Luận văn Thiết kế chế tạo và thử nghiệm bộ điều khiển LinDrive
          
        
            
               
            
 
            
                
                     Mạch Enable xung điều chế bằng khóa cứng (dù trong phần mềm đã 
có thể làm điều này). Điều này giúp cho mạch công suất thêm một 
tầng an toàn.
 Phương án mạch công suất bao gồm 4 nhánh van song song, nối vào 
mạch một chiều trung gian. Điều này cho phép thực hiện linh hoạt 
nhiều phương án điều chế (đơn cực, lưỡng cực, vector không gian cho 
ba pha). Tuy nhiên, khi đó tín hiệu tự các chân PWM của chip DSP 
đưa ra đến các IC drive của van sẽ có sự thay đổi thứ tự. Điều này sẽ 
được thực hiện tương đối đơn giản và thuận lợi nếu ta đặt giữa tầng 
DSP và Drive một IC khả trình kiểu CPLD.
 Các tín hiệu PWM cần được khóa chéo nhau tránh trường hợp ngắn 
mạch một chiều. Đây là tầng bảo vệ cơ sở, trước tầng bảo vệ dòng 
được thực hiện trên mạch drive.
                
              
                                            
                                
            
 
            
                 29 trang
29 trang | 
Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 2799 | Lượt tải: 1 
              
            Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Thiết kế chế tạo và thử nghiệm bộ điều khiển LinDrive, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
 - 1 - 
LUẬN VĂN 
Thiết kế chế tạo và thử nghiệm 
bộ điều khiển LinDrive 
 - 2 - 
GIỚI THIỆU 
Báo cáo sẽ bao gồm 03 phần: 
 Phần I: Trình bày những tìm hiểu xung quanh đối tượng động cơ thực 
tế sử dụng. Lý do của việc này là: Khi mua động cơ từ hãng cung cấp 
LinMot, bộ truyền động động cơ tuyến tính đã bao gồm compact một 
hệ thống động cơ+drive+phần mềm. Do vậy, các tài liệu hãng cung cấp 
chủ yếu trên quan điểm dành cho người sử dụng, lập trình ứng dụng 
(application). Các thông số về điện của động cơ là hết sức khiêm tốn, 
gây khó khăn nhất định cho công việc tiến hành thiết kế chế tạo và thử 
nghiệm bộ điều khiển LinDrive. 
 Phần II: trình bày những thao tác thực hiện thực nghiệm đối với mạch 
thiết kế theo phiên bản lần 1. Tuy nhiên, thực nghiệm cho thấy thiết kế 
này là không phù hợp với điều kiện nghiên cứu ban đầu. Thiết kế này 
sẽ phù hợp hơn trong điều kiện các nghiên cứu trước đó đã cho kết quả 
ổn định, cần tinh giảm linh kiện, hạ giá thành phù hợp cho thương 
phẩm. Phần III trình bày các cải tiến trong mạch thiết kế lần 2, trong đó 
bổ xung các mạch bảo vệ điện tử công suất, mạch CPLD để thay đổi 
linh hoạt phương thức kết hợp giao hoán các kênh điều khiển, các kết 
quả đo thực tế. 
