Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong bối cảnh nền kinh tế toàn cầu và công nghiệp hóa tăng trưởng nhanh chóng, nhu cầu khai thác và tiêu thụ tài nguyên thiên nhiên ngày càng gia tăng. Sự cạn kiệt dần của các nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống như xăng, dầu đã dẫn đến sự leo thang về chi phí nhiên liệu. Đồng thời, quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch trong các nhà máy và phương tiện giao thông phát thải khối lượng lớn khí $CO_2$, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và phá hoại tầng ozone. Việc chuyển dịch sang sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo và năng lượng sạch, đặc biệt là năng lượng điện, trở thành một yêu cầu cấp thiết nhằm phát triển bền vững.
Cùng với xu hướng phát triển phương tiện giao thông chạy điện trên thế giới (như ô tô điện, mô tô điện, xe đạp điện), tại Việt Nam, xe đạp điện đang ngày càng trở nên phổ biến nhờ tính tiện dụng, chi phí vận hành thấp và phù hợp với nhiều lứa tuổi. Nhằm nâng cao hiệu suất truyền động và tính an toàn cho phương tiện, động cơ một chiều không chổi than (Brushless DC Motor - BLDC) được ưu tiên ứng dụng để thay thế động cơ DC truyền thống có chổi than vốn có độ bền cơ học thấp và dễ sinh tia lửa điện.
Đồ án tập trung nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển động cơ BLDC ứng dụng cho xe đạp điện kết hợp module sạc ắc-quy từ năng lượng mặt trời. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:
- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, cấu tạo và các thông số kỹ thuật của động cơ BLDC.
- Khảo sát và lựa chọn phương pháp điều khiển tối ưu cho động cơ BLDC ba pha.
- Thiết kế và thi công phần cứng mạch điều khiển cùng bộ nghịch lưu ba pha hai bậc dùng cho xe đạp điện.
- Điều khiển xe vận hành ổn định với vận tốc đạt mức 20 km/h.
- Đảm bảo hệ thống chịu được tải trọng làm việc ổn định trong phạm vi từ 0 đến 75 kg.
Đối tượng nghiên cứu của đồ án là hệ thống truyền động động cơ BLDC hình thang trang bị trên mẫu xe đạp điện Songtain Sweet, sử dụng nguồn cấp từ hệ ắc-quy 48V. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc thiết kế mạch điện tử, lập trình điều khiển vi xử lý và thử nghiệm thực nghiệm tại Phòng thí nghiệm Điện tử Công suất D405, Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh trong thời gian từ ngày 02/10/2017 đến ngày 07/01/2018. Hệ thống có giới hạn kỹ thuật là chưa tích hợp bộ hiển thị tốc độ tức thời và mức dung lượng pin trực tiếp trên xe.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Động cơ BLDC về bản chất là động cơ xoay chiều đồng bộ kích từ bằng nam châm vĩnh cửu. Stator của động cơ gồm các cuộn dây ba pha được bố trí lệch nhau trong không gian (thường nối hình sao), còn Rotor gồm các thanh nam châm vĩnh cửu (chất liệu Ferrite hoặc hợp kim) có số đôi cực dao động từ 2 đến 8 cực. Dựa trên hình dạng của sức phản điện động (Back-EMF), động cơ BLDC được chia làm hai loại: dạng sóng hình sin và dạng sóng hình thang. Động cơ BLDC dạng hình thang có cấu tạo đơn giản, giá thành thấp hơn và thích hợp với phương pháp điều khiển chuyển mạch sáu bước (six-step commutation).
