Nghiên Cứu và Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Xe Máy Điện

• Tác giả: Đoàn Duy Khôi
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phúc
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
• Đề tài: Nghiên Cứu Và Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Xe Máy Điện
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.2.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Tình hình nghiên cứu và phát triển của đề tài
• 1.3.1. Trong nước
• 1.3.2. Ngoài nước
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.6. Kết quả dự kiến
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Động cơ không đồng bộ 3 pha
• 2.1.1. Khái niệm về động cơ không đồng bộ 3 pha
• 2.1.2. Cấu tạo động cơ không đồng bộ 3 pha
• 2.1.3. Nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ xoay chiều ba pha
• 2.2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ 3 pha không đồng bộ
• 2.3. Mô phỏng bộ nghịch lưu bằng phần mềm Matlab/ Simulink
• 2.4. Phương pháp điều khiển mạch nghịch lưu
• 2.5. Các thiết bị và linh kiện cần sử dụng
• 2.5.1. Vi điều khiển STM32F103C8
• 2.5.2. Máy hiện sóng Tektronix TBS 1072C
• 2.5.3. Máy đo nhiệt tầm xa Hikvision
• 2.6. Hệ thống thử nghiệm
• 2.6.1. Động cơ 3 pha 2 kW
• 2.6.2. Động cơ trên mô hình xe máy
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG
• 3.1. Tính toán các thông số cơ bản
• 3.1.1. Hệ số trượt của động cơ
• 3.1.2. Tốc độ xe không tải
• 3.2. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống
• 3.2.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống
• 3.2.2. Tạo tín hiệu SPWM trên vi điều khiển
• 3.2.3. Tạo sóng mang tần số cao
• 3.2.4. Tạo tín hiệu SPWM
• 3.2.5. Thiết lập cho vi điều khiển. Thiết kế phần cứng
• 3.3. Sơ đồ thiết kế mạch điều khiển
• 3.3.1. Thiết kế mạch. Thiết kế mạch in
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM
• 4.1. Khảo sát kết quả
• 4.2. Thực nghiệm ở chế độ ASPWM
• 4.3. Thực nghiệm ở chế độ HSPWM
• 4.4. Kết quả thực nghiệm
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Xe Máy Điện

Nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển động cơ xe máy điện là một lĩnh vực đang thu hút sự quan tâm lớn trong bối cảnh ô nhiễm môi trường và nhu cầu về phương tiện giao thông xanh. Hệ thống điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của động cơ xe máy điện. Việc phát triển hệ thống này không chỉ giúp cải thiện khả năng vận hành mà còn góp phần vào việc giảm thiểu khí thải độc hại.

1.1. Tính cấp thiết của nghiên cứu hệ thống điều khiển

Sự gia tăng ô nhiễm môi trường và nhu cầu về phương tiện giao thông tiết kiệm năng lượng đã thúc đẩy nghiên cứu về hệ thống điều khiển động cơ xe máy điện. Các tiêu chuẩn khí thải ngày càng nghiêm ngặt yêu cầu phát triển các giải pháp giao thông bền vững.

1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu bao gồm động cơ không đồng bộ ba pha và các vi điều khiển như STM32F103C8T6. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào lý thuyết, nguyên lý hoạt động và thiết kế mạch điều khiển cho động cơ xe máy điện.

II. Vấn đề và Thách thức trong Nghiên Cứu Hệ Thống Điều Khiển

Mặc dù có nhiều tiến bộ trong công nghệ xe máy điện, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc phát triển hệ thống điều khiển hiệu quả. Các vấn đề như hiệu suất động cơ, độ tin cậy của hệ thống và khả năng tương thích với các công nghệ mới cần được giải quyết.

2.1. Các vấn đề về hiệu suất động cơ

Hiệu suất của động cơ không đồng bộ ba pha phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thiết kế mạch điều khiển và thuật toán điều khiển. Việc tối ưu hóa các yếu tố này là rất cần thiết để nâng cao hiệu suất tổng thể.

2.2. Thách thức trong việc tích hợp công nghệ mới

Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ yêu cầu hệ thống điều khiển phải có khả năng tích hợp các công nghệ mới như IoT và tự động hóa. Điều này đặt ra thách thức lớn cho các nhà nghiên cứu và kỹ sư.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu và Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển

Để phát triển hệ thống điều khiển động cơ xe máy điện, nhiều phương pháp nghiên cứu và thiết kế đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm mô phỏng, tính toán và lập trình vi điều khiển.

3.1. Mô phỏng hệ thống bằng phần mềm Matlab Simulink

Mô phỏng hệ thống điều khiển bằng Matlab/Simulink giúp đánh giá hiệu suất và tối ưu hóa thiết kế trước khi triển khai thực tế. Phần mềm này cho phép kiểm tra các kịch bản khác nhau và điều chỉnh tham số một cách dễ dàng.

3.2. Lập trình vi điều khiển cho hệ thống điều khiển

Việc lập trình vi điều khiển như STM32F103C8T6 là bước quan trọng trong thiết kế hệ thống điều khiển. Các thuật toán điều chế xung được sử dụng để điều khiển động cơ một cách chính xác và hiệu quả.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu về hệ thống điều khiển động cơ xe máy điện đã cho thấy nhiều ứng dụng thực tiễn. Mô hình mạch nghịch lưu điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha đã được thiết kế và thử nghiệm thành công.

4.1. Kết quả thực nghiệm trên mô hình động cơ

Các thử nghiệm trên mô hình động cơ cho thấy hệ thống điều khiển hoạt động ổn định và hiệu quả. Các thông số như điện áp và dòng điện đều đạt yêu cầu thiết kế.

4.2. Ứng dụng vào sản phẩm thực tế

Mô hình thiết kế có thể được ứng dụng trực tiếp vào các sản phẩm xe máy điện, giúp nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của sản phẩm trên thị trường.

V. Kết Luận và Tương Lai của Nghiên Cứu Hệ Thống Điều Khiển

Nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển động cơ xe máy điện đã mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp xe điện. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến và phát triển bền vững.

5.1. Tương lai của công nghệ xe máy điện

Công nghệ xe máy điện sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của các chính sách và đầu tư từ chính phủ. Các nghiên cứu mới sẽ tập trung vào việc cải thiện hiệu suất và giảm chi phí sản xuất.

5.2. Hướng phát triển tiếp theo trong nghiên cứu

Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc phát triển các hệ thống điều khiển thông minh hơn, tích hợp công nghệ IoT và tự động hóa để nâng cao trải nghiệm người dùng và hiệu suất vận hành.