Giới thiệu dự án

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và tự động hóa hiện đại, hệ thống truyền động điện một chiều (DC Drive) và các hệ thống máy phát điện DC vẫn giữ vị trí trọng yếu trong các dây chuyền công nghiệp nặng như cán thép, băng tải khai khoáng, máy công cụ cắt gọt kim loại, hệ thống kéo tàu điện và điều khiển kích từ máy phát điện đồng bộ. Theo các báo cáo kỹ thuật ngành tự động hóa công nghiệp, các hệ thống chỉnh lưu công suất lớn chiếm hơn 35% tổng số các bộ biến đổi bán dẫn trong các nhà máy luyện kim và hóa chất điện phân nhờ ưu điểm khả năng chịu tải dòng cao, độ bền quá áp vượt trội và cấu trúc mạch lực đơn giản, bền bỉ của phần tử Thyristor (SCR).

Tuy nhiên, các hệ thống điều khiển chỉnh lưu truyền thống sử dụng mạch tương tự (Analog Control) gặp phải nhiều hạn chế cố hữu: hiện tượng trôi điểm làm việc do nhiệt độ, độ lệch pha giữa các kênh điều khiển kích mở SCR, khả năng chống nhiễu điện từ (EMI) kém và thiếu tính linh hoạt khi cần thay đổi thuật toán hoặc tích hợp vào mạng truyền thông công nghiệp. Để giải quyết triệt để vấn đề này, đồ án tốt nghiệp "Xây dựng mô hình chỉnh lưu cầu 3 pha cho động cơ DC và cuộn kích từ máy phát DC điều khiển bằng card DSP F28335" tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM (Khoa Điện - Điện tử) đã nghiên cứu và triển khai thành công giải pháp điều khiển số toàn phần (Fully Digital Control) trên nền tảng vi xử lý tín hiệu số DSP TMS320F28335 kết hợp với phương pháp thiết kế hướng mô hình (Model-Based Design) từ Matlab/Simulink.

+-------------------------------------------------------------------------+
|                              PROBLEM STATEMENT                          |
|  - Trôi pha kích mở SCR và méo phi tuyến trong mạch analog cổ điển     |
|  - Rủi ro mất kích dẫn ở chế độ dòng gián đoạn nếu chỉ dùng xung đơn   |
|  - Độ trễ điều khiển cao, thiếu khả năng giám sát tham số thời gian thực|
+------------------------------------+------------------------------------+
                                     |
                                     v
+-------------------------------------------------------------------------+
|                              SOLUTION APPROACH                          |
|  - Bộ xử lý DSP 32-bit TMS320F28335 (150 MHz, chu kỳ lệnh 6.67 ns)     |
|  - Thuật toán điều khiển phát xung kép (Double-Pulse Triggering)        |
|  - Khối đồng bộ dò điểm không (ZCD) và đệm cách ly quang - công suất    |
|  - Mã hóa trực tiếp từ Matlab/Simulink Embedded Coder xuống DSP         |
+-------------------------------------------------------------------------+

Mục tiêu dự án

  1. Thiết kế và chế tạo phần cứng bộ biến đổi: Xây dựng hoàn chỉnh module chỉnh lưu cầu 3 pha toàn phần gồm 6 Thyristor (SCR), mạch đệm ngõ vào (Input Buffering), mạch dò điểm zero (Zero-Crossing Detection - ZCD), mạch cách ly driver xung kích gate và khối nguồn phụ trợ DC.
  2. Nghiên cứu kiến trúc vi xử lý DSP TMS320F28335: Khai thác tập lệnh 32-bit floating-point, khối ngoại vi timer, ngắt ngoài, PWM và bus truyền thông tốc độ cao với tần số làm việc 150 MHz.
  3. Phát triển thuật toán phát xung kích SCR trên Matlab/Simulink: Lập trình giải thuật đồng bộ lưới, tạo xung kích kép (double pulse) cách nhau $60^\circ$ ($\pi/3$) cho từng cặp van theo đúng trình tự dẫn dòng điện áp pha/dây.
  4. Thực nghiệm điều khiển tải thực tế: Kiểm thử hoạt động của bộ chỉnh lưu trên hệ thống tải động cơ DC kích từ độc lập công suất 1 HP (180 VDC) kéo máy phát DC công suất 2 HP, đo đạc dạng sóng điện áp ngõ ra $U_d$ tại các góc kích $\alpha \in {0^\circ, 30^\circ, 60^\circ, 90^\circ, 120^\circ}$.

