Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế tự động hóa công nghiệp và hiện đại hóa sản xuất, các hệ thống truyền động điện đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao năng suất của dây chuyền công nghệ, nâng cao chất lượng sản phẩm và cải thiện điều kiện vận hành. Mặc dù công nghệ động cơ xoay chiều có nhiều bước tiến, động cơ điện một chiều (DC motor) vẫn giữ vị trí đặc biệt quan trọng trong các cơ cấu điều khiển vị trí, hệ thống truyền động chính xác nhờ đặc tính mở máy tốt, khả năng điều chỉnh tốc độ linh hoạt và dải điều chỉnh rộng.

Để cấp nguồn và điều khiển động cơ DC công suất lớn từ lưới điện xoay chiều, các bộ biến đổi chỉnh lưu có điều khiển là giải pháp kỹ thuật bắt buộc. Trong các sơ đồ chỉnh lưu, cấu hình chỉnh lưu hình tia 6 pha sở hữu ưu thế vượt trội về tần số đập mạch (dợn sóng) của điện áp ngõ ra cao gấp 6 lần tần số lưới điện, giúp giảm kích thước và dung lượng của các bộ lọc phẳng ngõ ra, đồng thời nâng cao hiệu suất nguồn cấp. Tuy nhiên, việc vận hành chính xác mạch chỉnh lưu tia 6 pha đòi hỏi thuật toán phát xung kích cực cổng phải có độ đồng bộ cao, dịch pha chính xác từ điểm chuyển mạch tự nhiên để ngăn ngừa hiện tượng trùng dẫn gây ngắn mạch nguồn pha. Đồ án tốt nghiệp "Chỉnh lưu tia 6 pha có điều khiển dùng card DSP F28335 cho động cơ DC" được thực hiện nhằm nghiên cứu toàn diện từ mô hình toán, mô phỏng trên máy tính đến chế tạo phần cứng thực nghiệm ứng dụng vi xử lý tín hiệu số chuyên dụng.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của đề tài là thiết kế, thi công và lập trình điều khiển hoàn chỉnh mô hình hệ thống chỉnh lưu tia 6 pha sử dụng card DSP TMS320F28335 điều khiển động cơ điện một chiều.

Nhiệm vụ nghiên cứu được phân định thành 3 nội dung cụ thể:

  1. Xây dựng mô hình hóa, mô hình toán chỉnh lưu tia 6 pha có điều khiển và mô phỏng trên phần mềm chuyên dụng cho tải thuần trở và tải động cơ DC.
  2. Nghiên cứu cấu trúc phần cứng, bản đồ thanh ghi, cách lập trình và phương thức hoạt động của card DSP TMS320F28335.
  3. Thiết kế, chế tạo mạch in và thi công hoàn thiện mô hình thí nghiệm phần cứng bao gồm mạch nguồn, mạch đệm ngõ vào, mạch đệm ngõ ra kích xung và mạch lực công suất SCR.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Cấu trúc bộ chỉnh lưu hình tia 6 pha điều khiển toàn phần sử dụng Thyristor (SCR); giải thuật dò điểm zero và phát xung kích biến đổi góc mở $\alpha$; card nhúng xử lý tín hiệu số DSP TMS320F28335; mô hình toán động cơ điện một chiều kích từ độc lập; phần mềm Matlab/Simulink và PSIM.
  • Phạm vi không gian và thời gian: Đề tài được triển khai trong thời gian từ tháng 02/2015 đến tháng 07/2015 tại Phòng thí nghiệm Điện tử công suất nâng cao (Phòng D406), Khoa Đào tạo Chất lượng cao, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Phạm vi thực nghiệm tập trung vào việc tạo xung điều khiển góc mở từ $0^\circ$ đến $120^\circ$ cho tải điện trở và tải động cơ DC.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và mô hình tính toán

Đề tài vận dụng tổng hợp lý thuyết điện tử công suất, lý thuyết máy điện một chiều và kiến trúc hệ thống vi xử lý số:

  • Lý thuyết chỉnh lưu tia 6 pha có điều khiển: Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của 6 van Thyristor ứng với 6 pha điện áp nguồn lệch nhau góc $\pi/3$ ($60^\circ$), bao gồm 3 pha thuận ($A, B, C$) và 3 pha đảo ($A', B', C'$). Điểm chuyển mạch tự nhiên của các pha lần lượt tại các thời điểm: pha A ($\pi/3$), pha C' ($2\pi/3$), pha B ($3\pi/3$), pha A' ($4\pi/3$), pha C ($5\pi/3$), pha B' ($6\pi/3$). Tác giả khảo sát chi tiết hoạt động của mạch dưới 3 dạng phụ tải:
    • Tải thuần trở ($R$): Khảo sát sự thay đổi dạng sóng dòng điện và điện áp với hai miền góc kích $\alpha \le \pi/3$ và $\alpha > \pi/3$.
    • Tải trở - cảm ($R+L$): Phân tích tác dụng duy trì dòng điện của điện cảm $L$ làm dòng tải liên tục.
    • Tải động cơ DC ($R+L+E$): Khảo sát sự ảnh hưởng của sức phản điện động $E$ và điện cảm phần ứng đến quá trình chuyển mạch và dẫn dòng.
  • Lý thuyết linh kiện bán dẫn công suất: Phân tích đặc tính chuyển mạch, cấu tạo 4 lớp $P-N-P-N$, đặc tuyến V-A (vùng chắn thuận, dẫn thuận, chắn ngược, dẫn ngược) và các thông số giới hạn của SCR ($I_{A\max}$, $V_{BR}$, $I_{G\min}$, $T_{on}$, $T_{off}$). Khảo sát cấu tạo và nguyên lý của BJT (NPN, PNP) với hệ thức $I_C = \beta I_B$, diode bán dẫn tiếp giáp P-N với các giá trị điện áp ngưỡng $U_D$ ($0{,}1 - 0{,}3\text{ V}$ cho Ge; $0{,}4 - 0{,}8\text{ V}$ cho Si) và điện trở động $R_i$.
  • Lý thuyết động cơ điện một chiều: Phân tích phương trình cân bằng điện áp và mô men điện từ $M = k \Phi I_u$ (với $k = \frac{p \cdot n}{2\pi a}$). Đề tài lựa chọn đối tượng khảo sát là động cơ DC kích từ độc lập với mạch phần ứng cấp điện qua bộ chỉnh lưu SCR và mạch kích từ cấp bởi cầu diode chỉnh lưu riêng biệt.
Thuộc tính kỹ thuật Bộ xử lý số DSP TMS320F28335
Tần số hoạt động / Chu kỳ lệnh $150\text{ MHz}$ / $6{,}67\text{ ns}$
Kiến trúc CPU 32-Bit Harvard Bus (TMS320C28x), Floating-Point
Bộ nhớ tích hợp On-Chip $256\text{K} \times 16\text{ Flash}$, $34\text{K} \times 16\text{ SARAM}$, $8\text{K} \times 16\text{ Boot ROM}$
Bộ điều khiển DMA 6 kênh (kết nối ADC, McBSP, ePWM, XINTF, SARAM)
Kênh tạo xung ePWM / HRPWM Lên đến 18 kênh PWM / 6 kênh độ phân giải cao ($150\text{ ps}$)
Bộ chuyển đổi ADC 12-Bit, 16 kênh ngõ vào, thời gian chuyển đổi $80\text{ ns}$
Cổng giao tiếp ngoại vi CAN (2 kênh), SCI/UART (3 kênh), SPI (1 kênh), I2C, McBSP

Phương pháp nghiên cứu

Tác giả phối hợp các phương pháp nghiên cứu kỹ thuật thực nghiệm:

  1. Phương pháp phân tích - tổng hợp tài liệu: Thu thập, đối chiếu tài liệu kỹ thuật từ nhà sản xuất linh kiện bán dẫn, sách chuyên ngành điện tử công suất và tài liệu kiến trúc DSP của Texas Instruments.
  2. Phương pháp mô phỏng số: Thiết kế sơ đồ nguyên lý và khảo sát dạng sóng dòng - áp trên phần mềm PSIM và Matlab/Simulink cho các chế độ tải $R$, $R+L$, $R+L+E$ ở nhiều dải góc kích khác nhau.
  3. Phương pháp thiết kế và thi công phần cứng: Thiết kế sơ đồ nguyên lý, bố trí linh kiện, vẽ mạch in (PCB) và gia công chế tạo các bo mạch chức năng (mạch nguồn, mạch đệm ngõ vào, mạch đệm ngõ ra, mạch lực SCR).
  4. Phương pháp đo đạc thực nghiệm và thử sai: Lập trình nhúng từ Simulink sang DSP F28335, sử dụng máy hiện sóng (Oscilloscope) để đo đạc và đối chiếu dạng sóng xung kích cực cổng, điện áp pha biến áp, điện áp chỉnh lưu trên tải đèn và tải động cơ thực tế.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống chỉnh lưu tia 6 pha được module hóa thành các khối phần cứng và khối phần mềm liên kết chặt chẽ:

Kiến trúc phần cứng

  1. Máy biến áp nguồn 6 pha: Máy biến áp chuyên dụng tiếp nhận nguồn điện lưới 3 pha xoay chiều và tạo ra hệ thống điện áp 6 pha thứ cấp đối xứng gồm $A, B, C$ và $A', B', C'$ lệch pha nhau từng đôi một góc $60^\circ$, phục vụ cho mạch lực và làm tín hiệu đồng bộ.
  2. Khối nguồn nuôi: Sử dụng hai vi mạch ổn áp tuyến tính 7812 và 7912 để tạo ra nguồn điện áp đối xứng $+12\text{V}$ và $-12\text{V}$ cấp cho các vi mạch khuếch đại thuật toán và khối cách ly.
  3. Khối mạch đệm ngõ vào (Dò điểm Zero): Sử dụng IC khuếch đại thuật toán TL084 để lấy mẫu tín hiệu điện áp từ máy biến áp 6 pha, thực hiện so sánh điện áp và tạo xung vuông đồng bộ tương ứng với thời điểm điện áp qua điểm 0 (Zero Crossing Point), chuyển tiếp tín hiệu đồng bộ vào các chân ngắt ngoại vi / GPIO của card DSP F28335.
  4. Khối card điều khiển DSP TMS320F28335: Đóng vai trò xử lý trung tâm, tính toán góc trễ pha $\alpha$ dựa trên tín hiệu đồng bộ ngõ vào và tạo chuỗi 6 kênh xung kích điều khiển có độ trễ chính xác.
  5. Khối mạch đệm ngõ ra và cách ly: Tín hiệu xung điều khiển từ DSP có mức logic $3{,}3\text{V}$ được đưa qua IC đệm 74HC245, kết hợp IC ổn áp MIC29302 ADJ/TO220 để tương thích mức điện áp. Tín hiệu này sau đó được khuếch đại công suất qua các transistor H1061 và truyền qua biến áp xung nhằm cách ly điện thế hoàn toàn giữa mạch điều khiển điện áp thấp và mạch động lực điện áp cao.
  6. Khối mạch lực công suất: Gồm 6 van Thyristor (SCR) ghép nối theo sơ đồ hình tia, các diode 1N4007 đóng vai trò bảo vệ phân cực ngược, cung cấp dòng điện một chiều trực tiếp cho phần ứng của động cơ DC.

