Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự cạn kiệt dần của nguồn nhiên liệu hóa thạch cùng các tác động tiêu cực đến môi trường và biến đổi khí hậu đã thúc đẩy ngành công nghiệp ô tô toàn cầu chuyển dịch mạnh mẽ sang phát triển các dòng xe thuần điện (Electric Vehicles - EV). Xe điện vận hành bằng năng lượng pin và động cơ điện mang lại ưu điểm vận hành êm ái, giảm thiểu tiếng ồn và triệt tiêu phát thải trực tiếp. Tại Việt Nam, xu hướng này được thúc đẩy bởi sự tham gia của các doanh nghiệp trong nước như VinFast cùng các chính sách hỗ trợ thuế tiêu thụ đặc biệt và thuế nhập khẩu từ Nhà nước. Trong cấu trúc xe điện, động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ đóng vai trò là một trong những cơ cấu chấp hành phổ biến nhờ độ bền cơ học cao và cấu tạo chắc chắn.

Đề tài "Tìm hiểu và thiết kế mạch điều khiển động cơ ba pha không đồng bộ" do sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô thực hiện tập trung vào việc nghiên cứu, thiết kế phần cứng và lập trình điều khiển biến tần nhằm kiểm soát hoạt động của động cơ cảm ứng ba pha từ nguồn điện một chiều.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài bao gồm:

  1. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và nguyên lý vận hành của động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ roto lồng sóc.
  2. Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của mạch nghịch lưu áp ba pha và các phương pháp điều chế độ rộng xung hình sin (SPWM).
  3. Thiết kế sơ đồ nguyên lý, tính toán thông số linh kiện và thiết kế mạch in (PCB) cho khối điều khiển và khối động lực.
  4. Lập trình phát xung điều khiển SPWM trên vi điều khiển 32-bit STM32F103C8T6 bằng các phần mềm STM32CubeMX và Keil uVision 5.
  5. Gia công mạch thực tế, đo kiểm các dạng sóng tín hiệu kích đóng ngắt và thử nghiệm điều khiển thay đổi tốc độ động cơ trên băng thử.

Đối tượng nghiên cứu:

  • Động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ kiểu roto lồng sóc.
  • Vi điều khiển 32-bit lõi ARM Cortex-M3 (STM32F103C8T6).
  • Mạch nghịch lưu cầu ba pha sử dụng các khóa bán dẫn công suất IGBT (H20R1202), IC điều khiển cách ly kích cổng IR2103 và bộ cách ly quang HCPL-A2631.
  • Các công cụ thiết kế, mô phỏng và lập trình: STM32CubeMX, Keil uVision 5, Proteus, Altium Designer, MATLAB.

Phạm vi nghiên cứu:

  • Thiết kế và thi công hệ thống phần cứng điều khiển động cơ ba pha không đồng bộ dạng lồng sóc sử dụng nguồn điện một chiều mô phỏng từ bộ pin Lithium-ion.
  • Thực nghiệm kiểm chứng trên nguồn cấp DC (sử dụng bộ nguồn điều chỉnh PW-8033P PINTEK) phối hợp đo kiểm trên máy hiện sóng Tektronix TBS1052B-EDU và vận hành thử nghiệm trên hai mẫu động cơ thí nghiệm (công suất 0,18 kW và 0,55 kW).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình vận hành

Hệ thống điều khiển vận hành dựa trên các nguyên lý điện từ trường và điện tử công suất:

  • Nguyên lý cảm ứng điện từ: Dòng điện xoay chiều ba pha đưa vào ba cuộn dây stato đặt lệch nhau $120^\circ$ trong không gian sẽ tạo ra từ trường quay (Rotating Magnetic Field - RMF). Tốc độ đồng bộ $N_s$ của từ trường quay được xác định theo biểu thức: $$N_s = \frac{60 \cdot f}{p}$$ Trong đó $f$ là tần số nguồn điện xoay chiều cấp vào stato, $p$ là số cặp cực của dây quấn. Từ trường quét qua các thanh dẫn roto lồng sóc, cảm ứng nên sức điện động ($EMF$) theo định luật Faraday và sinh ra dòng điện cảm ứng theo định luật Lenz. Lực điện từ tác dụng lên thanh dẫn tạo ra mô-men quay làm roto quay cùng chiều từ trường với tốc độ $N < N_s$ (tạo ra độ trượt).
  • Mô hình nghịch lưu áp ba pha: Cấu trúc cầu ba pha gồm 6 khóa bán dẫn IGBT được chia làm 3 nhánh (pha A, B, C). Mỗi nhánh gồm một khóa phía cao (High-side) và một khóa phía thấp (Low-side) dẫn lệch pha nhau $180^\circ$ để tránh ngắn mạch nguồn DC, đồng thời các pha lệch nhau $120^\circ$ điện nhằm tạo ra hệ thống điện áp ba pha cân bằng đưa vào tải.
  • Phương pháp điều chế độ rộng xung sin (SPWM): Dựa trên nguyên lý so sánh điện áp sóng sin chuẩn (tần số thấp) với sóng mang dạng tam giác (tần số cao). Độ rộng của các xung vuông đầu ra tỷ lệ thuận với biên độ tức thời của sóng sin mẫu, tạo ra điện áp đầu ra sau nghịch lưu có thành phần sóng hài bậc nhất tương đương sóng sin ở tần số mong muốn.