Phạm vi và giới hạn đề tài

  • Phạm vi nghiên cứu: Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển toàn phần cấp nguồn cho mạch phần ứng động cơ DC kích từ độc lập và cuộn dây kích từ của máy phát DC; nạp chương trình trực tiếp từ máy tính (PC) qua giao tiếp JTAG xuống card DSP Texas Instruments TMS320F28335.
  • Giới hạn kỹ thuật: Hệ thống thử nghiệm điều khiển theo chế độ vòng hở (Open-loop Control), thay đổi góc kích $\alpha$ thủ công thông qua biến trở và tham số phần mềm; chưa tích hợp vòng phản hồi kín (Closed-loop Current/Voltage Feedback) tự động bù sụt áp khi tải biến thiên đột ngột.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng và giải pháp kỹ thuật

Trước khi triển khai thiết kế số hóa, nhóm nghiên cứu đã tiến hành phân tích so sánh giữa các phương pháp điều khiển chỉnh lưu công suất hiện hành:

Tiêu chí kỹ thuật Mạch tương tự chuyên dụng (TCA785) Vi điều khiển 8/16-bit (PIC18F/8051) DSP 32-bit (TMS320F28335)
Kiến trúc xử lý Mạch tích hợp tuyến tính thuần túy Vi điều khiển RISC 8/16-bit Kiến trúc Harvard cải tiến 32-bit Floating-Point
Tốc độ xung nhịp Phụ thuộc tụ nạp/xả RC analog $16 - 40\text{ MHz}$ $150\text{ MHz}$ ($6.67\text{ ns}$ cycle)
Độ phân giải góc kích $\alpha$ Thấp, dễ trôi theo nhiệt độ môi trường Trung bình ($0.5^\circ - 1^\circ$) Rất cao ($< 0.05^\circ$), chính xác tuyệt đối
Phương thức phát xung Xung đơn hoặc chùm xung đơn giản Lập trình ngắt timer hạn chế Xung kép logic lập trình linh hoạt qua ePWM
Khả năng tích hợp thuật toán Không thể lập trình Hạn chế giải thuật số phức tạp Hỗ trợ MATLAB Embedded Target, Fuzzy, PID
Thời gian đáp ứng ngắt Phụ thuộc hằng số thời gian mạch RC $\approx 2 - 5\ \mu\text{s}$ Cực nhanh ($< 80\text{ ns}$)

Yêu cầu kỹ thuật theo chuẩn MoSCoW:

  • Must Have (Bắt buộc): Đồng bộ chính xác với lưới điện xoay chiều 3 pha 50 Hz; phát chuỗi xung kép cho 6 SCR ($T_1 \div T_6$); cách ly quang $100%$ giữa DSP (3.3V) và mạch lực công suất cao; điều khiển trơn góc mở $\alpha$ từ $0^\circ$ đến $120^\circ$.
  • Should Have (Nên có): Chuyển đổi mức logic ngõ vào/ngõ ra tin cậy (12V $\rightarrow$ 3.3V và 3.3V $\rightarrow$ 5V/12V); bảo vệ chống quá áp ngược trên van.
  • Could Have (Có thể có): Hiển thị tham số góc kích thời gian thực trên giao diện máy tính qua cổng SCI/UART.
  • Won't Have (Chưa thực hiện): Vòng điều khiển kín PI dòng điện/tốc độ với cảm biến Hall hồi tiếp.

