Lập trình cho vi điều khiển TMS320LF2407A điều khiển động cơ không đồng bộ

NHẠN XET CUA GIAO VIEN PHAN BIẸN
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

21

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


Lời CẤM ƠN.................................................................
Tôi xin gửi lời cảm 071 chân thành nhất đến quỷ Thầy Cô trường Đại Học
Bách
Khoa Tp. Hồ Chỉ Minh, những người đã dìu dắt tôi tận tình, đã truyền đạt cho tôi
những kiến thức và kinh nghiệm quỷ báu trong suốt thời gian tôi học tập tại trưòng.
Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến tất cả các Thầy, Cô Bộ môn Cung cấp
Điện
đặc biệt là thầy Lê Minh Phương, thầy Phan Quốc Dũng đã tận tình hướng dẫn,

3

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


TÓM TẮT LUẬN VĂN

MỤC ĐÍCH LUẬN VĂN:
•

Tìm hiểu tổng quan về vi điều khiển TMS320LF2407A của hãng Texas

Instruments.
•

Các phuơng pháp điều khiển động cơ không đồng bộ.

•

Lập trình cho vi điều khiển TMS320LF2407A điều khiển động cơ không

đồng bộ
•

Thiết kế phần cứng và board mạch

THÒI GIAN THựC HIỆN

4

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIÊU VẺ ĐÔNG co KHỐNG ĐÒNG Bờ................6
Tổng quan về máy điên đồng bô...................................................................8
1.1.1 Nguyên lý làm việc:............................................................................9
1.1.2 Cấu tao................................................................................................9
1.1.3 ứng dung...........................................................................................10
1.2 ứng dụng của động cơ không đồng bộ........................................................10
1.3 Khả năng dùng đông cơ xoay chiều thay thế máy điên môt chiều:............10
1.4 Kết luân:.....................................................................................................11
1.1

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VẢ PHƯƠNG PHẢP ĐIỀU KHIỂN............13
Giới thiêu về biến tần nguồn áp điều khiển theo phương pháp v/f.............14
Phương pháp điều khiển v/f.......................................................................14
2.2.1 Phương pháp E/f...............................................................................14
2.2.2 Phương pháp Ỵ/f.............................v.....v......................................15
2.3 Phương pháp điềư chế vectơr không gian trong điều khiển đông cơ không
đồng bô dang
V/F:................................................................................................. ...........16
2.3.1 Thành lâp vector không gian:............................................................17
2.3.2 Tính toán thời gian đỏng ngất:..........................................................20
2.3.3 Phân bố các trang thái đỏng ngắt:.....................................................22
2.3.4 Kỹ thưât thưc hiên điều chế vectơr không gian:...............................22
2.3.5 Giản đồ đỏng ngất các khỏa để tao ra Vector không gian trong từng
sector:..........................................................................................................22
2.1
2.2

CHƯƠNG 3: GIỚI THIÊU TỎNG ƠUẢT VẺ DSP TMS320LF2407A. . .25
T
ồng qưan về vi điềư khiển TMS320LF2407A...................................................26
3.2 Phân vùng bô nhở.......................................................................................28
3.2.1 Bô nhớ chương trình.........................................................................29
3.2.2BÔ nhớ RAM.. .. ................................................................................ 30
3.2.3Vùng nhớ giao tiếp ngoai vi................................................................31
3.3 Chức năng các chân (Trích từ Data Sheet).................................................32
3.4 Phần mềm...................................................................................................42
3.4.1 Thanh ghi hê thống...........................................................................42
3.4.2 Ngắt...................................................................................................48
3.4.3 Qưản lý sư kiên (EV1 ......................................................................53
a. Các thanh ghi của Event Manager (EV):....................................53

b. Timers.........................................................................................55
c. PWM .................................................................................
59
d. Dead Band..................................................................................63
e. Encoder.......................................................................................65
3.4.4 ADC.... . ....................................................................................... 68
3.1...............................................................................................................................................

CHƯƠNG 4: sơ ĐÒ KHỎI VẢ GIẢI THUÂT ĐIỀU KHIỂN..................76
Sơ đô khôi................................................................................................. 77
4.1.1 Phương pháp V-F vòng hở, khỏi dộng mềm.....................................77
4.1.2 Phương pháp V-F vòng kín...............................................................78
4.2 Giải thưật diềư khiển..................................................................................79
4.1

5

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


Chương trình chính......................................................................85
Các ngắt.......................................................................................88
c KhâuPI............................................ ............................................90
a.
b.

CHƯƠNG 5: THIẾT KÉ PHẦN CỨNG....................................................91
Card điều khiển DSP..................................................................................92
5.1.1 Mạch nguyên lý.................................................................................92
5.1.2 Mach Layout.....................................................................................93

5.2.3 Mach thi công....................................................................................94
5.2..................................... Mach lái
................................... ...... ... .............. ... .............. ...... .................. ... .................
.. 95
5.2.1 Mach nguyên lỵ.................................................................................95
5.2.2 Mach Layout.....................................................................................96
5.2.3 Mach thi công....................................................................................97
5.3 Mach đông luc............................................................................................98
5.3.1 Mach nguyên lý.................................................................................98
5.3.2 Mach Layout.....................................................................................99
5.2.3 Mach thi công..................................................................................100
5.4 Mạch nguồn DC.......................................................................................101
5.4.1 Mach nguyên lý...............................................................................101
5.4.2 Mach Layout...................................................................................101
5.2.3 Mach thi công..................................................................................102
5.5 Đông cơ....................................................................................................103
5.5.1 Hình chup........................................................................................103
5.5.2 Thông số..........................................................................................103
5.6 Kết quả .....................................................................................................104
5.6.1 Mạch thi công..................................................................................104
5.6.2 Xung đóng ngắt trẽn 1 pha..............................................................105
5.6.1 Điên áp pha trên tái..........................................................................106
5.6.2 Điên áp dây trên tải.........................................................................107
5.1