Phương pháp nghiên cứu và công cụ thực hiện

Đề tài kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết, tính toán thiết kế kỹ thuật, mô phỏng phần mềm và chế tạo thực nghiệm:

  • Phương pháp phân tích - tính toán: Xây dựng bảng tra cứu giá trị sin (Look-up Table) trên MATLAB để lưu trữ trong bộ nhớ vi điều khiển, tính toán tần số sóng mang và tần số điều chế dựa trên bộ chia tần (PSC) và thanh ghi nạp lại tự động (ARR) của khối Timer STM32.
  • Phương pháp mô phỏng và thiết kế mạch: Sử dụng phần mềm Proteus để kiểm tra nguyên lý hoạt động của mạch logic; sử dụng phần mềm Altium Designer để thiết kế sơ đồ mạch in PCB cho mạch điều khiển và mạch công suất.
  • Phương pháp thực nghiệm phần cứng: Chế tạo mạch in, hàn linh kiện, lập trình vi điều khiển qua mạch nạp ST-Link V2; đo kiểm dạng sóng tại các chân điều khiển (LO, HO của IR2103 và chân G của IGBT) bằng máy hiện sóng Tektronix; vận hành thực nghiệm điều chỉnh dải tần số 5 Hz – 55 Hz qua biến trở kết nối kênh ADC.

Thiết kế và triển khai hệ thống phần cứng - điều khiển

Hệ thống được tổ chức thành các khối chức năng độc lập nhằm đảm bảo độ ổn định và cách ly an toàn giữa phần điều khiển điện áp thấp và phần động lực điện áp cao.

+-----------------------------------------------------------------------+
|                           HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN                         |
|                                                                       |
|  [ Biến trở ADC ] ---> [ Vi điều khiển STM32F103C8T6 ]                |
|                               | (6 kênh SPWM)                         |
|                               v                                       |
|                    [ Mạch cách ly quang HCPL-A2631 ]                  |
|                               |                                       |
|                               v                                       |
|                    [ Mạch lái cổng IR2103 (x3) ]                      |
|                               |                                       |
|                               v                                       |
|  [ Nguồn DC PINTEK ] -> [ Mạch nghịch lưu (6x IGBT H20R1202) ]        |
|                               | (Điện áp xoay chiều 3 pha)            |
|                               v                                       |
|                    [ Động cơ 3 pha không đồng bộ ]                    |
+-----------------------------------------------------------------------+

1. Phân chia cấu trúc nguồn cung cấp

Hệ thống sử dụng ba đường nguồn cách ly riêng biệt:

  • Nguồn vi điều khiển (5V DC): Điện áp 12V được hạ áp và ổn định qua IC LM7805 kết hợp tụ lọc nguồn để cấp điện áp 5V nuôi kit STM32F103C8T6.
  • Nguồn mạch lái và cách ly (12V / 5V DC riêng): Sử dụng IC LM7805 riêng để tạo nguồn 5V nuôi khối thu phát của opto HCPL-A2631 và đường nguồn gần 12V cấp cho 3 IC lái cổng IR2103.
  • Nguồn động lực chính: Cấp nguồn DC từ bộ nguồn điều chỉnh PW-8033P PINTEK (mắc nối tiếp 2 kênh để tạo điện áp lên đến 60V–64V) đưa trực tiếp vào cực C của 3 IGBT nhánh trên.

