Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Lĩnh vực điều khiển và truyền động điện đóng vai trò then chốt trong các hệ thống công nghiệp và sản xuất hiện đại. Sự kết hợp giữa kỹ thuật điện tử công suất và kỹ thuật vi xử lý đã tối ưu hóa hiệu suất làm việc của các loại động cơ xoay chiều, đặc biệt là động cơ không đồng bộ ba pha và động cơ không chổi than. Trong thực tế, các giải pháp biến tần thương mại nhập ngoại (như Mitsubishi D700, Panasonic) tuy có tính năng hoàn thiện nhưng giá thành cao, chưa thực sự phù hợp với các ứng dụng quy mô vừa và nhỏ hoặc các dây chuyền phân loại thủ công trong sản xuất nông nghiệp. Kỹ thuật điều chế độ rộng xung hình sin (SinPWM) được ứng dụng rộng rãi nhằm tạo ra nguồn điện áp xoay chiều ba pha có tần số và biên độ điều chỉnh linh hoạt, đồng thời duy trì sự ổn định trước các hiện tượng nhiễu trong môi trường công nghiệp. Xuất phát từ bối cảnh đó, đề tài "Thiết kế và thi công máy biến tần 3 pha" được thực hiện nhằm xây dựng một mô hình biến tần nguồn áp hoàn chỉnh, làm chủ giải thuật điều khiển và phần cứng thực nghiệm.

Mục tiêu chung của đồ án là nghiên cứu phương pháp điều khiển thay đổi tần số và điện áp đầu ra của bộ biến đổi dựa trên thuật toán điều chế độ rộng xung SinPWM ứng dụng vi điều khiển STM32F103C8T6, đồng thời phân tích và chế tạo mô hình phần cứng gồm khối chỉnh lưu, khối nghịch lưu và khối điều khiển.

Các mục tiêu cụ thể được xác định bao gồm:

  1. Tìm hiểu và thiết kế bộ biến tần ba pha theo phương pháp điều chế SinPWM.
  2. Khảo sát các chức năng của module PWM tích hợp trong vi điều khiển.
  3. Phân tích nguyên tắc đóng cắt của các khóa bán dẫn trong bộ nghịch lưu.
  4. Kiểm tra, đo đạc và đánh giá dạng sóng điện áp ngõ ra của hệ thống.
  5. Xây dựng giải thuật điều khiển, lập trình firmware và chế tạo mô hình thực tế.
  6. Thiết kế giao diện tùy chỉnh và hiển thị thông số tần số trên màn hình LCD 16x2.
  7. Thử nghiệm điều khiển động cơ không chổi than.

Nhiệm vụ nghiên cứu được phân chia thành 10 nội dung thực hiện:

  • Nội dung 1: Nghiên cứu ngôn ngữ lập trình trên phần mềm STM32CubeIDE và lập trình điều khiển vi điều khiển STM32F103C8T6.
  • Nội dung 2: Nghiên cứu cấu trúc các khối chức năng trong máy biến tần.
  • Nội dung 3: Nghiên cứu thuật toán điều chế độ rộng xung SinPWM.
  • Nội dung 4: Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của bộ chỉnh lưu và bộ nghịch lưu.
  • Nội dung 5: Xây dựng giao diện tùy chỉnh thông số và hiển thị kết quả trên LCD 16x2.
  • Nội dung 6: Thi công phần cứng, chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống.
  • Nội dung 7: Thiết kế mô hình cơ khí và bố trí hệ thống.
  • Nội dung 8: Thực nghiệm vận hành toàn hệ thống và tiến hành tối ưu hóa.
  • Nội dung 9: Biên soạn báo cáo tổng kết đồ án.
  • Nội dung 10: Bảo vệ luận văn tốt nghiệp.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống biến tần gián tiếp ba pha nguồn áp sử dụng thuật toán SinPWM điều khiển qua vi điều khiển ARM Cortex-M3. Phạm vi nghiên cứu về mặt thông số kỹ thuật bao gồm: điện áp ngõ vào 220V AC, điện áp ngõ ra ba pha 12V AC mỗi pha, dải tần số điều chỉnh từ 20Hz đến 100Hz, công suất hoạt động lớn hơn 100W và dòng điện định mức từ 3A đến 5A. Về mặt không gian và thời gian, đề tài được triển khai tại Bộ môn Điện tử Công nghiệp, Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh trong thời gian từ ngày 11/09/2023 đến ngày 30/12/2023 và hoàn thành bảo vệ vào tháng 01/2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng trên nền tảng lý thuyết điện tử công suất và kỹ thuật điều khiển số. Hệ thống biến đổi tần số được phân loại thành hai nhóm chính:

  • Biến tần trực tiếp (Cycloconverter): Thực hiện biến đổi trực tiếp nguồn điện xoay chiều có điện áp và tần số cố định thành nguồn điện xoay chiều có điện áp và tần số điều chỉnh được mà không qua khâu trung gian một chiều. Tần số đầu ra bị giới hạn nhỏ hơn tần số lưới ($f_1 < f_{lưới}$). Mặc dù có hiệu suất cao ở dải công suất cực lớn, mạch biến tần trực tiếp 3 pha đòi hỏi số lượng van Thyristor rất lớn (từ 18 đến 36 van), cấu trúc cồng kềnh và chất lượng điện áp ra thấp.
  • Biến tần gián tiếp: Chuyển đổi nguồn xoay chiều thành một chiều qua bộ chỉnh lưu và bộ lọc DC-link, sau đó nghịch lưu thành nguồn xoay chiều có tần số biến đổi. Dựa vào cấu trúc khâu trung gian, hệ thống được chia thành biến tần nghịch lưu áp (VSI - Voltage Source Inverter, sử dụng tụ điện $C$ lớn để làm phẳng điện áp và bù công suất phản kháng) và biến tần nghịch lưu dòng (CSI - Current Source Inverter, sử dụng cuộn cảm $L$ lớn làm phẳng dòng điện). Đề tài lựa chọn cấu trúc biến tần gián tiếp nguồn áp.

Về phương pháp điều chế độ rộng xung SinPWM, tín hiệu đóng cắt van bán dẫn được tạo ra bằng cách so sánh sóng sin tham chiếu ba pha ($V_{control}$) lệch nhau $120^\circ$ với sóng mang tam giác tần số cao ($V_{tri}$, dải tần 2 kHz - 10 kHz). Các mối quan hệ toán học cơ bản bao gồm:

  • Tỉ số điều biến biên độ: $m_a = \frac{V_{control}}{V_{tri}}$ (hoạt động trong vùng tuyến tính $0 < m_a < 1$).
  • Tỉ số điều tần: $m_f = \frac{f_{tri}}{f_{control}}$ (được chọn là số lẻ và bội số của 3 để triệt tiêu các sóng hài bậc chẵn và sóng hài bội 3 trong điện áp dây đầu ra).
  • Điện áp pha và điện áp dây cực đại: $$V_{A0} = \frac{V_{dc}}{2} \cdot m_a \cdot \sin(\theta)$$ $$V_{AB} = V_{A0} - V_{B0} = \frac{\sqrt{3}}{2} V_{dc} \cdot m_a \cdot \sin\left(\theta + \frac{\pi}{6}\right)$$ $$V_{line-to-line-max} = \frac{\sqrt{3}}{2} V_{dc} \quad (\text{khi } m_a = 1)$$

Để triển khai giải thuật trên vi điều khiển số, độ rộng xung PWM và tần số băm xung được xác định theo cấu hình thanh ghi:

  • Độ rộng xung: $d = \frac{w}{P + 1}$ ($w$ là giá trị thanh ghi so sánh, $P$ là giá trị thanh ghi chu kỳ).
  • Tần số xung băm: $f_{PWM} = \frac{f_{clk}}{P + 1}$.
  • Thời gian trễ an toàn chống trùng dẫn (Deadtime): $T_{trễ} = (\text{Giá trị thanh ghi trễ} + 1) \times T_{clk}$.
  • Số lượng mẫu trong bảng Sin ($N$): $N = \frac{f_{PWM(max)}}{f_{modulation(max)}}$. Bảng Sin chứa các giá trị lượng giác từ $0$ đến $2\pi$. Ba con trỏ đọc bảng Sin lệch nhau $120^\circ$ ứng với 3 pha.
  • Tần số đầu ra của sóng sin: $f_{out} = \frac{1}{(N + 1) \cdot T_{ngắt}}$, trong đó $T_{ngắt} = T_{clk} \cdot PeriodValue$. Để thay đổi tần số $f_{out}$, vi điều khiển cập nhật lại giá trị chu kỳ ngắt theo công thức: $$PeriodValue = \frac{f_{clk}}{(N + 1) \cdot f_{out}} - 1$$

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa tính toán lý thuyết, thiết kế sơ đồ nguyên lý, vẽ mạch in PCB, lập trình nhúng trên môi trường STM32CubeIDE và đo kiểm thực nghiệm bằng các thiết bị đo chuyên dụng (dao động ký, đồng hồ đo).

