph thuc vào s p
hát trin ca b vi x lý
bán dn (semiconductor microprocessor).

Vi s phát trin mnh ca các b bin i in t công sut, mt lý thuyt iu khin máy
in xoay chiu khác hn vi iu khin vector ã ra i. Lý thuyt iu khin trc tip moment
lc (Direct Torque Control hay vit tt là DTC) do giáo s Noguchi Takahashi a ra vào cui
nm 80. Tu
y nhiên, k thut
iu khin moment trc tip vn cha phi hoàn ho và cn phi
nghiên cu thêm.

2. Kết luận

Vi s phát trin mnh m ca k thut bán dn công sut cao và k thut vi x lý, hin nay các
b iu khin CKB ã c ch to vi áp ng tt hn, giá thành r hn các b iu khin
ng c DC.
Do ó , CKB có th thay th c ng c Dctrong rt nhiu ng dng .D kin
trong tng lai gn , CKB s c s dng rng rãi trên hu ht các b truyn ng iu khin
tc .
LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
7
CHƯƠNG II - LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN

I. GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN NGUỒN ÁP ĐIỀU KHIỂN THEO PHƯƠNG PHÁP V/f

c s dng hu ht trong các bin tn hin nay. Tc  ca CKB t l trc tip vi tn s
ngun cung cp. Do ó, nu thay i tn s ca ngun cung cp cho ng c thì cng s thay i
c tc  ng b, và tng
ng là tc  ca ng c.

Tuy nhiên, nu ch thay i tn s mà vn gi nguyên biên  ngun áp cp cho ng c s làm

cho mch t ca ng c b bão hòa. iu này dn n dòng t hóa tng, méo dng in áp và
dòng in cung cp cho ng c gây ra tn hao lõi t, tn hao ng trong dây qun Stator.

Ngc li, nu t thôn
g gim di nh mc s làm gim s làm gim kh nng mang ti ca
ng c. Vì vy, khi gim tn s ngun cung cp cho ng c nh hn tn s nh mc thng òi
hi phi gim in áp V cung cp cho ng c sao cho t thông trong khe h không khí c gi
không 
i.Khi ng c làm vic vi tn s cung cp ln hn tn s nh mc, thng gi in áp
cung cp không i và bng nh mc, do gii hn v cách in stator hoc in áp ngun .

1. Phương pháp E/f

Ta có công thc sau : a = f / f
m
Vi f - tn s làm vic ca ng c, fm - tn s nh mc ca ng c.

Gi s ng c hot ng di tn s nh mc (a<1). T thông ng c c gi  giá tr
không i. Do t thông ca ng c ph thuc vào dòng t hóa ca ng c, nên t thông c
gi không
i khi dòng t hóa c gi không i ti mi im làm vic ca ng c.

Ta có phng trình tính dòng t hóa ti im làm vic nh mc nh sau:


ܫ
݉
ൌ
ܧ
đ݉

݂
đ݉
Ǥ
ͳ
ʹߨܮ
݉


Vi L
m
là in cm mch t hóa.
Ti tn s làm vic f:
ܫ
݉
ൌ
ܧ
đ݉
ܽǤ ݂
đ݉
Ǥ
ͳ
ʹߨܮ
݉


T 2 phng trình trên suy ra iu kin  dòng in t hóa không i:

ܧ
ܽ
ൌ ܧ

đ݉

Î

ܧ
݂
ൌ
ܧ
đ݉
݂
đ݉
= const

Nh vy t thông ng c c gi không i khi t l E/f c gi không i (E/f = const)






LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
8
2. Phương pháp V/f
Tuy nhiên trong thc t, vic gi t thông không i òi hi mch iu khin rt phc tp. Nu
b qua st áp trên in tr và in kháng tn mch stator, ta có th xem nh U  E. Khi ó nguyên
tc iu khin E/f=const c thay bng phng pháp V/f=const.

Trong phng pháp V/f=const (gi ngn là V/f), nh ã trình bày  trên thì t s V/f c gi

không
i và bng giá tr t s này  nh mc.Cn lu ý là khi moment ti tng , dòng ng c
tng làm gia tng st áp trên in tr Stator dn n E gim, có ngha là t thông ng c gim.Do
ó ng c không hoàn toàn làm vic  ch  t thông không i.

Ta có công thc moment nh mc ng vi s  n gin ca ng
c:

ܯൌ
͵
߱
đܾ
ۏ
ێ
ێ
ێ
ێ
ܸ
đ݉
ʹ
Ǥ ܴ
ݏ
′
ቆܴ
ͳ
൅
ܴ
ʹ
′
ݏ

ቇ
ʹ
൅൫ܺ
ͳ
൅ܺ
ʹ
′
൯
ʹ
ے
ۑ
ۑ
ۑ
ۑ

Và moment cc i  ch  nh mc :

ܯൌ
͵
ʹǤ ߱
đܾ
ۏ
ێ
ێ
ێ
ܸ
đ݉
ʹ
ܴ
ͳ

േ
ට
ܴ
ͳ
ʹ
൅ ൫ܺ
ͳ
൅ ܺ
ʹ
′
൯
ʹ
ے
ۑ
ۑ
ۑ


Khi thay các giá tr nh mc bng giá tr ó nhân vi t s a (a
m
, aV
m
, aX), Ta có c công
thc moment ca ng c  tn s f khác nh mc:

ܯൌ
͵
߱
đܾ
Ǥ

ۏ
ێ
ێ
ێ
ێ
ܸ
đ݉
ʹ
ቆ
ܴ
ͳ
ܽ
൅
ܴ
ʹ
′
ܽݏ
ቇ
ʹ
൅൫ܺ
ͳ
൅ ܺ
ʹ
′
൯
ʹ
ے
ۑ
ۑ
ۑ

ۑ
ǡ ܽ൏ͳ

Và moment cc i  tn s f khác nh mc:

ܯൌ
͵
߱
đܾ
Ǥ
ۏ
ێ
ێ
ێ
ܸ
đ݉
ʹ
ܴ
ͳ
ܽ
േ
ට
ቀ
ܴ
ͳ
ܽ
ቁ
ʹ
൅൫ܺ
ͳ

൅ܺ
ʹ
′
൯
ʹ
ے
ۑ
ۑ
ۑ
ǡ ܽ൏ͳ

Da theo công thc trên ta thy, các giá tr X1 và X2. ph thuc vào tn s, trong khi R1 li là
hng s. Nh vy, khi hot ng  tn s cao, giá tr (X1+X2.)>> R1/a, st áp trên R1 rt nh nên
giá tr E suy gim rt ít dn n t thông c gi gn nh không i. Moment cc i ca ng
c gn nh không i.

Tuy nhiên, khi hot ng  tn s thp thì
giá tr 
in tr R1/a s tng i ln so vi giá tr ca
(X1+X2.), dn n st áp nhiu  in tr stator khi moment ti ln. iu này làm cho E b gim
và dn n suy gim t thông và moment cc i.

 bù li s suy gim t thông  tn s thp. Ta s cung cp them cho ng c mt in áp Uo
 cung
cp cho ng c t thông nh mc khi f = 0. T ó ta có quan h nh sau:
LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
9

U=Uo+K.f

Vi K là mt hng s c chn sao cho giá tr U cp cho ng c bng Um ti f = f
m


Khi a>1 (f > f
đm
), in áp c gi không i và bng nh mc. Khi ó ng c hot ng  ch
 suy gim t thông.

Khi ó moment và moment cc i ca ng c ti tn s f cung cp s là:

ܯൌ
͵
߱
đܾ
Ǥ
ۏ
ێ
ێ
ێ
ۍ
ܸ
đ݉
ʹ
Ǥ
ܴ
ʹ
′

ܽݏ
ቆܴ
ͳ
൅
ܴ
ʹ
′
ݏ
ቇ
ʹ
൅ ܽ
ʹ
൫ܺ
ͳ
൅ ܺ
ʹ
′
൯
ʹ

ے
ۑ
ۑ
ۑ
ې
ǡܽ൐ͳ

Và moment cc i  tn s f:
ܯൌ
͵

ʹǤ ߱
đܾ
Ǥ
ۏ
ێ
ێ
ێ
ܸ
đ݉
ʹ
ܴ
ͳ
േ
ට
ܴ
ͳ
ʹ
൅ܽ
ʹ
൫ܺ
ͳ
൅ܺ
ʹ
′
൯
ʹ
ے
ۑ
ۑ
ۑ

ǡ ܽ൐ͳ

Sau ây là  th biu din mi quan h gia moment và in áp theo tn s trong phng pháp
iu khin V/f=const.


Hình 1: Quan h gia moment và in áp theo tn s



II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÔNG DỤNG TRONG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG
ĐỒNG BỘ

Có nhiu phng pháp  iu khin b nghch lu áp  to r
a in áp c
ó biên  và tn s
mong mun cung cp cho ng c.Trong nô

i dung na

y chu

ng ta kha

i qua

t hai phng pha

p o


la

:
- Phng pháp iu rng xung (SinPWM).
- Phng pha

p iêu chê vector không gian ( Space Vector).




LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
10
1. Phương pháp điều rộng xung PWM

 to ra mt in áp xoay chiu bng phng pháp SINPWM, ta s dng mt tín hiu xung
tam giác tn s cao em so sánh vi mt in áp sin chun có tn s f. Nu em xung iu khin
này cp cho mt b bin tn mt pha thì ó ngõ ra s thu c mt dng in áp dng iu rng
xung
có tn s bng vi tn s ngun sin mu và biên  hài bc nht ph thuc vào ngun in
mt chiêu cung cp và t s gia biên  sóng sin mu và sóng mang.

Tn s sóng mang phi ln hn tn s ca sóng sin mu. Sau ây là hình v miêu t nguyên lý
ca phng pháp iu rng sin mt pha:

Hình 2: Nguyên lý ca phng
pháp iu rn
g xung SinPWM

Khi
x V
ctr
> V
tri
thì V
AO
= V
DC
/2
x V
ctr
< V
tri
thì V
AO
= - V
DC
/2

Nh vy,  to ra ngun in 3 pha dng iu rng xung, ta cn có ngun sin 3 pha mu và
giãn  kích óng ca 3 pha s c biu din nh hình v di ây:

LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn

11


Hình 3: S  dng in áp trên các pha

Các công thức tính toán :

Ta cn tính c biên  hài bc nht ca in áp ngõ ra t tì s biên  gia sóng mang và
sóng tam giác.

Ta có công thc sau tính biên  ca hài bc nht:

ܷ
ݐ
ൌ ݉ܽ
ܷ
ܦܥ
ʹ
ሺͳሻ
Trong ó ma là t s gia biên  sóng sin mu và biên  sóng mang . còn gi là t s iu biên.
݉ܽൌ
ܷ
ܦܭ
ܷ
ܿܽݎݎݕ
ሺʹሻ
Cách thức điều khiển :

Sau khi ã nói v phng pháp iu khin V/f=const và phng pháp iu khin b nghch lu
áp theo phng pháp iu rng xung SINPWM, ta có th a ra mt thut toán iu khin ng c

theo mt tn s t cho trc nh sau.

Do ng c c iu khin vòng h nên không th o c c tc  thc ca ng c, nên
ta hi
u tn s t  ây là tn s ngun sin iu rng xung cp cho ng c.

LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
12
Trong trng hp ta mun cho ng c ang  trng thái ng yên chuyn sang chy  tn s
t thì phi thông qua mt quá trình khi ng mm tránh cho ng c khi ng lp tc n tc
 t, gây ra dòng in khi ng ln làm hng ng c. Tn s ngun cung cp s tng t giá tr
0 (ng yên) n giá tr t (tng ng vi biên 
tng t V
0
n V
f
=V
0
+K.freq).Thi gian khi
ng này có thay i theo công sut ca tng ng c. i vi ng c công sut ln thì thi gian
khi ng lâu hn so vi ng c công sut nh.Thi gian khi ng ca ng c thông thng
c chn t 5 n 10 giây. Sau khi tn s ngun ã t n giá tr yêu cu lúc u thì s gi
nguyên giá tr ó.

Trong quá trình
ng c ang chy n nh mà có mt nhu cu thay i tn s thì cng có mt
quá trình chuyn tn s tng bc thay vì nhy ngay lp tc n giá tr tn s yêu cu mi.
Khi mun thay i chiu ca ng c cn phi a ng c v tn s  nh ri sau ó mi thc

hin vic i chiu quay
(thay i th t pha ngun cp cho ng c) . tránh hin tng moment
xon có th làm gãy trc ng c và tng dòng t ngt.

Khi mun dng ng c thì phi h tn s t giá tr hin ti v giá tr 0. Thi gian hãm này ph
thuc vào quán tính quay ca ng c. Khi mun hãm nhanh có th dùng các phng pháp hãm
nh phng pháp hãm ng nng (Dynamic Breaking) . có dùng in tr thng. Nh vy c
ó th
hình dung quá trình hot ng ca b iu khin nh sau:


Hình 4 : Quá trình hot ng ca b iu khin

on 1 ng vi khi ng ng c . tn s tng t 0 n giá tr t sau khong thi gian khi ng
(Tramp).

on 2 ng vi vic thay i tn s khi ng
c
ang chy n nh.

on 3 ng vi vic i chiu ng c . c chia làm hai giai on. on 3a ng vi gim tn s
v 0. Cui on 3a s tin hành o th t pha ngun cung cp cho ng c. on 3b ng vi tng
tn s lên n giá tr mi (Có thay
i tn s t trong lúc i chiu nên giá tr tn s sau khi i
chiu không bng giá tr c).

on 4 ng vi ngng ng c. Tn s cp cho ng c c gim dn t giá tr t v 0 sau
khong thi gian dng (Tramp).

LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
13
i vi phng pháp iu ch SINPWM, ti mi thi im mà mt trong hai khoá trên cùng mt
nhánh  trng thái ON thì biu thc in áp gia mi pha và im trung tín o (O) có dng nh
sau:


Hình 5: S  kt ni các khóa trong b nghch lu

ܸ
ܣܱ
ൌ
ܸ
ܦܥ
ʹ
݉Ǥ ݏ݅݊ߠ
ܸ
ܤܱ
ൌ
ܸ
ܦܥ
ʹ
݉Ǥ༌ሺߠ൅
ʹߨ
͵
ሻ
ܸ
ܣܱ
ൌ

ܸ
ܦܥ
ʹ
݉Ǥሺߠ൅
Ͷߨ
͵
ሻ

in áp gia hai pha c tính toán nh sau :

ܸ
ܣܤ
ൌ ܸ
ܣܱ
െܸ
ܤܱ
ൌ
ξ
͵
ܸ
ܦܥ
ʹ
݉Ǥሺߠ൅
ߨ
͸
ሻ
ܸ
ܤܥ
ൌ ܸ
ܤܱ

െܸ
ܥܱ
ൌ
ξ
͵
ܸ
ܦܥ
ʹ
݉Ǥሺߠ൅
ͷߨ
͸
ሻ
ܸ
ܣܥ
ൌ ܸ
ܣܱ
െܸ
ܥܱ
ൌ
ξ
͵
ܸ
ܦܥ
ʹ
݉Ǥሺߠ൅
͵ߨ
ʹ
ሻ

T công thc trên ta thy giá tr in áp ln nht gia hai pha t c trong vùng tuyn tính khi

m=1

Giá tr in áp dây ln nht : ܸ
݀ݕ
ൌ
ξ
͵
ʹ
ܸ
ܦܥ

Vy i vi phng pháp này, in áp do b chnh lu cung cp ch c s dng ti a là
86.67% trong vùng iu khin tuyn tính.


1. Phương pháp điều khiển điều chế vector không gian (Space vector)

Phng pháp iu rng xung vector không gian (SVM - Space Vector Modulation) khác vi
các phng pháp iu rng xung khác (PWM - Pulse Width Modulation). Vi các phng pháp
PWM khác, b nghch lu c xem nh là ba b bin i kéo-y riê
ng bit vi ba in áp pha
c lp vi nhau.
LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
14



Hình 6 : S  b bin tn nghch lu 6 khóa IGBT

i vi phng pháp iu rng xung vector không gian, b nghch lu c xem nh là mt
khi duy nht vi 8 trng thái óng ngt riêng bit t 0 n 7.

Thành lập vector không gian:
i vi ngun áp ba pha cân bng, ta luôn có phng trình sau

U
a
(t) + U
b
(t) + U
c
(t) = 0 (2.1)

Và bt k ba hàm s nào tha mãn phng trình trên u có th chuyn sang h ta  2 chiu
vuông góc. Ta có th biu din phng trình trên di dng 3 vector gm: [ua 0 0]
T
trùng vi
trc x,
vector [0 ub 0]
T
lch mt góc 120
o
và vector [0 0 uc]
T
lch mt góc 240
o
so vi trc x nh hình
sau ây.

Hình 7 : Biu din vector không gian trong h ta  x-y

T ó ta xây dng c vector không gian trong h ta  phc nh sau.