2. Mạch điều khiển và thuật toán tạo xung SPWM

  • Vi điều khiển STM32F103C8T6 nhận tín hiệu điện áp từ biến trở qua bộ chuyển đổi tương tự - số (ADC) 12-bit để tính toán tần số yêu cầu.
  • Sáu chân ra tín hiệu PWM của vi điều khiển (PA0, PA1, PA2, PA3, PA6, PA7) xuất tín hiệu điều khiển dưới dạng các chuỗi xung điều chế.
  • Tần số sóng mang $F_C$ được xác định qua xung nhịp hệ thống $F_{CLK} = 72\text{ MHz}$, giá trị thanh ghi $ARR$ và bộ chia $PSC$: $$F_C = \frac{F_{CLK}}{(ARR + 1) \cdot (PSC + 1)}$$
  • Tần số sóng điều chế $F_S$ được tính toán qua số lượng phần tử $Number_S$ trong bảng tra hình sin: $$F_S = \frac{F_C}{Number_S}$$
  • Nhóm xây dựng bảng giá trị góc sin gồm 1441 phần tử ứng với tần số thấp nhất là 5 Hz. Để tăng tần số điều chế lên các mức 10 Hz, 15 Hz, 20 Hz, ..., 55 Hz, thuật toán thực hiện trích xuất các phần tử là bội số tương ứng (ví dụ: lấy các phần tử bội số của 2 sẽ thu được mảng 721 phần tử tương ứng tần số 10 Hz; lấy bội số của 11 tương ứng tần số 55 Hz).

3. Khối cách ly quang và mạch lái cổng (Driver)

  • Tín hiệu logic từ STM32 được đưa qua 3 IC opto cách ly quang tốc độ cao HCPL-A2631 nhằm triệt tiêu xung nhiễu điện áp ngược từ mạch công suất truyền về vi điều khiển.
  • Tín hiệu sau cách ly được cấp vào ngõ vào HIN và LIN của 3 IC điều khiển chuyên dụng IR2103. IC này tạo ra các mức điện áp lái độc lập: ngõ ra HO kích cực G của IGBT phía cao và ngõ ra LO kích cực G của IGBT phía thấp.
  • Yêu cầu kết nối: Chân mass logic (COM) của IR2103 và chân Emitter (E) của các IGBT phía thấp phải nối chung đường mass (GND) để đảm bảo ổn định điện áp kích mở.

4. Khối nghịch lưu công suất

  • Cấu trúc gồm 6 transistor có cực cổng cách điện IGBT mã hiệu H20R1202 mắc thành 3 nhánh cầu.
  • Mỗi IGBT được bảo vệ và tối ưu hóa đóng ngắt bằng hệ thống diode phân cực và điện trở hạn dòng kích cổng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

  • Trình bày tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh cạn kiệt năng lượng hóa thạch và xu hướng phát triển phương tiện giao thông thuần điện trên thế giới cũng như tại thị trường Việt Nam (điển hình là các dòng xe VinFast VF e34, VF8, VF9).
  • Xác định mục tiêu chế tạo mạch nghịch lưu điều khiển động cơ điện ba pha không đồng bộ roto lồng sóc dùng vi điều khiển STM32.
  • Nêu rõ phạm vi nghiên cứu, phương pháp tiếp cận và tổng quan các công trình nghiên cứu điều khiển động cơ trong và ngoài nước (các phương pháp $V/f$, điều khiển vector, điều khiển mờ trên vi điều khiển dsPIC, ATmega).

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

  • Phân tích chi tiết cấu tạo Stator (khung vỏ, lõi thép silic dập rãnh, cuộn dây ba pha) và Rotor lồng sóc (thanh dẫn nhôm/đồng đúc nghiêng ngắn mạch hai đầu bằng vòng ngắn mạch) cùng nguyên lý sinh ra từ trường quay RMF và mô-men quay theo định luật Faraday và Lenz.
  • Phân tích nguyên lý nghịch lưu nguồn áp ba pha và giải thuật điều chế độ rộng xung hình sin SPWM.
  • Tổng hợp bảng thông số kỹ thuật chi tiết của các linh kiện điện tử và thiết bị đo kiểm phục vụ đề tài.

