Đồ án Xây dựng mô hình nghịch lưu tăng áp ba bậc điều khiển cầu diode kẹp với khả năng chịu lỗi

DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH --------------------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHỊCH LƯU TĂNG ÁP BA BẬC ĐIỀU KHIỂN CẦU DIODE KẸP VỚI KHẢ NĂNG CHỊU LỖI GVHD: ThS. Đỗ Đức Trí SVTH: Nguyễn Thái Duy MSSV: 13141039 SVTH: Lê Minh Quý MSSV: 13141266 Tp. Hồ Chí Minh - 7/2018 TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 02 tháng 07 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thái Duy MSSV: 13141039 Lê Minh Quý MSSV: 13141266 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông Mã ngành: 141 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2013 Lớp: 13141DT I. TÊN ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHỊCH LƯU TĂNG ÁP BA BẬC ĐIỀU KHIỂN CẦU DIODE KẸP VỚI KHẢ NĂNG CHỊU LỖI. II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: - Xây dựng mô hình nghịch lưu 3 pha ba bậc hình T tăng áp. - Giảm nguồn đầu vào và số lượng các phần tử LC trong mạng trở kháng trung gian. - Bộ nghịch lưu có khả năng chịu được sự cố mất pha ở một nhánh nghịch lưu bất kỳ. 2. Nội dung thực hiện: - Thu thập và nghiên cứu các tài liệu liên quan đến đề tài “Xây dựng mô hình nghịch lưu tăng áp ba bậc điều khiển cầu diode kẹp với khả năng chịu lỗi”. - Tìm hiểu phần cứng, phần mềm và nghiên cứu giải thuật điều khiển. - Viết chương trình điều khiển và xây dựng mô hình chạy thực tế. - Ghi nhận kết quả từ thực nghiệm và đưa ra đánh giá. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/03/2018 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/07/2018 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Đỗ Đức Trí CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 19 tháng 03 năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Thái Duy Lớp: 13141DT2B MSSV: 13141039 Họ tên sinh viên 2: Lê Minh Quý Lớp: 13141DT1A MSSV: 13141266 Tên đề tài: XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHỊCH LƯU TĂNG ÁP BA BẬC ĐIỀU KHIỂN CẦU DIODE KẸP VỚI KHẢ NĂNG CHỊU LỖI. Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD Nhận đề tài và tìm hiểu các tài liệu liên quan đến 1 đề tài. Cài đặt, làm quen, sử dụng các phần mềm liên 2 quan đến việc thực hiện đồ án tốt nghiệp. Nghiên cứu tài liệu, tìm hiểu giải thuật điều chế. 3 Thực hiện mô phỏng trên phần mềm Psim. 4 Tiến hành vẽ sơ đồ mạch nguyên lý, vẽ mạch in. 5 Thi công mạch in. Hoàn thiện mạch in. 6 Nghiên cứu hoàn thiện giải thuật. Thiết kế mô hình hệ thống. 7 Hoàn thiện các module. Thực hiện thi công mô hình hệ thống. 8 Tối ưu kích thước hệ thống. Cho chạy mô hình, kiểm tra khi hệ thống chạy 9 chưa ổn định, xuất hiện lỗi. Tiếp tục chạy mô hình, tìm và khắc phục lỗi khi 10 hệ thống chạy sai. Tìm hiểu về giải thuật khắc phục sự cố khi hệ 11 thống bị sự cố. Viết báo cáo. Chạy thực nghiệm. 12 Viết báo cáo. 13 Viết báo cáo. 14 Viết báo cáo. 15 Viết báo cáo. GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là do chúng tôi tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của Thạc sĩ Đỗ Đức Trí và có tính kế thừa từ những công trình trước đó của Phòng thí nghiệm Điện tử công suất nâng cao - D405 trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM. Đề tài được nghiên cứu và phát triển dựa trên các tài liệu, bài báo, tạp chí đã được công bố trên các phương tiện truyền thông. Mọi tài liệu tham khảo đều được nhóm ghi nguồn đầy đủ trong phần phụ lục tài liệu tham khảo của đề tài. Nhóm thực hiện đề tài Lê Minh Quý – Nguyễn Thái Duy LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, chúng em xin được phép gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Ths. Đỗ Đức Trí - người đã đã định hướng đề tài, tận tình giúp đỡ và sẵn sàng chia sẻ những kinh nghiệm quý báu của mình để chúng em kịp hoàn thành đề tài tốt nghiệp trong quãng thời gian ngắn ngủi này. Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến sự hỗ trợ nhiệt tình của anh Vân, anh Trí, anh Bằng cùng các đồng nghiệp khác đã làm việc và nghiên cứu tại phòng D405 – Phòng thí nghiệm Điện Tử Công Suất nâng cao. Đặc biệt không thể thiếu bạn Vĩnh Thanh - một người bạn thông minh, vui tính, không những hỗ trợ về mặt nền tảng kiến thức mà còn về mặt tinh thần giúp nhóm vượt qua những lúc khó khăn, mệt mỏi trong lúc làm việc. Sự đồng hành của tất cả mọi người trong suốt thời gian qua là điều vô cùng quý giá, chúng em rất trân trọng điều đó và chắc chắn sẽ là một kỷ niệm đáng nhớ cho quãng đời sinh viên của mình. Trong quá trình thực hiện đồ án, mặc dù nhóm đã rất cố gắng nhưng chắc chắn sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót. Do đó chúng em rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp quý báu từ thầy Trí nói riêng và các thầy cô giáo bộ môn khoa Điện – Điện tử trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói chung để nhóm thực hiện đề tài có thể hoàn thành bài báo cáo đồ án tốt nghiệp này được tốt hơn. Mọi ý kiến đóng góp của quý thầy cô là niềm động lực để nhóm tiếp tục cố gắng và phát huy hơn nữa trong tương lai. Xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực hiện đề tài Lê Minh Quý - Nguyễn Thái Duy MỤC LỤC Trang bìa .................................................................................................................... i Nhiệm vụ đồ án ......................................................................................................... ii Lịch trình ................................................................................................................ iii Cam đoan ................................................................................................................ iv Lời cảm ơn ................................................................................................................ v Mục lục .................................................................................................................... vi Liệt kê hình vẽ ......................................................................................................... ix Liệt kê bảng vẽ ........................................................................................................ xi Tóm tắt ................................................................................................................... xii CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................... 1 1.1 Đặt vấn đề ........................................................................................................ 1 1.2 Mục tiêu .......................................................................................................... 7 1.3 Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 8 1.4 Giới hạn. .......................................................................................................... 8 1.5 Bố cục ............................................................................................................. 8 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................ 10 2.1 Tổng quan về bộ nghịch lưu áp ..................................................................... 10 2.1.1 Giới thiệu tổng quát .................................................................................... 10 2.1.2 Bộ nghịch lưu áp ........................................................................................ 10 2.1.3 Các dạng cấu trúc cơ bản của bộ nghịch lưu đa bậc .................................... 