| Thông số so sánh | Động cơ BLDC | Động cơ DC truyền thống |
|---|---|---|
| Bộ chuyển mạch | Chuyển mạch điện tử dựa trên cảm biến vị trí | Chuyển mạch cơ khí bằng chổi than và cổ góp |
| Hiệu suất | Cao (sụt áp trên van bán dẫn nhỏ) | Trung bình (tổn hao tiếp xúc chổi than) |
| Bảo trì | Rất ít hoặc không cần bảo trì | Phải bảo trì định kỳ chổi than, cổ góp |
| Đáp ứng động học | Nhanh (mô-men quán tính Rotor nhỏ) | Chậm hơn |
| Dải điều chỉnh tốc độ | Cao (không bị giới hạn cơ khí) | Thấp (bị giới hạn bởi chổi than) |
| Nhiễu điện từ | Thấp (không sinh tia lửa điện) | Cao (sinh tia lửa điện khi chuyển mạch) |
| Tuổi thọ | Cao | Thấp |
| Mạch điều khiển | Phức tạp (cần cảm biến và bộ nghịch lưu) | Đơn giản |
| Giá thành chế tạo | Cao (nam châm vĩnh cửu) | Thấp |
Mô hình toán học của động cơ BLDC ba pha được mô tả qua hệ phương trình điện áp:
$$\begin{bmatrix} v_a \ v_b \ v_c \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} R & 0 & 0 \ 0 & R & 0 \ 0 & 0 & R \end{bmatrix} \begin{bmatrix} i_a \ i_b \ i_c \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} L - M & 0 & 0 \ 0 & L - M & 0 \ 0 & 0 & L - M \end{bmatrix} \frac{d}{dt} \begin{bmatrix} i_a \ i_b \ i_c \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} e_a \ e_b \ e_c \end{bmatrix}$$
Trong đó:
- $v_a, v_b, v_c$: Điện áp pha Stator.
- $i_a, i_b, i_c$: Dòng điện pha Stator.
- $e_a, e_b, e_c$: Sức phản điện động các pha ($EMF = N \cdot B \cdot l \cdot r \cdot \omega$).
- $R$: Điện trở dây quấn mỗi pha.
- $L$: Độ tự cảm mỗi pha; $M$: Hỗ cảm giữa các pha.
Phương trình mô-men điện từ và phương trình động học của hệ truyền động:
$$M_e = \frac{1}{\omega} (e_a i_a + e_b i_b + e_c i_c)$$
$$M_e - M_c = J \frac{d\omega}{dt} + D\omega$$
Trong đó $M_c$ là mô-men cản của tải, $J$ là mô-men quán tính tổng của hệ thống, $D$ là hệ số ma sát nhớt, và $\omega$ là vận tốc góc của Rotor.
Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết, tính toán thiết kế phần cứng, lập trình điều khiển và thực nghiệm trên mô hình thực tế. Dữ liệu nghiên cứu thu thập từ các thông số kỹ thuật (datasheet) của linh kiện điện tử, tài liệu chuyên khảo tại thư viện trường và số liệu đo đạc thực nghiệm từ máy hiện sóng (Oscilloscope), đồng hồ đo điện đa năng (VOM).
Thiết kế và triển khai
Hệ thống điều khiển xe đạp điện sử dụng động cơ BLDC được thiết kế phân tầng theo các khối chức năng độc lập nhằm đảm bảo độ tin cậy và khả năng chống nhiễu:
- Khối xử lý trung tâm (dsPIC30F4011): Vi điều khiển xử lý tín hiệu kỹ thuật số chuyên dụng của Microchip, tích hợp module Motor Control PWM với 6 ngõ ra PWM độc lập, bộ chuyển đổi tương tự - số (ADC) 10-bit nhận tín hiệu từ cảm biến tay ga, cùng hệ thống ngắt ngoài để bắt tín hiệu từ 3 cảm biến Hall.
- Khối cách ly tín hiệu (HCPL-2631): Sử dụng IC Optocoupler kênh đôi tốc độ cao (đáp ứng tần số đóng cắt $> 5\text{ kHz}$, tương thích chuẩn logic TTL/CMOS) để cách ly hoàn toàn phần mạch điều khiển điện áp thấp với mạch công suất điện áp cao, ngăn chặn xung điện áp ngược gây hỏng vi điều khiển.
- Khối lái công suất (IR2102): Sử dụng 3 IC driver IR2102 (mỗi IC điều khiển một nhánh cầu gồm 1 khóa kênh trên High-side và 1 khóa kênh dưới Low-side), cung cấp điện áp kích $U_{GS} > 10\text{V}$ với dòng ngõ ra mức cao từ 130–210 mA và mức thấp từ 270–360 mA.
- Khối công suất nghịch lưu 3 pha: Cấu hình gồm 6 van MOSFET công suất mắc thành 3 nhánh cầu, cấp nguồn trực tiếp từ bộ ắc-quy 48V đến các cuộn dây Stator của động cơ BLDC.