 - 3 - 
PHẦN I: 
THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ VÀ CẢM BIẾN ĐI KÈM 
Các thông số được kèm theo catalog sản phẩm có như sau: 
Thông số Giá trị Đơn vị 
Lực tác động 39 (8,77) (Ibf/A) 
Dòng điện cực đại 15 A 
Điện trở pha 25/80°C 3.1/3.7 Ω 
Điện cảm pha 3.1 mH 
Loại sensor vị trí Sine/cosine 
Tốc độ cực đại 1.7 m/s 
Đường kính stator 48 mm 
Chiều dài stator 290 Mm 
Chiều dài slider 630 mm 
Các thông số trên đây rất khiêm tốn. Đặc biệt gần như không có thông tin 
về cảm biến vị trí gắn liền với động cơ. Thông tin cảm biến có được là: 
 Cảm biến dạng cách ly hiệu ứng Hall 
 Là dạng có chu kỳ lặp lại sin/cos 
 Được cấp điện áp vào là 5V. Có hai kênh điện áp ra, không có tín 
hiệu zero 
 - 4 - 
Để có thể tìm hiểu cảm biến, nhóm nghiên cứu đã nối động cơ vào bộ 
điều khiển của chính hãng, lập trình để slider chuyển động theo quỹ đạo lặp 
lại với một tốc độ không đổi. Sử dụng chức năng quan sát bằng đồ thị (dữ liệu 
thu thập qua cổng COM RS232), thu được kết quả sau: 
Hình 1.1: Thí nghiệm cảm biến vị trí 
Trong đó 
 Đường 1: Tín hiệu Sine 
 Đường 2: Tín hiệu Cosine 
 Đường 3: Góc chuyển mạch 
 Đường 4: Vị trí tính toán 
 - 5 - 
Phương pháp thử nghiệm:
- Cấp nguồn 5V cho mạch sensor của động cơ
- Dịch chuyển động cơ về cực hạn trái (điểm lấy 
mốc, khuyên sắt)
- Dịch chuyển từ từ rotor sang trái (hướng người 
nhìn), đo max, min, bước của hai tín hiệu sensor
0.5V
2.5V
4.5V
0.3V
60mm (60/540mm length)Hướng trái
Cực hạn trái (cơ khí)
Sine_s = 2.5V
Cosine_s=0.5V
Sine Cosine
Hình 1.2: Tương quan tín hiệu cảm biến và vị trí thực 
Từ các thí nghiệm, có kết luận về cảm biến vị trí như sau: 
 Điện áp nguồn nuôi 5V, điện áp ra là tín hiệu sine theo vị trí, có giá 
trị min = 0.5V, max=4.5V. Điểm zero của tín hiệu sine là điện áp 
2.5V 
 Tín hiệu sine và cosine đúng lệch pha nhau π/2. 
 Chu kỳ của tín hiệu sine/cosine phản ánh bước cực nam châm trên 
thanh slider. 
 Mỗi cặp cực nam châm có chiều dài 60mm, tổng hành trình là 
540mm (09 cặp). 
Từ thông số cảm biến có được, mạch phần cứng để nhận tín hiệu vị trí 
được tính toán như sau: 
 - 6 - 
Hình 1.3: Trị số linh kiện cho mạch nhận tín hiệu cảm biến 
Tầng khuếch đại đầu bao gồm hai khuếch đại thuật toán U701A và 
U701B tạo thành mạch khuếch đại vi sai, hệ số khuếch đại là 1:1, mục đích 
tạo trở kháng cao đầu vào. Tầng thứ hai là tầng khuếch đại với hệ số khuếch 
đại là 5:3. Trong đó giá trị cực đại điện áp vào chọn là 5V, giá trị điện áp ra 
cực đại là 3V. Chọn R705 và R706 là điện trở 10k, vậy R hồi tiếp cần có là 
6k. Tuy nhiên, điện trở 6k là loại linh kiện hiếm nên chọn giải pháp mắc song 
song hai điện trở 12k. Tụ C705 đóng vai trò chính trong mạch lọc thông thấp. 
Điện trở R713 và diode zener D704 đóng vai trò mạch bảo vệ điện áp vào 
kênh ADC của DSP. 