CHƯƠNG 6: GIAO TIẾP VÓI MẢY TÍNH..............................................108
Phần mềm - Giải thuât..............................................................................109
Phần cứng.................................................................................................112
Kết quả......................................................................................................112
6.3.1 Giao diên trên Visual Basic 6.0.......................................................112

6.3.2 Cách thức hoat đông........................................................................114

6.1
6.2
6.3

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIÊN ĐÈ TÀI.............115

6

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU VÊ ĐỘNG cơ

7

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


Cùdb - ~±~ = _ { r a d / s )
p p

CHƯƠNG 1: GIÓI THIỆU VÈ ĐỘNG cơ KHÔNG ĐỒNG Bộ
l.l.TỎNG ƠUAN VẺ MẢY ĐIÊN KHỐNG ĐÒNG Bờ

Hìnhl.l: Nguyên lý hoạt động của động cơ
Khi nam châm điện quay (tốc độ ni vòng/ phút) làm đường sức từ quay cắt qua

các
cạnh
của khung dây cảm ứng gây nên sức điện động E trên khung dây. Sức điện động E
sinh
ra
dòng
điện I chạy trong khung dây. Vì dòng điện 1 nằm trong từ trường nên khi từ trường
Vì n < ni nên gọi là không đồng bộ.
ĐCKĐB ba pha có dây quấn ba pha phía stator, Roto của ĐCKĐB là một bộ dây quấn ba
pha
có cùng số cực trên lối thép của Roto.
Khi Stator được cung cấp bởi nguồn ba pha cân bằng với tần số f, từ trường quay với tốc
độ
Trong đó :
p - số đôi cực
^ - tần số góc của nguồn ba pha cung cấp cho động cơ: ^
Nếu tốc độ quay của roto là ^ , độ sai lệch giữa tốc độ từ trường quay stator và roto là:
Trong
đó
ữ>d
gọi
Thông số s gọi là độ trượt, ta có:

là

tốc

độ

trượt

Vì có tốc độ tương đối giữa roto và từ trường quay stator , điện áp cảm ứng ba pha sẽ
được
sinh
ra trong roto .Tần số của điện áp này sẽ tỉ lệ với độ trượt theo công thức :
8

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


m : giá trị đỉnh của sức từ động roto.

Moment động cơ sinh ra:
^‘r: góc lệch pha giữaMsức
từ động roto và sức từ động khe hở không khí.
= ~p2ậmFmsinổr
1.1.2 Cau tạo
Trong đó :
a)

: từ thông tróen một cực (Wb).
Phần tĩnh (Stato)

F
Stato có cấu tạo gồm vỏ máy,lỏi sắt và dây
quấn
* Vỏ máy
Vỏ máy có tác dụng cố định lõi sắt và dây quấn, không dùng để làm mạch dẫn
từ.
Thường

vỏ máy được làm bằng gang. Đối với máy có công suất tương đổi lớn ( 1000kW )
thường
dùng
thép tấm hàn lại làm thành vỏ máy. Tuỳ theo cách làm nguội máy mà dạng vỏ cũng
khác
nhau.
*Lõi sắt
Lõi sắt là phần dẫn từ. Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên để giảm
tổn
hao
lõi
sắt được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện ép lại. Khi đường kính ngoài lõi sắt

Hìnhl.2: Lá thép kỹ thuật điện
*Dây quấn
Dây quấn stator được đặt vào các rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt
với lõi sắt.
b)

Phần quay (roto)

Rotor có 2 loại chính : rotor kiểu dây quấn và rotor kiểu lòng sóc.

9

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


Rotor dây quấn :
Rôto có dây quấn giống như dây quấn của stator. Dây quấn 3 pha của rôto thường

đấu
hình
sao còn ba đầu kia được nối vào vành trượt thường làm bằng đồng đặt cố định ở
một
đầu
trục
và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài. Đặc điểm là có thể
thông
qua
chổi
than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch điện rôto để cải thiện tính
năng
mở
máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy. Khi máy làm việc
bình
thường
dây quấn rotor được nối ngắn mạch. Nhược điểm so với động cơ rotor lòng sóc là
giá
thành
cao, khó sử dụng ở môi trường khắc nghiệt, dễ cháy nổ ...
Rotor lồng sóc :
Ket cấu loại dây quấn này rất khác với dây quấn stator. Trong mỗi rãnh của lõi sắt
rotor
đặt
vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai
đầu
bằng
hai
vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm thành một cái lồng mà người ta quen
gọi là lồng sóc.

c) Khe hở không khí

Vì rotor là một khối tròn nên khe hở đều. Khe hở trong máy điện không đồng bộ
rất
nhỏ
để
hạn chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới và như vậy mới có thể làm cho hệ sổ công suất
của
máy
cao hơn.
1.1.3 ứng dụng:
Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều chủ yếu dùng làm động cơ
điện.
Do
kết
cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ nên động cơ không
đồng
bộ
là
loại máy được dùng rộng rãi Trong đời sống hàng ngày, động cơ không đồng bộ
ngày
càng
chiếm một vị trí quan trọng với nhiều ứng dụng trong cộng nghiệp, nông nghiệp và
trong
đời
sống hàng ngày.