- Khối nguồn đa mức: Sử dụng IC nguồn hạ áp xung LM2576/LM2576HV để chuyển đổi điện áp từ 48V xuống 5V ổn định cấp cho vi điều khiển, cảm biến Hall và LCD; sử dụng IC ổn áp tuyến tính LM317 để tạo nguồn 12V cấp cho các IC driver IR2102.
- Khối ngoại vi và phụ trợ: Màn hình LCD 16x02 hiển thị trạng thái; tay ga sử dụng cảm biến Hall tuyến tính xuất điện áp analog (0–5V); công tắc phanh ngắt xung khẩn cấp; và module sạc ắc-quy kết nối với tấm pin năng lượng mặt trời.
| STT | Tên linh kiện | Số kênh | Điện áp ngõ vào ($U_{\text{vào}}$) | Dòng ngõ vào ($I_{\text{vào}}$) | Điện áp ngõ ra ($U_{\text{ra}}$) | Dòng ngõ ra ($I_{\text{ra}}$) | Đánh giá lựa chọn |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | PC817 | 1 | 5 V | 5 mA | 5 V | 5 mA | Không chọn (tần số thấp) |
| 2 | HCPL-2530 | 2 | 5 V | 1 mA | 20 V | 8 mA | Không chọn |
| 3 | HCPL-2631 | 2 | 5 V | 30 mA | 7 V | 50 mA | Chọn (tốc độ cao >5kHz) |
| STT | Tên Driver | Số kênh | $U_{\text{ra}}$ (V) | $I_{\text{ra-H}}$ (mA) | $I_{\text{ra-L}}$ (mA) | Đánh giá lựa chọn |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | IR2102 | 2 | 10 – 20 | 130 – 210 | 270 – 360 | Chọn (đáp ứng $U_{GS}>10\text{V}$, phổ biến) |
| 2 | IR2104 | 2 | 10 – 20 | 130 – 210 | 270 – 360 | Không chọn |
| 3 | IR2151 | 2 | 10 – 20 | 100 – 125 | 210 – 250 | Không chọn |
Thuật toán điều khiển hệ thống thực hiện chuyển mạch sáu bước dựa trên trạng thái tổ hợp 3-bit của cảm biến Hall đặt lệch nhau góc $120^\circ$. Tại mỗi bước $60^\circ$ điện, hai cuộn dây được cấp điện (một pha nối cực dương, một pha nối cực âm) và một pha thả nổi:
| Trạng thái | Cảm biến Hall (A-B-C) | Khóa bán dẫn kích dẫn | Pha A (Vàng) | Pha B (Xanh) | Pha C (Lục) |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 0 1 | Q5, Q6 | NC (Hở) | Âm (-) | Dương (+) |
| 1 | 0 1 1 | Q5, Q4 | Âm (-) | NC (Hở) | Dương (+) |
| 2 | 0 1 0 | Q3, Q4 | Âm (-) | Dương (+) | NC (Hở) |
| 3 | 1 1 0 | Q3, Q2 | NC (Hở) | Dương (+) | Âm (-) |
| 4 | 1 0 0 | Q1, Q2 | Dương (+) | NC (Hở) | Âm (-) |
| 5 | 1 0 1 | Q1, Q6 | Dương (+) | Âm (-) | NC (Hở) |
Vi điều khiển áp dụng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) trên các khóa bán dẫn nhánh trên (High-side PWM) và giữ dẫn liên tục khóa nhánh dưới tương ứng để thay đổi điện áp hiệu dụng đặt lên cuộn dây, từ đó điều chỉnh tốc độ động cơ theo vị trí góc vặn của tay ga.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan
Chương 1 trình bày bối cảnh thực tiễn về sự cạn kiệt của nhiên liệu hóa thạch, các vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải phương tiện giao thông và xu hướng chuyển đổi sang phương tiện sử dụng năng lượng điện. Tác giả xác định rõ mục tiêu đề tài là xây dựng bộ điều khiển động cơ BLDC cho xe đạp điện và tích hợp năng lượng mặt trời. Chương này cũng phân định 5 nhiệm vụ trọng tâm, phạm vi giới hạn của đề tài (trên mẫu xe Songtain Sweet, tải trọng tối đa 75 kg, tốc độ thiết kế 20 km/h) cùng cấu trúc tổng thể của báo cáo tốt nghiệp.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 2 cung cấp toàn bộ nền tảng lý thuyết liên quan đến đề tài. Nội dung bao gồm cấu tạo chi tiết của động cơ BLDC (Stator, Rotor, cảm biến vị trí Hall), so sánh toàn diện giữa động cơ BLDC và động cơ DC truyền thống, xây dựng mô hình toán học và các phương trình đặc tính cơ - điện từ. Chương này phân tích chi tiết nguyên lý các bộ nghịch lưu một pha, nghịch lưu đẩy kéo và nghịch lưu cầu ba pha hai bậc; giải thích thuật toán điều khiển chuyển mạch 120° dẫn và phương pháp băm xung PWM. Cuối chương giới thiệu chi tiết các linh kiện phần cứng được sử dụng như vi điều khiển dsPIC30F4011, IC cách ly HCPL-2631, IC driver IR2102, IC nguồn LM2576/LM317, màn hình LCD 16x02, tay ga và tấm pin năng lượng mặt trời.