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống phần cứng của máy biến tần 3 pha được thiết kế phân tầng theo các khối chức năng độc lập nhằm đảm bảo độ tin cậy và khả năng chống nhiễu:

Khối chức năng Linh kiện / Thiết bị chính Thông số kỹ thuật Vai trò trong hệ thống
Khối nguồn sơ cấp Module AC-DC $V_{in}: 100-240\text{VAC}$, $V_{out}: 24\text{VDC} - 6\text{A}$, $P: 150\text{W}$ Cung cấp nguồn DC trung gian cho cầu nghịch lưu
Khối nguồn điều khiển Adapter Sunshine 5V $V_{in}: 100-240\text{VAC}$, $V_{out}: 5\text{VDC} - 3\text{A}$, $P: 15\text{W}$ Cấp nguồn cho vi điều khiển STM32 và LCD
Khối nguồn mạch lái IC ổn áp 7815 $V_{in}: 17-35\text{VDC}$, $V_{out}: 15\text{VDC}$, $I_{out}: 1.5\text{A}$ Hạ áp từ 24VDC xuống 15VDC nuôi IC TLP250
Khối xử lý trung tâm STM32F103C8T6 Lõi ARM Cortex-M3, 32-bit, 72 MHz, 64KB Flash, 20KB RAM Tạo 6 xung SinPWM, tính toán tần số, quét LCD
Khối lái và cách ly 6 $\times$ Optocoupler TLP250 Điện áp nuôi: 10–35V, dòng ra $\pm 2\text{A}$, cách ly $2500\text{Vrms}$ Cách ly quang giữa MCU và tầng công suất, lái cổng MOSFET
Khối nghịch lưu 3 pha 6 $\times$ MOSFET IRF540 Gói TO-220, $V_{DS}: 100\text{V}$, $I_D: 23\text{A}$, $P_D: 100\text{W}$, $V_{GS(th)}: 2-4\text{V}$ Cầu nghịch lưu 3 nhánh đóng cắt chuyển đổi DC sang AC
Khối hiển thị LCD 16x2 Điện áp hoạt động: 5VDC, giao tiếp 4-bit Hiển thị giá trị tần số vận hành của hệ thống

Quy trình thiết kế và triển khai firmware bao gồm các bước cấu hình ngoại vi trên STM32CubeIDE:

  1. Cấu hình RCC và SYS: Thiết lập bộ dao động thạch anh ngoài và nhân tần số qua PLL để CPU hoạt động ở tốc độ tối đa 72 MHz.
  2. Cấu hình Timer 1 (TIM1): Sử dụng Timer nâng cao để phát 3 cặp xung PWM bổ sung trên các kênh CH1/CH1N, CH2/CH2N, CH3/CH3N; kích hoạt chức năng Deadtime tự động để ngăn ngừa hiện tượng ngắn mạch nhánh cầu do trùng dẫn.
  3. Cấu hình ngắt ADC1: Đọc điện áp tương tự từ biến trở điều chỉnh tốc độ, chuyển đổi giá trị analog sang số nhằm tính toán dải tần số mong muốn từ 20Hz đến 100Hz.
  4. Cấu hình GPIO và thư viện LCD: Thiết lập các chân xuất dữ liệu điều khiển màn hình LCD 16x2 hiển thị trạng thái làm việc và tần số.
  5. Giải thuật ngắt Timer: Định thời chu kỳ ngắt để lần lượt đọc các giá trị tức thời từ bảng tra Sin (Lookup Table) nạp vào thanh ghi so sánh của từng kênh PWM, đảm bảo quy luật lệch pha $120^\circ$ giữa ba pha A, B, C.