Thiết kế kiến trúc hệ thống

Hệ thống điều khiển chỉnh lưu cầu 3 pha bao gồm 5 khối chức năng chính được liên kết chặt chẽ theo sơ đồ luồng tín hiệu sau:

Chi tiết các khối phần cứng

  1. Khối Card DSP TMS320F28335:
    • CPU 32-bit hoạt động ở tần số 150 MHz, chu kỳ máy $6.67\text{ ns}$.
    • Bộ nhớ: 256K $\times$ 16 Flash, 34K $\times$ 16 SARAM.
    • Ngoại vi: 18 kênh ePWM, 16 kênh ADC 12-bit với tốc độ lấy mẫu $80\text{ ns}$, 64 chân GPIO đa dụng.
    • Điện áp lõi: $1.8\text{V} - 1.9\text{V}$, điện áp I/O danh định: $3.3\text{V}$.
  2. Khối Mạch đệm ngõ vào (Input Buffer): Chuyển đổi mức tín hiệu đồng bộ từ mạch ZCD (biên độ 12V) xuống mức điện áp chuẩn logic 3.3V tương thích với chân GPIO ngắt của DSP, chống sốc áp bảo vệ vi điều khiển.
  3. Khối Mạch đệm đảo và kích van (Output Buffer & Driver): Tiếp nhận xung kích logic 3.3V từ DSP, thực hiện đảo mức logic và nâng mức điện áp lên 5V/12V, cấp dòng điều khiển qua biến áp xung/opto cách ly để kích mở dứt khoát cực G-K của 6 phần tử Thyristor.
  4. Khối Mạch lực Chỉnh lưu Cầu 3 Pha:
    • Nhóm Cathode chung: $SCR_1$ (Pha A), $SCR_3$ (Pha B), $SCR_5$ (Pha C).
    • Nhóm Anode chung: $SCR_4$ (Pha A), $SCR_6$ (Pha B), $SCR_2$ (Pha C).
    • Quy luật kích dẫn: Để tạo kín mạch dòng một chiều $I_d$, tại mỗi thời điểm luôn có đồng thời 2 SCR dẫn điện (1 SCR nhóm dương và 1 SCR nhóm âm thuộc hai pha khác nhau).

Phương pháp nghiên cứu và quy trình thực hiện

Dự án áp dụng phương pháp Model-Based Design (MBD) kết hợp với kiểm nghiệm thực nghiệm phần cứng theo mô hình chữ V (V-Model), kéo dài trong 16 tuần:

Tuần 1 - 4   : Nghiên cứu cấu trúc DSP TMS320F28335, thiết lập Toolchain Matlab/Simulink Embedded Target.
Tuần 5 - 9   : Thiết kế nguyên lý, mô phỏng giải thuật dò zero và phát xung kích, thi công mạch đệm & driver.
Tuần 10 - 14 : Lắp ráp phần cứng mạch lực SCR, tích hợp hệ thống động cơ - máy phát DC, nạp code xuống DSP.
Tuần 15 - 16 : Chạy thử tải thực tế, đo đạc dạng sóng bằng dao động ký Tektronix, tối ưu hóa và bảo vệ đồ án.

Implementation và kết quả

Chi tiết thuật toán lập trình trên Matlab/Simulink

Giải thuật điều khiển được xây dựng dưới dạng các khối nhúng nhị phân (Embedded MATLAB Function) với chu kỳ lấy mẫu cố định $T_s = 0.0001\text{ s}$ ($100\ \mu\text{s}$), tương ứng với tần số lấy mẫu $f_s = 10\text{ kHz}$. Với tần số lưới điện $f = 50\text{ Hz}$, số mẫu trong một chu kỳ điện áp là:

$$\text{sample} = \frac{1}{f \cdot T_s} = \frac{1}{50 \times 0.0001} = 200\ \text{mẫu}$$