Chương 3: Tính toán và thiết kế
Chương 3 trình bày quy trình thiết kế phần cứng từ sơ đồ khối tổng quát đến sơ đồ nguyên lý chi tiết của từng khối chức năng. Nội dung bao gồm việc tính toán thông số và thiết kế khối xử lý trung tâm dsPIC30F4011, khối cách ly quang bảo vệ vi điều khiển, khối mạch kích driver IR2102, khối cầu công suất nghịch lưu 6 van MOSFET, khối chuyển đổi nguồn 12V và nguồn 5V từ ắc-quy 48V, và khối giao tiếp hiển thị LCD. Kết quả của chương là bản vẽ sơ đồ nguyên lý hoàn chỉnh toàn mạch.
Chương 4: Thi công hệ thống
Chương 4 mô tả quá trình hiện thực hóa phần cứng và phần mềm của đồ án. Phần cứng bao gồm thi công board mạch in (PCB) cho mạch điều khiển và mạch công suất/cách ly, quy trình lắp ráp linh kiện, kiểm tra thông mạch và đo kiểm mức nguồn cấp. Về phần mềm, chương trình điều khiển được viết và biên dịch trên phần mềm CCS C Compiler, bao gồm việc xây dựng lưu đồ giải thuật cho chương trình chính, chương trình con đọc tín hiệu cảm biến Hall, chương trình đọc ADC từ tay ga và chương trình xử lý ngắt an toàn từ phanh xe.
Chương 5: Kết quả - Nhận xét - Đánh giá
Chương 5 trình bày các kết quả thực nghiệm đạt được sau khi tích hợp toàn bộ hệ thống lên khung xe đạp điện Songtain Sweet. Tác giả công bố các dạng sóng đo đạc thực tế từ máy hiện sóng: dạng sóng điều khiển PWM tại chân băm xung, dạng sóng tại chân xung chốt, và dạng sóng điện áp ngõ ra ba pha cấp cho động cơ. Chương này cũng phân tích bảng số liệu thực nghiệm và đồ thị vận tốc xe theo các mức tải trọng từ 0 đến 75 kg, cùng kết quả thử nghiệm module sạc ắc-quy bằng tấm pin năng lượng mặt trời.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
Chương 6 tổng kết toàn bộ các kết quả đạt được đối chiếu với mục tiêu ban đầu của đồ án, khẳng định hệ thống phần cứng và phần mềm đã vận hành ổn định trên mô hình thực tế. Đồng thời, tác giả chỉ ra các mặt hạn chế còn tồn tại của hệ thống và đề xuất các định hướng nghiên cứu phát triển tiếp theo.
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã chế tạo thành công bộ điều khiển và nghịch lưu ba pha hoàn chỉnh, tích hợp và vận hành ổn định trên xe đạp điện Songtain Sweet với các kết quả cụ thể:
- Dạng sóng điều khiển: Kết quả đo dao động ký cho thấy các tín hiệu băm xung PWM kênh trên và tín hiệu chốt kênh dưới có dạng xung vuông chuẩn xác, biên độ điện áp kích đạt yêu cầu ($>10\text{V}$), không xảy ra hiện tượng méo dạng xung hoặc hiện tượng trùng dẫn làm ngắn mạch các nhánh cầu công suất.
- Khả năng vận hành và tải trọng: Hệ thống điều khiển giúp động cơ BLDC vận hành ổn định, xe đạt vận tốc tối đa 20 km/h ở chế độ tải định mức và vận hành trơn tru trong toàn bộ dải tải trọng thiết kế từ 0 đến 75 kg.