10

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng

rãi trong các ngành kinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến hàng nghìn kw. Trong
công
nghiệp, động cơ không đồng bộ thuờng đuợc dùng làm nguồn động lực cho các
máy
cán
thép
loại vừa và nhỏ, cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ . . . Trong
nông
nghiệp,
đuợc dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản phẩm. Trong đời sổng hằng
ngày,
động
cơ không đồng bộ ngày càng chiếm một vị trí quan trọng với nhiều ứng dụng như:
quạt
gió,
động cơ trong tủ lạnh, máy quay dĩa,. . . Tóm lại, cùng với sự phát triển của nền sản
xuất
điện
khí hóa và tự động hóa, phạm vi ứng dụng của động cơ không đồng bộ ngày càng
rộng rãi.
So với máy điện DC, việc điều khiển máy điện xoay chiều gặp rất nhiều khó
khăn
bởi
vì
các thông số của máy điện xoay chiều là các thông số biến đổi theo thời gian, cũng
như
bản
chất phức tạp về mặt cấu trúc máy của động cơ điện xoay chiều so với máy điện

một chiều.
Cho nên việc tách riêng điều khiển giữa moment và từ thông để có thể điều khiển độc
lập
đòi
hỏi một hệ thống có thể tính toán cực nhanh và chính xác trong việc qui đổi các giá
trị
xoay
chiều về các biến đơn giản . Vì vậy, cho đến gần đây, phần lớn động cơ xoay chiều
làm
việc
với các ứng dụng có tốc độ không đổi do các phương pháp điều khiển trước đây
dùng
cho
máy
điện thường đắt và có hiệu suất kém. Động cơ không đồng bộ cũng không tránh
khỏi
nhược
điểm này.
1.3 KHẢ NĂNG DÙNG ĐÔNG cơ XOAY CHIỀU THAY THÉ MẢY ĐIÊN
MỜT CHIỀU;
Những khó khăn trong việc ứng dụng động cơ xoay chiều chính là làm thế
nào
để
có
thể dễ dàng điều khiển được tốc độ của nó như việc điều khiển của động cơ DC. Vì
vậy,
một
ý
tưởng về việc biến đổi một máy điện xoay chiều thành một máy điện một chiều trên
phương

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng
11


phải chuyển đổi tức thời của hệ quy chiếu quay do điều này đòi hỏi một khối lượng tính
toán
trong một thời gian ngắn.
Sự phát triển của những mạch vi xử lý đã làm thay đổi việc ứng dụng của lý
thuyết
điều
khiển vector. Khả năng tối ưu trong điều khiển quá độ của điều khiển vector là nền
móng
cho
sự phát triển rộng rãi của các hệ truyền động xoay chiều (vì giá thành của động cơ
xoay
chiều
rất rẻ hơn so với động cơ một chiều).
Ngoài những phát triển trong điều khiển vector, một sự phát triển đáng chú ý khác chính
là
việc
ứng dụng mạng neural (neural networks) và logic mờ (fìizzy logic) vào điều khiển
vector
đang
là những đề tài nghiên cứu mới trong nghiên cứu hệ truyền động. Hai kỹ thuật điều
khiển
mới
này sẽ tạo nên những cải tiến vượt bực cho hệ truyền đồng của máy điện xoay chiều
trong
một
tương lai gần. Triển vọng ứng dụng rộng rãi của hai kỹ thuật này phụ thuộc vào sự

phát
triển
của bộ vi xử lý bán dẫn (semiconductor microprocessor).
điều

Với sự phát triển mạnh của các bộ biến đổi điện tử công suất, một lý thuyết
khiển

12

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


CHƯƠNG 2

LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG

13

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


m fđm'27TLm
a
3

' rđm

Vẳn

.cođbRi' ±\ RỈ + (x1+x2)
vLt
1 'max

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIÊU KHIỂN
Như vậy từ thông động cơ được giữ không đổi khi tỉ lệ E/f được giữ không đổi
(E/f
=
const).
2.2.2 Phương pháp v/f
2.1 GIÓI THIÊU VẺ BIỂN TẰN NGUỒN ÁP ĐIỀU KHIỂN THEO
Tuy nhiên trong thực tế, việc giữ từ thông không đổi đòi hỏi mạch điều khiển
PHƯƠNG PHÁP V/F
rất
phức
tạp. Neu bỏ qua sụt áp trên điện trở và điện kháng tản mạch stator, ta có thể xem
như Được sử dụng hầu hết utrong các biến tần hiện nay~ vì phần cứng và giải thuật
E.
giản;
Khi đóđơn
nguyên tắc điều khiển E/f=const được thay bằng phương pháp V/f=const.
không đòi hỏi nhiều thiết bị cảm biến nên chi phí thấp.
Trong phương pháp V/f=const (gọi ngắn là v/f), như đã trình bày ở trên thì tỉ
số Tốc độ của ĐCKĐB tỉ lệ trực tiếp
v/fvới tần số nguồn cung cấp. Do đó, nếu
được
thay
đổi
tần
số

của nguồn cung cấp cho động cơ thì cũng sẽ thay đổi được tốc độ đồng bộ,
và
tương
ứng
là tốc độ của động cơ.
M=
“đb
(x, + x
Ri mà
+ vẫn giữ
Tuy nhiên, nếu chỉ thay đổi tần số
nguyên biên độ nguồn áp cấp
cho
động
cơ
sẽ làm cho mạch từ của động cơ bị bão hòa. Điều này dẫn đến dòng từ hóa
Và
moment cực đại ở chế độ định mức:
tăng,
méo
dạng điện áp và dòng điện cung cấp cho động cơ gây ra tổn hao lõi từ, tổn hao
Mmi
đồng
trong
dây quấn Stator. Ngược lại, nếu từ thông giảm dưới định mức sẽ làm giảm sẽ
làm
giảm
Khi
thay các
giátảitrịcủa