Bảng 1: Thông số kỹ thuật của IC điều khiển IR2103

Chân Ký hiệu Chức năng mô tả Dải giá trị hoạt động Đơn vị
1 Vcc Nguồn cố định logic và mức thấp 10 – 20 V
2 HIN Đầu vào logic điều khiển ngõ ra mức cao HO (cùng pha) $0 - V_{CC}$ V
3 LIN Đầu vào logic điều khiển ngõ ra mức thấp LO (ngược pha) $0 - V_{CC}$ V
4 COM Chân hồi tiếp mức thấp (Mass logic) 0 V
5 LO Đầu ra điều khiển IGBT phía thấp $0 - V_{CC}$ V
6 VS Chân nguồn hồi mức cao (Floating supply return) -5 đến +600 V
7 HO Đầu ra điều khiển IGBT phía cao $V_S$ đến $V_B$ V
8 VB Nguồn cấp mức cao (Floating supply) $V_S + 10$ đến $V_S + 20$ V

Bảng 2: Thông số kỹ thuật cực đại của IGBT H20R1202

Thông số kỹ thuật Ký hiệu Giá trị định mức Đơn vị
Điện áp đánh thủng cực Thu - Phát $V_{CE}$ 1200 V
Dòng điện cực Thu liên tục ($T_C = 25^\circ\text{C}$) $I_{CE}$ 20 A
Dòng điện cực Thu liên tục ($T_C = 100^\circ\text{C}$) $I_{CE}$ 40 A
Điện áp cực Cổng - Phát cực đại $V_{GE}$ $\pm 20$ V
Nhiệt độ tiếp giáp hoạt động tối đa $T_j$ 175 $^\circ\text{C}$

Bảng 3: Thông số hai mẫu động cơ thí nghiệm

Thông số Động cơ VDE 0530 Động cơ Siemens D-91056 Erlangen Đơn vị
Công suất định mức 0,18 0,55 kW
Tốc độ quay định mức 1400 2800 RPM
Tần số định mức 50 50 Hz
Điện áp định mức ($\Delta / \text{Y}$) 230 / 400 230 / 400 V
Số cực từ 4 4 Cực

Chương 3: Xây dựng mạch, tính toán và thiết kế

  • Trình bày công thức và phương pháp tính toán tham số thời gian cho bộ phát xung PWM trên vi điều khiển STM32F103C8T6.
  • Thiết lập bảng giá trị điều chế sin mẫu trên MATLAB với kích thước 1441 phần tử tại tần số cơ sở 5 Hz.
  • Phân chia dải điều khiển tốc độ thành 3 vùng đặc tính:
    • Vùng khởi động (5 Hz đến < 20 Hz): Vùng tập trung mô-men lớn phục vụ khởi động và mang tải nặng.
    • Vùng công suất không đổi (20 Hz đến 40 Hz): Vùng vận hành ổn định thường xuyên của hệ thống.
    • Vùng tốc độ cao (45 Hz đến 55 Hz): Vùng động cơ vận hành chủ yếu theo quán tính ở tốc độ quay lớn.
  • Thiết kế sơ đồ nguyên lý trên Proteus và bố trí layout mạch in PCB (mạch điều khiển và mạch động lực riêng biệt) trên phần mềm Altium Designer.

Chương 4: Thực hiện và kết quả

  • Hoàn thiện thi công chế tạo mạch in phần cứng, lắp ráp và hàn linh kiện cho khối điều khiển STM32, khối cách ly opto HCPL-A2631, khối driver IR2103 và khối cầu công suất 6 IGBT.
  • Đo kiểm dạng sóng thực tế trên máy hiện sóng Tektronix TBS1052B-EDU:
    • Dạng sóng tín hiệu điện áp tại ngõ ra LO và HO của IC IR2103 đảm bảo tính đảo pha và độ lệch mức điện áp.
    • Dạng sóng kích cực Gate (G) của các IGBT nhánh trên và nhánh dưới đáp ứng đúng yêu cầu đóng cắt không trùng dẫn.
    • Ba dạng sóng điện áp điều chế sin sau lọc tương ứng cho pha A, pha B, pha C lệch pha chuẩn $120^\circ$.
  • Kết nối mạch với hai mẫu động cơ VDE 0530 và Siemens D-91056 Erlangen; thực nghiệm điều chỉnh biến trở làm thay đổi tần số điều chế đầu ra và ghi nhận sự thay đổi tốc độ quay của động cơ.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

  • Đánh giá mức độ hoàn thành các nhiệm vụ đề ra: thiết kế thành công phần cứng, lập trình điều khiển phát xung SPWM ba pha và làm quay động cơ không đồng bộ.
  • Đề xuất các nội dung cải tiến hệ thống trong giai đoạn nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu chính