ݑ
ሺ
ݐ
ሻ
ൌ
ʹ
͵
൫ݑ
ܽ
൅ ݑ
ܾ
݁
݆ሺʹȀ͵ሻߨ
൅ ݑ
ܿ
݁
െ݆ሺʹȀ͵ሻߨ
൯ (2.2)

Trong ó 2/3 là h s bin hình. Phân tích u(t) trong phng trình trên thành phn thc và phn o

ݑ
ሺ

ݐ
ሻ
ൌݑ
ݔ
൅ ݆ݑ
ݕ
(2.3)
LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
15

Ta xây dng c công thc chuyn i h ta  t ba pha abc sang h ta  phc x-y bng
cách cân bng phn thc và phn o trong phng trình (2.2)

ݑ
ሺ
ݐ
ሻ
ൌ
ʹ
͵
ቈݑ
ܽ
൅ݑ
ܾ
ቆ ൬
ʹߨ
͵
൰൅݆ݏ݅݊൬

ʹߨ
͵
൰ቇ൅ݑ
ܿ
ቆ ൬
െʹߨ
͵
൰൅݆ݏ݅݊൬
െʹߨ
͵
൰ቇ቉

Ö ቐ
ݑ
ݔ
ൌ
ʹ
͵
ቂݑ
ܽ
൅ ݑ
ܾ
 ቀ
ʹߨ
͵
ቁ൅ ݑ
ܿ
 ቀെ
ʹߨ
͵

ቁቃ
ݑ
ݕ
ൌ
ʹ
͵
ቂݑ
ܽ
൅ ݑ
ܾ
 ቀ
ʹߨ
͵
ቁെݑ
ܿ
 ቀെ
ʹߨ
͵
ቁቃ


Ö ቀ
ݑ
ݔ
ݑ
ݕ
ቁൌ
ʹ
͵
ቌ

ͳ െ
ͳ
ʹ
െ
ͳ
ʹ
Ͳ
ξ
͵
ʹ
െ
ξ
͵
ʹ
ቍ൭
ݑ
ܽ
ݑ
ܾ
ݑ
ܿ
൱ (2.4)

Tip theo hình thành ta  quay - bng cách cho h ta  x-y quay vi vn tc t. Ta có công
thc chuyn i h ta  nh sau

ቀ
ݑ
ߙ
ݑ

ߚ
ቁൌ ൥
༌ሺ߱ݐሻ༌ሺ
ߨ
ʹ
൅߱ݐሻ
ሺ߱ݐሻ༌ሺ
ߨ
ʹ
൅߱ݐሻ
൩ቀ
ݑ
ݔ
ݑ
ݕ
ቁൌ ൤
༌ሺ߱ݐሻ െ༌ሺ߱ݐሻ
ሺ߱ݐሻሺ߱ݐሻ
൨ቀ
ݑ
ݔ
ݑ
ݕ
ቁ (2.5)

Ngun áp ba pha to ra là cân bng và sin nên ta có th vit li phng trình in áp pha nh sau

ݑ
ܽ
ൌ ܸ

݉

ሺ
߱ݐ
ሻ

ݑ
ܽ
ൌ ܸ
݉
 ቀ߱ݐെ
ʹߨ
͵
ቁ (2.6)
ݑ
ܽ
ൌ ܸ
݉
 ൬߱ݐ൅
ʹߨ
͵
൰

T phng trình (2.5) ta xây dng c phng trình sau :

ݑ
ሺ
ݐ
ሻ
ൌܸ

ݎ
݁
݆ߠ
ൌܸ
ݎ
݁
݆߱ݐ
(2.7)

Th hin vector không gian có biên  V
r
quay vi vn tc góc 
t
quanh gc to  0. Phng
trình in áp dây nh sau theo phng trình (2.4)

ቀ
ܸ
ܮߙ
ܸ
ܮߚ
ቁൌ
ʹ
͵
ට
͵
ʹ
ܸ
ݏ
ቌ

ͳ െ
ͳ
ʹ
െ
ͳ
ʹ
Ͳ
ξ
͵
ʹ
െ
ξ
͵
ʹ
ቍ൭
ݍ
ͳ
ݍ
ʹ
ݍ
͵
൱ (2.8)

Trong ó
ξ
ʹ
 chuyn t giá tr biên  thành giá tr hiu dng,
ξ
͵  chuyn giá tr in áp
pha thành giá tr in áp dây. Vector in áp dây s sm pha hn vector in áp pha mt góc /6.

Nu lng ghép các trng thái có th ca q
1
, q
3
, q
5
vào phng trình (2.8), ta thu c phng trình
in áp dây (tr biên ) theo các trng thái ca các khóa.

ܸ
ത
݊
ൌ
ʹ
ξ
͵
ሾ ൬
ʹ݊െͳߨ
͸
൰൅݆༌ሺ
ʹ݊െͳߨ
͸
ሻ

Vi n = 0,1,2…6. Ta thành lp c 6 vector không gian V
1
-V
6
và hai vector 0 là V
0

và V
7
nh
hình sau
LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
16


Hình 8 : Các vector không gian t 1 n 6



Hình 9 : Trng thái óng ngt ca các khóa


Bng : Giá tr in áp các trng thái óng ngt và vector không gian tng ng
LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
17
CHƯƠNG III - TỔNG QUAN VỀ MC3PHAC

I. GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT
MC3PHAC là mt IC iu khin ng c thông minh c thit k c bit  áp ng các yêu
cu v chi phí thp, kh nng thay i tc , các h thng iu khin ng c xoay chiu 3 pha.
Thit b này có kh nng thích nghi và cu hình c, da trên môi trng hot ng. Nó cha tt
c các chc nng h
ot ng cn thit  thc hin vic iu khin ng c vòng h, "lái" ng c

xoay chiu 3 pha.
Mt trong nhng mt c áo ca thit b này là mc dù nó có kh nng thích nghi và cu hình
c da trên môi trng hot ng nhng nó không òi hi phi phát trin bt k phn mm iu
khin nào. Vì vy MC3PHAC hoàn toàn phù hp cho các ng
dng ca khách hàng òi hi iu
khin ng c AC nhng b gii hn hoc không có phn mm sn có.
Các tính nng ca thit b này là:
• iu khin tc  bng phng pháp V/f
• Lc tín hiu x lý s (DSP)  nâng cao  n nh tc 
• Tính toán 32-bit g
iúp cho vic h
ot ng có  chính xác cao
• Cho phép kt ni Internet
• Ngi s dng không phi phát trin phn mm  iu khin hot ng
• B iu rng xung 6 chân PWM
• to dng sóng 3 pha
• 4 kênh ADC
• Ngi dùng t cu hình  hot ng  ch  c lp (standalone) hoc (hosted)
• Chng nhiu tín hiu cng vào
• Cho phép chn phân cc và tn s PWM
• Có th la chn tn s c bn là 50/60Hz
• "Vòng
khóa pha" (PLL) da trên "lõi dao ng" ca h thng
• Kt ni cng ni tip (SCI)
• Mch phát hin in áp cung cp thp

MC3PHAC còn tích hp các tính nng bo v gm có cng theo dõi in áp DC và mt cng
vào báo li h thng, nó s vô hiu hóa ngay lp tc các module PWM nga
y khi phát hin li t h
thng.

MC3PHAC có th c ng dng :
• Các ng c công sut thp trong h thng HVAC (h thng nhit, thông gió và iu hòa
nhit )
• Các thit b gia ình
• Máy git và máy ra chén
• Kim soát quy trình
• Các loi máy bm và qut
LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
18

Hình 1: H thng iu khin ng c da trên chíp MC3PHAC
Dòng chíp MC3PHAC bao gm:
• Dòng chíp 28 chân song song (dual in-line package - DIP)
• Dòng chíp 28 chân dán (small outline intergrated circuit - SOIC)
• Dòng chíp dán vuông 32 chân (quad flat pack - QFP)

Bng 1. Nhng loi chip MC3PHAC

Tm nhit  hot ng

MC3PHACVP
-40 Æ 105  C
28 chân cm
MC3PHACVDW
-40 Æ 105  C
28 chân dán
MC3PHACVFA

-40 Æ 105  C
32 chân dán

Xem s  chân  Hình 2 và Hình 3:

Hình 2: S  28 chân ca dòng DIP và SOIC
LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
19

Hình 3: S  32 chân ca dòng QFP
1. Đặc tính điện
Chế độ công suất tối đa (maximum ratings):
Đặc tính(1)
Ký hiệu
Giá trị
Đơn vị
in áp cung cp
VDD
-0.3 n +6.0
V
in áp ngõ vào (input)
VIn
-0.3 n (VDD + 0.3)
V
in áp ngõ vào mc cao
VHi
VDD + 0.3
V

Dòng in ti a vào mi chân không bao gm  Vdd
và VSS
I
±25
mA
Nhit  lu tr
Tstg
-55 n +150
°C
Dòng in ti a ra khi chân Vss
IMVSS
100
mA
Dòng in ti a vào chân Vdd
IMVDD
100
mA

Điện áp so với VSS:
Thit b này có cha các mch in bo v các cng vào nhm chng li s phá hy do in áp
tnh cao (high static voltage) hay do in trng. Tuy nhiên, ngi thit k nên tránh thit k các
ng dng có in áp cao hn mc in áp ti a cho mch tr kháng cao này.  chíp hot ng
tt, nhà sn xut khuyn cáo Vin và Vout c gii hn trong phm vi VS
S  (Vin hoc Vout) 
Vdd.  tin cy khi hot ng s tng thêm nu ni các u vào không s dng vi mt mc in
áp logic thích hp (ví d, hoc VSS hoc Vdd).
Các vùng hoạt động (funtional operating range)
Đặc tính
Ký hiệu
Giá trị

Đơn vị
Tm nhit  hot ng (xem Bng 1)
TA
–40°C to +105°C
°C
Tm in áp hot ng
VDD
5.0 ± 10%
V



LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
20
Định thì điều khiển (Control timing)

Theo khuyn cáo ca các nhà sn xut tinh th cng hng (crystal/resonator), các thông s
ca tinh th cng hng s quyt nh thông s ca các thành phn bên ngoài (external component)
 hot ng n nh ti a và khi ng tin cy. Các giá tr in dung ti s dng trong thit k
mch ca b dao ng (oscillator) cn bao gm tt c các in dung cm ng.
Đặc tín
h điện một chiều
Đặc tính(1)
Ký hiệu
Min
Max
Đơn vị
in áp ngõ ra mc cao (ILoad=-2.0mA)

T
t c các chân vào ra (I/O) tr
chân
RBAKE
VOH

VDD
–
0.8


V

in áp ngõ ra mc cao RBRAKE
(IRBRAKE = -15.0 mA)
VOHRB
VDD
-
1.0


V

in áp ngõ ra mc thp (ILoad=1.6 mA)
T
t c các chân vào ra (I/O) tr
chân
FAULTOUT và RETRY/TxD
VOL1