11 2.2 Giới thiệu mạch nghịch lưu 3 pha hình T....................................................... 11 2.2.1 Tổng quan nghịch lưu hình T ..................................................................... 11 2.2.2 Nguyên lý hoạt động .................................................................................. 12 2.3 Giới thiệu về nghịch lưu 3 pha 3 bậc hình T tăng áp bằng chuyển mạch LC .. 13 2.3.1 Giới thiệu mạch nghịch lưu 3 pha 3 bậc hình T tăng áp .............................. 13 2.3.2 Nguyên lý hoạt động .................................................................................. 15 2.4 Phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) ................................................. 19 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ................................................ 26 3.1 Giới thiệu ....................................................................................................... 26 3.2 Sơ đồ khối hệ thống và chức năng các khối .................................................... 26 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống ....................................................................... 26 3.2.2 Chức năng của từng khối ............................................................................ 26 3.3 Giới thiệu thành phần linh kiện trong các khối ............................................... 27 3.3.1 Tổng quan về card xử lý tín hiệu số TMS320F28335 .................................. 27 3.3.2 Giới thiệu FPGA Cyclone II EP2C5T144C8 ............................................... 29 3.3.3 Mạch kích ................................................................................................... 32 3.3.4 Mạch nguồn DC đầu vào............................................................................. 33 3.3.5 Mạch công suất ........................................................................................... 34 3.3.6 Mạch cảm biến ............................................................................................ 35 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG .................................................... 39 4.1 Giới thiệu ........................................................................................................ 39 4.2 Thi công hệ thống ............................................................................................ 39 4.2.1 Thi công board mạch .................................................................................... 39 4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra ....................................................................................... 45 4.2.3 Hình ảnh các module đã thi công, lắp ráp ..................................................... 46 4.3 Hoàn thiện mô hình ......................................................................................... 48 4.3.1 Đóng gói bộ điều khiển ................................................................................ 48 4.3.2 Mô hình đã thi công ...................................................................................... 49 4.4 Lập trình hệ thống ........................................................................................... 50 4.5 Lập trình mô phỏng ......................................................................................... 52 4.5.1 Sơ đồ mô phỏng ........................................................................................... 52 4.5.2 Hình ảnh mô phỏng trên PSIM ..................................................................... 53 4.6 Quy trình và hướng dẫn thao tác ...................................................................... 56 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ _NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ................................ 58 5.1 Kết quả thực nghiệm ....................................................................................... 58 5.1.1 Dạng sóng xung kích cho các khóa IGBT ..................................................... 58 5.1.2 Dạng sóng điện áp và dòng điện ngõ ra của bộ nghịch lưu ............................ 59 5.2 Đánh giá nhận xét ............................................................................................ 62 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................... 65 6.1 Kết luận ........................................................................................................... 65 6.1.1 Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 65 6.1.2 Những vấn đề còn tồn đọng .......................................................................... 65 ii 6.2 Hướng phát triển ............................................................................................. 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ PHỤ LỤC .......................................................................................................... iii LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 1.1: Sơ đồ khối bộ nghịch lưu truyền thống sử dụng bộ tăng áp một chiều ........ 2 Hình 1.2: Sơ đồ khối bộ nghịch lưu truyền thống sử dụng máy biến áp tần số ........... 2 Hình 1.3: Bộ nghịch lưu Z-Source ............................................................................. 3 Hình 1.4: Bộ nghịch lưu Quasi-Z-Source với dòng ngõ vào liên tục .......................... 3 Hình 1.5: Bộ nghịch lưu Quasi-Z-Source NPC .......................................................... 4 Hình 1.6: Bộ nghịch lưu NPC 3 bậc tăng áp bằng chuyển mạch LC .......................... 5 Hình 1.7: Cấu hình bộ nghịch lưu tăng áp mới dùng cầu diode kẹp ........................... 7 Hình 2.1: Mạch nghịch lưu 3 pha 3 bậc hình T .......................................................... 11 Hình 2.2: Chế độ dòng thụ động nghịch lưu hình T ................................................... 12 Hình 2.3: Chế độ dòng tích cực nghịch lưu hình T ..................................................... 12 Hình 2.4: Cấu trúc mạch nghịch lưu 3 pha 3 bậc hình T tăng áp ................................ 14 Hình 2.5: Mạch nghịch lưu 3 pha 3 bậc hình T tăng áp bằng chuyển mạch LC .......... 15 Hình 2.6: Mạch điện tương đương 1 pha.................................................................... 15 Hình 2.7: Trạng thái +VDC ở trường hợp không ngắn mạch ....................................... 16 Hình 2.8: Trạng thái -VDC ở trường hợp không ngắn mạch ........................................ 17 Hình 2.9: Mạch tương đương 1 pha ở trường hợp mức "không" ................................ 17 Hình 2.10: Mạch tương đương 1 pha ở trạng thái ngắn mạch ..................................... 18 Hình 2.11: Phương pháp điều chế độ rộng xung tổng quát ......................................... 21 Hình 2.12: Các xung kích cho mạch nghịch lưu trên pha A ....................................... 21 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống bộ nghịch lưu 3 pha ................................................... 26 Hình 3.2: Hình ảnh Kit DSP TMS320F28335 ............................................................ 28 Hình 3.3: Sơ đồ tổng quan các các khối của TMS320F28335 .................................... 29 Hình 3.4: Hình ảnh FPGA Cyclone II EP2C5T144C8 ............................................... 31 Hình 3.5: Hình ảnh G1215S-1W ................................................................................ 32 Hình 3.6: Sơ đồ và chức năng các chân của G1215S-1W ........................................... 