Đặt vấn đề: Trong những năm gần đây với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của các lĩnh vực khoa học ứng dụng điện tử công suất vào công nghiệp nói chung và công nghiệp điện tử nói riêng, các thiết bị điện tử có công suất lớn đã đƣợc chế tạo ngày càng nhiều,đặc biệt là các ứng dụng của nó vào các ngành kinh tế quốc dân và đời sống, làm cho yêu cầu về sự hiểu biết thiết kế các loại thiết bị này hết sức cần thiết đối với kĩ sƣ ngành điện. Hiện nay trong những cơ sở xí nghiệp công nghiệp việc sử dụng các động cơ công suất lớn và nguồn điện cao áp là rất phổ biến dẫn đến những thách thức về đảm bảo an toàn cho con ngƣời. Với sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật vi xử lý và vi tính, ngƣời ta đã tổng hợp ra các hệ điều khiển rất phức tạp, trong đó thiết bị điều khiển chính là máy tính có thêm các thiết bị ghép phối. Các thuật toán điều khiển đƣợc tính toán theo các phƣơng pháp tối ƣu và thích nghi.
Hơn nữa, sự xuất hiện của nhiều công cụ phần mềm làm xúc tiến mạnh mẽ việc nghiên cứu phát triển các hệ thống điều khiển tự động, trong đó phải kể đến phần mềm Matlab là công cụ do MathWorks xây dựng nên. Đến năm 2008, phần mềm này đã có đến phiên bản 8. Điều này có nghĩa là công nghệ truyền động đang chuyển từ hộp/tủ điều khiển sang vị trí ứng dụng. Bƣớc tiến này có nhiều ƣu điểm vì kiểu điều khiển phân tán mang lại tính linh hoạt cao hơn trong quá trình lập kế hoạch.
Tuy nhiên, ƣu điểm chính là chúng ta có thể thực sự tiết kiệm đƣợc thông qua việc giảm chi phí đi dây cáp và chi phí lập kế hoạch, lắp ráp, vận hành và bảo dƣỡng.2 Mục tiêu đề tài: Mục tiêu của đề tài là thực hiện thiết kế và thi công mô hình hệ thống chỉnh lƣu tia 6 pha sử dụng card DSP F28335 để điều khiển.3 Tính cấp thiết của đề tài: Là cơ sở lý thuyết nghiên cứu trong lĩnh vực giảng dạy. Là cơ sở trong lĩnh vực ứng dụng điều khiển mô hình thực. Dễ dàng thiết kế và điều khiển.4 Lý do chọn đề tài: Đối với sinh viên mới bắt đầu đi vào nghiên cứu có một đề tài có tính ứng dụng rộng rãi, đa dạng và sát với thực tế là hết sức quan trọng vì sau khi nghiên cứu thành công đề tài, sinh viên là ngƣời trực tiếp thụ hƣởng đƣợc nhiều thành quả nhất. Quá trình thực hiện đề tài là một lần trải nghiệm thực tế vô cùng bổ ích.
Hiện nay, các hệ thống điều khiển tự động không chỉ đƣợc sử dụng trong Công nghiệp mà ngày càng đi sâu vào đời sống xã hội của con ngƣời, từ những ứng dụng lớn trong những nhà máy sản xuất cho tới những thiết bị gia dụng sử dụng hằng ngày. Với đồ án tốt nghiệp, nhóm đã quyết định chọn làm đề tài: “CHỈNH LƢU TIA 6PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG CARD DSP F28335 CHO ĐỘNG CƠ DC’’ Sơ đồ chỉnh lƣu tia sáu pha chủ yếu đƣợc sử dụng trong các lĩnh vực mả yêu cầu tần số dợn sóng của điện áp cao, để điều chỉnh chính xác góc chuyển mạch tránh trƣờng hợp trùng dẫn ngắn mạch nhóm quyết dịnh dùng card DSP để điều khiển cho mạch kích. Ngoài ra vìcard DSP hiện đƣợc sử dụng khá rộng rãi với nhiều tính năng, đƣợc hỗ trợ về phần mềm và phần cứng rất đa dạng, có nhiều sự hỗ trợ trực tuyến qua mạng nhƣ tài liệu hỗ trợ và phần mềm.5 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: - Đối tƣợng nghiên cứu: Chƣơng trình Matlab, Các module của hệ thống chỉnh lƣu tia 6 pha - Phạm vi nghiên cứu: Xây dựng cơ sở lý thuyết, mô phỏng luật điều khiển góc zero và nhúng vào mô hình thực.6 Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu: 1.1Cách tiếp cận: - Tài liệu trên sách, báo chí. - Tài liệu trên mạng Internet.