Kiến trúc phần mềm và giải thuật điều khiển

Chương trình điều khiển được thiết lập trực tiếp trên môi trường Matlab/Simulink thông qua các khối chức năng:

  • Khối xử lý tín hiệu ngắt và đồng bộ: Ghi nhận các thời điểm chuyển mạch tự nhiên thông qua tín hiệu so sánh từ mạch đệm ngõ vào.
  • Khối định thì và quét góc mở: Sử dụng các bộ định thời (Timer) nội của DSP để tính toán khoảng thời gian trễ tương ứng với góc kích $\alpha$ cài đặt.
  • Khối phân phối xung kích: Tạo ra hai nhóm xung lệch pha nhau: nhóm xung kích cho 3 pha thuận ($A, B, C$) và nhóm xung kích đảo cho 3 pha nghịch ($A', B', C'$), đảm bảo độ rộng xung kích và biên độ dòng kích cực cổng $I_G$ đủ điều kiện mở chắc chắn cho từng SCR.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày bối cảnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa và vai trò của kỹ thuật tự động hóa truyền động điện. Tác giả nêu bật tầm quan trọng bền vững của động cơ DC trong các cơ cấu điều khiển vị trí chính xác. Chương này phân tích chi tiết hai ứng dụng thực tiễn lớn của bộ chỉnh lưu tia 6 pha trong sản xuất công nghiệp:

  • Ứng dụng trong máy điện phân và xi mạ kim loại: Đòi hỏi nguồn điện một chiều dòng lớn, độ dập mạch điện áp thấp để đảm bảo chất lượng và độ bám dính của lớp mạ (như các hệ thống tủ điện phân ADP, tủ chỉnh lưu điện phân ACL, tủ điện phân phối APP).
  • Ứng dụng trong máy hàn điện: Phục vụ công nghệ hàn nóng chảy kim loại với dòng hàn ổn định và kiểm soát dòng năng lượng liên tục.

Ngoài ra, chương 1 tóm lược định hướng nghiên cứu điện tử công suất tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM và xác định rõ mục tiêu, phạm vi cùng phương pháp luận của đề tài.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 cung cấp cơ sở toán học và vật lý của các phần tử trong hệ thống:

  • Trình bày định nghĩa, phân loại chỉnh lưu không điều khiển (diode), có điều khiển toàn phần (SCR, IGBT) và bán phần.
  • Phân tích giải tích nguyên lý hoạt động của chỉnh lưu tia 6 pha điều khiển toàn phần trên tải $R$, tải $R+L$, tải $R+L+E$. Trình bày chi tiết đồ thị dạng sóng lý thuyết và kết quả mô phỏng trên phần mềm PSIM ở các góc kích: $\alpha = 0^\circ, 30^\circ, 60^\circ, 75^\circ, 90^\circ, 115^\circ$ (cho tải $R$), mô phỏng với điện cảm $L = 0{,}6$ (tải $R+L$) và mô phỏng với $L = 0{,}9, \alpha = 90^\circ$ (tải $R+L+E$).
  • Trình bày lý thuyết linh kiện đóng ngắt: cấu tạo, sơ đồ thay thế tương đương, nguyên lý kích dẫn và đặc tuyến V-A của SCR, Transistor BJT và Diode bán dẫn.
  • Khảo sát cấu tạo stato, rôto, cơ cấu chổi than - vành góp và phương trình mô men của động cơ điện một chiều.
  • Giới thiệu môi trường lập trình Matlab/Simulink và cấu trúc vi xử lý DSP TMS320F28335 (sơ đồ khối chức năng, sơ đồ chân 176 chân, bộ quản lý ngắt ngoại vi PIE, bộ tạo dao động và nhân tần PLL, mô-đun Watchdog).