Phần cứng được thi công hoàn chỉnh trên hai bo mạch in (PCB) riêng biệt gồm: Bo mạch điều khiển (chứa STM32F103C8T6, mạch lái TLP250, khối ổn áp 7815 và giao tiếp LCD) và Bo mạch động lực (chứa 6 MOSFET IRF540 gắn cánh tản nhiệt và các cổng kết nối công suất). Toàn bộ hệ thống được đóng gói trong hộp bảo vệ cơ khí hoàn chỉnh.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 giới thiệu tính cấp thiết của việc nghiên cứu biến tần điều khiển động cơ bằng phương pháp SinPWM trong bối cảnh các thiết bị công nghiệp nhập ngoại có chi phí cao. Tác giả xác định rõ mục tiêu chế tạo máy biến tần 3 pha nguồn áp, vạch ra 10 nội dung nghiên cứu cụ thể, xác lập các giới hạn kỹ thuật của mô hình (tần số 20Hz - 100Hz, áp vào 220VAC, áp ra 3 pha 12VAC, công suất > 100W, dòng 3-5A) và khái quát cấu trúc 6 chương của báo cáo.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 trình bày toàn diện lý thuyết điện tử công suất liên quan đến biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp (nghịch lưu áp, nghịch lưu dòng). Phân tích nguyên lý làm việc của các mạch chỉnh lưu (1 pha nửa chu kỳ, cầu 1 pha, hình tia 3 pha, cầu 3 pha), mạch lọc ổn áp LC và cấu trúc cầu nghịch lưu áp 3 pha. Trình bày chi tiết toán học của phương pháp điều chế SinPWM đơn cực, lưỡng cực, luật điều khiển $U/f = \text{const}$, thuật toán chèn Deadtime và nguyên lý tạo sóng sin bằng bảng Lookup Table kết hợp ngắt vi điều khiển. Chương này cũng cung cấp dữ liệu kỹ thuật và sơ đồ chân chi tiết của các linh kiện: MOSFET IRF540, vi điều khiển STM32F103C8T6, Opto TLP250, màn hình LCD 16x2, module nguồn 24V 6A 150W, Adapter 5V và IC ổn áp 7815.

Chương 3: Tính toán và thiết kế

Chương 3 tập trung vào việc thiết kế sơ đồ khối toàn hệ thống và tính toán thông số kỹ thuật cho từng khối chức năng. Tác giả xây dựng sơ đồ nguyên lý khối vi điều khiển trung tâm STM32F103C8T6, sơ đồ nguyên lý mạch lái và cách ly 6 kênh sử dụng TLP250, sơ đồ nguyên lý khối nghịch lưu cầu 3 pha sử dụng MOSFET IRF540, sơ đồ nguyên lý khối ổn áp nguồn 15V và sơ đồ nguyên lý toàn mạch. Trình bày các bước cấu hình phần cứng trên phần mềm STM32CubeIDE gồm RCC, SYS, Clock 72 MHz, TIM1 tạo PWM có Deadtime, ADC1 đọc biến trở và GPIO điều khiển LCD.

Chương 4: Thi công hệ thống

Chương 4 mô tả chi tiết quá trình thiết kế mạch in (PCB layout) và chế tạo thực tế bo mạch điều khiển và bo mạch động lực. Trình bày quy trình lắp ráp linh kiện, bố trí không gian tản nhiệt và đóng gói toàn mạch vào khung mô hình. Xây dựng lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển chính, giải thuật xử lý chương trình ngắt Timer cập nhật bảng Sin và chương trình ngắt ADC1. Cung cấp tài liệu hướng dẫn vận hành, các bước đấu nối và thao tác hiệu chỉnh hệ thống.

Chương 5: Kết quả - Nhận xét - Đánh giá

Chương 5 công bố các kết quả thực nghiệm đạt được từ mô hình biến tần 3 pha thực tế. Trình bày hình ảnh giao diện hiển thị tần số trên màn hình LCD 16x2, kết quả đo dạng sóng xung PWM có chèn thời gian trễ Deadtime trên máy đo sóng, dạng xung ngõ ra của bộ nghịch lưu và dạng sóng điện áp ngõ ra thực tế trên 3 pha A, B, C. Đưa ra các nhận xét, phân tích khách quan về chất lượng sóng điện áp, độ ổn định của mạch điều khiển và khả năng đáp ứng của hệ thống khi thay đổi tần số.