- Thử sai trên mô hình thực.2 Phƣơng pháp nghiên cứu: Tác giả sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu thực hiện đề tài: 2 do an Đọc tài liệu, tổng quan và định hƣớng thiết kế. Thực nghiệm trên mô hình thiết kế. Đo kết quả thực nghiệm để đạt kết quả lý thuyết. So sánh và phân tích.2 MỘT SỐ ỨNG DỤNG: 1.1 Việc ứng dụng chỉnh lƣu tia sáu pha trong đời sống: 1.1 Ứng dụng làm máy điện phân,xi mạ kim loại: Điện phân có vai trò vô cùng quan trọng trong sản xuất công nghiệp, đặc biệt là trong quá trình điều chế và phân tách kim loại hoặc có thể mạ kim lên bề mặt các hợp chất và có thể tạo ra nhiều hợp kim và kim loại quan trọng.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ vật liệu thì công nghệ mạ điện cũng có những bƣớc tiến dài.Đối với vật liệu nền về nguyên tắc là kiem loại nhƣng ngày nay nó có thể là phi kim hoặc đôi khi còn là chất dẻo gốm sứ composit.Lớp mạ cũng vậy ngoài kim loại ra còn có thể là phi kim. Tuy nhiên việc chọn vật liệu nền và mạ còn tùy thuộc vào trình độ công nghệ,vào tính chất cần có của lớp mạ và giá thành.Chỉ có những công nghệ nào ổn định trong một thời gian dài mơi đƣợc ứng dụng vào trong sản xuất nhƣng nhìn chung các công nghệ đó đều sử dụng sơ đồ điện phân nhƣ sau: Hình 1.1:Nguyên lý máy điện phân 3 do an Nguồn điện một chiều có một vai trò rất quan trọng bởi nó cung cấp năng lƣợng cho quá trình mạ,đồng thời chất lƣợng của nguồn một chiều sẽ ảnh hƣởng trực tiếp đến chất lƣợng mạ. Hiện nay, tại Việt Nam đã chế tạo ra các hệ thống tủ chỉnh lƣu điện phân nhƣ:Tủ điện phân ADP;Tủ chỉnh lƣu điện phan ACL, Tủ điện phân phối APP và máy biến áp chỉnh lƣu. Hệ thống tủ điện phân đƣợc nhà thiết ké chế tạo lăp ráp trong nƣớc trên cơ sở các thiết bị tiêu chuẩn của các nƣớc châu Âu và khối nƣớc G7.2: Hệ thống bồn điện phân luyện đồng 1.2 Ứng dụng làm máy hàn điện: Trong sản xuất công nghiệp, ngành công nghiệp hàn điện đã ra đời tƣ rất sớm nhằm phục vụ cho nhu cầu sản xuât thiết bị, chi tiêt máy hay các sản phẩm dân dụng khác.
Hàn là quá trình công nghệ sản xuất các kết cấu không thể tháo rời đƣợc từ kim loại, hợp kim và các vật liệu khác. Bằng sự hàn nóng chảy có thể liên kết đƣợc hầu hết các kim loại và hợp kim với chiều dày bất kỳ. Có thể hàn các kim loại và hợp kim không đồng nhất. Nguyên lý của hàn: Khi hàn nóng chảy kim loại ở mối hàn hàn đạt tới trạng thái lỏng.
Sự nóng chảy cục bộ của kim loại cơ bản đƣợc thực hiện tại các mép của phần tử ghép. Có thể hàn bằng cách làm chảy kim loại cơ bản hoặc làm chảy kim 4 do an loại cơ bản và vật liệu bổ sung. Kim loại cơ bản hoặc kim loại cơ bản và kim loại bổ sung nóng chảy tự rót vào bể hàn và tẩm ƣớt bề mặt rắn của các phần tử ghép. Khi tắt nguồn đốt nóng kim loại lỏng nguội và đông đặc-kết tinh, sau khi bể hàn kết tinh tạo thành mối hàn nguyên khối với cấu trúc liên kết hai chi tiết làm một.