Chương 3: Thiết kế và thi công mạch

Chương 3 trình bày toàn bộ quá trình tính toán, thiết kế nguyên lý, thiết kế mạch in và lắp ráp thực tế các phân hệ phần cứng:

  • Khối máy biến áp 6 pha: Trình bày nguyên lý quấn dây, kết cấu lõi thép kỹ thuật điện để tạo 6 pha đối xứng từ nguồn lưới 3 pha.
  • Mạch nguồn: Bản vẽ nguyên lý, mạch in và danh mục linh kiện ổn áp sử dụng IC 7812 và 7912.
  • Mạch đệm ngõ vào: Bản vẽ nguyên lý, sơ đồ bố trí chân và mạch in sử dụng IC TL084 phục vụ khâu dò điểm không của điện áp.
  • Mạch đệm ngõ ra: Thiết kế sử dụng IC đệm logic 74HC245, IC ổn áp điều chỉnh MIC29302 ADJ/TO220, tầng khuếch đại Transistor công suất H1061 phối hợp với biến áp xung cách ly.
  • Mạch công suất: Sơ đồ nguyên lý, bố trí mạch in cho 6 van SCR kèm diode bảo vệ 1N4007.
  • Chương trình điều khiển nhúng: Sơ đồ khối giải thuật lập trình trên Simulink kết nối với khối dò zero và khối phát xung kích phân phối cho các pha $A, B, C$ và các pha đảo $A', B', C'$.

Chương 4: Kết quả thực nghiệm

Chương 4 ghi nhận các kết quả đo đạc thực nghiệm trên hệ thống phần cứng hoàn thiện thông qua máy hiện sóng Oscilloscope:

  • Kết quả dạng sóng xung kích: Ghi nhận đồ thị xung kích trên cực cổng các cặp van lệch pha $180^\circ$: cặp pha $A - A'$ (kênh màu cam pha A, kênh màu xanh pha A'), cặp pha $B - B'$ và cặp pha $C - C'$.
  • Dạng sóng điện áp nguồn 6 pha: Ghi nhận đồ thị dạng sóng 3 pha thuận ($A, B, C$) và 3 pha đảo ($A', B', C'$) thu được từ thứ cấp máy biến áp.
  • Dạng sóng điện áp trên tải đèn (tải $R$): Thu nhận chuỗi đồ thị dạng sóng điện áp ngõ ra tương ứng với 9 giá trị góc kích cài đặt: $0^\circ, 15^\circ, 30^\circ, 45^\circ, 60^\circ, 75^\circ, 90^\circ, 105^\circ, 120^\circ$.
  • Dạng sóng điện áp trên tải động cơ DC ($R+L+E$): Ghi nhận dạng sóng điện áp thực tế trên phần ứng động cơ DC ở các góc kích tương ứng từ $0^\circ$ đến $120^\circ$ (bước nhảy $15^\circ$).

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Đánh giá mức độ hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án, khẳng định tính đúng đắn của giải thuật điều khiển góc kích trên kit DSP TMS320F28335 khi ghép nối với mô hình chỉnh lưu tia 6 pha thực tế, đồng thời định hình các hướng mở rộng đề tài trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật chính

Đồ án đã chế tạo thành công hệ thống phần cứng hoàn chỉnh và xây dựng giải thuật điều khiển số đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật đề ra:

  • Chế tạo hoàn chỉnh 4 module mạch in chuyên dụng: Mạch nguồn đối xứng ($\pm 12\text{V}$), Mạch đệm ngõ vào (TL084), Mạch đệm ngõ ra cách ly biến áp xung (74HC245, MIC29302, H1061) và Mạch lực công suất 6 van SCR.
  • Xây dựng thành công mô hình nhúng điều khiển phát xung kích trên Matlab/Simulink giao tiếp trực tiếp với phần cứng DSP TMS320F28335.
  • Thực nghiệm đo đạc và kiểm chứng thành công dạng sóng điện áp trên hai dạng tải thực tế qua 9 mức góc kích:
Góc kích $\alpha$ thực nghiệm Phản ứng dạng sóng tải đèn (Tải thuần trở $R$) Phản ứng dạng sóng tải động cơ DC (Tải $R+L+E$)
$0^\circ$ Dẫn hoàn toàn chu kỳ, điện áp ngõ ra đạt giá trị cực đại, độ dợn sóng $6\text{ pul}/chu kỳ$. Điện áp liên tục đặt lên phần ứng động cơ, động cơ vận hành ở dải tốc độ cao nhất.
$15^\circ - 45^\circ$ Điện áp bắt đầu bị cắt góc mở ở đầu bán kỳ, giá trị trung bình điện áp giảm dần đều. Dạng sóng có sự duy trì dòng do điện cảm cuộn dây phần ứng, động cơ quay ổn định.
$60^\circ$ Xuất hiện điểm gián đoạn điện áp khi $\alpha \ge \pi/3$, điện áp về 0 giữa các khoảng chuyển mạch. Dạng sóng điện áp chịu ảnh hưởng kết hợp của điện cảm $L$ và sức phản điện động $E$.
$75^\circ - 105^\circ$ Khoảng dẫn của mỗi SCR bị thu hẹp đáng kể, điện áp trung bình ngõ ra giảm sâu. Điện áp ngõ ra có biên độ thấp, xuất hiện rõ đoạn điện áp bằng sức phản điện động $E$.
$120^\circ$ Xung điện áp chỉ còn các đỉnh hẹp, giá trị điện áp trung bình tiến dần về 0. Động cơ hoạt động ở vùng giới hạn tốc độ thấp trước khi dừng hẳn.