định
mứccơ.
bằng giá trị đó nhân với tỉ số a (atOđm, aVđm,
khả năng
mang
động
aX),
Ta
có
Vì vậy, khi giảm tần số nguồn cung cấp cho động cơ nhỏ hơn tần số định mức
thường
đòi
a.s
________
,a < 1
M=•
P-l
I
P-2
Với Lm
f - tần
là điện
số làm
cảm
việc
mạch
của từ
động
hóa.cơ, ffj+(x‘+x'J

Tại
số làm
Giả tần
sử động
cơviệc
hoạtf:động dưới tần số định mức (ađịnh mức:
giữ Và moment cực đại ở tần số f khác
giá
I = ở—-—.—trị không đổi. Do từ thông của động cơ phụ thuộc—
vào dòng từ hóa của động cơ, nên
a-ftừ
thông
1 điểm
được Từ
giữ 2không
đổitrình
khi dòng
từ hóa
được
giữđểkhông
phương
trên suy
ra điều
kiện
dòng đổi
điệntạitừmọi
hóa
khônglàm

đổi:việc của
động cơ.
I = Eđm => 7 = 7^ = const
Ta có phương trình tính dòng từ hóa tại điểm làm việc định mức như sau:
J _ ^đm
Dựa theo công thức trên ta thấy,
các 1giá trị Xi và X2’ phụ thuộc vào tần số,
trong
khi
Ri
lại là hằng sổ. Như vậy, khi hoạt động ở tần sổ cao, giá trị (Xi+X2’)>:> Ri/a, sụt áp
trên
Ri
rất
nhỏ nên giá trị E suy giảm rất ít dẫn đến từ thông được giữ gần như không đổi.
Moment
cực
đại
của động cơ gần như không đổi.

14
15

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


vđm •

Để bù lại sự suy giảm từ thông ở tần số thấp. Ta sẽ cung cấp them cho động cơ
một

điện
áp U0 để cung cấp cho động cơ từ thông định mức khi f=0. Từ đó ta có quan hệ như
sau:
U=Uo+K.f
Với K là một hằng số được chọn sao cho giá trị u cấp cho động cơ bằng Uđm
tại f=fđm.

M =■

R,

2 Rạ.
Vi.
V
+
— (X.+X'J2

,a > 1.

+á

Và moment cực đại ở tần số f:

,a > 1
Vĩ
_«,±V^+«2(X.+^)
_
Sau đây là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa moment và điện áp theo tần số
phương pháp điêu khiên V/f=const.

Hình 2.1: Quan hệ giữa moment và điện áp theo tần số
2.3 Phương pháp điều chế Vector không gian trong điều khiển động cơ
không đồng bộ dạng V/F:
Có nhiều phương pháp để điều khiển bộ nghịch lưu áp để tạo ra điện áp có
biên
độ
và
tần
số mong muốn cung cấp cho động cơ.Trong đó phương pháp Vector không gian

16

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


mu(0 + «A(0 + mc(0 = 0
3 , (2.2)
1
2
2

n
2
&
K 2U C ,

(2 1)

= —[« + uh cos(2;r/3) + u. cos(-2;r/3)]

AC motor

L5
Uy =—\_uh sin(2;r/3)-ttc sin {-2TT 13)] ■'txp R,
'L
------A
Wv(i, \
'L
-'T
B
XT
u
'LC
Vy

Ọ
é
(2.4)

Tiếp theo hình thành tọa độ quay a-|3 bằng cách cho hệ tọa độ x-y quay với vận tốc góc
Ta2
Hình
2.6 : số
Sơnào
đồ bộ
nghịch
lưutrên
áp 6đều
khóa
(MOSFETs

hoặchệIGBTs)
Và bấtcot.
kỳ
ba hàm
thỏabiến
mãntần
phương
trình
có thể
chuyển sang
tọa độ
2.3.1
Thành lập
vector
gian: không gian từ 1 đến 6
Hình
2.8:không
Các vector
chiều
í ,/ cos(ổUt)
\
^
cosí—
Cớt^j
vuông
góc. Ta
có thể+biểu
diễn(uphương
trình
trên dưới dạng

gồm: [ua 0 0]T
^cos(cữt)
^ 3 vector
Đối với
phương pháp điều rộng xung vector
không-sin(ứtf)^*'
gian, bộ(2.5)
nghịch
lưu được xem nhưvới
là
trùng
một
\1ÁyJ
sin(ứtf)
cos(ứ>/)
trục X, vector
Ub 0]T lệch
một góc 120°
và vector
[0 0 Uc]T lệch một góc 240°
sin(ứtf)[0 sinỊ^—
+ đóng
khối
ngắt riêng biệt từ 0trục
đến 7.
so\uft)duy nhất với 8 trạng thái
với
X
như
hình

sau
đây.
Đối
vớiáp
nguồn
áp tạo
ba pha
có phương
Nguồn
ba pha
ra làcân
cânbằng,
bằngtavàluôn
sin nên
ta có thểtrình
viếtsau:
lại phương trình điện áp pha
như
uh = v sin(ứtf - 2ĩĩ /3)

(2.6)

= Vm sin(ứtf + 2;r / 3)