//ADCINA2, Sensor Sine 
RawData = (AdcRegs.ADCRESULT4>>4)&0x0FFF; 
// Remove 4 LSB unused bits 
Tmp = (float)(RawData*3.0)/4095.0; 
// Scale to 0-3V, integer calculating 
Tmp = Tmp*5/3; // Scale to 0-5V, float calculating 
Tmp = Tmp - 2.5; // Zero point is 2.5V 
if (Tmp>2.0) Tmp=2.0; // high limit 
 - 7 - 
if (Tmp<-2.0) Tmp=-2.0; // low limit 
Tmp=Tmp/2.0; // Scale to [-1;1] 
p->fSinValue=Tmp; 
//ADCINB2, Sensor Cosine 
RawData = (AdcRegs.ADCRESULT5>>4)&0x0FFF; 
// Remove 4 LSB unused bits 
Tmp = (float)(RawData*3.0)/4095.0; 
// Scale to 0-3V, integer calculating 
Tmp = Tmp*5/3; // Scale to 0-5V, float calculating 
Tmp = Tmp - 2.5; // Zero point is 2.5V 
if (Tmp>2.0) Tmp=2.0; // high limit 
if (Tmp<-2.0) Tmp=-2.0;// low limit 
Tmp=Tmp/2.0;// Sclae to [-1;1] 
p->fCosValue=Tmp; 
Hình 1.4: Đoạn chương trình tính toán với cảm biến vị trí 
PHẦN II: 
THỰC HIỆN MẠCH LINDRIVE, V1.2 
1. Vấn đề tụ boostrap: 
Điểm nổi bật của mạch điều khiển động cơ tuyến tính này là mạch công 
suất sử dụng hai cầu H (H-bridge) với phương án điều khiển van bằng kiểu 
mạch boostrap. 
 - 8 - 
Hình 2.1: Mạch điều khiển van Boostrap 
Căn cứ vào tài liệu “AN-978: HV Floating MOS-Gate driver ICs”, 
trang 6, tính toán tụ boostrap như sau 
Tụ bootstrap trong mạch trên là tụ C532, tác dụng tạo ra một điện áp 
chênh so với VBUS để có thể mở van phía áp cao hơn Q531. Tụ được nạp 
trong thời gian van Q531 off, với giả thiết lúc đó van Q532 on, kéo thế chân 
Vs của IC U504 xuống GND (cho phép chênh thế 5V Vs-GND). Dòng nạp 
chảy từ Vcc(15V) qua diode D531 và trở R531 (Diode xung). 
Các yếu tố sau ảnh hưởng đến giá trị điện dung tụ bootstrap: 
 Điện áp ngưỡng mở cửa Gate của van 
 IQBS Dòng tiêu thụ tĩnh quiescent current khi không có xung 
PWM 
 Dòng của mạch nâng áp 
 Dòng rò tiếp giáp gate-source 
 Dòng rò tụ bootstrap 
Riêng dòng rò tụ bootstrap chỉ đáng để ý khi dùng tụ hóa. Trong trường 
hợp không cần thiết, không nên dùng tụ hóa. Loại tụ không-hóa (gốm…) có 
thể bỏ qua 
Công thức tính như sau: 
 - 9 - 
( ax) ( )2 2 qbs m Cbs leakg ls
cc f LS Min
I I
Q Q
f f
C
V V V V
 
   
 
  
Qg = Điện tích nạp high-side FET, IRF37100 là 130nC 
f = tần số điều chế, dự kiến f=10kHz 
ICbs(leak)= Dòng rò tụ. Bỏ qua vì dùng tụ dán 
Iqbs(max) = Dòng tĩnh cực đại của IC driver, IR2101 là 55uA 
Vcc = Điện áp nguồn nạp tụ, thiết kế 15V 
Vf = Điện áp rơi trên diode nạp. Trong trường hợp mạch trên khó 
xác định vì bao gồm cả điện áp rơi trên trở R531. Tạm lấy Vf là 1V 
VLS = Điện áp giữa chân 6 của driver IC với GND. Trong trường 
hợp mạch trên là điện áp rơi trên FET IR3710: RDS x IDSmax = 23mΩ 
x 57A ≈ 1.3 V 
VMin = Hiệu điện thế tối thiểu giữa VB và VS, IR2101 là 9V 