1. Thuật toán khối dò điểm Zero (Zero-Crossing Detection Function)

Khối này phát hiện điểm chuyển mức tín hiệu điện áp lưới để thiết lập gốc tọa độ thời gian cho việc tính góc kích $\alpha$:

function y = fcn(u)
% Khối chuẩn hóa tín hiệu phát hiện điểm không (ZCD)
if (u > 100)
    y = 1;
else
    y = 0;
end

2. Thuật toán tạo xung kích pha thuận (Pha A, B, C)

Để khắc phục hiện tượng nghẽn dòng khi tải mang tính cảm kháng lớn hoặc dòng điện tải bị gián đoạn, giải thuật sử dụng phương pháp Xung kép (Double Pulse). Mỗi SCR nhận xung kích chính tại góc $(\alpha + \theta_{\text{init}})$ và nhận lặp lại xung phụ sau đó $60^\circ$ ($\pi/3$).

function [y, enable] = fcnA(t_p, u, u_1, u_2, anpha, enable_p, init_angle)
% Thuật toán phát xung kích SCR đồng bộ pha A
Ts = 0.0001;        % Chu kỳ trích mẫu (100 us)
f = 50;             % Tần số lưới điện công nghiệp 50 Hz
sample = 1 / (f * Ts); % sample = 200 mẫu/chu kỳ

t = t_p + 1;
enable = enable_p;

% Điều kiện kích hoạt đồng bộ khi phát hiện cạnh lên của tín hiệu Zero
if ((u_1 == 0) && (u_2 == 0) && (u == 1))
    enable = 1;
    t = 0;
end

% Phát độ rộng xung kích bằng 15 độ điện (15/360 * sample)
if (enable == 1)
    if ((t >= (anpha + init_angle) / 360 * sample) && (t <= (anpha + init_angle + 15) / 360 * sample))
        y = 1;
    else
        y = 0;
    end
else
    y = 0;
end

3. Thuật toán khối làm trễ xung kích (Pulse Delay Function)

Khối trễ $10 T_s$ ($1\text{ ms}$) đảm bảo thời gian duy trì và triệt tiêu xung nhiễu quá độ:

function [y, t] = hamdelay_10Ts(y_p, u, t_p)
% Khối tạo trễ 10 chu kỳ lấy mẫu để ổn định xung kích
t = t_p + 1;
if (t >= 10)
    t = 0;
    y = u;
else
    y = y_p;
end

Kết quả thử nghiệm và kiểm chứng thực nghiệm

Hệ thống được vận hành thử nghiệm tại Phòng Thí nghiệm Điện tử Công suất Nâng cao (D209) - HCMUTE với các thông số cấu hình:

  • Nguồn cấp 3 pha hạ áp: $U_{\text{line}} = 74\text{ VAC}$ và $12\text{ VAC}$, $f = 50\text{ Hz}$.
  • Tải phần ứng: Động cơ DC $180\text{ VDC}$, công suất $P = 1\text{ HP}$.
  • Tải kích từ: Máy phát điện DC $P = 2\text{ HP}$.
  • Thiết bị đo lường: Dao động ký số Tektronix Digital Storage Oscilloscope.
                  DẠNG SÓNG ĐIỆN ÁP TRÊN TẢI THEO GÓC KÍCH ALPHA
Góc alpha = 0°     : [~~~~~~~~~~~~~~] -> Điện áp DC cực đại, độ gợn 6 xung liên tục
Góc alpha = 30°    : [/\_/\_/\_/\_/\_] -> Điện áp giảm nhẹ, dạng sóng răng cưa đồng đều
Góc alpha = 60°    : [/\__/\__/\__/\_] -> Bắt đầu xuất hiện đoạn áp tiến về 0V
Góc alpha = 90°    : [/____/____/____] -> Điện áp trung bình tiệm cận 0V
Góc alpha = 120°   : [__/\____/\____/] -> Dòng gián đoạn sâu, điện áp ra dạng xung nhọn