> _2 [3

V LP)

0-[0 0 0]

Từ phương trình (2.5) ta xây dựng được phương trình sau:
ua = vm sin(©0
uự) = vrej0 = Vrejcot
(2.7)
fl -1 -lì
V
2 vector không gian có biên độ Vr quay với vận tốc góc cot quanh gốc tọa độ 0.
Thể2hiện
Phương
3 V 0 Ũ. -2ỈĨ
2 * V 2 2 , K:
1

_k II <

[ 11 0 ]

3 = [0 1 0]

4-[0

<

Hình
2.7:hình.
Biễu diễn tích
vector không
gian trong

hệ tọa thành
độ x-yphần thực
Trong
số biến
trong
Trong đó
đó 2/3
y[ĩ là
đểhệ
chuyển
từ giá trịPhân
biên độ u(t)
thành
giá phương
trị hiệu trình
dụng,trên
V3 để chuyển
giá trị
phần
\ ta xây dựng được phương trình của vector không gian trong hệ tọa độ phức
Từ đóvà
như
điện
áp
ảo.
sau:
pha
thành
điện
áp

dây.
Vector
điện
áp
dây
sẽ
sớm
pha
hơn
vector
điện
áp
pha
một
ĩ
góc
7Ĩ/6.
u(t)
(2.3)
U(t) ==yux+juy
ị(uu+ub^’íu,e^’)
Ị ĩ x y / ĩ Ấ2„-1)W6(2«-l)/r
(2«-l);r
+ ý sin
(2.9)
2
Ta •xây dựng được công thức chuyển đổi hệ tọa độ từ ba pha abc sang hệ tọa độ phức xy
bằng
Với ncách
= 0,cân

1, 2..6,
thành
lậpvàđược
vector
gian
Vi -(2.2)
Vó và
2 vector
0 là Vo và
bằngtaphần
thực
phần6 ảo
trongkhông
phương
trình
ta có
:
V7
như
u{t) = — ịua +uh (cos(2;r/3) + ỹsin(2;r/3)) + wc(cos(-2;z73) + ỹsin(-2;r/3))J
I

18
17
— v5-[0 0 1]

SVTH:Trần Nguyễn
Nguyễn Quang
Quang Tùng
Tùng

SVTH:Trần


6 = [1 0 1]

[111]

Điện
áp
Điện áp dây
Vector Trạng thái của các khóa
Q Ọ3
Ọ5
V
V
Vc Vab
Vbc
Vca
điện
Ghi0 chú: độ
VO
0 0
0 lớn điện
0 áp phải
0 nhân0với Vdc0
0
-1
VI
1 0
0

2/ 1/3
1/3
1
0
-1
V2
1 1
02.3.2
1/Tính
1/3 toán thòi- gian0 đóng ngắt:
1
V3
0
1
0
2/
- -1
1
0
V4
0
1
1
- 1/3
1/3
-1
0
1
V5
0

0
1
2/ 0
-1
1
V6
1
0
1
1/
- 1/3
1
-1
0
V7
1
1
1
0
0
0
0
0
0
1s ilTi2Ti0-7
+T'jĩsin

Hình 2.10: Vector không gian Vs trong vùng 1
Giả sử tần sô điều rộng xung fpwM đủ cao để trong suốt chu kỳ điều rộng xung Ts, vector
vs

(2.10)
K X T S = V\*T\+V2*T2 + V0-1* Tữ-1
Với Ts là chu kỳ điều rộng xung
Tn là thời gian duy trì ở trạng thái Vn
í 7T^
+0
+r0_7.o
+ TtV3

sin
T j nI — + 6
6

m

= T Xn

Hình 2.9: Trạng thái đóng-ngắt của các khóa
Cân bằng phần thực và phần ảo, ta có
TBảng
m cos
ị —
ì = T ịáp-Ậr
í—ì thái
+ T ịđóng
-Ậr cos
í—ì
2.1:
Giá+trịớ điện
cáccos

trạng
ngắt
và vector không gian tương ứng

u
)
Giải phương trình trên để tìm Ti và T2

'V3

20 19

UJ

1V3

SVTH:Trần
Nguyễn
Quang
Tùng
SVTH:Trần
Nguyễn
Quang
Tùng


10-7 Ts Y J2

VỈC0SBH r V3C0S(I+Ớ)
7; = 7>

2 V3
2

= Tm sin
<=>T{ = Tm cos — +ỡ^ = Tsmcos —-Ị^—
=> 71 = Tm—sin í— + ỡ1-7'racosf— + ỡ1sinf—1
2 u J s u J UJ
/r
/rY
71
sin|
—
+
ớ
<=> 71 = Tm
— + ớ |sin| —
6
cos| — l-cos
;r
Cí> T, =7’„msin| — + 0-=—
Tm
6 sin (ớ)
Suy ra đó :
Trong
m là tỉ số điều biên
7^ =rí/wsin(;z73-ớ)
Ts là chu kỳ điều rộng
T2 = 7>sin(ớ) xung
(2.11)

0 là góc lệch giữa vr và
Vn.
T =T — T- T
Ta nhận thấy việc giải phương trình 2-10 để tìm Ti, T2 và Ts không phụ thuộc vào hai
vector
giới hạn của vùng đó

Hình 2.11: Vector không gian Vs trong vùng bất kỳ
Dựa trên kết quả phương trình 2-11, ta xây dựng công thức tổng quát như trong
phương
trình
(2.12) sau đây:
TA = Tsm sin (TT / 3 - 6 )

