b. Mạch nghịch lưu sử dụng IGBT

Thông thường MOSFET được sử dụng với các ứng dụng đòi hỏi tốc độ cao,

tuy nhiên MOSFET khơng có khả năng chịu dòng điện cao. Trong khi đó IGBT

thích hợp với các ứng dụng ở tốc độ thấp, tuy nhiên IGBT có khả năng chịu được

dòng điện cao. Vì vậy tuỳ vào đặc điểm của ứng dụng mà có sự lựa chọn linh kiện

phù hợp

IGBT là linh kiện có tần số đóng cắt giới hạn thấp hơn so với MOSFET, vì

vậy dẫn đến tổn thất cơng suất do đóng cắt linh kiện sẽ cao hơn đối với ở MOSFET

có tần số đóng cắt cao hơn. Các kỹ thuật sử dụng IGBT trong điều khiển đã được

sớm áp dụng cách đây hơn 10 năm, có rất nhiều thay đổi cải thiện linh kiện với các

ứng dụng khác nhau, nhiều công ty đã sản xuất ra nhiều dòng IGBT, một số được

chế tạo thích hợp với các ứng dụng ở tốc độ thấp và điện áp VCE-SAT nhỏ, dẫn tới tổn

hao sẽ nhỏ. Một số khác được sản xuất phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi tốc độ cao

(60kHz đến 150 kHz) và có tổn thất cơng suất thấp hơn nhưng có V CE-SAT cao hơn.

Dựa vào các đặc điểm nêu trên, khi lựa chọn linh kiện ta cần xem xét đến khả năng

giới hạn của linh kiện. Trong phạm vi thực hiện ta chỉ quan tâm đến các thông số

hoạt động của động cơ động cơ để lựa chọn cho phù hợp.

Các yêu cầu chính đặt ra cho linh kiện sử dụng làm bộ nghịch lưu :

Điện áp VDS (Mosfet) hay VCE (IGBT) >> VDC /2

Dòng điện qua linh kiện lớn hơn dòng định mức của động cơ  10A ở nhiệt

độ hoạt động

Chịu được tần số đóng ngắt cao

=> IGBT: FGA25N120 được lựa chọn : Thõa mãn các yếu tố trên, có thể

mua dễ

dàng và giá thành rẻ.



Hình 3.5. Hình dạng và ký hiệu của IGBT- FGA25N120 [8]



59



Bảng 3.4. Thông số kỹ thuật của IGBT-FGA25N120 [8]

Các thông số

Ký hiệu

Giá trị giới hạn



Điện áp cực CE

Điện áp mở GE

Ngưỡng dòng cực

C

Dòng ngắt mở

Cơng suất



UCE

UGE

IC



1200V

20V

20 40A



ICM

P



75A

125310 W



M



Hình 3.6. Sơ đồ nghịch lưu 3 pha IGBT [1]



c. Mạch chỉnh lưu

Bộ chỉnh lưu:

Yêu cầu:

- Điện áp trung bình (VDC) đầu ra của bộ chỉnh lưu:

+ Trong phương pháp SINPWM thì : V0A =

+ Để động cơ vận hành ở chế độ định mức (VAO = 220V )

 VDC = 2 *VAO = 2* 220 = 440V

- Trị tức thời của VDC được nắn tương đối phẳng

- Gọn nhẹ, giá thành rẻ

Phương pháp chỉnh lưu :

Ta sử dụng phương pháp chỉnh lưu cầu với 6 diode



60



Hình 3.7. Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha [1]



Trị trung bình điện áp đầu ra khi chỉnh lưu cầu 3 pha (không điều khiển):

+Với giá trị này của VDC thì động cơ có thể vận hành ở định mức

+Vpha : trị hiệu dụng áp pha nguồn (220 VAC)

 Ghi chú:

Trong điều kiện thực tế, nếu chỉ có nguồn 1 pha để thực hiện chỉnh lưu thì

điện áp VDC sau chỉnh lưu :