Qls= Điện tích để dịch mức (thường 5nC với loại dùng VBUS 600V, 
20nC với loại 1200V). Lấy 5nC 
 Kết luận: 
6
9 9
3
55 102 2 130 10 5 10
10 10
146
15 1 1.3 9
C nF
         
  
 Dùng tụ nhỏ hơn: Không mở được van 
 Dùng tụ lớn hơn nhiều: Hỏng diode xung 
 Chọn tụ: 224 hoặc 474 hoặc 105 
2. Vấn đề kỹ thuật nạp trình lên flash on-chip của TMS320F2812: 
TMS320F2812 có 03 vùng nhớ để chứa chương trình do người dùng 
viết và nạp vào là: 
 Vùng nhớ SRAM-H0 (8k x 16): Nạp chương trình chạy tạm thời, 
bị xóa khi ngắt nguồn cung cấp 
 - 10 - 
 Vùng nhớ Flash (128k x 16): Không bị hủy chương trình khi 
ngắt nguồn 
 Vùng nhớ ngoài XINTF: Giống như ROM ngoài với vi điều 
khiển 8 bit truyền thống. 
Việc DSP chọn vùng nhớ nào để lấy chương trình khởi động phụ thuộc 
vào một số chân chọn của chip. Trên thiết kế, các chân này đã được nối với 
các jumper chuyển để người dùng có thể chuyển chế độ boot. Khi nạp chương 
trình vào Flash, người dùng phải chuyển jumper sang vị trí chạy như sau để 
DSP có thể khởi động khi cấp nguồn 
Để nạp chương trình xuống DSP vào vùng Nhớ Flash hoặc SRAM-H0, 
phải thông qua giao diện JTAG. Có 02 phương thức để thực hiện việc này: 
 Dùng bộ “XDS510 USB JTAG Emulator” và các phần mềm 
SDConfig, SDFlash. Bộ “XDS510 USB JTAG Emulator” có một 
jack cắm vào cổng USB của máy tính, một jack 7x2 chân cắm 
vào card (xem trên trang  
 Trên card đã tích hợp sẵn chip JTAG để người dùng có thể nạp 
chương trình, debug thông qua giao diện LPT (máy in) trên PC 
bằng phần mềm Code Composer Studio (CCS) do Texas cung 
cấp. Tuy nhiên để CCS (của Texas) có thể giao tiếp với card 
ezDsp (của hãng Spectrum Digital) cần có driver riêng, được 
download từ trang web  
 - 11 - 
 Chú ý: phải download đúng version giữa CCS và driver. Ví dụ, 
CCS có version là 3.1 thì driver lấy tại 
 Sau khi download, 
người dùng cần cài đúng vào vị trí cài đã cài CCS. Ngoài ra, 
cần download plugins tại https://www-
a.ti.com/downloads/sds_support/C2000-3.1-SA-to-UA-TI-
FLASH2X.htm 
Sau khi cài đặt plugins, có thể kiểm tra trực tiếp sự tồn tại của thư mục 
mới Flash28xx như dưới đây: 
 Thiết lập môi trường cho Code Composer: 
CCS là phần mềm giao diện phát triển cho nhiều loại chip của 
Texas. Vì vậy, trước khi chạy phải thiết lập loại chip cần thiết. Bước thực 
hiện: Chạy Code Composer Setup (từ Start Menu hoặc Desktop) 
 - 12 - 
 Từ tab “Factory Boards”, chọn mục “F2812 eZdsp” sau đó nhấn 
nút “<<Add”. Nếu mục “F2812 eZdsp” không tồn tại trên danh sách, 
điều đó nghĩa là chưa cài đặt driver cung cấp bởi Spectrum Digital. 
Sau khi làm đúng, trên danh sách “My System” sẽ có tên board cần lập 
trình. 
Cuối cùng, nhấn nút “Save & Quit”. 