0.4

V

in áp ngõ ra mc thp (ILoad=15 mA)
Chân FAULTOUT và RETRY/TxD
VOL1


1.0

V

Ngõ vào mc cao
Tt c các cng
VHi

0.7xVDD
VDD

V

Ngõ vào mc thp
Tt c các cng
VIL

VSS

0.3xVDD

V

Dòng cung cp chân VDD
IDD

60
mA
Dòng rò cng vào/ra tr kháng cao
IIL

+- 5
uA
Dòng ngõ vào
IIn

+-1
uA
in dung
Các cng vào/ra
COut
CIn


12
8
pF

in áp thp VDD ngn nga reset
VLVR1
3.80

4.3
V
in áp tr VDD sau reset hoc recovery
VLVH1
50
150
mV
VDD power-on reset re-arm voltage
VPOR
3.85
4.45
V
SCI baud rate
SCIBD
9504
9696
Bits/s
in áp khi ng (2)
VBoost
0
100
%
Vùng dead-time (3)
DTRange
0
31.875
Us
Retry time (4)
RTTime
0

4.55
H(gi)
T s tng tc
ACRate
0.5
128
Hz/s
Tc  iu khin
SPEED
1
128
Hz
Tn s PWM
PWMFRE
Q
5.291

21.164
kHz

Thi gian óng ct ca transitor ng lc
TPump
99
101
Ms


1. VDD = 5V VDC ± 10%
2. Gii hn trong ch  c lp (standalone) là 0 – 35%
3. Gii hn trong ch  c lp (standalone) là 0.5 – 6.0 us

4. Gii hn trong ch  c lp (standalone) là 0 – 53s
LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
21
2. Mô tả chức năng chân

Bng 2 là bng mô t chc nng chân ca MC3PHAC. S th t chân trong bng là ca dòng 28
chân (xem Hình 2).

Bng 2. Bng mô t chc nng chân ca MC3PHAC
S
Tên chân
Chc nng chân
1
VREF

in áp u vào tham kho cho b ADC tích hp sn.  nhn

c tín hiu tt nht (không b nhiu), chân này nên 
c gn
vi chân V
DDA
(tín hiu tng t - analog)
2
RESET

Khi chân này  tích cc thp (mc logic 0), nó s khi ng li
t
u MC3PHAC. Tt c các chân ra PWM s c t 

ch

tr kháng cao (high-impedance). RESET là chân l
ng
h
ng cho phép reset li toàn b h thng. Nó s b lái xu
ng
m
c thp khi nó nhn mt tín hiu reset t
bên trong (ví d:
mt tín hiu xung nhp, in áp V
DD
thp, ).
3
VDDA

Chân cp in th nht cho các b tng t ca MC3PHAC,
bao gm mch to xung nhp (PLL) và ADC.
4
VSSA

Chân cp in th 2 cho các b tng t ca MC3PHAC, bao
gm mch to xung nhp (PLL) và ADC
5
OSC2

Ngõ ra ni vi phn t to dao ng gm thch anh hay mch
xung nhp các t cng hng
(1)

6
OSC1

Ngõ vào phn t to dao ng gm thch anh hay mch xung
nh
p các t cng hng. Cng có th chp nhn nh
ng tín hiu
t nhng thit b to dao ng bên ngoài.
(1)

7
PLLCAP

Ni t in t chân này xung t s nh hng n  n nh
và th
i gian phn ng ca mch xung nhp PLL. Các giá tr
nh
hn
s làm nh hng ti tc  hiu chnh nhanh tn s
tham
kh
o. Các giá tr ln hn s n nh hn. Giá tr
0,1 F là giá
tr tiêu chun.
8
PWMPOL_BASEFREQ
Ngõ vào, nó s c ly mu ti nhng thi im c th trong
quá trình kh
i ng  xác nh mc phân cc PWM và t
n s

c s (50 hoc 60 Hz).
9
PWM_U_TOP

Ngõ ra tín hiu PWM cho các transistor hàng trên  lái pha U
ng c
10
PWM_U_BOT

Ngõ ra tín hiu PWM cho các transistor hàng di  lái pha U
ng c
11
PWM_V_TOP

Ngõ ra tín hiu PWM cho các transistor hàng trên  lái pha V
ng c
12
PWM_V_BOT

Ngõ ra tín hiu PWM cho các transistor hàng di  lái pha V
ng c
13
PWM_W_TOP

Ngõ ra tín hiu PWM cho các transistor hàng trên  lái pha W
ng c
14
PWM_W_BOT

Ngõ ra tín hiu PWM cho các transistor hàng di  lái pha W

ng c
15
FAULTIN

Khi ngõ vào này  mc logic cao, các ngõ ra PWM s b vô
hi
u hóa ngay lp tc. Khong thi gian ch "chy li" s
bt
u ngay khi chân này tr v mc logic thp.
16
PWMFREQ_RxD

Trong ch  c lp, chân ngõ ra này s lái xung mc thp
 cho bit rng các tham s b trn kênh chân ngõ vào ang
LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
22
c mt tín hiu in áp analog nhm xác nh tn s PWM
mong mu
n. Trong ch  iu khin bng phn m
m máy
tính, chân này là mt ngõ vào  nhn d liu UART ni tip.
17
RETRY_TxD

Trong ch  c lp, ngõ ra này s lái xung mc thp  cho
bi
t rng các tham s b trn kênh chân ngõ vào ang 
c mt

tín hi
u in áp analog nhm xác nh thi gian ch
sau khi
xu
t hin li trc khi cho phép các ngõ ra PWM hot 
ng tr
l
i. Trong ch  iu khin bng phn m
m máy tính, chân
này là ngõ ra  truyn d liu UART ni tip.
18
RBRAKE

Ngõ ra, nó s c lái lên mc logic cao ngay khi in áp ngõ
vào DC v
t quá giá tr nh trc. Tín hiu này cn 
c ni
thêm mt in tr qua t DC  ngn quá in áp trên t in.
19
DT_FAULTOUT

Trong ch  c lp, chân ngõ ra này s "lái" xung mc thp

cho bit rng các tham s b tr
n kênh chân ngõ vào ang

c mt tín hiu in áp analog nhm xác nh dead-
time gia
các trang thái c
a tín hi

u chân PWM phía trên và phía di.
Trong ch
  iu khin bng phn m
m máy tính, chân này là
mt ngõ ra luôn  mc logic thp bt c khi nào có li xy ra.
20
VBOOST_MODE