 Động cơ sẽ không thể vận hành hết định mức



61



3.2. SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN.

3.2.1. Sơ đồ mạch lái và cách ly



Hình 3.8. Sơ đồ mạch lái và cách ly



62



3.2.2. Sơ đồ mạch động lực



Hình 3.9. Sơ đồ mạch động lực



63



3.2.3. Sơ đồ mạch điều khiển



Hình 3.10. Sơ đồ khối mạch điều khiển







Nút ấn điều khiển động cơ:



+



RUN



+



STOP



+



REV



+



Biến trở điều chỉnh tốc độ







Nút ấn điều khiển LCD:



+



MODE



+



UP



+



DOWN







Tín hiệu hồi tiếp: (*)



+



Dòng điện của động cơ



+



Điện áp động cơ



+



Tốc độ động cơ



+



Nhiệt độ của khóa IGBT



+



Tín hiệu điều khiển từ PC







Tín hiệu đầu ra của mạch điều khiển:



+



6 xung PWM điều khiển bộ nghịch lưu



+



Hiển thị các thông số điều khiển bằng LCD



+



Xuất tín hiệu cho PC



64







Ghi chú: (*)  sẽ phát triển sau



65



a. Sơ đồ khối điều khiển.



Hình 3.11. Sơ đồ khối điều khiển chính



62



b. Khối hiển thị.



Hình 3.12. Sơ đồ khối hiển thị



c. Sơ đồ khối nút bấm.



Hình 3.13. Sơ đồ khối nút bấm



3.3. SƠ ĐỒ KHỐI VÀ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN

3.3.1. Sơ đồ khối giải thuật

F_req



ADC



Uđk



U/f



Điều

khiển

bước



U1



Nạp giá

trị từ

bảng sin



63



Khối bù

tín hiệu



Khối tạo độ Ua

Ua lệch giữa Ub

các pha 1

góc 1200 Uc



3.3.2. Sơ đồ giải thuật chương trình

a. Giải thuật chương trình chính

Begin



Xác lập các tham số ban đầu cho PIC 18F 4431:

(I/O, A/D module, Timer, Power control PWM

module, Interrupts event)



RUN

(Xử lý nút ấn)



Sai

(RUN= 0)



Đúng

( RUN=1)



Đúng



Kiểm tra giá

trị tần số



Sai

Xác lập các biến số Vref , Stepsize

(Hai thông số này dùng để update các giá

trị về độ lớn và bước nhảy của vector VS

khi chương trình ngắt PWM xảy ra)



Kiểm tra xem button nào được nhấn

(Start, Stop, Rev, Up, Down, Mode) xử lý

button được nhấn



64



Trạng thái

IDLE



 Giải thích chương trình giải thuật

(1) Chương trình bắt đầu khi cấp nguồn cho PIC

(2) Xác lập các thông số ban đầu :

+ I/O pin

+ A/D module

+ Timer

+ Power Contrl PWM module

+ Interrupts event

(3) Xử lý nút ấn RUN

(4) Trạng thái IDLE: hiển thị LED báo trạng thái idle, đồng thời qua lại phần (3)

kiểm tra xem nút RUN có được ấn hay không

(5) Đọc giá trị f yêu cầu từ biến trở (mode 1) ; LCD (mode 2) hoặc PC (mode 3)

(6) Khi tần số f yêu cầu thay đổi: tính tốn các biến số Vref, stepsize. Hai thơng số

này dùng để update các giá trị về độ lớn và bước nhảy của vector Vs khi chương

trình ngắt PWM xảy ra. Vref dùng để tính tốn tỉ số điều biên m a = Vref/Vdc.

Stepsize xác định góc update của vector Vs

(7) Kiểm tra xem button nào được ấn ( Stop , Rev………) => xử lý button được ấn

+ Stop button: => set các duty cycle về zero => qua lại vị trí (4) : IDLE

+ Rev button: => gọi hàm RAM_DOWN giảm tốc động cơ về zero => đảo chiều

quay vector Vs => gọi hàm RAM_UP tăng tốc động cơ đến tần số đặt.



65