 Cách viết chương trình để có thể nạp lên Flash: 
Chương trình viết chạy từ SRAM và chương trình chạy từ Flash 
Memory có gì khác nhau ? 
Câu trả lời: Khác nhau cơ bản là việc định nghĩa vùng nhớ 
chương trình cho các hàm và biến (dữ liệu). Theo cách lập trình của Code 
Composer, việc định nghĩa này được thực hiện thông qua file có đuôi 
 - 13 - 
*.cmd. Một project có thể có một hoặc nhiều file *.cmd định nghĩa tên các 
vùng nhớ và địa chỉ cho các struct. Chương trình viết để chạy từ SRAM và 
chạy từ Flash về cơ bản không có khác biệt (ngoại trừ file *.cmd). Tuy 
nhiên, nếu hàm trong chương trình dùng tác động lên chính bộ nhớ Flash 
(ví dụ: khởi tạo các thanh ghi cho bộ nhớ Flash), bắt buộc phải chạy từ 
SRAM. Khi ấy, cần viết đoạn chương trình để copy code đoạn chương 
trình từ Flash sang SRAM để chạy (chi tiết xin tham khảo tài liệu 
SPRC097 của Texas). 
 Các bước thực hiện nạp chương trình lên bộ nhớ Flash: 
Bước 1: Thêm file “f2812.cmd” vào chương trình 
 Mở chương project chương trình, loại 
bỏ tất cả các file *.cmd (nếu có) khỏi 
project bằng cách trỏ chuột chọn sau đó 
nhấn phím DEL trên bàn phím. 
 Dùng chức năng Project/Add Files to 
Project... để thêm file F2812.cmd vào 
project. File này được cung cấp theo các 
ví dụ về điều khiển động cơ (download từ trang của Texas). 
Bước 2: Kết nối với board DSP 
Dùng chức năng Debug/Connect hoặc nhấn Alt-C để Code 
Composer nối với card thông qua cổng LPT (chuyển thành JTAG nhờ 
chip JTAG). Nếu kết nối thành công, giao diện như sau 
 - 14 - 
Các biểu tượng Run và Animate sẽ được active (màu xanh). Khi 
đó, board eZdsp đã sẵn sàng nhận chương trình. 
Bước 3: Nạp chương trình 
 Biên dịch chương trình để có được file đuôi *.out 
 Dùng chức năng Tool/F28xx On-chip Flash Programer hoặc 
nhấn nút tương ứng trên Toolbar để xuất hiện cửa sổ nạp trình 
Các thông số của cửa sổ này nên giữ nguyên như mặc định, trong 
đó chú ý: 
 - 15 - 
 Tốc độ thạch anh OSCCLK là: 30MHz 
 Thông số PLLCR là: 10 
 Chế độ nạp là : “Erase, Program, Verify” 
 Nhấn nút “Flash Programer Setting...” để xuất hiện cửa sổ sau 
Để nạp được chương trình xuống Flash, Code Composer 
không nạp được trực tiếp mà phải thông qua một chương trình 
khác nạp trước xuống SRAM. Chương trình này tiếp nhận file 
*.out người dùng muốn nạp xuống Flash và ghi chúng xuống 
Flash. Vì vậy, quá trình này yêu cầu thao tác xóa/ghi/kiểm tra 
Flash. Texas Instrument gọi đó là Algorithm. Người nạp phải xác 
định file này cho chương trình thông qua cửa sổ “Flash 
Programmer Settings” trên đây. 
Nhấn vào nút “Browse...” để trỏ đến file algorithm (cũng 
là một file *.out). 
Trong trường hợp kiểm tra không thấy thư mục: CCS Dir\ 
plugins\Flash28xx\Algorithms\2812\ nghĩa là Plugins cho eZdsp 
chưa được cài đặt hoặc cài đặt không đúng. 