21

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


Ts

t Ts
To/2 . TB , TA , TO/2
_

To/2 , TA , TB , TO/2

2.3.3

Phân bố các trạng thái đóng

T Pngắt:
WM

vẫn xét trường hợp vector Vs nằm trong vùng 1, với kết quả từ phương trình 2-11:
Tx =Tsm sin ( 7 T / 3 - ớ )
S1
< T2 =Tsm sin (ớ)
TO-T=TS-TX-T2
Vector Vs in Sector 1
Ts
Ts
Ts

Ts
-------------------K°>|< TA >ỊCTB>|<J7>Ị<T7>|<Tb>|< — >K'S|<T >|< TA >[<TB>|^7>|

h

0
1
a
o
Q
3
0
2
Q

S
1

S
3
Vector Vs in Sector 2
Hình 2.12: Giản đồ đóng cắt linh kiện

2.3.5
Giản đồ đóng ngắt các khóa để tạo ra Vector Vs trong từng
sector:
S
Các khóa công suất trong từng nhánh đóng ngắt đối nghịch nhau. Để đơn
1
giản
hóa
sơ
đồ,
ta chỉ vẽ trạng thái của 3 khóa công suất phía trên. Ba khóa còn lại có trạng thái
S
đối
nghịch
với
3 khóa trên theo từng cặp như sau :
3
Vector Vs in Sector 3

23
22

SVTH:Trần Nguyễn
Nguyễn Quang
Quang Tùng

Tùng
SVTH:Trần


S
1
S
3
Vector Vs in Sector 4

S
1
S
3
Vector Vs in Sector 5

S
1
S
3
Vector Vs in Sector 6
Hình 2.13: Vector Vs trong các vùng

24

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


Ố chân

144 chân

C2xx DSP Core

Có

Chu kì lệnh định mức

25ns

RAM (16-bit word)

DARAM
SARAM 2K

32K
On-chip Flash (16-bit word)
3.14K)
TÒNG
QUAN
(4 sectors: 4K, 12K, 12K,
TMS320LF2407A:
On-chip ROM (16-bit word)
Không

Code Security
Flash/ROM

for

On-Chip

544

VẺ

VIĐỊẺU

KHIÊN

Có

Giao tiếp bộ nhớ ngoài

Có

Event Managers A and B

GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VÈ
EVA,EVB

Số Timers

Compare
Watchdog Timer

0-Bit ADC
Số kênh

PI (port nối tiếp)

CI (port song song)

CAN

ố chân I/O (Shared)

CHƯƠNG 3

4
(CMP)/PWM

12/16
Có
Có

16
DSP TMS320LF2407A là thành viên họ xử lý tín hiệu số (digital signal
processors _ DSPs)
Có TMS320_ family. Được thiết kế để đáp ứng rộng
rãi và chuyên dụng cho các phương pháp điều khiển số động cơ và một
Có
số ứng dụng trong truyền thông với việc hỗ trợ chức năng Control Area
Network(CAN). Có
Vi điều khiển này dựa trên công nghệ C2xLP 16-bit,
41

Ngắt ngoài

5

Điện áp

3.3 V
26 SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng

25

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


Vm ĩ 28

ílỉ»iĩ9ftílỊps««»BÍ>)f5fiiíS^HtìXFỈfỉf;fiíSIBt=1f|ỉSPtiẸt<0
]
AD
CIN
11
]
AD
CIN
32
]
AD
CIN
12
]
AD
CIN
33

]
AD
SM320LF2407A PGE
CIN
13
]
AD
CIN
34
]
AO
CIN
35
]
AD
CIN
AIJ
]Vo
:.*F:
'CPA:
È S s nI—11—I
i í í n n nl—l
u í SI—11—I
í iìnnỄS
ỉ í n1—11—11—II—II
í8SKiJ
l_lÈ 3l—I
—11—I
LI I—I
l_l I—11—I

l_l I—11—II—II—II
—I
I—11—I
LJ
I—I
I—I
I—I
I—I
LJ I—11—I I—I
I—I

29 Vool
SPISMO
IOPC2
[ 3C
A15 [ 31
SPI90MI
I0PC3 [ 32
Ẽ.=i5TẼ
IOPC5 [ 33
A14 [ 34
SPICLK.I0
PC4 [ 35
TMS2 [ 38

27

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng

3.2 PHẲN VÙNG Bờ NHỎ
DARAM
XlNTi:.
iBD)
3=a£
256
C.KOLT’I
CFEO
TVS2 C2xx
DARAM
(BI)
TOl DSP
Ccr
256’
OPCI
e
1/p'TC
ECC~_
DARAM
EN">:C
(B2)
32

PLLCkx*
10-BtADC
(Wíth
Twin
Auicsecu

SCI

SARAM (2K Vi'orcJs)
SP

TF1
TP2
VOCP
gV)
ADA15

FtasW
ROM
(32K
VVcrds:

0jM)15
FS.3S.~S
s,~
___
M.