Chương 6: Kết luận và Hướng phát triển

Chương 6 đúc kết các kết quả chính đã hoàn thành trong suốt quá trình thực hiện đồ án, đối chiếu với các mục tiêu ban đầu. Tác giả thẳng thắn chỉ ra các mặt hạn chế về công suất, độ méo dạng sóng và mức độ phát nhiệt của linh kiện, từ đó đề xuất các hướng nghiên cứu mở rộng nhằm nâng cao tính ứng dụng thực tiễn của sản phẩm trong công nghiệp.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành đầy đủ các mục tiêu thiết kế và thi công với các kết quả thực nghiệm cụ thể:

  • Chế tạo thành công mô hình phần cứng máy biến tần 3 pha hoàn chỉnh, hoạt động ổn định từ nguồn điện lưới 220V AC.
  • Điện áp ngõ ra đạt mức 3 pha 12V AC mỗi pha, cung cấp công suất lớn hơn 100W với dòng điện tải từ 3A đến 5A.
  • Điều chỉnh tuyến tính tần số ngõ ra trong dải từ 20Hz đến 100Hz thông qua biến trở và ngắt ADC1.
  • Vi điều khiển STM32F103C8T6 tạo chính xác 6 kênh xung SinPWM lệch pha $120^\circ$, tích hợp Deadtime phần cứng thành công giúp bảo vệ an toàn cho các nhánh cầu MOSFET IRF540 không bị ngắn mạch.
  • Tầng cách ly quang TLP250 thực hiện tốt chức năng kích mở van công suất và ngăn cách hoàn toàn xung nhiễu điện áp cao giữa khối động lực và khối vi điều khiển.
  • Màn hình LCD 16x2 hiển thị trực quan, chính xác thông số tần số ngõ ra theo thời gian thực.
  • Thử nghiệm vận hành thành công trên tải động cơ không chổi than.

Giải pháp kỹ thuật được đề xuất bao gồm việc phân tách độc lập bo mạch điều khiển và bo mạch công suất, kết hợp giải thuật đọc bảng tra Sin theo chu kỳ ngắt Timer để tối ưu hóa năng lực tính toán của vi điều khiển 32-bit. Đóng góp chính của đề tài là xây dựng một tài liệu thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh từ sơ đồ nguyên lý, mạch in PCB đến mã nguồn firmware cho biến tần SinPWM cỡ nhỏ, tạo tiền đề cho các nghiên cứu ứng dụng biến tần giá thành thấp trong thực tế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Theo công bố của nhóm tác giả trong văn bản, đồ án còn tồn tại một số giới hạn kỹ thuật:

  • Dải điều khiển tần số mới chỉ đạt trong phạm vi từ 20Hz đến 100Hz.
  • Điện áp ngõ ra còn ở mức thấp (12V AC mỗi pha), chưa đáp ứng được các cấp điện áp công nghiệp tiêu chuẩn (220V/380V).
  • Dạng sóng điện áp ngõ ra của các pha vẫn còn hiện tượng nhiễu sóng hài do chưa tích hợp bộ lọc thông thấp đầu ra.
  • Hệ thống công suất và IC ổn áp có hiện tượng phát nhiệt nhanh khi làm việc ở tải cao, đòi hỏi giải pháp tản nhiệt tốt hơn.

Các hướng phát triển tiếp theo được tác giả đề xuất:

  • Nâng cao điện áp ngõ ra và tăng công suất định mức để có thể điều khiển các loại động cơ công nghiệp công suất lớn.
  • Bổ sung bộ lọc thụ động LC hoặc LCL tại ngõ ra nhằm triệt tiêu sóng hài bậc cao, làm mịn dạng sóng điện áp sin chuẩn.
  • Nghiên cứu và áp dụng giải thuật điều chế vector không gian (SVPWM) nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng điện áp nguồn DC và giảm sóng hài.
  • Thiết kế bổ sung các khối bảo vệ hoàn chỉnh: bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá áp, bảo vệ thấp áp, cảnh báo quá nhiệt và hệ thống quạt làm mát cưỡng bức.

Giá trị tham khảo

Báo cáo đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên và giảng viên thuộc các ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điện – Điện tử, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Điện tử Viễn thông và Cơ điện tử.

Các nội dung có giá trị tham khảo kỹ thuật cao bao gồm:

  • Phương pháp cấu hình bộ định thời nâng cao (Timer 1) trên vi điều khiển STM32F103C8T6 để xuất 3 cặp xung PWM bù nhau có chèn thời gian trễ Deadtime.
  • Giải thuật xây dựng bảng tra Sin (Lookup Table) và công thức tính toán cập nhật thanh ghi chu kỳ ngắt Timer nhằm thay đổi tần số ngõ ra.
  • Thiết kế mạch lái cách ly quang học tốc độ cao sử dụng IC TLP250 kết hợp cầu MOSFET công suất kênh N.
  • Quy trình phân chia khối chức năng và thiết kế mạch in PCB cho hệ thống điện tử công suất kết hợp vi điều khiển.