Nhấn OK để quay lại cửa sổ “On-chip Flash Programer”, 
nhấn nút “Execute Operation” và đợi đến khi quá trình nạp kết 
thúc. Chú ý: Trong quá trình nạp nếu mất điện sẽ khó có khả 
năng truy cập lại bộ nhớ Flash, do vùng Password bị ghi mọt giá 
trị bất kỳ. 
 - 16 - 
3. Các tồn tại của thiết kế LinDrive, v1.2: 
Sau khi lập chương trình thử nghiệm điều chế đơn giản, nạp xuống 
flash on-chip để đo đạc thử nghiệm, nhóm nghiên cứu phát hiện thấy rằng 
thiết kế có rất nhiều khiếm khuyết. Cụ thể như sau: 
 Sử dụng IR2101 làm IC driver cho van công suất theo kiểu mạch boostrap 
là không hợp lý. Các van mở không được khóa chéo, hậu quả dẫn 
đến thông mạch VBUS-GND mỗi khi điều chế sai, kích thích nhiễu, 
sự cố nguồn.. Nên sử dụng thêm một IC CPLD, ví dụ như 
GAL16V08. 
 Các tụ cùng loại CF611, C532 sai kích cỡ linh kiện trên mạch in 
 Các IC PC817, phần mạch digital input, chân 3-4 bị chéo (nhầm từ bản vẽ 
nguyên lý) 
 Các driver không dùng nguồn cách ly mà sử dụng kỹ thuật boostrap. Khi 
thử nghiệm không an toàn, điện áp cao có thể xâm nhập vào IC driver 
khi van bị đánh thủng dẫn đến điện áp cao xâm nhập phần mạch 
logic, phá hỏng hàng loạt linh kiện. Thực tế đã phá hỏng 03 card 
ezDsp. 
 Kênh sin/cos encoder không cần thiết có diode phía đầu khuếch đại thuật 
toán vì ngưỡng điện áp tối thiểu đã là 0.5V (tối đa 4.5V) 
 Việc đưa tín hiệu PWM ra theo dạng đảo, thông qua IC 74HCT14 (mục 
đích đảm bảo mức zero khi bị trạng thái “treo”) là không hợp lý. 
Nguyên nhân: tuy chân PWM của DSP có thể định nghĩa mức tích 
cực là high hoặc low. Tuy nhiên, phần deadtime chỉ được tính là một 
số dương, nghĩa là cho phép kênh sau (ví dụ PWM2) mở sau kênh 
trước (VD PWM1). Nếu nghịch đảo, xung kênh trước và sau trở thành 
chồng nên nhau (ngắn mạch DC bus). 
 - 17 - 
Hình 2.2: Overlap xung điều khiển 
 Phần nguồn sử dụng mạch ngoài không được hợp lý. Khi cấp nguồn, phần 
DSP cấp riêng, phần Driver cấp riêng dẫn đến không biết trước nguồn 
nào được cấp trước, nguồn nào sau dẫn đến có thể có trạng thái không 
xác lập không mong muốn, có thể dẫn đến sự cố. 
 Phần cấp nguồn cho cảm biến dòng điện pha chưa có chân GND (Lỗi thiết 
kế). 
Chính vì những khiếm khuyết cơ bản trên của mạch nên nhóm quyết 
định thiết kế lại, bổ xung thêm các chức năng hợp lý và sửa chữa các khuyết 
tật của mạch LinDrive v1.2 
 - 18 - 
PHẦN III: 
 PHẦN THỬ NGHIỆM MẠCH LINDRIVE V2.1 
 Các thay đổi trên thiết kế mới: 
 Thiết kế lại phần nguồn cấp. 
 Chuyển phương án mạch drive cho các van công suất từ phương án 
kiểu boostrap sang phương án dùng IC drive có bảo vệ quá dòng. 
 Bổ xung vào mạch điều chế phần tử logic lập trình được CPLD làm 
nhiệm vụ khóa chéo kênh điều chế (interlock), hoán đổi kênh điều chế 
linh hoạt. 