- Năng lượng mặt trời: Module sạc kết nối với tấm pin năng lượng mặt trời hoạt động đúng thiết kế, cung cấp dòng nạp bổ sung cho hệ ắc-quy 48V của xe.
Các giải pháp kỹ thuật chính được đề xuất bao gồm:
- Phân tách cấu trúc mạch thành các module chức năng độc lập (khối điều khiển số, khối cách ly tốc độ cao HCPL-2631, khối driver IR2102 và khối công suất) giúp triệt tiêu nhiễu đóng cắt công suất lớn.
- Áp dụng phương pháp băm xung PWM ở khóa nhánh trên (High-side chopping) kết hợp kích dẫn liên tục ở khóa nhánh dưới (Low-side on) trong mỗi bước chuyển mạch $60^\circ$, giúp giảm thiểu tổn hao đóng cắt của bộ nghịch lưu.
- Thiết kế mạch nguồn hạ áp đa cấp từ nguồn ắc-quy chính 48V (sử dụng IC switching LM2576 cho đường 5V và LM317 cho đường 12V), đảm bảo hiệu suất năng lượng và điện áp ổn định cho hệ vi điều khiển.
Về mặt đóng góp, đề tài đã hiện thực hóa một hệ truyền động điện sử dụng vi điều khiển DSP chuyên dụng dsPIC30F4011 trên mô hình phương tiện thực tế, cung cấp tài liệu kỹ thuật hoàn chỉnh từ tính toán lý thuyết, thiết kế phần cứng mạch in đến lưu đồ thuật toán điều khiển động cơ BLDC sáu bước có cảm biến Hall.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Dựa trên các giới hạn kỹ thuật được tác giả trình bày trong văn bản:
-
Hạn chế:
- Hệ thống xe thực nghiệm chưa được trang bị cảm biến đo và khối chức năng hiển thị tốc độ di chuyển thực tế của xe lên màn hình LCD.
- Chưa có khối giám sát và hiển thị mức dung lượng/phần trăm pin còn lại của bình ắc-quy trong quá trình vận hành.
- Thuật toán điều khiển hiện tại áp dụng phương pháp điều khiển hở vòng sáu bước cơ bản, chưa có vòng phản hồi tốc độ kín (PID) hoặc điều khiển định hướng trường (FOC) để giảm độ nhấp nhô mô-men.
- Tải trọng vận hành của xe bị giới hạn trong phạm vi tối đa 75 kg.
-
Hướng nghiên cứu tiếp:
- Thiết kế bổ sung cảm biến đo tốc độ bánh xe và mạch đo điện áp/dòng điện bình ắc-quy để hiển thị trực quan vận tốc di chuyển, quãng đường và dung lượng pin còn lại lên màn hình LCD.
- Nghiên cứu và nâng cấp thuật toán sang điều khiển vòng kín PID tốc độ hoặc phương pháp điều khiển tựa từ thông/điều khiển vector (FOC) nhằm nâng cao hiệu suất động cơ và giúp chuyển động êm ái hơn.
- Nghiên cứu giải thuật điều khiển động cơ BLDC không cảm biến (Sensorless BLDC control) để nâng cao độ tin cậy của hệ thống khi hoạt động trong môi trường ẩm ướt hoặc rung lắc mạnh.
- Nâng cấp phần cứng công suất và hệ thống khung sườn cơ khí để tăng khả năng chịu tải của xe lên trên 75 kg.
Giá trị tham khảo
Báo cáo đồ án tốt nghiệp này là tài liệu tham khảo hữu ích cho:
- Sinh viên và giảng viên thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Điện tử, Điện tử Truyền thông, Cơ điện tử, Tự động hóa và Kỹ thuật Xe điện: Cung cấp tài liệu tham khảo thực tế về việc ứng dụng vi điều khiển dsPIC trong điều khiển động cơ và thiết kế bộ biến đổi điện tử công suất.
- Người nghiên cứu và phát triển phần cứng nhúng: Cung cấp sơ đồ thiết kế chi tiết các khối chức năng quan trọng như mạch cách ly quang tốc độ cao (HCPL-2631), mạch driver kích MOSFET (IR2102), và mạch nguồn chuyển đổi hạ áp đa mức từ nguồn 48V.