Extern al
Memory
lnterface

U2 ỔẼ
wff r
IQPCO
____FC'5
_____kTẢ
CA3 *

'GEF •
1’ OPAĨ
CA=>2
CEPS.,
Q=V^4
CAPấlOP
Aã

CAN
WD
Dtgtal
ưo
(Shared
VVrtti

FLL
=
EỊỊẠ/
FU-=2
X~AL2
^Bsmaa^BatầE
ACCIN36-ADCIM5
VCCA
VSSA
'>'REF-II
'»'REF-0
XINT2'ADCS0C.1O33Q
SP1S)VO'ICPC2
SP1SOMl'ICPC3
SF'CLK'CFC4

5F 5TẼ;0PC5
CAN~X'ICPQ5
CANRX'I0PC7
POrtAlQ-TIICPAIPTl
Pat E1O-7; ICFB|P 71
Perl OX—T". QPgữTI
Porl D;C’| ICFDC3|
Perl EiO-7; ICFE|P 71
Port F|0-ẽi IOPFTO:SI

JTAG Port
CA=4.QEF3.’OPE7
CA35'QEF4’’ O3=0

Evens
Manaạer
A
•
3 X
Capt
ure
Inpư

28

Event
Manager
B
•
3x

Capt FV.M1inOPE5
ure
Inpu
PV«M
T~33C(QPg2
TCL
SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


3.2.1 Bộ nhớ chương trình:
64k 16-bit words
Program Memory Map for LF2407A
Interrupt
vectors
Code security passwords
Usercode in
ílash memory
7FFFh
Extemal
FDFFh
Reserced
(CNF = 1)
FEFF
FFO
O

FFFF
□

Reset

OOOOIì-

Interrupt levsl

OOOIh

1

Ũ002h-

Interrupt leve!

0003h

2

0004h-0005h

Interrupt level

0006h-0007h

3

0008h-0009h

Interrupt

Reservedlevsl

OOOAh-

Software interrupts

(Extemal if CNF=0)

TRAP

On-chỉp
DARAMíBO)
(CNF = 1)
(Extemal ifCNF=0)

Reserved
Software interrupts

32K on-chip tlash
(fi/P/MC
Extemal (MP/MC = 1)

29

OOOBh
OOOChOOODh
OOOEhOOOFh
0010h-0021h
Ũ022h-

SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng


Perpheni fram* 1 (PF1)

GIAO TIẾP VỚI Bộ NHỚ NGOÀI:
Vùng nhớ ngoài
Kích thước (word) Tín hiệu
rogram space
64K
/PS
Data space
64K
/DS
/O space
64K
/IS
3.2.3
Vùng nhớ
giaoCÁC
tiếp ngoại
64k 16-bit
3.3. CHỨC
NĂNG
CHẰNvi:(TRÍCH
TỪ DATA SHEET):
TÊN TÍN HIỆU
CHỨC NĂNG
work
0000 h

3.2.2 Bộ nhớ
A(0:15)
BusRAM:
địa chỉ.

Bus32word
dữHe
liệu.dành cho bộ nhớ bên trong (0000h-7FFFh), 32k work
Hex còn lại
64k 16-bit words.
x
Reservetí
Cxternal
C
MeTKT/oooo
fra:pea
Dùng progam
space
ngoài
C0
PS
registe'*
register0003
5F
Re-se^vec
0004
Orvdiip DARAM B2 rtemxx-mask
Dùng oõe
Data space ngoài
FF

liloga!
DS
ln:e~jp: '30 r&:is:~r 0005
FF
ò
ogọe
Reseived Drvulascr
Reserved
lllegal
FF
C0 với ngoại
Giao tiếp
vi
0007
Systen
C1
ccntigFF
Flash
QKF
O
QrKtiipDAVNIK
raciũn an: tìrrer
02 bộ nhớ ngoài
control
'/VaccTccg
registers
700C
Truy
xuất
mode

C2
TRB
FF
O
lllegal
-700F
OrvchipDA^BI
03
Heserved
GP
7010Write 00
strobe
03
Reserved
FF
WE
FF
701F
04
Wait-state
lllegal
lllegal
00
7Q20
0E
generator
Read strobe
04
RD
E*1ernal-nrpfTifit

control
-702Frpgi5ti?r5
FF
SARAV1
(2K)
05
lllegal
FF
703C
00
Dglĩa liO ccntro-703F
rsgisleís
Read /Write
qualiíĩer
07
R/W
FF
lllegal
ACC
09
704000
contncl
704F
Penphera
trarre
2
(PF2)
Chọn
chức
năng

CAN
conpcl registers
registers
MP/MC
'
llegal
Microprocessor/microcontroller
lllegal
CF
7QEC
FF PeripKêra
CAN nrailccx-70ÕF
VIS OE
frams
3
Tích cực mức
thấp
khi
bus
dữ
liệu
đang
xuất
\
lllegal
c.
lllegai
7KCdữ
liệu

Ever* rranager
- EVA
77
EF xuống
7C6F
\ chip
\ V sẽ bỏGe^erã-p.rpose
ENA 144
Nếu kéo
mức
thấp
thì
qua
:in er 'eg -sters
ccOê
secuity
passtYBrss
77
7070F0 năng tiếp
chức
với vùngVnhớ
\\ ngoài Cdmpa^
p.eserved
.
:V/V,
707F
77
\ \\
OESCRIPTION
and

Capiune arc QEP rsgisters
\\\
2403A. F3
lllegal
77
\ \\
Intempt
ma». vector,
LF2407
LC2404
^grste
7O=C and
rs
A 2406A
ALC2402F4
77
Extemai
-7C0F
\ \\
llega
PIN NAME 144- 100- 100FF
PG PZ) PZ A 78
Evenc
rranager
- EV3
705C
00
\
Vx
E)

)
\
Genera l-cer •eg -sỉers
liegai
64'lllegar
rdicates
Ocmpare
7C8P
trataiMess
tc these3
,
F"(W.
PA
ad:resses
C3uses
and
Captu-e
arc 70AO
EVENTMANAGERA(EVA)
norm3sk3ble
CEP
irceoupciNMi;.
registers -752C
CAP1/QEP1//Ỡ 83
5
5 4* Cao
nterr.pt
ve
mput