 Bổ xung các sai sót thiết kế cũng như sai sót thực hiện layout mạch. 
1. Thiết kế lại phần nguồn: 
Bao gồm: 
 Nguồn cấp cho board mạch DSP, các IC logic họ TTL 
 Nguồn cách ly cho từng van riêng biệt 
 Phần nguồn cấp cho các IC họ CMOS và tạo áp chuẩn cho ADC giữ 
nguyên phương án cũ. 
Hình 3.1: Mạch phía sơ cấp các cuộn biến áp 
Mạch nguồn thiết kế theo phương án push-pull half-bridge (kéo/đẩy) 
Tính toán tần số: 
 - 19 - 
4 9
1 1 71.5
1.4 ( 150) 1.4 (10 150) 10T T
f kHz
R C 
 
     
  
Thực tế kiểm tra: 
Hình 3.2: Điện áp sơ cấp biến áp push-pull 
Phần mạch tạo nguồn vi sai +/-15V cho các IC loại Op-Amp và nguồn 5V 
cho các IC TTL, đồng thời cấp cho mạch DSP như sau: 
Hình 3.3: Nguồn cho Op-Amp và TTL 
 - 20 - 
Thực hiện mạch trong thực tế: 
Hình 3.4: Hình ảnh phần mạch nguồn 
Khi thực hiện thử nghiệm phiên bản LinDrive1.2 thấy rằng: Việc cách ly 
tín hiệu điều khiển đến van (xung PWM) là không đủ. Khi có sai sót thí 
nghiệm, van bị đánh thủng và ở trạng thái ba cực G-S-D thông nhau. Điện áp 
cao từ mạch lực, theo đường nguồn cấp cho IC drive đưa vào phá hủy các 
phần khác trong mạch. 
Phiên bản LinDrive2.1 thiết kế phần nguồn cách ly cho từng van riêng biệt 
và cũng sử dụng duy nhất một IC tạo xung push-pull phía sơ cấp. Phần tử 
công suất chịu dòng lớn sử dụng 02 van MOSFET loại IRF640. 
 - 21 - 
Hình 3.5: Nguồn cách ly cho từng IC khiển van công suất 
Vì nguồn nuôi cho IC khiển van có thể nằm trong dải rộng từ 8V đến 30V 
nên chỉ cần một cầu chỉnh lưu phía thứ cấp biến áp là đủ, không cần IC ổn áp 
gây phức tạp mạch nguồn. 
2. Mạch khiển van: 
Chuyển từ phương án Boostrap sang sử dụng IC khiển có chức năng bảo 
vệ cao hơn. Dùng nguồn cách ly hoàn toàn. Cụ thể trên mạch có 08 van công 
suất (hai cầu H), sử dụng 08 IC drive và 08 nguồn riêng biệt. 
IC HPCL316J có các đặc điểm chính sau: 
 Cách ly hoàn toàn phía logic và phía lực. Phía logic sử dụng nguồn 
riêng 4.5-5.5V, tương thích cả CMOS/TTL. Phía lực sử dụng nguồn 
riêng, chính bằng điện áp sẽ cấp đến chân van công suất. 
 Bảo vệ quá dòng, ngắt tín hiệu khiển đến van nếu phát hiện quá dòng. 
Nguyên tắc của việc này là chip nhận biết điện áp rơi trên lớp tiếp 
giáp D-S. Khi quá cao chính là khi quá dòng, chip ngắt tín hiệu mở 
tại chân G, khóa drive, báo lỗi nên rất an toàn trong điều kiện tiến 
hành thử nghiệm. 