Câu hỏi thường gặp

1. Vi điều khiển STM32F103C8T6 trong đề tài đảm nhận những nhiệm vụ chính nào và chạy ở xung nhịp bao nhiêu?
Vi điều khiển STM32F103C8T6 chạy ở xung nhịp tối đa 72 MHz (nhờ cấu hình bộ nhân tần PLL từ thạch anh ngoài). Vi điều khiển đảm nhận việc tạo 3 cặp xung SinPWM lệch pha $120^\circ$ có chèn Deadtime qua Timer 1, thực hiện ngắt ADC1 đọc điện áp biến trở để tính toán thay đổi tần số, và xuất dữ liệu hiển thị tần số ngõ ra lên màn hình LCD 16x2.

2. Tại sao hệ thống cần sử dụng IC cách ly quang TLP250 giữa vi điều khiển và khối nghịch lưu MOSFET?
IC TLP250 đóng vai trò vừa là mạch cách ly quang học (điện áp cách ly lên đến $2500\text{Vrms}$), vừa là mạch lái công suất (driver). TLP250 giúp khuếch đại tín hiệu điều khiển từ mức logic 3.3V/5V của vi điều khiển lên mức 15V với dòng đỉnh $\pm 2\text{A}$ đủ để kích mở nhanh cực cổng của MOSFET IRF540, đồng thời bảo vệ vi điều khiển khỏi các xung điện áp ngược và nhiễu từ mạch động lực.

3. Hiện tượng trùng dẫn trong cầu nghịch lưu 3 pha được xử lý như thế nào?
Hiện tượng trùng dẫn (hai khóa bán dẫn trên cùng một nhánh cầu dẫn đồng thời gây ngắn mạch nguồn DC) được triệt tiêu bằng cách sử dụng bộ tạo thời gian chết (Deadtime Generator) tích hợp sẵn trong Timer 1 của vi điều khiển STM32F103C8T6. Thời gian trễ $T_{trễ} = (\text{Giá trị thanh ghi trễ} + 1) \times T_{clk}$ đảm bảo van phía trên ngắt hoàn toàn trước khi van phía dưới được kích dẫn.

4. Cơ chế điều chỉnh tần số ngõ ra từ 20Hz đến 100Hz được thực hiện như thế nào trong chương trình?
Khi người dùng xoay biến trở, bộ chuyển đổi ADC1 đọc giá trị điện áp và cập nhật tần số mong muốn $f_{out}$. Vi điều khiển tính toán lại giá trị nạp cho thanh ghi chu kỳ ngắt của Timer theo công thức $PeriodValue = \frac{f_{clk}}{(N + 1) \cdot f_{out}} - 1$. Khoảng thời gian giữa các lần ngắt thay đổi sẽ làm thay đổi tốc độ đọc các điểm mẫu trong bảng tra Sin ($N$ điểm), từ đó thay đổi tần số của sóng sin ngõ ra.

5. Nguồn điện cấp cho toàn bộ hệ thống máy biến tần được cấu hình như thế nào?
Hệ thống sử dụng nguồn điện lưới xoay chiều 220V AC và phân nhánh thành hai khối nguồn: một module nguồn xung AC-DC chuyển đổi 220VAC sang 24VDC (6A, 150W) cấp cho cầu nghịch lưu MOSFET; một Adapter chuyển đổi 220VAC sang 5VDC (3A, 15W) cấp cho vi điều khiển STM32 và LCD. Nguồn 24VDC tiếp tục đi qua IC ổn áp 7815 để tạo mức điện áp 15VDC cung cấp cho 6 IC lái TLP250.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công máy biến tần 3 pha" đã hoàn thành việc nghiên cứu lý thuyết, thiết kế phần cứng và lập trình giải thuật điều chế SinPWM trên nền tảng vi điều khiển 32-bit STM32F103C8T6. Mô hình thực nghiệm vận hành ổn định, tạo ra nguồn điện xoay chiều ba pha 12V AC với dải tần số biến thiên linh hoạt từ 20Hz đến 100Hz và công suất trên 100W phục vụ tải động cơ. Mặc dù còn một số hạn chế về biên độ điện áp và độ mịn của dạng sóng, kết quả của đề tài khẳng định tính khả thi của giải pháp kỹ thuật và đóng vai trò như một tài liệu tham khảo thực nghiệm giá trị cho các nghiên cứu phát triển thiết bị biến tần tiếp theo.