Đóng góp kỹ thuật của đề tài

  1. Ứng dụng công nghệ điều khiển số tiên tiến: Thay thế hoàn toàn các mạch tạo xung analog truyền thống (vốn cồng kềnh, dễ trôi dạt thông số do nhiệt độ) bằng bộ xử lý DSP TMS320F28335 tốc độ cao $150\text{ MHz}$, mang lại khả năng định thời cực kỳ chuẩn xác cho 6 kênh xung kích.
  2. Quy trình tích hợp phần mềm - phần cứng trực quan: Ứng dụng thành công phương pháp nhúng code tự động từ Matlab/Simulink xuống kit DSP, giúp rút ngắn thời gian phát triển giải thuật và tạo thuận lợi cho việc hiệu chỉnh góc kích.
  3. Mô hình phục vụ đào tạo và thực nghiệm: Hệ thống được thiết kế dạng module hóa rõ ràng, trở thành bộ công cụ trực quan phục vụ nghiên cứu và giảng dạy chuyên ngành Điện tử công suất và Truyền động điện tại nhà trường.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Hệ thống thực nghiệm trong đề tài đang vận hành ở chế độ điều khiển vòng hở (Open-loop control), góc kích $\alpha$ được thiết lập cố định từ chương trình mà chưa có mạch phản hồi kín (Closed-loop) để tự động ổn định tốc độ hoặc dòng điện phần ứng khi tải thay đổi.
  • Chưa khảo sát sâu sự phân tích sóng hài bậc cao ở ngõ vào lưới điện và ảnh hưởng của hệ số công suất $\cos\phi$ trong các chế độ góc mở lớn.

Hướng nghiên cứu tiếp

Theo định hướng của nhóm tác giả trong văn bản:

  1. Xây dựng hệ thống điều khiển vòng kín hoàn chỉnh cho động cơ DC, tích hợp các thuật toán điều khiển tự động (như PID số, điều khiển thích nghi) sử dụng bộ chuyển đổi ADC 12-bit có sẵn trên DSP để hồi tiếp dòng điện và tốc độ từ cảm biến encoder/tacho.
  2. Tối ưu hóa thiết kế phần cứng theo tiêu chuẩn công nghiệp nhằm mở rộng công suất, ứng dụng trực tiếp cho các hệ thống nguồn mạ điện phân kim loại và máy hàn điện công nghiệp.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật giá trị dành cho:

  • Sinh viên và giảng viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử, Tự động hóa: Tham khảo tài liệu giảng dạy và thực hành trong môn học Điện tử công suất nâng cao, Thiết kế hệ thống nhúng và Truyền động điện.
  • Người làm nghiên cứu về DSP C2000: Cung cấp tài liệu tra cứu trực tiếp về cấu hình phần cứng, bản đồ thanh ghi, hệ thống ngắt PIE, khối tạo xung và quy trình nhúng từ Simulink sang DSP TMS320F28335.
  • Kỹ sư thiết kế nguồn công suất: Cung cấp giải pháp phần cứng thực tế về mạch cách ly biến áp xung (kết hợp 74HC245, MIC29302, H1061) và mạch phát hiện điểm qua 0 sử dụng TL084.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đề tài sử dụng sơ đồ chỉnh lưu tia 6 pha thay vì sơ đồ cầu 3 pha?