32 Hình 3.7: Hình ảnh opto TLP250 ............................................................................... 33 Hình 3.8: Sơ đồ khối tạo nguồn DC đầu vào .............................................................. 34 Hình 3.9: Hình ảnh IGBT FGL40N150D ................................................................... 34 Hình 3.10: Hình ảnh cảm biến điện áp LV-20P ......................................................... 35 Hình 3.11: Sơ đồ mạch điện bên trong cảm biến điện áp LV-20P .............................. 35 Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến ............................................................... 36 Hình 3.13: Khối ngõ vào cảm biến ............................................................................ 36 Hình 3.14: Khối điều chỉnh mức khuếch đại của tín hiệu ........................................... 37 Hình 3.15: Khối cộng điện áp .................................................................................... 38 Hình 4.1: Sơ đồ khối module nguồn .......................................................................... 39 Hình 4.2: Mạch nguyên lý chỉnh lưu cầu 3 pha .......................................................... 40 Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý mạch kích ........................................................................ 40 Hình 4.4: Sơ đồ mạch in mạch kích (lớp trên) ........................................................... 41 Hình 4.5: Mạch PCB mạch kích (mạch in lớp dưới) .................................................. 41 Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến áp ............................................................ 42 Hình 4.7: Sơ đồ mạch in mạch cảm biến áp ............................................................... 42 Hình 4.8: Sơ đồ nguyên lý mạch công suất ................................................................ 43 Hình 4.9: Mạch tăng áp LC với IGBT ....................................................................... 43 Hình 4.10: Mạch công suất hình T ............................................................................. 44 Hình 4.11: Nhánh hình T ........................................................................................... 44 Hình 4.12: Module khối nguồn .................................................................................. 46 Hình 4.13: Module mạch kích ................................................................................... 47 Hình 4.14: Mô hình mạch công suất .......................................................................... 47 Hình 4.15: Mô hình mạch tăng áp bằng LC ............................................................... 48 Hình 4.16: Mô hình mạch cảm biến áp ...................................................................... 48 Hình 4.17: Mô hình hoàn chỉnh ................................................................................. 49 Hình 4.18: Lưu đồ giải thuật tổng quát ...................................................................... 50 Hình 4.19: Lưu đồ giải thuật cho chương trình xử lý pha A ....................................... 51 Hình 4.20: Sơ đồ nguyên lý mạch mô phỏng trên PSIM ............................................ 52 Hình 4.21: Khối tạo xung kích điển hình cho 1 pha ................................................... 52 Hình 4.22: Sơ đồ khối tạo xung ngắn mạch trên PSIM .............................................. 53 Hình 4.23: Xung kích cho khóa Sa1-Sa2-Sa3 ............................................................ 53 Hình 4.24: Xung kích cho khóa Sb1-Sb2-Sb3 ............................................................ 53 Hình 4.25: Xung kích cho khóa Sc1-Sc2-Sc3 ............................................................ 54 Hình 4.26: Xung kích cho khóa Sa1-Sb1-Sc1 ............................................................ 54 Hình 4.27: Dạng sóng điện áp pha ............................................................................. 55 Hình 4.28: Dạng sóng điện áp dây ............................................................................. 55 Hình 4.29: Dạng sóng điện áp cực ............................................................................. 55 Hình 4.30: Dạng dòng điện ngõ ra ............................................................................. 56 Hình 4.31: Quy trình và hướng dẫn thao tác .............................................................. 57 ii Hình 5.1: Dạng sóng xung kích cho SA1-SA2-SA3-Short giữa thực nghiệm và mô phỏng ................................................................................................... 58 Hình 5.2: Dạng sóng xung kích cho SA1-SB1-SC1 giữa thực nghiệm và mô phỏng .. 59 Hình 5.3: Dạng sóng điện áp cực (Van) trước lỗi và sau lỗi ....................................... 59 Hình 5.4: Dạng sóng điện áp pha (Vph) trước lỗi và sau lỗi ....................................... 60 Hình 5.5: Dạng sóng điện áp dây (Vab) trước lỗi và sau lỗi ....................................... 60 Hình 5.6: Dạng sóng điện áp trên tải R (Vr) trước lỗi và sau lỗi ................................ 60 Hình 5.7: Dạng sóng dòng điện qua tải trước lỗi và sau lỗi ........................................ 61 Hình 5.8: Tổng độ méo hài (THD) của dòng điện trước lỗi và sau lỗi ........................ 61 Hình 5.9: Dạng sóng điện áp trên tụ C1, C2 trước lỗi và sau lỗi ................................. 62 Hình 5.10: Dạng sóng dòng điện qua cuộn dây L trước lỗi và sau lỗi ........................ 62 iii LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 4.1: Thông số các linh kiện sử dụng trong mạch ................................................. 44 Bảng 5.1: Các thông số được sử dụng trong bộ nghịch lưu 3 pha ................................. 63 TÓM TẮT Trong những năm gần đây, các tấm pin năng lượng mặt trời dần được sử dụng rộng rãi, các tuabin năng lượng gió cũng bắt đầu được sử dụng phổ biến hơn ở các tỉnh thành Việt Nam. Việc sử dụng các bộ nghịch lưu là rất cần thiết để tận dụng các nguồn năng lượng sạch này nhằm phục vụ cho các nhu cầu sinh hoạt và sản xuất của mọi nhà, qua đó sẽ giảm được đáng kể chi phí điện năng tiêu thụ về lâu dài. Đề tài thực hiện xây dựng mô hình nghịch lưu 3 pha ba bậc hình T tăng áp điều khiển cầu diode kẹp với khả năng chịu được sự cố mất pha ở một nhánh nghịch lưu bất kỳ. Mô hình được thực hiện dựa trên việc sử dụng card xử lý tín hiệu số DSP TMS320F28335 kết hợp với vi mạch FPGA để lập trình tạo ra các xung kích đóng, mở các IGBT tạo ra điện áp xoay chiều 3 pha cấp cho tải. Phương pháp nghiên cứu chính của đề tài dựa trên những yếu tố sau: - Nghiên cứu lý thuyết dựa trên các bài báo khoa học đã công bố. - Có tính kế thừa những phần cứng đã thiết kế từ các công trình nghiên cứu trước đó của phòng thí nghiệm và từ đó tiếp tục đào sâu nghiên cứu để phát triển thêm các tính năng mới. - Dựa vào lý thuyết tiến hành mô phỏng bằng phần mềm và xây dựng mô hình chạy thực tế. - Ghi nhận kết quả từ thực nghiệm và đánh giá. Việc mô phỏng cấu hình bộ nghịch lưu ba pha ba bậc mới đã được thực hiện trên phần mềm Psim, và để kiểm tra lại các kết quả này thì một mô hình thử nghiệm đã được nhóm thực hiện đề tài xây dựng tại phòng thí nghiệm. Quá trình thực nghiệm bộ nghịch lưu cũng đã được tiến hành ở cả hai điều kiện hoạt động của mạch: điều kiện hoạt động bình thường và trong điều kiện gặp sự cố mất pha A. Các dạng sóng điện áp ngõ ra của bộ nghịch lưu quan sát được từ thực nghiệm có hình dạng giống với lý thuyết mô phỏng khi hoạt động trong cả hai điều kiện bình thường và xảy ra sự cố. Về mặt biên độ thì có sự sai lệch tương đối khi so với lý thuyết, điều này có thể chấp nhận được vì các linh kiện ngoài thực tế không thể đạt được các trạng thái và thông số lý tưởng như trong lý thuyết mô phỏng. Ngoài ra, nhiễu tác động đến các xung kích cũng làm cho IGBT phát nóng làm giảm hiệu suất làm việc của linh kiện, qua đó ảnh hưởng đến kết quả thực nghiệm. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 1. TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Nền sản xuất công nghiệp phát triển, kéo theo nhiều tác động xấu đến môi trường. Cụ thể, vấn đề ô nhiễm môi trường đang là chủ đề được mọi người đặc biệt quan tâm trong những năm gần đây. Đã có nhiều cuộc tranh cãi nảy lửa giữa người dân với các nhà máy sản xuất công nghiệp xảy ra tại nước ta với tần suất xuất hiện trên các báo đài, mạng xã hội ngày càng tăng. Nguyên nhân chủ yếu của các vụ việc này liên quan tới vấn đề các công ty, xí nghiệp sản xuất đã xả trực tiếp các chất thải độc hại chưa qua xử lý ra môi trường. Để giảm thiểu tình trạng này, nhiều quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam đang hướng đến mục tiêu sử dụng năng lượng sạch sẵn có từ thiên nhiên như năng lượng gió, năng lượng mặt trời, để giảm thiểu tình trạng ô nhiễm môi trường. Một bộ phận không thể thiếu trong các hệ thống sản xuất năng lượng sạch này là các bộ nghịch lưu (Inverters). Việc nghiên cứu và tối ưu hóa các bộ nghịch lưu đang là một yêu cầu bắt buộc để có thể biến đổi và sử dụng năng lượng một cách hiệu quả hơn song cũng góp phần giảm thiểu chi phí lắp đặt để có thể phổ biến rộng rãi hơn việc sử dụng nguồn năng lượng này đến với cộng đồng. Các bộ nghịch lưu nguồn áp thông thường (VSI) vẫn còn tồn tại một số hạn chế nhất định [1-2]. Cụ thể như: - Không chịu được sự cố ngắn mạch trên cùng một nhánh nghịch lưu dẫn tới hư hỏng linh kiện chuyển mạch (IGBT). - Hoạt động như một bộ chuyển đổi nguồn bậc thấp, điện áp xoay chiều ngõ ra luôn nhỏ hơn điện áp nguồn một chiều cung cấp cho ngõ vào. Do đó, trong một hệ thống năng lượng tái tạo, để có được một điện áp AC đạt yêu cầu thì một bộ chuyển đổi điện áp một chiều (DC-DC converter) sẽ được ghép tầng với VSI như hình 1.1 hoặc một máy biến áp xoay chiều được lắp đặt đằng sau VSI như hình 1.2. Tuy nhiên, với nhiều giai đoạn chuyển đổi năng lượng sẽ làm giảm hiệu suất của hệ thống, trong khi đó việc lắp đặt máy biến áp lại làm tăng kích thước, trọng lượng và giá thành của cả hệ thống. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Khối nguồn Bộ tăng áp Bộ nghịch lưu Tải DC DC-DC DC-AC 150-300VDC 400VDC 220VAC Hình 1.1. Sơ đồ khối bộ nghịch lưu truyền thống sử dụng bộ tăng áp một chiều. Khối nguồn Bộ nghịch lưu Máy biến áp Tải DC DC-AC 50Hz 150-300VDC 110VAC 220VAC Hình 1.2. Sơ đồ khối bộ nghịch lưu truyền thống sử dụng máy biến áp tần số. Sớm nhận ra được những hạn chế của bộ nghịch lưu truyền thống, việc nghiên cứu và phát triển các cấu hình nghịch lưu đã được thực hiện một cách liên tục mỗi ngày bởi các chuyên gia hàng đầu và các kỹ sư điện giàu kinh nghiệm trên toàn thế giới nhằm hướng tới mục tiêu cải thiện chất lượng điện năng ngày một tốt hơn, đồng thời giảm chi phí lắp đặt và tăng hiệu quả sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo. Cụ thể, số lượng các bài báo về các công trình nghiên cứu đã được công bố ngày càng nhiều bởi các tạp chí nổi tiếng về điện – điện tử như IEEE, IET... Điều đó chứng tỏ rằng việc nghiên cứu về các bộ nghịch lưu cho các hệ thống điện năng lượng tái tạo là đúng hướng và ngày càng được mọi người quan tâm nhiều hơn trong những năm gần đây. . Tình hình nghiên cứu ngoài nước: Năm 2003, cấu hình nghịch lưu nguồn Z đã được đề xuất cho phép tăng điện áp DC ngõ vào qua đó tăng áp xoay chiều ngõ ra chỉ qua một chặng biến đổi năng lượng là một bước tiến khá lớn cho lĩnh vực này [3-4]. Mạng trở kháng trung gian của bộ nghịch lưu nguồn Z (ZSI) này bao gồm hai cuộn cảm có thông số bằng nhau, hai tụ thông số bằng nhau và một diode. Đối với bộ nghịch lưu truyền thống, chỉ có hai trạng thái hoạt động là trạng thái ngắn mạch và trạng thái trạng thái active. Trong khi đó bộ ZSI tận dụng trạng thái ngắn mạch để tăng điện áp DC ngõ vào, qua đó cải thiện độ tin cậy cho bộ nghịch lưu. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN D1 L1 Sa1 Sb1 Sc1 C1 C2 A Vg B C ACTải Sa2 Sb2 Sc2 L2 Hình 1.3. Bộ nghịch lưu Z-Source. Cho đến nay đã có rất nhiều các cấu hình liên quan được công bố như: Novel Z- source, Quasi Z-sourcelà các cải tiến từ nghịch lưu nguồn Z. Năm 2008, một biến thể cải tiến từ ZSI là Quasi-Z-Source (qZSI) đã được đề xuất [5]. Bộ qZSI này cũng tương tự như ZSI nhưng có một số ưu điểm như: giảm nguồn đặt vào, giảm trị số của các linh kiện, giảm số lượng phần tử thụ động, đơn giản hóa phương pháp điều khiển và đặc biệt là cải thiện dòng điện ngõ vào được liên tục – một hạn chế còn tồn tại của cấu hình ZSI trước đó. C1 L1 D1 L2 Sa1 Sb1 Sc1 A Vg C2 B C ACTải Sa2 Sb2 Sc2 Hình 1.4. Bộ nghịch lưu Quasi-Z-Source với dòng ngõ vào liên tục. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Các bộ nghịch lưu trong giai đoạn này hầu hết là nghịch lưu bậc thấp, không phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi sử dụng điện năng với chất lượng ngày càng cao nên các bộ qZSI nhiều bậc đã được nghiên cứu để đáp ứng kịp thời cho nhu cầu này. Năm 2014, một cấu hình qZSI NPC 3 bậc đã được đề xuất trong bài báo [6] của tạp chí IEEE. Mạng trở kháng trung gian của qZSI NPC 3 bậc sử dụng hai mạng lưới trở kháng của qZSI theo dạng đối xứng như hình 1.5 với bốn cuộn cảm, bốn tụ điện và hai diode. Bộ qZSI NPC 3 bậc này cũng có chế độ tăng áp chỉ qua một chặng biến đổi năng lượng nhưng cung cấp được điện áp ngõ ra AC ba bậc. Tuy nhiên, việc tăng gấp đôi số lượng các linh kiện thụ động công suất lớn ở mạng trở kháng trung gian như vậy sẽ làm tăng kích thước, chi phí lắp đặt của cả hệ thống và cũng không phù hợp với các ứng dụng sử dụng công suất vừa và nhỏ. C1 L1 D1 L2 Sa1 Sb1 Sc1 Vg C2 Sa2 Sb2 Sc2 Da1 Db1 Dc1 A B C Tải ACTải Vg Da2 Sa3 Db2 Sb3 Dc2 Sc3 C3 Sa4 Sb4 Sc4 L3 L4 D4 C4 Hình 1.5. Bộ nghịch lưu Quasi-Z-Source NPC. Vào năm 2016, bài báo [7] “A three level LC-Switching Based Voltage Boost NPC Inverter” được công bố bởi tổ chức IEEE với nghiên cứu về nghịch lưu 3 pha 3 bậc NPC diode kẹp tăng áp bằng chuyển mạch LC. Bộ nghịch lưu này vừa có thể tăng được điện áp đầu vào vừa sử dụng tương đối ít các linh kiện thụ động trong mạng trở kháng trung gian bởi sự trợ giúp của một linh kiện chuyển mạch tích cực bổ sung, do đó tạm thời giải quyết được vấn đề về kích thước và trọng lượng của các bộ nghịch lưu đa bậc trước đó. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN L1 D1 Sa1 Sb1 Sc1 S1 C1 Vg Sa2 Sb2 Sc2 D2 Da1 Db1 Dc1 A B C D3 ACTải Vg Da2 Sa3 Db2 Sb3 Dc2 Sc3 S2 C2 Sa4 Sb4 Sc4 L2 D4 Hình 1.6. Bộ nghịch lưu NPC 3 bậc tăng áp bằng ...ho người dùng: 89 - Tổng bộ nhớ Ram: 119 808 bit. - Số bộ nhân 9-bit (Embedded multipliers 9-bit elements): 26 - Tổng số PLL (phase-locked loop): 2 Việc sử dụng FPGA sẽ có được một lợi thế to lớn là có thể tái cấu trúc được phần cứng (mạng lưới các cổng logic) một cách dễ dàng bằng cách lập trình với phần mềm Altera Quatus II, qua đó phù hợp cho mục đích nghiên cứu và phát triển tại các phòng thí nghiệm. Trong khi đó, việc sử dụng các linh kiện IC logic rời trên một board mạch in tuy có giá thành rẻ hơn nhưng lại không thể tái sử dụng cho các lần sau. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 31 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 3.3.3 Mạch kích Các linh kiện chính được sử dụng trong mạch kích: . G1215S-1W: Hình 3.5. Hình ảnh G1215S-1W. Sơ đồ chân: Pin 1 2 5 6 7 Function Vin GND -Vo 0V +Vo Hình 3.6. Sơ đồ và chức năng các chân của G1215S-1W. Thông số kỹ thuật cơ bản: - Điện áp cung cấp: 12VDC. - Điện áp ngõ ra: ±15VDC. - Dòng ngõ ra (min – max): ±4 mA đến ±33 mA. - Điện áp cách ly: 6000VDC. - Công suất ngõ ra tối đa: 1W. - Tần số đóng cắt lên đến: 50kHz. . TPL250: Photocoupler hay phần tử cách ly quang (opto-isolator, optocoupler) là một phần tử bán dẫn thực hiện truyền tín hiệu giữa hai phần mạch bị cách ly với nhau về điện bằng cách sử dụng ánh sáng. Opto cách ly quang TPL250 dùng để tạo sự cách BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 32 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ly về điện giữa đầu vào và đầu ra. Cấu tạo của opto gồm một LED phát và một LED thu là photo đi-ốt hay photo transitor, cả hai được tích hợp nằm bên trong một vỏ bọc kín. Opto rất hay được sử dụng trong các hệ thống điện-điện tử công suất lớn, dùng để ngăn các xung điện áp cao hay các phần mạch điện công suất lớn có thể làm hư hỏng các ngõ điều khiển công suất nhỏ trên một bo mạch (như các các ngõ ra của vi xử lý). Hình 3.7. Hình ảnh opto TLP250. Thông số kỹ thuật cơ bản: - Điện áp cung cấp: 10-35 VDC. - Dòng điện cung cấp: 11mA. - Dòng điện ngõ vào cho phép tối đa: 5mA. - Dòng điện ngõ ra tối đa: ±1.5A. - Thời gian chuyển mạch: 1.5 µs (max). - Điện áp cách ly tối thiểu: 2500Vrms. 3.3.4 Mạch nguồn DC đầu vào Mạch nguồn một chiều ngõ vào của bộ nghịch lưu của mô hình được cung cấp bởi Variac. Để đảm bảo cho tính an toàn khi thực nghiệm và mạch nghịch lưu, nguồn sẽ được tăng dần dần bằng Variac cho mô hình. Sau khi qua Variac, nguồn điện xoay chiều sẽ được đi qua máy biến áp tới mạch chỉnh lưu cầu và qua bộ tụ để lọc phẳng điện áp. Khi đó nguồn điện DC sẽ được cấp cho mạch công suất. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 33 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Mạch chỉnh Variac Máy biến áp lưu cầu 3 Bộ tụ lọc pha Hình 3.8. Sơ đồ khối tạo nguồn DC đầu vào. 3.3.5 Mạch công suất . Chức năng: Tạo điện áp nghịch lưu DC-AC. . Nguyên lý hoạt động: Các linh kiện đóng ngắt IGBT sẽ được điều khiển bằng các xung kích phù hợp để tạo ra dòng điện liên tục ở ngõ ra. . Mạch Boost: Mạch điện gồm 4 đi-ốt, 2 IGBT, 2 tụ điện và một cuộn cảm. Mạch có tác dụng nâng điện áp DC ngõ vào cung cấp cho mạch nghịch lưu dựa trên trạng thái ngắn mạch trong kỹ thuật điều chế PWM. Linh kiện đóng ngắt được sử dụng trong mạch nghịch lưu là IGBT FGL- 40N150D. Bên trong IGBT này được tích hợp sẵn một đi-ốt công suất cho phép hoạt động ở tần số cao. Hình 3.9. Hình ảnh IGBT FGL40N150D. Thông số kỹ thuật cơ bản: - Điện áp Vce: 1500 V (max). - Điện áp Vge: ±25 V (max). - Dòng qua Collector (Ic): 40A (max). - Nhiệt độ hoạt động tối đa: 150ºC. Có tất cả 11 IGBT trong bộ nghịch lưu 3 pha đang được sử dụng, chúng được điều khiển đóng cắt một cách chính xác bởi một kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM) đặc biệt để chuyển đổi điện áp DC thành điện áp AC với giá trị tần số và điện áp ngõ ra như mong muốn. Các IGBT được gắn nhôm tản nhiệt giúp giảm nhiệt nhanh và tăng hiệu suất của linh kiện. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 34 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 3.3.6 Mạch cảm biến Mạch nghịch lưu sử dụng cảm biến điện áp LV-20P của hãng LEM để đo lường điện áp đầu ra trên tải phục vụ cho mục đích phát hiện và xử lý sự cố về lỗi hở mạch do hư hỏng linh kiện IGBT trên các nhánh nghịch lưu. Cảm biến này cũng được sử dụng khá phổ biến trong thực tế để đo điện áp DC, AC, xung, với một lớp cách ly về điện giữa mạch điện sơ cấp (nơi có điện áp lớn) và mạch điện thứ cấp (các mạch điều khiển sử dụng linh kiện điện tử có mức điện áp thấp). Hình 3.10. Hình ảnh cảm biến điện áp LV-20P. Hình 3.11. Sơ đồ mạch điện bên trong cảm biến điện áp LV-20P. Đặc điểm kỹ thuật: - Dòng sơ cấp danh định Ipn: 10 mA. - Phạm vi đo lường của dòng sơ cấp Ipm: 0±14 mA. - Giới hạn điện trở đo lường: 100 – 350 Ω (tương ứng điện áp nguồn cung cấp ±15V, dòng sơ cấp ngõ vào ±10 mA (max). - Dòng thứ cấp hiệu dụng ngõ ra: 25 mA. - Điện áp nguồn cấp: ±1215 V. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 35 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ - Dòng tiêu thụ: 10 mA. Thiết kế mạch đọc cảm biến: Mạch đọc cảm biến điện áp được thiết kế gồm 3 khối: khối ngõ vào cảm biến, khối khuếch đại tín hiệu và khối cộng điện áp. Hình 3.12. Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến.  Khối 1: Ngõ vào cảm biến. Hình 3.13. Khối ngõ vào cảm biến. Theo tài liệu tham khảo của nhà sản xuất, với dòng sơ cấp đầu vào danh định Ipn là 10 mA, điện áp cách ly Vpn tương ứng là 500V. Để đạt được mức đo lường đó, một giá trị điện trở đo lường Rin = 500V/10mA = 50kΩ phải được mắc nối tiếp ở ngõ vào như ở hình 3.12. Với dòng sơ cấp ngõ vào của cảm biến là 10mA thì dòng ngõ ra phía thứ cấp tương ứng là 25mA. Dòng ngõ ra có thể được chuyển đổi sang áp bằng cách mắc một điện trở đo lường Rm giữa chân Output với chân Ground rồi đo điện áp rơi trên điện trở này. Giá trị Rm khuyến nghị phải nằm trong khoảng từ 100 - 350Ω. Vì điện áp ngõ ra cảm biến là ở dạng lưỡng cực (bipolar) tức thuộc đoạn [-V;+V], nhưng điện áp ở ngõ vào analog của DSP BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 36 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TMS320F28335 là dạng đơn cực (unipolar) trong khoảng từ 0 – 3V, do đó ta sẽ cần đến khối chức năng thứ hai để xử lý vấn đề này.  Khối 2: Điều chỉnh mức khuếch đại của tín hiệu. Tín hiệu điện áp từ khối thứ nhất đưa qua cần được điều chỉnh lại về mặt biên độ sao cho phù hợp với ngõ vào ADC của các vi xử lý. Ở đây, ta điều chỉnh lại sao cho biên độ của nó dao động trong khoảng từ -1.5V đến 1.5V, tương ứng điện áp pha ngõ ra của bộ nghịch lưu lúc đạt giá trị nhỏ nhất và lớn nhất đi vào cảm biến. Hình 3.14. Khối điều chỉnh mức khuếch đại của tín hiệu. Giá trị điện áp ngõ ra V1 của mạch khuếch đại đảo hình 3.14 được biểu diễn bởi: V0 = −Vin · (27) V1 = −V0· (28) Trong đó R1, R2, R3 là các điện trở còn R4 được thay thế bằng một biến trở để có thể điều chỉnh hệ số khuếch đại tín hiệu một cách linh hoạt, phù hợp cho việc thí nghiệm với các mức điện áp ngõ vào khác nhau. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 37 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ  Khối 3: Cộng điện áp. Hình 3.15 Khối cộng điện áp. Như đã nói ở trên, mức điện áp ở ngõ vào ADC mà DSP có thể đọc được chỉ trong khoảng từ 0 – 3V, do đó ta sẽ lấy mức điện áp trong đoạn [-1.5V; +1.5V] đã xử lý ở khối trước đem cộng với 1.5V điện áp nữa sẽ đạt được mức mong muốn [0V; +3V]. Ở hình 3.15, áp dụng định lý cầu phân áp trong mạch điện ta có biểu thức tính điện áp V2 như sau: V2 = (15 −V1) ⋅ + V1 (29) Giá trị của các điện trở R5, R6 được lựa chọn dựa theo công thức (29) để giá trị điện áp ngõ ra V2 dao động trong đoạn [0; +3V] khi ngõ vào là [-1.5V; +1.5V] tương ứng. Ở ngõ ra của mạch cảm biến, một Zener 3V cần thiết được sử dụng để ghim áp 3V phòng trường hợp điện áp ngõ ra vượt quá ngưỡng cho phép, qua đó bảo đảm an toàn cho vi xử lý DSP. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 38 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 4.1 GIỚI THIỆU - Phần cứng: Bao gồm quá trình thi công mạch, lắp ráp, kiểm tra mạch, cách đóng gói hệ thống để dễ dàng thao tác. - Phần mềm: Giới thiệu về phần mềm CCS, Quartus II và cách thao tác trên phần mềm, cách mô phỏng 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 4.2.1 Thi công board mạch a. Module nguồn Mạch nguồn công suất của mô hình được cấp bởi Variac. Để đảm bảo cho tính an toàn cho mạch nghịch lưu và khi thực nghiệm, nguồn sẽ được đưa từ từ tăng dần bằng Variac cho mô hình. Sau khi qua Variac, nguồn điện xoay chiều sẽ được đi qua module máy biến áp, sau đó sẽ đi qua mạch chỉnh lưu cầu và tụ để lọc phẳng. Khi đó nguồn điện DC sẽ được cấp cho mạch công suất. Mạch chỉnh Variac Máy biến áp Bộ tụ lọc lưu cầu 3 pha Hình 4.1. Sơ đồ khối module nguồn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 39 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.2. Mạch nguyên lý chỉnh lưu cầu 3 pha. b. Thi công mạch kích - Sơ đồ nguyên lý: Hình 4.3. Sơ đồ nguyên lý mạch kích. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 40 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG - Sơ đồ mạch in: Hình 4.4. Sơ đồ mạch in mạch kích (lớp trên). Hình 4.5. Mạch PCB mạch kích (mạch in lớp dưới). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 41 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG c. Thi công mạch cảm biến áp - Sơ đồ nguyên lý: Hình 4.6. Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến áp. - Sơ đồ mạch in: Hình 4.7. Sơ đồ mạch in mạch cảm biến áp. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 42 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG d. Thi công mạch công suất - Sơ đồ nguyên lý: Hình 4.8. Sơ đồ nguyên lý mạch công suất - Sơ đồ mạch in: Hình 4.9. Mạch tăng áp LC với IGBT. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 43 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.10. Mạch công suất hình T. Hình 4.11. Nhánh hình T. Bảng 4.1. Thông số các linh kiện sử dụng trong mạch BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 44 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra a. Lắp ráp module mạch chỉnh lưu cầu 3 pha - Bước 1: Kết nối Variac với bộ máy biến áp 3 pha. - Bước 2: Kết nối dây bộ biến áp để lấy điện áp 74VAC. - Bước 3: Kết nối dây từ bộ biến áp vào bộ chỉnh lưu 3 pha. - Bước 4: Lắp bộ tụ lọc để giảm độ gợn của điện áp DC ngõ ra. - Điện áp ngõ ra được đo trên Oscilloscope có độ gợn khá nhỏ và hoạt động tốt. b. Lắp ráp module mạch kích - Bước 1: Dùng nguồn 5VDC cấp vào cho card DSP, sau đó cấp tín hiệu ngõ ra của card DSP vào tín hiệu đầu vào FPGA. - Bước 2: Dùng nguồn 5VDC cấp vào cho FPGA, sau đó cấp tín hiệu ngõ ra của FPGA vào tín hiệu đầu vào của mạch kích. - Bước 3: Dùng nguồn 12VDC cấp vào cho mạch kích, sau đó đo ngõ ra của mạch kích dạng sóng có tương tự như dạng sóng vào, và có biên độ 15V. - Ngõ ra mạch kích được có biên độ 15V cấp cho mạch công suất. c. Lắp ráp module mạch công suất - Bước 1: In mạch in ra giấy sau đó dùng bàn là ủi mạch in lên board đồng, dùng bút lông kẻ lại vết mực đã mất, cuối cùng ngâm board mạch vào dung dịch nước rửa mạch. - Bước 2: Dùng máy khoan lỗ và lắp các linh kiện lên board đồng. - Bước 3: Gắn IGBT, tụ điện, cuộn cảm và các linh kiện khác lên board đồng. - Bước 4: Cấp tín hiệu ngõ vào cho mạch. Sử dụng Oscilloscope đo tín hiệu ngõ ra. - Mạch ổn định: Dạng sóng ngõ ra như mong muốn (dạng sóng gần dạng sóng mô phỏng) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 45 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Tiến hành lắp ráp và kết nối các module đã hoàn thiện bao gồm: module mạch nguồn, mạch tăng áp LC, mạch công suất, mạch kích, FPGA, DSP và module tải với điện trở (32Ω), cuộn cảm (1mH), tụ lọc. Sau khi kết nối xong, ta tiến hành kiểm tra thông mạch. 4.2.3 Hình ảnh các module đã thi công, lắp ráp a. Mô hình mạch nguồn Hình 4.12. Module khối nguồn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 46 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG b. Mô hình mạch kích Hình 4.13. Module mạch kích. c. Mô hình mạch công suất Hình 4.14. Mô hình mạch công suất. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 47 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.15. Mô hình mạch tăng áp bằng LC. d. Mô hình mạch cảm biến áp Hình 4.16. Mô hình mạch cảm biến áp. 4.3 HOÀN THIỆN MÔ HÌNH 4.3.1 Đóng gói bộ điều khiển Từ kích thước của những module nhóm sinh viên tiến hành thiết kế mô hình của đồ án. Mô hình sẽ có 2 tầng như sau: - Tầng phía dưới giành cho module mạch nguồn cùng các biến áp, công tắc, tụ lọc nguồn, cảm biến áp và CB. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 48 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG - Tầng phía trên là ngõ vào ra của mạch công suất, mạch tăng áp LC, mạch kích, FPGA và card DSP. Tiến hành lắp ráp và kết nối các module đã hoàn thiện bao gồm: module mạch nguồn, mạch tăng áp LC, mạch công suất, mạch kích, FPGA, DSP và module tải với điện trở (32Ω), cuộn cảm (1mH), tụ lọc. Sau khi kết nối xong, ta tiến hành kiểm tra thông mạch. 4.3.2 Mô hình đã thi công Hình 4.17. Mô hình hoàn chỉnh. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 49 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG Lưu đồ giải thuật BẮT ĐẦU Tạo sóng sin: SinA, SinAn = Đảo SinA SinB, SinBn = Đảo SinB SinC, SinCn = Đảo SinC Tạo sóng tam giác: Carr vsh = 1-D vsl = D-1 Khi bị sự cố hỏng IGBT trên SAI pha A ĐÚNG D = 0.4 D = 0.33 SinA = 0 Pha A Pha A Pha B Pha B Pha C Pha C Hình 4.18. Lưu đồ giải thuật tổng quát. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 50 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Lưu đồ giải thuật cho chương trình xử lý pha A: BẮT ĐẦU Vsh0 SinA>Carr SinAn>Carr Vsl>Carr SAI SAI SAI SAI SAI ĐÚNGĐÚNG ĐÚNG ĐÚNG ĐÚNG VSH = 0 VSH = 1 Shf(A) = 0 Shf(A) = 1 A = 1 A = 0 An = 1 An = 0 VSL = 1 VSL = 0 F1 =[1- Shf(A)]*An*(1-A) Shoot = VSH + VSL F2 = Shf(A)*A*(1-An) Sa1 = F1 +Shoot Sa2 = F2 +Shoot Sa3 =[ 1 - (F1 + F2)] * (1-VSH) Hình 4.19. Lưu đồ giải thuật cho chương trình xử lý pha A. Lưu đồ giải thuật trên áp dụng để tạo xung điều khiển cho các IGBT (Sa1-Sa2- Sa3) pha A và ta làm tương tự cho các pha còn lại là pha B và pha C bằng cách dịch sóng Sin lần lượt 1200 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 51 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 4.5 LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG 4.5.1 Sơ đồ mô phỏng Sơ đồ nguyên lý trên PSIM Hình 4.20. Sơ đồ nguyên lý mạch mô phỏng trên PSIM Sơ đồ tạo xung kích trên PSIM: Hình 4.21. Khối tạo xung kích điển hình cho 1 pha. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 52 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.22. Sơ đồ khối tạo xung ngắn mạch trên PSIM. 4.5.2 Hình ảnh mô phỏng trên PSIM Dạng sóng mô tả xung kích cho khóa Sa1-Sa2-Sa3 a b Hình 4.23. Xung kích cho khóa Sa1-Sa2-Sa3 (a) Khi hoạt động bình thường (b) Khi khắc phục sự cố trên pha A a b Hình 4.24. Xung kích cho khóa Sb1-Sb2-Sb3 (a) Khi hoạt động bình thường (b) Khi khắc phục sự cố trên pha A BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 53 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG a b Hình 4.25. Xung kích cho khóa Sc1-Sc2-Sc3 (a) Khi hoạt động bình thường (b) Khi khắc phục sự cố trên pha A Khi hoạt động bình thường dạng sóng các xung kích cho các IGBT trên pha A, pha B và C cũng có hình dạng giống nhau như hình 4.23a tuy nhiên các xung trên pha B và C sẽ lần lượt lệch 1200 so với các xung kích trên pha A như hình 4.24a và 4.25a. Sự lệch pha các xung kích khi hoạt động bình thường được thể hiện trên hình 4.26a với điển hình là xung kích S1 của 3 pha A – B – C. Khi hệ thống bị sự cố và khắc phục bằng thay đổi chương trình điều khiển, dạng sóng các xung kích sẽ có sự thay đổi như hình 4.23b, 4.24b, 4.25b. Các xung trên pha C sẽ lệch 600 so với các xung kích trên pha B như hình 4.26b. Dạng sóng mô tả xung kích cho khóa Sa1 - Sb1 - Sc1 a b Hình 4.26. Xung kích cho khóa Sa1-Sb1-Sc1 (a) Khi hoạt động bình thường (b) Khi khắc phục sự cố trên pha A BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 54 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG a b Hình 4.27. Dạng sóng điện áp pha (a) Khi hoạt động bình thường (b) Khi khắc phục sự cố trên pha A a b Hình 4.28. Dạng sóng điện áp dây (a) Khi hoạt động bình thường (b) Khi khắc phục sự cố trên pha A a b Hình 4.29. Dạng sóng điện áp cực (a) Khi hoạt động bình thường (b) Khi khắc phục sự cố trên pha A BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 55 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG a b Hình 4.30. Dạng sóng dòng điện ngõ ra (a) Khi hoạt động bình thường (b) Khi khắc phục sự cố trên pha A 4.6 QUY TRÌNH VÀ HƯỚNG DẪN THAO TÁC Về cơ bản ta nên thực nghiệm theo quy trình như sau để đảm bảo rằng mô hình có thể làm việc một cách ổn định và có thể kiểm sát được các lỗi hay thiếu xót trong quá trình thao tác. Bước 1: Bật công tắc cấp nguồn cho DSP và FPGA hoạt động. Bước 2: Nhúng chương trình từ CCS trên máy tính xuống DSP TMS320F28335. Bước 3: Nhúng chương trình từ Quartus trên máy tính xuống FPGA Cyclone II EP2C5T144C8. Bước 4: Bật công tắc cấp nguồn mạch kích hoạt động. Bước 5: Kiểm tra dạng xung kích trên các IGBT để chắc chắn DSP và FPGA đã hoạt động chính xác theo yêu cầu. Bước 6: Cung cấp nguồn cho cảm biến áp. Bước 7: Vặn Variac dần cho đến khi đạt giá trị áp DC mong muốn (75V). Bước 8: Đo các thông số bằng Oscilloscope và ghi nhận kết quả. Quy trình thao tác được thể hiện qua hình 4.31 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 56 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG PC Nguồn DC 2 3 7 Mạch điện tử 8 DSP FPGA Mạch kích Tải công suất 1 4 Nguồn 5v Nguồn 12v Cảm biến áp 6 Nguồn +15v, -15v Hình 4.31. Quy trình và hướng dẫn thao tác Ta thực thiện cấp nguồn cho DSP và FPGA sau đó nhúng chương trình xuống DSP và FPGA. Tiếp tục cấp nguồn cho mạch kích và tiến hành đo xung trên IGBT. Cấp nguồn DC cho mạch công suất bằng cách vặn dần Variac cho tới khi đạt giá trị mong muốn (75V) và bắt đầu đo các thông số. Nhóm thực hiện giả lập sự cố lỗi mất pha A bằng một switch gạt On-Off. Lưu ý: khi vặn Variac đạt giá trị mong muốn ta đo thông số nhanh chóng rồi trả Variac về 0, cứ lần lượt như vậy cho đến khi đo hết các thông số. Việc này làm giảm thời gian hoạt động của mạch qua đó giảm tổn hao do nhiệt giúp cho việc lấy kết quả chính xác hơn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 57 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Chương 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Việc mô phỏng cấu hình bộ nghịch lưu ba pha ba bậc mới đã được thực hiện trên phần mềm Psim, và để kiểm tra lại các kết quả này thì một mô hình thử nghiệm đã được nhóm thực hiện đề tài xây dựng tại phòng thí nghiệm Điện tử công suất nâng cao. Quá trình thực nghiệm bộ nghịch lưu cũng đã được tiến hành ở cả hai điều kiện hoạt động của mạch: điều kiện hoạt động bình thường và trong điều kiện gặp sự cố mất pha A giống như trong mô phỏng ở chương 4. 5.1 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 5.1.1 Dạng sóng xung kích cho các khóa IGBT  Dạng sóng mô tả xung kích cho các khóa SA1-SA2-SA3-Short (S1, S2). Hình 5.1. Dạng sóng xung kích cho SA1-SA2-SA3-Short giữa thực nghiệm và mô phỏng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 58 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ  Dạng sóng mô tả xung kích cho các khóa SA1-SB1-SC1. Hình 5.2. Dạng sóng xung kích cho SA1-SB1-SC1 giữa thực nghiệm và mô phỏng. 5.1.2 Dạng sóng điện áp và dòng điện ngõ ra của bộ nghịch lưu  Dạng sóng điện áp pha A với trung tính nguồn (Van) Hình 5.3. Dạng sóng điện áp cực (Van) trước lỗi và sau lỗi. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 59 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ  Dạng sóng điện áp pha A với trung tính tải (Vph). Hình 5.4. Dạng sóng điện áp pha (Vph) trước lỗi và sau lỗi.  Dạng sóng điện áp dây giữa pha A và pha B (Vab). Hình 5.5. Dạng sóng điện áp dây (Vab) trước lỗi và sau lỗi.  Dạng sóng điện áp trên tải R (Vr). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 60 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.6. Dạng sóng điện áp trên tải R (Vr) trước lỗi và sau lỗi.  Dạng sóng dòng điện qua tải Ia, Ib, Ic. Hình 5.7. Dạng sóng dòng điện qua tải trước lỗi và sau lỗi.  Tổng độ méo hài (THD). Hình 5.8. Tổng độ méo hài (THD) của dòng điện trước lỗi và sau lỗi. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 61 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ  Dạng sóng điện áp tụ Vc. Hình 5.9. Dạng sóng điện áp trên tụ C1, C2 trước lỗi và sau lỗi.  Dạng sóng dòng điện qua cuộn dây L. Hình 5.10 Dạng sóng dòng điện qua cuộn dây L trước lỗi và sau lỗi. 5.2 ĐÁNH GIÁ NHẬN XÉT Khi xảy ra sự cố hở mạch pha A (sau lỗi), thông thường nếu chưa xử lý thì điện áp dây ngõ ra giảm đi √3 lần so với lúc bình thường. Để bù lại sự giảm điện áp này, các hệ số điều chế M và hệ số ngắn mạch D đã được điều chỉnh lại tương ứng là 0.6 và 0.4 bằng công thức (10) và (14) của chương 2. Lúc này điện áp cực Van = 0 như hình 5.3, linh kiện chuyển mạch IGBT SA3 được kích dẫn liên tục để kết nối nhánh A bị hở với trung tính nguồn. Số bậc điện áp trong các điện áp pha (Vph) và điện áp dây (Vab) đã được giảm xuống một bậc như hình 5.4 và 5.5 nhưng biên độ quan sát được gần giống như ở điều kiện hoạt động bình thường (trước lỗi). Ngoài ra, số bậc điện áp giảm xuống BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 62 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ cũng ảnh hưởng đến tổng độ méo hài của dòng điện qua tải. Theo quan sát trên hình 5.7 với THD tăng từ 1.90% lên 3.55% cho thấy chất lượng dòng điện sẽ suy giảm sau khi xảy ra lỗi, tuy nhiên giá trị THD này vẫn còn nằm trong ngưỡng cho phép (<5%), do đó vẫn có thể tiếp tục cấp cho tải hoạt động bình thường. Quá trình mô phỏng và thực nghiệm bộ nghịch lưu đã được tiến hành với các thông số được liệt kê như ở bảng 5.1 dưới đây: Bảng 5.1 Các thông số được sử dụng trong bộ nghịch lưu 3 pha Thông số Giá trị Điện áp DC ngõ vào 75V Cuộn cảm L 3mH Tụ điện C1, C2 2200uF Tải trở 16Ω Tải cảm 1mH Tần số sóng mang 15kHz Với các kết quả vừa trình bày ở trên ta có thể thấy các dạng sóng điện áp ngõ ra của bộ nghịch lưu đo được có hình dạng giống với lý thuyết mô phỏng khi hoạt động trong cả hai điều kiện bình thường và xảy ra sự cố. Về mặt biên độ thì có sự sai lệch tương đối khi so với lý thuyết, điều này có thể chấp nhận được vì các linh kiện ngoài thực tế không thể đạt được các trạng thái và thông số lý tưởng như trong lý thuyết mô phỏng. Chúng ta có thể điều chỉnh lại về mặt biên độ dễ dàng bằng cách hiệu chỉnh lại các hệ số ngắn mạch D và hệ số điều chế M trong chương trình điều khiển cho phù hợp với điện áp ngõ ra thực tế. Để cải thiện