  1. Thiết kế và chế tạo phần cứng:
    • Xây dựng thành công bộ điều khiển hoàn chỉnh gồm 2 module PCB riêng biệt: Board mạch vi điều khiển (tích hợp STM32F103C8T6, mạch nguồn LM7805, 3 IC opto HCPL-A2631, 3 IC IR2103) và Board mạch động lực (tích hợp 6 khóa IGBT H20R1202, diode xả và hệ thống cọc đấu dây Domino).
    • Hệ thống cấp nguồn ba đường độc lập giúp hạn chế hiện tượng sụt áp và triệt tiêu nhiễu điện áp cao từ phía động lực.
  2. Xây dựng thuật toán và phần mềm điều khiển:
    • Tạo lập thành công bảng tra cứu 1441 điểm sin trên vi điều khiển STM32F103C8T6, xuất đồng thời 6 kênh tín hiệu xung PWM trên các chân PA0, PA1, PA2, PA3, PA6, PA7.
    • Hiện thực hóa dải điều khiển tần số từ 5 Hz đến 55 Hz (với các bước 5 Hz, 10 Hz, 15 Hz, 20 Hz, 25 Hz, 30 Hz, 35 Hz, 40 Hz, 45 Hz, 50 Hz, 55 Hz) tương ứng với giá trị đọc từ bộ biến trở ADC.
  3. Thực nghiệm vận hành:
    • Đo kiểm thực tế trên máy Tektronix TBS1052B-EDU khẳng định dạng sóng điều khiển tại chân LO, HO và chân Gate của IGBT đạt chuẩn logic đóng ngắt.
    • Thử nghiệm kéo thành công hai loại động cơ ba pha không đồng bộ roto lồng sóc: động cơ VDE 0530 (0,18 kW, 1400 RPM) và động cơ Siemens D-91056 Erlangen (0,55 kW, 2800 RPM).

Đóng góp của đề tài

  • Làm chủ quy trình thiết kế, chế tạo mạch biến tần nguồn áp ba pha sử dụng linh kiện rời (IGBT H20R1202, IR2103, HCPL-A2631) thay vì sử dụng các module tích hợp sẵn (IPM), giúp làm rõ bản chất điều khiển tầng kích cổng và mạch bảo vệ.
  • Ứng dụng dòng vi điều khiển 32-bit hiệu năng cao giá thành thấp (STM32F103C8T6 ARM Cortex-M3) thay thế cho các dòng vi điều khiển 8-bit hoặc DSP chuyên dụng thế hệ cũ (như dsPIC30F6010, ATmega328P), tạo giải pháp phần cứng mở dễ lập trình và tùy biến.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Hệ thống hoạt động theo nguyên lý điều khiển vòng hở (Open-loop SPWM), chưa có mạch phản hồi tốc độ (Encoder) hoặc cảm biến dòng điện để thực hiện điều khiển bù trượt và điều khiển kín mô-men.
  • Điện áp nguồn DC cấp thử nghiệm từ bộ nguồn PW-8033P PINTEK chỉ đạt mức 60V–64V (dòng cực đại 3A), chưa khai thác hết công suất định mức của động cơ ở điện áp lưới công nghiệp 230V/400V.
  • Mạch công suất chưa tích hợp cụm tản nhiệt công suất lớn và cảm biến giám sát nhiệt độ trực tiếp trên thân vỏ IGBT.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Thiết kế tích hợp cảm biến dòng điện và cảm biến vị trí/tốc độ (Encoder) để chuyển đổi từ thuật toán điều chế SPWM vòng hở sang các thuật toán điều khiển vector không gian (SVPWM), điều khiển tựa từ thông (FOC) hoặc thuật toán điều khiển mờ thích nghi trên vi điều khiển.
  • Nâng cấp phần cứng mạch động lực và hệ thống tản nhiệt để chịu được nguồn điện áp DC cao hơn (tương thích điện áp pin xe điện thực tế), cho phép kéo tải công suất lớn trên băng thử mô-men.
  • Tích hợp thêm các giao thức truyền thông mạng trên ô tô như CAN Bus để kết nối bộ điều khiển động cơ với các bộ điều khiển trung tâm (ECU/VCU) trên xe.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên môn hữu ích cho sinh viên, học viên kỹ thuật và kỹ sư thuộc các chuyên ngành:

  • Công nghệ Kỹ thuật Ô tô: Tham khảo cấu trúc hệ thống truyền động điện, nguyên lý chuyển đổi năng lượng từ pin sang động cơ xoay chiều ba pha trên xe điện.
  • Kỹ thuật Điện - Điện tử và Tự động hóa: Tham khảo chi tiết sơ đồ thiết kế mạch lái kích IGBT (IR2103), mạch cách ly quang tốc độ cao (HCPL-A2631) và layout mạch in công suất chống nhiễu trên Altium Designer.
  • Kỹ thuật Điều khiển và Nhúng: Tham khảo phương pháp cấu hình Timer xuất 6 kênh PWM trên vi điều khiển STM32F103C8T6 bằng phần mềm STM32CubeMX và Keil uVision 5, cũng như kỹ thuật tạo bảng Look-up Table cho tín hiệu SPWM ba pha.