Kết quả đo đạc thực nghiệm dạng sóng điện áp tải $U_d$

Góc kích $\alpha$ Điện áp trung bình lý thuyết $U_d (\text{V})$ Dạng sóng ghi nhận trên Dao động ký Tektronix Trạng thái dẫn dòng của cầu SCR
$\alpha = 0^\circ$ $U_{d0} = \frac{3\sqrt{6}}{\pi} U_p \approx 2.34 U_p$ Dạng sóng liên tục 6 xung nhấp nhô đỉnh cong, không có khoảng gián đoạn Dẫn liên tục toàn phần ($SCR_1 \div SCR_6$ chuyển mạch tự nhiên)
$\alpha = 30^\circ$ $U_d = U_{d0} \cos(30^\circ) = 0.866 U_{d0}$ 6 đỉnh sóng dịch pha $30^\circ$, biên độ điện áp duy trì trên mức 0V Dẫn dòng liên tục, dòng qua tải êm thuận
$\alpha = 60^\circ$ $U_d = U_{d0} \cos(60^\circ) = 0.500 U_{d0}$ Đáy của các gợn sóng vừa chạm mức điện áp 0V Điểm giới hạn giữa dẫn liên tục và bắt đầu gián đoạn
$\alpha = 90^\circ$ $U_d = U_{d0} \cos(90^\circ) = 0.000\text{ V}$ Diện tích phần điện áp dương bằng diện tích phần điện áp âm (với tải $L$) Dòng tải duy trì qua năng lượng cảm kháng cuộn dây
$\alpha = 120^\circ$ $U_d = U_{d0} \cos(120^\circ) = -0.500 U_{d0}$ Dạng sóng xung nhọn ngắn, có thời gian nghỉ gián đoạn dòng lớn Phù hợp chế độ nghịch lưu phụ thuộc hoặc dừng động cơ

Đổi mới và đóng góp

  1. Ứng dụng thành công DSP 32-bit trong biến đổi công suất cầu 3 pha: Thay thế hoàn toàn các mạch tạo xung analog phức tạp bằng giải thuật số chính xác tuyệt đối trên nền chip TI TMS320F28335, triệt tiêu hoàn toàn sai lệch góc kích giữa các pha ($< 0.1%$).
  2. Kỹ thuật phát xung kép (Double-Pulse Triggering) trên Simulink: Phát triển thành công module Embedded Coder tạo xung kép cách nhau $60^\circ$ với độ rộng xung $15^\circ$ điện, giải quyết dứt điểm sự cố mất dẫn của SCR khi khởi động hoặc khi tải động cơ DC rơi vào vùng dòng gián đoạn.
  3. Chuẩn hóa giải pháp phần cứng đệm cách ly 2 cấp: Thiết kế mạch đệm logic 12V/3.3V ngõ vào và 3.3V/5V ngõ ra tích hợp bảo vệ phân cực, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho vi điều khiển nhạy cảm khi làm việc cạnh khối công suất dòng điện lớn.
  4. Đóng góp vào cơ sở vật chất đào tạo thực hành: Mô hình được bàn giao và đưa vào phục vụ trực tiếp cho các bài thí nghiệm chuyên sâu tại Bộ môn Điện tử Công nghiệp - Khoa Điện - Điện tử, Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản ứng dụng trong sản xuất công nghiệp