 - 22 - 
Hình 3.6: Mạch khiển van công suất 
Hình 3.7: Tín hiệu mở van tại chân Gate 
3. Mạch bảo vệ logic và phối hợp tín hiệu PWM: 
Dựa trên kinh nghiệm thí nghiệm thi công thiết kế cũ, LinDrive v1.2 thấy 
rằng cần thiết có các mạch như sau: 
 Mạch Enable xung điều chế bằng khóa cứng (dù trong phần mềm đã 
có thể làm điều này). Điều này giúp cho mạch công suất thêm một 
tầng an toàn. 
 Phương án mạch công suất bao gồm 4 nhánh van song song, nối vào 
mạch một chiều trung gian. Điều này cho phép thực hiện linh hoạt 
nhiều phương án điều chế (đơn cực, lưỡng cực, vector không gian cho 
ba pha). Tuy nhiên, khi đó tín hiệu tự các chân PWM của chip DSP 
đưa ra đến các IC drive của van sẽ có sự thay đổi thứ tự. Điều này sẽ 
 - 23 - 
được thực hiện tương đối đơn giản và thuận lợi nếu ta đặt giữa tầng 
DSP và Drive một IC khả trình kiểu CPLD. 
 Các tín hiệu PWM cần được khóa chéo nhau tránh trường hợp ngắn 
mạch một chiều. Đây là tầng bảo vệ cơ sở, trước tầng bảo vệ dòng 
được thực hiện trên mạch drive. 
Vì vậy, trong thiết kế LinDrive2.1, nhóm đưa vào thêm một cụm mạch 
dùng chip “trắng” CPLD để lập trình các logic cần thiết 
Hình 3.8: Mạch dùng CPLD EPM7064 
Tín hiệu vào gồm có: 
 Toàn bộ 12 đường tín hiệu PWM từ DSP. Việc chọn tín hiệu nào xuất 
ra kênh đầu ra phụ thuộc vào việc cấu hình chip CPLD 
 08 kênh báo lỗi từ các IC drive 
 Tín hiệu Reset. Khi các IC drive chuyển sang chế độ bảo vệ quá dòng, 
các IC này sẽ chốt (latch) trạng thái bảo vệ cho đến khi có xung reset. 
 Tín hiệu Enable cho các kênh PWM. 
 - 24 - 
Thực hiện phần khóa lỗi. Một trong các IC drive báo lỗi sẽ tạo thành xung 
ngắt, đưa về DSP: 
Hình 3.10: Config ngắt lỗi 
Thực hiện khóa chéo: 
Hình 3.11: Khóa chéo tín hiệu điều chế bằng phần cứng, 
phối hợp PWM_EN 
Kết quả thực nghiệm cho thấy mạch hoạt động rất hiệu quả. Các sai sót 
trong quá trình thử nghiệm được loại trừ hậu quả tối đa. 
4. Kết quả thi công và thử nghiệm: 
Trang bên là một số hình ảnh của thiết bị và các đặc tính 
 - 25 - 
Hình 4.1: Toàn bộ mạch thực hiện, từ góc trái 
Hình 4.2: Mạch LinDrive 2.1 nhìn từ trên xuống 
 - 26 - 
Hình 4.3: Cận ảnh phần mạch drive van và bảo vệ 
Hình 4.4: Tín hiệu ra của chip CPLD, đưa đến IC drive 
 - 27 - 
Hình 4.5: Tín hiệu điều chế tại chân IC drive, đo trên một nhánh cầu H 
Hình 4.6: Tín hiệu tại chân G-S, đo trên một nhánh cầu H 
 - 28 - 
Hình 4.7: Điện áp trên cuộn dây pha A và B động cơ, 
đo với thang thời gian 100us 
Hình 4.8: Điện áp trên cuộn dây A và B, đo với thang thời gian 2ms 
 - 29 - 
Hình 4.9: Dòng điện tức thời, chế độ chạy không tải 
            Các file đính kèm theo tài liệu này:
 bao_cao_thu_nghiem_driver_9289.pdf bao_cao_thu_nghiem_driver_9289.pdf