- Phần đáng tham khảo nhất:
- Bảng tra trạng thái chuyển mạch sáu bước và giản đồ kích xung PWM kênh trên tương ứng với tín hiệu cảm biến Hall (Chương 2 và Chương 3).
- Sơ đồ nguyên lý toàn mạch và thiết kế mạch in PCB phân tầng cho khối công suất và điều khiển (Chương 3 và Chương 4).
Câu hỏi thường gặp
1. Đồ án sử dụng vi điều khiển nào làm bộ xử lý trung tâm và vi điều khiển này có những đặc tính gì nổi bật cho việc điều khiển động cơ? Đồ án sử dụng vi điều khiển dsPIC30F4011 của Microchip. Vi điều khiển này được tích hợp sẵn khối Motor Control PWM với 6 chân xuất xung PWM chuyên dụng, bộ chuyển đổi tương tự - số ADC 10-bit để lấy mẫu điện áp tay ga, cùng hệ thống ngắt ngoại vi tốc độ cao cho phép nhận và xử lý tín hiệu từ 3 cảm biến Hall nhằm chuyển mạch kịp thời.
2. Tại sao nhóm tác giả lại lựa chọn Opto HCPL-2631 và IC driver IR2102 cho hệ thống? HCPL-2631 được chọn vì là dòng Opto 2 kênh tốc độ cao, chịu được tần số đóng cắt trên 5 kHz mà không làm méo dạng xung điều khiển (ưu việt hơn dòng PC817 tần số thấp). IR2102 được chọn vì là IC driver chuyên dụng 2 kênh (High/Low side), có dải điện áp ngõ ra từ 10–20V, hoàn toàn đáp ứng yêu cầu điện áp kích mở MOSFET ($U_{GS} > 10\text{V}$) và có giá thành hợp lý.
3. Nguyên tắc chuyển mạch sáu bước của động cơ BLDC trong đồ án được thực hiện như thế nào? Ba cảm biến Hall (A, B, C) đặt lệch nhau $120^\circ$ trong Stator sẽ xuất ra tổ hợp tín hiệu nhị phân thay đổi trạng thái sau mỗi $60^\circ$ góc quay của Rotor. Dựa vào mã 3-bit này (từ trạng thái 0 đến 5), vi điều khiển xác định vị trí Rotor và kích mở chính xác một cặp van MOSFET trong mạch cầu ba pha (một van nhánh trên và một van nhánh dưới), làm cho hai cuộn dây Stator được cấp điện và một cuộn dây còn lại để hở.
4. Động cơ BLDC sử dụng trên mô hình xe đạp điện của đồ án có dạng sức phản điện động gì? Động cơ trang bị trên xe Songtain Sweet là loại động cơ BLDC có sức phản điện động dạng hình thang. Dạng động cơ này có ưu điểm là giá thành thấp, cấu tạo đơn giản và dễ điều khiển bằng phương pháp băm xung PWM kết hợp chuyển mạch sáu bước.
5. Giới hạn vận hành về tốc độ và tải trọng mà đồ án đã thử nghiệm thực tế là bao nhiêu? Hệ thống xe đạp điện được thiết kế và thử nghiệm vận hành ổn định với tốc độ tối đa đạt 20 km/h, chịu được dải tải trọng làm việc từ 0 đến 75 kg.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Xây dựng và điều khiển động cơ BLDC xe đạp điện" đã hoàn thành trọn vẹn các mục tiêu nghiên cứu từ tính toán lý thuyết, thiết kế phần cứng, lập trình phần mềm đến chế tạo và thử nghiệm thực tế trên mô hình xe đạp điện Songtain Sweet. Hệ thống điều khiển nghịch lưu ba pha sử dụng vi điều khiển dsPIC30F4011 đã vận hành chính xác theo thuật toán chuyển mạch sáu bước và điều chế PWM, đảm bảo xe hoạt động ổn định ở vận tốc 20 km/h dưới dải tải trọng 0–75 kg, đồng thời kết hợp thành công module sạc ắc-quy từ năng lượng mặt trời. Kết quả của đề tài mang tính ứng dụng thực tiễn cao trong lĩnh vực truyền động phương tiện giao thông chạy điện và là tài liệu tham khảo chi tiết cho các nghiên cứu phát triển hệ thống điều khiển động cơ không chổi than.