  • Hệ truyền động Máy phát - Động cơ (Hệ F-Đ) công suất lớn: Điều chỉnh trơn tốc độ động cơ DC kéo các trục cán thép, máy nghiền clinker xi măng và tời nâng mỏ than thông qua việc biến thiên điện áp phần ứng $U_d$.
  • Hệ thống điều khiển kích từ máy phát điện đồng bộ (Excitation System): Ổn định điện áp đầu cực máy phát tại các trạm phát điện thủy điện/nhiệt điện nhỏ bằng cách điều khiển dòng kích từ $I_{kt}$ đi vào cuộn rotor.
  • Băng tải công nghiệp tự động và máy trộn hóa chất: Duy trì mô-men kéo ổn định và điều chỉnh tốc độ linh hoạt theo yêu cầu công nghệ của từng công đoạn sản xuất.
                                LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI VÀ NÂNG CẤP
[Giai đoạn 1: Mở rộng phòng Lab]       [Giai đoạn 2: Tích hợp Closed-Loop]      [Giai đoạn 3: Module Công nghiệp]
  - Chuẩn hóa tài liệu thực hành          - Thêm cảm biến dòng LEM & áp Hall       - Đóng gói chuẩn công nghiệp IP54
  - Nhân rộng 05 bộ thí nghiệm            - Cài đặt thuật toán số PI/Fuzzy         - Giao tiếp Modbus/RS485/CAN-Bus

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật tồn tại

  • Hệ thống điều khiển vòng hở (Open-Loop): Chưa tích hợp cảm biến đo điện áp và dòng điện ngõ ra thời gian thực để thực hiện vòng hồi tiếp PI kín, dẫn đến việc điện áp $U_d$ bị sụt giảm khi tải cơ khí tăng đột ngột.
  • Kết cấu cơ khí phần cứng: Kích thước các mạch đệm, mạch nguồn và mạch công suất còn cồng kềnh, dây nối liên kết module còn dài, chưa được tối ưu trên một bo mạch in (PCB) nguyên khối chuẩn công nghiệp.

Hướng phát triển tiếp theo

  • Thiết kế bổ sung module cảm biến điện áp cách ly (Linear Optocoupler/Hall Voltage Sensor) và cảm biến dòng điện Hall (LEM Sensor) kết nối vào 16 kênh ADC của DSP TMS320F28335.
  • Lập trình thuật toán điều khiển PID số thích nghi hoặc logic mờ (Fuzzy Logic Controller) để tự động hiệu chỉnh góc kích $\alpha$, chống sụt áp và ổn định tốc độ động cơ khi mang tải nặng.
  • Tối ưu hóa layout mạch in 4 lớp chuẩn công nghiệp, tích hợp tản nhiệt nhôm cưỡng bức và vỏ hộp bảo vệ đạt chuẩn kháng bụi/nhiễu.

Đối tượng hưởng lợi

+---------------------------------------------------------------------------------------+
|                                    ĐỐI TƯỢNG HƯỞNG LỢI                                |
+--------------------------+------------------------------------------------------------+
| Sinh viên & Học viên     | Tiếp cận phương pháp lập trình DSP thực tế qua Matlab,     |
| Kỹ thuật Điện - Điện tử  | nắm vững bản chất điều khiển xung kích Thyristor cầu 3 pha.|
+--------------------------+------------------------------------------------------------+
| Giảng viên & Phòng Lab   | Sở hữu bộ công cụ thực hành trực quan, chi phí chế tạo thấp|
| Đại học / Cao đẳng       | hơn 60% so với việc nhập khẩu các module Trainer ngoại nhập|
+--------------------------+------------------------------------------------------------+
| Kỹ sư Tự động hóa &      | Tham khảo sơ đồ mạch đệm cách ly chuẩn và khối code nhúng  |
| Nghiên cứu viên R&D      | Matlab Embedded Function để ứng dụng nhanh vào dự án thật. |
+--------------------------+------------------------------------------------------------+

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phải sử dụng phương pháp phát "xung kép" (Double Pulse) thay vì xung đơn trong chỉnh lưu cầu 3 pha?