Lúc khi ng, ngõ vào này c ly mu  xác nh xem ch

là c lp (mc logic cao) hay iu khin bng phn m
m
máy tính(logic th
p). Trong ch  c lp, ngõ ra này s
"lái"
xu
ng mc thp  cho bit rng các tham s b tr
n kênh chân
ngõ vào ang
c mt tín hiu in áp analog nh
m xác nh
lng tng in áp  cp cho ng c.
21
VDD
+5-volt digital power supply to the MC3PHAC
22
VSS
Digital power supply ground return for the MC3PHAC
23
FWD

Ngõ vào, nó c ly mu  xác nh ng c quay thun
(forward) hay quay nghch (reverse).
24
START

Ngõ vào, nó c ly mu  xác nh ng c có ang chy
hay không.
25
MUX_IN

Trong ch  c lp, trong sut quá trình khi ng, chân này
là ngõ ra 
c s dng  xác nh phân cc PWM và t
n s
c b
n. Nu không, nó là mt ngõ vào analog c s d
ng 

c các cp in áp ch nh bi các thông s v
n hành ca
MC3PHAC.
26
SP
EED
Trong ch  c lp, trong sut quá trình khi ng, chân này
là ngõ ra 
c s dng  xác nh phân cc PWM và t
n s
c b

n. Nu không, nó là mt ngõ vào analog c s d
ng 

c mt mc in áp tng ng vi tc  n inh ca 
ng
c.
27
ACCEL

Trong ch  c lp, trong sut quá trình khi ng, chân này
là ngõ ra 
c s dng  xác nh phân cc PWM và t
n s
c b
n. Nu không, nó là mt ngõ vào analog c s d
ng 
c mt mc in áp tng ng vi gia tc ca ng c.
28
DC_BUS

Trong ch  c lp, trong sut quá trình khi ng, chân này
là ngõ ra 
c s dng  xác nh phân cc PWM và t
n s
c b
n. Nu không, nó là mt ngõ vào analog c s d
ng 
c mt mc in áp t l vi in áp cng DC.

Xung nhp úng ca MC3PHAC da trên tn s 4.00 MHz ca tinh th cng hng

(crystal/ceramic resonator). Theo khuyn cáo ca các nhà sn xut tinh th cng hng
LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
23
(crystal/resonator), các thông s ca tinh th cng hng s quyt nh thông s ca các thành
phn bên ngoài (external component)  hot ng n nh ti a và khi ng tin cy. Các giá tr
in dung ti s dng trong thit k mch ca b dao ng (oscillator) cn bao gm tt c các in
dung cm ng.
3. Đặc tính thiết kế và vận hành
MC3PHAC là mt khi iu khin thông minh c t
hit k c bit  áp ng các yêu cu
v chi phí thp, kh nng thay i tc , các h thng iu khin ng c xoay chiu 3 pha. Thit
b này có kh nng thích nghi và cu hình c, da trên môi trng hot ng. c ch to có
tc  CMOS cao (bán dn có b sung ô xít kim loi), MC3PHAC cho thy hiu sut cao hn và
khó h
hng hn trong các môi trng khc nghit thng thy trong các h thng iu khin ng
c.
Thit b này bao gm:
• B iu rng xung 6 chân ra
• 4 kênh ADC
• "Vòng khóa pha" (PLL) da trên "lõi dao ng" ca h thng (Phase-lock loop (PLL)
based system oscillator)
• Mch phát hin in áp cung cp thp
• Kt ni cng ni tip (SCI)

Giao tip cng ni tip (SCI) 
c s dng trong ch  iu khin bng phn mm máy tính
nh ó vic iu khin MC3PHAC s t mt máy ch hay mt máy tính cá nhân chy phn mm
iu khin hoc t mt Vi iu khin gi lp các lnh ca phn mm iu khin. Hn na, vic

iu khin qua internet là hoàn t
oàn kh thi.
MC3PHAC còn tích hp các tính nng bo v gm có cng theo dõi in áp DC và mt cng vào
báo li h thng (a system fault input) nó s vô hiu hóa ngay lp tc các module PWM khi phát
hin li h thng.

Các tính năng điều khiển động cơ bao gồm:
• iu khin vòng h tc  bng phng pháp V/f
• iu khin quay thun hay quay nghch
• iu khin khi ng/dng
ng c
• Ngõ vào báo li h thng
• Tng in áp khi tc  thp
• Mch reset trong(POR)

4. Tính năng
Tạo dạng sóng 3-phase - MC3PHAC to ra sáu tín hiu PWM c iu ch vi in áp và
tn s có th thay i c  iu khin mt ng c 3 pha AC. Mt hài bc 3 c th
êm vào trên

nh ca tn s c bn  nhn c hoàn toàn in áp t bus. Dng sóng nhn c  ngõ ra có
biên  ln hn 15% so vi dng sóng sin gc.
Dng sóng c cp nht vi tn s 5,3 kHz (tr khi tn s PWM là 15,9 kHz), kt qu là: sóng
gn nh liên tc.  tn s 15,9 kHz, dng sóng c cp nht vi tn s 4,0 kHz.
LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
24
Lọc nhiễu - Trong ch  c lp, b lc s 24-bit IIR c s dng  ngõ vào tín hiu
SPEED giúp tng s n nh tc  trong môi trng có nhiu. Chu kì ly mu ca b lc là 3ms