Câu hỏi thường gặp

1. Vi điều khiển STM32F103C8T6 sử dụng các chân GPIO cụ thể nào để xuất xung điều khiển SPWM cho 6 khóa IGBT?
Vi điều khiển sử dụng 6 chân Timer chuyên dụng gồm: PA0, PA1, PA2, PA3, PA6 và PA7. Các tín hiệu này được đưa qua opto cách ly quang HCPL-A2631 trước khi cấp đến đầu vào của các IC lái cổng IR2103.

2. Tại sao chân COM của IC IR2103 bắt buộc phải nối chung với chân Emitter (E) của IGBT nhánh dưới?
Chân COM của IR2103 là chân hồi tiếp điện áp mức thấp (Mass logic của mạch driver). Việc nối chung chân COM với chân E của IGBT phía thấp nhằm thiết lập một điểm điện thế tham chiếu chuẩn chung (GND), đảm bảo điện áp kích mở $V_{GE}$ tại ngõ ra LO đặt đúng lên cực Gate của IGBT. Nếu không nối chung, tín hiệu xung ra sẽ mất ổn định khiến IGBT không thể đóng ngắt chính xác.

3. Bảng dữ liệu sóng sin mẫu được tổ chức như thế nào để tạo ra các dải tần số từ 5 Hz đến 55 Hz?
Nhóm xây dựng một bảng tra cứu gồm 1441 phần tử tương ứng với chu kỳ của tần số thấp nhất là 5 Hz. Để tạo các tần số cao hơn, thuật toán trích xuất các phần tử trong mảng theo các bước nhảy là bội số: lấy các phần tử là bội của 2 để có mảng 721 phần tử (tương ứng 10 Hz), và tương tự lấy các phần tử là bội của 3, 4, 5, ..., 11 để tạo ra các tần số 15 Hz, 20 Hz, ..., 55 Hz.

4. Hai mẫu động cơ thử nghiệm được sử dụng trong đề tài có thông số kỹ thuật định mức ra sao?
Đề tài sử dụng hai động cơ thử nghiệm gồm:

  • Động cơ VDE 0530: Công suất định mức 0,18 kW, tốc độ quay 1400 RPM, tần số 50 Hz, điện áp 230/400V, 4 cực từ, đấu dây kiểu hình sao/tam giác.
  • Động cơ Siemens D-91056 Erlangen: Công suất định mức 0,55 kW, tốc độ quay 2800 RPM, tần số 50 Hz, điện áp 230/400V, 4 cực từ.

5. Thiết bị cấp nguồn và thiết bị đo kiểm chính trong quá trình thực nghiệm là gì?
Thiết bị cấp nguồn cho mạch nghịch lưu là bộ nguồn điều chỉnh PW-8033P PINTEK (mắc nối tiếp 2 kênh để tạo nguồn 60V–64V / 3A). Thiết bị đo kiểm dạng sóng xung kích và tín hiệu điều khiển là máy hiện sóng Tektronix TBS1052B-EDU (băng thông 50 MHz, tốc độ lấy mẫu 1 GSa/s, 2 kênh đo).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã hoàn thành việc nghiên cứu nguyên lý, thiết kế hệ thống phần cứng và xây dựng giải thuật điều khiển biến tần nguồn áp ba pha theo phương pháp SPWM cho động cơ không đồng bộ roto lồng sóc. Thông qua việc sử dụng vi điều khiển STM32F103C8T6 phối hợp với mạch lái IR2103 và dàn khóa bán dẫn IGBT H20R1202, nhóm nghiên cứu đã thi công hoàn chỉnh hai module mạch in PCB điều khiển và động lực. Kết quả thực nghiệm trên máy đo Tektronix và hai động cơ mẫu (0,18 kW và 0,55 kW) khẳng định tính chính xác của thuật toán điều chế và khả năng thay đổi tần số vận hành trong dải 5 Hz – 55 Hz. Đây là nền tảng kỹ thuật quan trọng để tiếp tục phát triển các hệ thống điều khiển vector kín và tích hợp giao tiếp mạng phục vụ nghiên cứu truyền động xe điện.