#1.'quaorature
Avalatte
in
LF24Q7A
cny
PA3
7
7
Reserved 753.1
encoder pulse input #1

D(0:15)

5
5 3 Cao ve input #2,'quaarature
5
5
pulíe được
inpiit đinh
#2 (EVA)
Khi định địa chỉ trực tiếp,encoder
data memory
địa chi thành 1 block gồm 128 word
75
5 2 Capve input #3 (EVA) or GPIO (ĩ)
gọi5
là
data
bộ 64k của dataoutput
memory pin

gồm 512
page từ 0 tới 511. Trang
56
3 page.
3 Toàn
59 Compa^PMM
#1 data sc
54
3
3 58 Compa^PMM oưtput pin #2
52
3
3 57 Compa^PMM output pin #3
47
3
3 54 Compa^/PMM output pin #4
44
3
3 53 Compa^PMM oưtput pin #5
40
2
2 50 CoTipa^Py.tl output pin #6 (EVA)
16
1
1 40 Timet 1 compare oưtput (EVA) or
18
1
1 41 Timer 2 corrtpare output (EVA) or
Cojnting oirection for general1
TDIRA.70PBỔ 14

11
purpoae ịGP) timer (EVA) or
1
GPIO. If T0IRA = 1, upvvard
TCLKINA70PB 37
2
2 49 Extemal clock inpu 'or
31
30 GP ámer SVTH:Trần Nguyễn Quang Tùng
7
6
6
(EVA) or GPIO. No:e that
EVENT MANAGER B (EVB)
CAP4/QEP3//O 88
0
8
Cao ve nput #l'quaarature
PE7
0
0
encoder pulce input #3

CAP2/QEP2//Q
PA4
CAP31I0PA5
PWM1II0PA6
PWM2II0PA7
PVVM3//OPBO
PVVM4//0PBÍ

PWM5,70PB2
mmii0PB3
1
2PWM,'T2CM

79


CAP5:QEP4:/O
PFỚ
CAP6.7 OPFJ
PWM7//0PEÍ
PVVM8//OPE2
PWMO; I0PE3
pmmoPE4
mmoPES
PWM12//0Pfớ

5
6
4
4
4
4
3
3
2

5
6

4
4
4
4
3
3
2

Capve
npu!
#5.'quacrature
encoder pulie input #4
69
Capiire inpu »81EVB) or GPIO
65
Compa^/PMM output pin #7
62
Compa-e/PMM output pin #8
59
Compa^PMM output pin #9
55
Compa^/PVVM output pin #10
46
Compa^PMM output pin #11
38
Compare/PWM output pin #12
Í403A.
LF24C7A
LC2402A
2406A LC2404

A
PIN NAME
DESCRIPTiON
(144-PGE)
(64-PAG)
(10>PZ)
(1O0*PZ)
a
EVENT MANAGER B (EYB) (CONTINUED)
87
3P'.VM.T3CMP,'70PF
7
~imer3 compareoutpjt (EVB)
65
5
'ime'4 com pa'e oitp.It (EVB)
iPmnmmPF3
81

Counmg di-ection for geneiilpj'30ce
;GP)
Iime|EVB)or GPIO 11TDIRB
3 1. upaard Cduotirg is
Exterral clcctí input for GP
8
3LKINB/fOPF5
126 89
tmer (EVB) or GPIO.
9
Note nat the time' can

ANALOG-TO-DIGITAL CONVERTER (ADC)
DCINDO
112 79
7 18 Analog irpit#0to the 4DC
DCIND1
110
7 17 Analog irtptt #1 :o the AOC
DCIND2
107 74
7 16 Analog jppj #2 !ô the 4DC
DCIND3
105 72
7 15 Analog irpit #3 to the 40C
DCIND4
103 70
7 14 Analog irpu#<1to the 4DC
DCIN35
102 99
9
Aoalog
13 irpư #5 :o the ADC
ŨCIND6
100 07
9 12 Analog inpit *8 to the 4DC
DCIND7
99 95
9 11 Analog irpit#7 to the 4DC
DCIND8
113 80
3

Analoginpư »8 tothe 40G
DCIND9
111 78
7
Analog irpit #9 to the 4DC
DCIN10
109 70
7
Analog inpLt #10 to the ADC
DCIN11
106 75
7
Analog inpu#11 ỈO the AŨC
DCIN12
106 73
7
Analog inpLĩ #12to tne ADC
DCIN13
1ŨA 71
7
Analog irpLt ^13to the ADC
DCIN14
9
101 98
Analoginpư#14totfieADC
ŨCIN15
98 85
9
Analog irpu*15tothe AŨC
REFHI

115 82
8 20 ADC ana og high-voltage
REFLO
1
114 81
8
ADC
tra Oị low-vollcge 'efe'6ic«
CCA
116 83
8 21 Analog supply Vữtage for

DIR3 ,/OPH

22

2

2403A.
2106 A
LF2407A
LC2404
PIN NAME (144-PGE (10 ALC2402A
0-(100-PZ)
)
(64'PAG)
PZ)

DESCRIPTION

SVTH:Trần Nguyễn
Nguyễn Quang
Quang Tùng
Tùng
a
SVTH:Trần
32
33
CONTROLLER AREA NETWORK (CAN). SERIAL COMMUNICATIONS
CANRX 70
4
- 83 CAN
reoeive
data
or
CMimOPC7
IOPC7 70
4
4 63 GPIO ooly (2402A) (T)