Với sự phát triển về công nghệ và sự ra đời của các linh kiện điện tử mới, ngành công nghiệp hàn điện ngày càng phát triển mạnh mẽ hơn.3: Công nghệ hàn điện 1.2 Vấn đề nghiên cứu chỉnh lƣu tia sáu pha tại ĐH SPKT: Trƣờng ĐHSPKT TP là một trƣờng trọng điểm quốc gia về đào tạo, bồi dƣỡng và nghiên cứu khoa học, có uy tín, ngang tầm với các trƣờng đại học lớn trong nƣớc, tiếp cận, hòa nhập với các trƣờng đại học trong khu vực và thế giới. Trƣờng đã đƣợc Bộ Giáo dục và Đào tạo cho phép thành lập Viện Nghiên cứu và Phát triển Giáo dục chuyên nghiệp và Trung tâm Nghiên cứu và chuyển giao công nghệ để đẩy mạnh lĩnh vực này hơn nữa. Theo xu hƣớng công nghệ, Trƣờng đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh luôn tìm tòi, nghiên cứu để cung cấp nhiều công nghệ mới và phát triển tri thức vì lợi ích của cộng đồng thông qua các hoạt động nghiên cứu và ứng dụng cơ bản, triển khai và tƣ vấn khoa học công nghệ.
Hàng năm, từ đề tài nghiên cứu khoa học của giảng viên, sinh viên. có hàng trăm sản phẩm gồm: công nghệ, phần mềm, thiết bị công nghiệp, mô hình giảng dạy đƣợc chuyển giao cho xã hội. Đề tài nghiên cứu chỉnh lƣu tia sáu pha có điều khiển dùng card DSP vẫn còn là một đề tài mới đang trong quá trình nghiên cứu thử nghiệm nhằm giải quyết các nhu cầu phục vụ cho các ngành công nghiệp xi mạ điện phân, hàn điện… 5 do an Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái niệm và phân loại bộ chỉnh lưu: 2.1 Khái niệm: Bộ chỉnh lƣu là mạch điện bao gồm các linh kiện điện tử dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Bộ chỉnh lƣu có thể đƣợc sử dụng trong các bộ nguồn cung cấp dòng điện một chiều.Phần tử tích cực trong bộ chỉnh lƣu có thể là các diode bán dẫn, các đèn chỉnh lƣu thủy ngân hoặc các linh kiện khác.2 Phân loại bộ chỉnh lƣu: Với việc chọn lựa các loại linh kiện bán dẫn để chỉnh lƣu ta có: - Chỉnh lƣu không điều khiển: dùng diode - Chỉnh lƣu có điều khiển: + Điều khiển toàn phần dùng SCR,IGBT,… + Điều khiển bán phần dùng diode kết hợp với SCR,… Với việc sắp xếp các linh kiện chỉnh lƣu ta có sơ đồ chỉnh lƣu hình tia và sơ đồ chỉnh lƣu hình cầu.2 Cấu trúc bộ chỉnh lƣu tia 6 pha điều khiển toàn phần: 2.1 Chỉnh lƣu tia 6 pha có điều khiển tải R: 2.1 Cơ sở lý thuyết: ua SCR1 ub SCR2 Ua,b,c a c’ b a’ c b’ A SCR3 uc t 0 R Id B α=00 t Ud α=300 C Ua’ SCR4 t 0 0 α=600 t Ub’ 0 SCR5 α=900 t Uc’ SCR6 0 π/3 2π/3 7π/3 Hình 2.1: Đồ thị dạng sóng điện áp vào và điện áp trên tải R tia 6 pha có điều khiển Trƣờng hợp: α < π/3 Xét : π/3 +α ÷ 2 π/3+α VA>VK và VG đƣợc kích SCR1 dẫn 2π/3 +α ÷ 3 π/3+α VA>VK và VG đƣợc kích SCR6 dẫn 3π/3 +α ÷ 4 π/3+α VA>VK và VG đƣợc kích SCR2 dẫn 4π/3 +α ÷ 5 π/3+α VA>VK và VG đƣợc kích SCR4 dẫn 5π/3 +α ÷ 6 π/3+α VA>VK và VG đƣợc kích SCR3 dẫn 6π/3 +α ÷ 7 π/3+α VA>VK và VG đƣợc kích SCR5 dẫn Trƣờng hợp: α > π/3.