Sơ đồ chỉnh lưu tia 6 pha cung cấp điện áp ngõ ra có tần số đập mạch cao gấp 6 lần tần số nguồn ($300\text{ Hz}$ với lưới $50\text{ Hz}$), giúp giảm nhỏ kích thước bộ lọc một chiều, đồng thời mỗi van Thyristor chỉ phải dẫn dòng trong một khoảng thời gian ngắn ($\pi/3$), rất phù hợp với các ứng dụng công nghiệp chuyên biệt cần dòng điện một chiều lớn như mạ điện phân và hàn điện.

2. Card DSP F28335 đảm nhận nhiệm vụ gì trong hệ thống?

Card DSP F28335 tiếp nhận tín hiệu ngắt đồng bộ từ mạch dò điểm zero (ngõ ra của TL084), xử lý tính toán thuật toán định thời tương ứng với góc kích $\alpha$ cài đặt, sau đó xuất 6 chuỗi xung điều khiển kích mở cực cổng cho 6 van SCR đúng theo thứ tự pha tự nhiên mà không xảy ra hiện tượng trùng dẫn gây ngắn mạch.

3. Tầng đệm ngõ ra cách ly sử dụng những linh kiện then chốt nào?

Tầng đệm ngõ ra sử dụng IC đệm mức logic 74HC245, IC ổn áp điều chỉnh MIC29302 ADJ/TO220, các transistor công suất H1061 để nâng dòng kích, và các biến áp xung để cách ly điện áp hoàn toàn giữa vi xử lý DSP ($3{,}3\text{V}$) và mạch lực SCR điện áp cao.

4. Mạch đệm ngõ vào thực hiện nhiệm vụ dò điểm zero bằng linh kiện gì?

Mạch đệm ngõ vào sử dụng vi mạch khuếch đại thuật toán TL084 để so sánh các điện áp pha từ máy biến áp 6 pha, tạo ra các xung vuông đồng bộ chuyển mạch tự nhiên để đưa về các chân GPIO/ngắt ngoại vi của card DSP.

5. Dải góc kích $\alpha$ đã được kiểm chứng thực nghiệm trên những giá trị nào?

Đề tài đã thực hiện đo đạc và ghi nhận dạng sóng thực tế trên máy hiện sóng Oscilloscope ở 9 mức góc kích bao gồm: $0^\circ, 15^\circ, 30^\circ, 45^\circ, 60^\circ, 75^\circ, 90^\circ, 105^\circ$ và $120^\circ$ trên cả tải đèn thuần trở và tải động cơ DC.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp "Chỉnh lưu tia 6 pha có điều khiển dùng card DSP F28335 cho động cơ DC" của sinh viên Nguyễn Trọng Viễn và Nguyễn Chí Linh đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu nghiên cứu từ cơ sở lý thuyết, mô phỏng trên PSIM/Simulink đến chế tạo và vận hành thành công mô hình phần cứng thực nghiệm. Việc làm chủ kỹ thuật nhúng điều khiển số trên vi xử lý DSP TMS320F28335 đã giải quyết chính xác bài toán đồng bộ và phát xung kích góc mở $\alpha$ cho bộ chỉnh lưu tia 6 pha. Kết quả nghiên cứu là tài liệu kỹ thuật có độ tin cậy cao, đóng góp thiết thực cho hoạt động giảng dạy thực hành tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM và tạo nền tảng phát triển các bộ nguồn chỉnh lưu công suất lớn trong công nghiệp.