(tr khi tn s PWM là 15.9kHz) và nó s gi phn hi t mt cc ngõ lc tín hiu analog n ti
tn s 0.4Hz.  tn s PWM 15,9 kHz, chu kì ly mu là 4 ms và cc
Tính toán
với độ chính xác cao -  phân gii lên ti 32-bit c s dng cho các iu khin
chính xác và mt hn. Ví d tc  ng c có th c kim soát vi  phân gii 4 mHz.
Thay đổi điện áp điều khiển mượt (Smooth Voltage Transitions) - Khi tc  iu khin
ca ng c vt qua ± 1 Hz, in áp s 
c tip tc hay ngt i tùy thuc vào hng thay i tc
. Nh ó loi b li có th xy ra, c bit là trong iu kin mà in áp cao tng lên  tn s
thp.
Khởi động phía cao áp (High-Side Bootstrapping) - Có rt nhiu mch lái ng c (c bit
là các mch lái cao áp) s dng OPTO  cung cp tín hiu PWM cho các transist
or ng lc (phía
cao áp). Thông thng, transistor ng lc s lái dòng  cung cp in phù hp cho mi transitor
cao áp, mch này c lp vi các tín hiu PWM phía h áp  gia tng công sut. Khi ng c ã
c tt trong mt khong thi gian, in tích trên t in phía cao áp (phía mch ng lc) s b
x ht, và cn phi np li trc khi b PWM hot 
ng tr li.
 có c mch nh vy, MC3PHAC phi luôn cung cp 100ms ca 50% xung lái PWM cho
phn transitor h áp mi khi ng c c m lên. Vì các transitor hàng trên vn còn ngt sut
khong thi gian này, nó làm cho in áp trên ng c bng 0-volt nên ng c không hot ng.
Sau khong thi gian ó, iu ch sóng ng c bt u, mch lái PWM cng có th
ng dng 
các transitor phía cao áp.
Đáp ứng vận tốc nhanh (fast velocity updating) - Trong các khong thi gian mà tc  ng
c thay i, tc  cp nht vn tc ng c  nhanh  hot ng trn tru (smooth operation).
Nu cp nht quá nhanh, hin tng "trt cóc" (ratcheting effect) s xy ra trên ng c làm cho
ng c không chy trn tru na. Tuy nhiên vn tc t trc c tính toán rt k
  ng c hot
ng s chy tt vi yêu cu c t ra trc ó

Trong MC3PHAC, k thut pipeline vn tc c s dng, nó cho phép ni suy tuyn tính giá
tr vn tc, kt qu là: vn tc mi c tính ra sau mi 189 s (252 s cho PWM 15,9 kHz). Kt
qu "ròng" (net result) là vn tc chuyn tip cc mn, ng c không
th nhn ra mi bc vn
tc này.
Loại bỏ nhiễu ở các cổng (Dynamic Bus Ripple Cancellation)-MC3PHAC rt nhy vi các
in áp DC  các cng, bt k s sai lch nào so vi giá tr tiêu chun inh trc (3,5 V trên chân
ngõ vào cng DC) s nh hng n s chính xác ca giá tr PWM  chng li tác ng ca hin
tng thay i in áp cng
trên dòng ng c. Tn s tính toán này  cao  cho phép bù li tn
s nhiu ca ng dây, ng thi cng chm hn in áp thp c thay i t nhng ngun vào.
Xem Hình 4.
Có thể lựa chọn tần số cơ bản (selectable base freq) - Các ng c xoay chiu c thit k
 hot ng  tn s in áp 50 hoc 60 Hz. MC3PHAC có th iu khin c 2 loi ng c bng

cách cho phép giá tr in áp tin ti giá tr cc i  c 50HZ và 60 Hz. Thông s này có th c
quy nh khi khi ng  ch  c lp, hay nó có th thay i bt c lúc nào trong ch  iu
LVTN GVHD : TS. LÊ MINH PHNG – THS. LÊ ÌNH KHOA

Phan Vn Mica –  c Luyn
25
khin bng phn mm máy tính. Có th la chn phân cc cho PWM - Phân cc ca các ngõ ra
PWM có th quy nh là mc logic cao trên mt u ra PWM, hoc be the asserted or negated state
of the signal. Trong ch  c lp, thông s này c quy nh khi khi ng và áp dng cho tt
c sáu u ra PWM. Trong ch  iu khin bng phn mm máy tính, chiu phân cc ca các tín
hiu PWM hàng trên có th c quy nh riêng r vi chiu phân cc c
a các tín hiu PWM hàng
di.
c im này có th c thc hin bt c lúc nào, nhng mt khi nó c thc hin, chiu phân
cc s b khóa và không th thay i cho n khi reset. Ngoài ra, bt k lnh nào t phn mm iu

khin máy tính cho phép PWM hot ng u b MC3PHAC ngn li cho n khi chiu phân cc
c xác nh.

Hình 4. Lc nhiu
Trong ch  
c lp, tn s c bn và phân cc ca PWM c xác nh ti cùng lúc trong
sut quá trình khi ng bng cách kt ni chân 25, 26, 27 hay 28 dành riêng cho các ngõ vào
PWMPOL_ _BASEFREQ. Trong quá trình khi ng, các chân 25, 26, 27 và 28 se c xoay
vòng cùng lúc  xác nh chân nào ã c kt ni vi ngõ vào PWMPOL_BASEFREQ.
Bng 3 cho thy chiu phân cc PWM c la chn và tn s c bn c la chn qua vic
kt ni mt trong nh
ng chân ca MC3PHAC . Tham kho s  ch  c lp  Hình 8. Ch có
mt trong các jumper (JP1-JP4) c phép kt ni ti mt thi im
Chú ý
Không cần thiết phải ngắt kết nối này khi giai đoạn khởi động hoàn tất.
MC3PHAC sẽ hoạt động tốt trong kết nối này vẫn đang còn.


Bng 3. Chiu phân cc PWM và c i
m tn s c bn trong ch  c lp