Trong sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha, tại mỗi thời điểm luôn cần ít nhất 2 Thyristor dẫn điện đồng thời (1 van nhóm Anode chung và 1 van nhóm Cathode chung thuộc 2 pha khác nhau). Khi mạch mới khởi động hoặc khi tải mang tính cảm kháng làm dòng điện bị gián đoạn, nếu chỉ kích xung đơn hẹp ($10^\circ - 15^\circ$), van thứ hai sẽ không có van đối ứng còn dẫn để khép kín mạch. Kỹ thuật xung kép phát thêm một xung phụ trễ $60^\circ$ lặp lại cho van vừa kích trước đó, đảm bảo luôn có cặp van thông mạch an toàn.

2. Ưu điểm nổi bật của việc lập trình DSP thông qua Matlab/Simulink là gì?

Phương pháp này áp dụng quy trình Model-Based Design (MBD). Thay vì phải viết hàng ngàn dòng lệnh hợp ngữ (Assembly) hoặc C cấp thấp để cấu hình thanh ghi timer/ngắt phức tạp, kỹ sư xây dựng thuật toán trên sơ đồ khối trực quan của Simulink, mô phỏng kiểm chứng trước, sau đó sử dụng trình biên dịch Embedded Coder tự động sinh mã C tối ưu và nạp trực tiếp xuống chip DSP qua giao tiếp JTAG.

3. Yêu cầu điện áp và phối hợp mức logic giữa DSP TMS320F28335 và mạch công suất như thế nào?

DSP F28335 hoạt động với mức điện áp I/O danh định là 3.3V. Tín hiệu đồng bộ lưới từ khối ZCD có biên độ 12V cần mạch đệm hạ áp phân áp xuống 3.3V trước khi vào chân ngắt DSP. Ngược lại, xung điều khiển ngõ ra 3.3V từ DSP không đủ năng lượng kích mở Gate Thyristor công suất lớn, do đó cần đi qua tầng đệm nâng áp lên 5V/12V và cách ly quang/biến áp xung để bảo vệ chip vi xử lý.

4. Hệ thống xử lý góc kích $\alpha > 90^\circ$ như thế nào khi kết nối với động cơ DC?

Khi $\alpha > 90^\circ$, điện áp trung bình $U_d$ sinh ra mang giá trị âm. Nếu mạch tải có sức điện động $E$ lớn (do động cơ DC đang quay tự do theo quán tính hoặc hệ thống kích từ đảo chiều), bộ biến đổi có thể chuyển sang chế độ Nghịch lưu phụ thuộc vào lưới để hãm tái sinh, trả năng lượng từ động cơ về lại lưới điện xoay chiều.

5. Chi phí chế tạo mô hình này so với thiết bị thương mại tương đương?

Chi phí linh kiện phần cứng (Card DSP TMS320F28335, 6 module SCR, mạch cách ly quang, biến áp xung và khung giá thử nghiệm) ước tính chỉ bằng $20% - 30%$ giá thành của một module thí nghiệm chỉnh lưu số công nghiệp nhập khẩu từ nước ngoài, mang lại hiệu quả kinh tế và khả năng tùy biến học thuật rất cao.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Xây dựng mô hình chỉnh lưu cầu 3 pha cho động cơ DC và cuộn kích từ máy phát DC điều khiển bằng card DSP F28335" đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu và thực nghiệm đề ra. Nhóm tác giả đã làm chủ công nghệ điều khiển số trên dòng vi xử lý DSP 32-bit hiệu năng cao, xây dựng thành công bộ tạo xung kép chuẩn xác trên Matlab/Simulink và kiểm chứng thực tế sự hoạt động ổn định của hệ thống biến đổi công suất trên tải động cơ DC 1 HP kéo máy phát DC 2 HP.

Công trình không chỉ khẳng định tính đúng đắn của lý thuyết điện tử công suất hiện đại mà còn cung cấp một giải pháp phần cứng - phần mềm mở, có độ tin cậy cao, phục vụ thiết thực cho công tác giảng dạy, nghiên cứu và phát triển các hệ truyền động điện thông minh trong tương lai.