độ chính xác điện áp ngõ ra, ta có thể sử dụng cảm biến đọc điện áp ngõ ra sau đó hồi tiếp về DSP để điều chỉnh các hệ số M và D một cách tự động để đạt được điện áp ngõ ra mong muốn. Với việc chỉ cần điều chỉnh lại các thông số trong chương trình điều khiển DSP thay vì tác động đến phần cứng như điều chỉnh điện áp ngõ vào cũng cho thấy ưu điểm của phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu bằng phần mềm khi so với điều khiển bằng phần cứng. Ngoài ra các yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến kết quả thực nghiệm như: nhiễu từ lưới điện bên ngoài, nhiễu sinh ra từ quá trình IGBT đóng cắt với tần số cao, nhiễu gây ra khi chạy tải cảm, hiện tượng trùng dẫn gây ra do các linh kiện chuyển mạch IGBT có thời gian đóng nhanh nhưng ngắt chậm, đáp ứng tần số của các diode Trong số các yếu tố gây ảnh hưởng đó, nhiễu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 63 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ từ phía bên mạch nghịch lưu gây ra đưa ngược trở về làm ảnh hưởng đến chất lượng dạng sóng của mạch kích đã được quan sát thấy từ thực nghiệm. Cụ thể, khi điện áp đầu ra càng lớn thì nhiễu tác động lên dạng sóng xung kích càng tăng, nhẹ thì các xung nhiễu này làm cho IGBT phát nóng từ đó giảm hiệu suất làm việc và cũng gây tổn hao một phần năng lượng của hệ thống, còn nặng thì có thể làm cho IGBT đóng cắt không chính xác như đã thiết kế từ ban đầu gây hư hỏng hệ thống. Có thể giảm thiểu sự ảnh hưởng này gây ra bằng cách thiết kế bộ phận lọc nhiễu phù hợp, tuy nhiên vì giới hạn của đề tài nên nhóm chưa nghiên cứu đến nội dung này. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 64 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Sau quá trình khoảng 4 tháng thực hiện đề tài “Xây dựng mô hình nghịch lưu 3 bậc điều khiển cầu diode kẹp với khả năng chịu lỗi”, nhóm thực hiện đề tài dưới sự hướng dẫn của thầy Đỗ Đức Trí đã hoàn thiện được mô hình và mô hình đã hoạt động. Kết quả thực nghiệm thu được là:  Mạch cải tiến từ nghịch lưu NPC truyền thống thành nghịch lưu hình T dùng cầu diode kẹp đã hoạt động ổn định.  Chỉ sử dụng một cuộn cảm ở mạng trở kháng trung gian ở đầu vào.  Kết quả đạt được gần giống với lý thuyết.  Bộ nghịch lưu có thể chịu được lỗi hở mạch ở một nhánh nghịch lưu. Ở đây nhóm thực hiện sửa lỗi ở nhánh nghịch lưu pha A. 6.1.1 Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu chính của đề tài dựa trên những yếu tố sau:  Nghiên cứu lý thuyết dựa trên các bài báo khoa học đã công bố.  Có tính kế thừa những phần cứng đã thiết kế từ các công trình nghiên cứu trước đó của phòng thí nghiệm và từ đó tiếp tục đào sâu nghiên cứu để phát triển thêm các tính năng mới.  Dựa vào lý thuyết tiến hành mô phỏng bằng phần mềm và xây dựng mô hình chạy thực tế.  Tham khảo tài liệu về các phần mềm và vi điều khiển liên quan.  Ghi nhận kết quả thực nghiệm và đưa ra đánh giá, và đề xuất các điều chỉnh. 6.1.2 Những vấn đề còn tồn đọng  Chưa có hồi tiếp để ổn định điện áp ngõ ra.  Còn xuất hiện gai nhiễu điện áp ngõ ra.  Giải thuật điều điều khiển vẫn đang ở giai đoạn đầu nghiên cứu nên có thể chưa được tối ưu. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 65 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN  Các sai số của thiết bị đo ảnh hưởng tới tính chính xác của kết quả.  Sai số gây ra do người đọc kết quả trên màn hình dao động ký. 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN  Xây dựng mô hình với công suất lớn hơn.  Nâng cao số bậc điện áp ngõ ra để dạng sóng gần Sin hơn.  Thu gọn kích thước của mô hình.  Có hồi tiếp để đảm bảo ổn định điện áp ngõ ra.  Phát triển giải thuật giúp phát hiện và xử lý lỗi ngắn mạch ở nhánh nghịch lưu. Khi bị ngắn mạch ở một nhánh nghịch lưu bất kỳ thì nhánh đó sẽ bị cách ly và đưa về hoạt động ở chế độ lỗi hở mạch, đảm bảo hệ thống vẫn có thể hoạt động bình thường.  Nghiên cứu thiết kế bộ phận lọc nhiễu điện áp đầu ra của bộ nghịch lưu.  Cân bằng điện áp trên tụ. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Hoàng Ngọc Văn, "Giáo trình Điện tử công suất", Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, 2014. [2]. Bin Wu, "High Power Converter and AC Drives", The Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2016. [3]. Ellabban Omar, Abu-Rub Haitham, "Z-Source Inverter Topology Improvements Review", IEEE Ind. Electron. Mag., 2016, 10, (1), pp. 6–24. [4]. Anderson, J., Peng, F.Z. "Four Quasi-Z-Source Inverters". 2008 IEEE Power Electronics Specialists Conf., Rhodes, 2008, pp. 2743–2749. [5]. Fang Zheng Peng, "Z-Source Inverter", IEEE Transactions on industry applications, vol. 39, no. 2, march/april 2003. [6]. Husev, O., Roncero-Clemente, C., Romero-Cadaval, E., et al.: "Single phase three-level neutral-point-clamped quasi-Z source inverter", IET Power Electron., 2015, 8, (1), pp. 1–10. [7]. Manoranjan Sahoo, "A Three Level LC-Switching Based Voltage Boost NPC Inverter", IEEE Transactions on industrial electronics, 2016. [8]. Manoranjan Sahoo, Sivakumar Keerthipati, "Fault tolerant three-level boost inverter with reduced source and LC count", IET Power Electron, 2018, Vol. 11 Iss. 2, pp. 399-405. [9]. Texas Instrument, "TMS320F2812 Digital Signal Processer Implementation Tutorial", 2000. [10]. Bách khoa toàn thư mở Wikipedia, "Field-programmable gate array (FPGA)". [11]. Nguyễn Công Thành, Trần Trung Vỹ, "Xây dựng mô hình nghịch lưu 3 pha 3 bậc hình T tăng áp”, Đồ án tốt nghiệp, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, 2017. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1 PHẦN MỀM LẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN DSP TMS320F28335 1.1 Giới thiệu phần mềm lập trình Code Composer Studio a. Giới thiệu Code Composer Studio là môi trường phát triển tích hợp (IDE) được phát triển bởi Texas Instuments (TI) nhằm hỗ trợ khách hàng trong việc tiếp cận và phát triển các ứng dụng với sản phẩm của hãng nó bao gồm bộ tối ưu hóa trình biên dịch C, C++, IDE này có môi trường làm việc trực quan cung cấp một giao diện người dùng duy nhất. Đây là sự kết hợp giữa Programer và Debugger. Với CCS, việc phát triển các ứng dụng với card DSP TMS320-F28335 sẽ được hỗ trợ tối đa các tài nguyên phong phú từ TI. b. Hướng dẫn download Thông tin phần mềm CCS bản 6.0.1 và link download xem tại trang chủ TI: Hoặc download tại: c. Hướng dẫn cài đặt Theo khuyến cáo thì ta nên tắt các chương trình diệt virus. Ta tìm đến vị trí file cài đặt => Double Click vào file ccs_setup_6.x.x.exe. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH xiv PHỤ LỤC Chọn “I accept the terms of the license agreement.” => Nhấp “Next”. Màn hình “Choose Installation Location” hiện ra. Chọn đường dẫn để chứa thư mục cài đặt => Nhấn “Next”. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH xv PHỤ LỤC Tùy chọn gói cài đặt => tick vào ô C2000 32-bit Real-time MCUs => “Next” Chọn 3 tùy chọn như hình trên => Nhấn “Next” BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH xvi PHỤ LỤC Chọn Finish Quá trình cài đặt diễn ra BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH xvii PHỤ LỤC Nhấn Finish để kết thúc quá trình cài đặt. Cài đặt hoàn tất. Sau khi cài đặt hoàn tất ta tiến hành tạo và viết chương trình: - Tạo Project Chọn File => New => CCS Project. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH xviii PHỤ LỤC Cửa sổ “New CCS Project” hiện ra, ta tiến hành: Chọn Target: 2833x Delfino. Chọn loại card DSP TMS320F28335. Chọn kết nối: Connection => Te