NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG FPGA TRONG ĐIỀU KHIỂN

TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 3 PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ

SỬ DỤNG PHưƠNG PHÁP SIN PWM

RESEARCH ON FPGA AND FPGA BASED ON SPEED CONTROL OF

3 PHASE AC INDUCTION BY USING SINUSOIDAL PWM

SVTH: Lê Ngọc Việt Linh, Hồ Trọng Nghĩa, Lê Văn Long

Lớp 05D3A, Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Tấn

Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu, ứng dụng công nghệ Mảng cổng khả trình dạng trường (FPGA) của

Xilinx vào điều khiển tốc độ động cơ 3 pha bằng phương pháp Sin PWM. Xilinx FPGA là một thiết

bị logic khả trình được phát triển bởi Xilinx, được xem là thiết bị phần cứng hiệu quá trong lĩnh vực

thiết kế tạo mẫu. Đề tài sử dụng Xilinx FPGA SPARTAN XC3S100E để tạo tín hiệu Sin PWM dùng

trong lĩnh vực điều khiển tốc độ động cơ.

ABSTRACT

This project presents a Xilinx Field Programmable Gate Array (FPGA) based speed control

of AC Induction using sinusoidal PWM technique. Xilinx FPGA is a programmable logic device

developed by Xilinx which is considered as an efficient hardware for the rapid prototyping. This

project used Xilinx FPGA SPARTAN XC3S100E to generate Sinusoidal PWM signals to control the

AC Induction Motor.

1. Lời mở đầu

Phương pháp điều biến độ rộng xung Sin (Sinusoidal Pulse Width Modulation -

SinPWM) và Điều biên độ rộng xung Vectơ không gian là những phương pháp phổ biến

nhất trong lĩnh vực điều khiển động cơ xoay chiều.

Cùng với sự thành công trong việc tăng cường độ tin cậy và khả năng hoạt động,

công nghệ điều khiển số đã vượt qua điều khiển tương tự.

Những ưu thế của điều khiển số đó là:

1 Khả năng tái cấu hình

2 Khả năng tùy chỉnh chế độ năng lượng

3 Ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài

4 Ít nhạy cảm hơn với sự thay đổi nhiệt độ

Thực tế thì vi xử lý đã được ứng dụng để tạo ra bộ PWM gần như đạt đến mức qui

chuẩn. Lĩnh vực điều khiển số sử dụng vi xử lý có những ưu thế về tính linh hoạt, độ

tin cậy cao và giá thành rẻ. Nhưng đối với những yêu cầu điều khiển khắt khe của những

hệ thống hiện đại thì phần lớn những vi xử lý đều không đáp ứng nổi về tốc độ tính toán.

Các bộ xử lý tín hiệu số (Digital Signals Processors) và vi điều khiển cũng được

dùng trong những ứng dụng điều khiển số. Thế nhưng các bộ xử lý tín hiệu số và vi điều

khiển đã không còn theo kịp với những ứng dụng mới đòi hỏi hiệu suất cao hơn và linh

hoạt hơn mà không tăng chi phí và tài nguyên.

Xa hơn nữa vi xử lý, vi điều khiển và các bộ xử lý tín hiệu số là những “cỗ máy”

tuần tự, thực thi nhiệm vụ một cách tuần tự thế nên cần đến thời gian lâu hơn để hoàn

thành những nhiệm vụ.

Công nghệ ASIC cung cấp một giải pháp về tốc độ và giá thành hạ cho những ứng

dụng riêng có thị trường rộng lớn. Sự tiến bộ của công nghệ làm cho vòng đời của phần

lớn các sản phẩm điện tử hiện đại ngắn lại so với chu kì thiết kế. Sự phát triển của FPGA

đã mở ra một hướng mới vừa có thể rút ngắn chu kì thiết kế và giảm thiểu chi phí. Sự đơn

giản và khả năng lập trình được của FPGA đã làm cho công nghệ này trả thành lựa chọn

ưu thích khi thiết kế tạo mẫu cho hệ thống số. Khi so sánh về tính năng điều khiển và hoạt

động thì bộ điều khiển PWM dùng công nghệ FPGA tốt hơn so với DSPs