hỘi tỰ ĐỘng ha viỆt nam ĐẠi hỌc thÁi nguyÊn …thanhdo.edu.vn/uploads/files/thuc...
TRANSCRIPT
HỘI TỰ ĐỘNG HÓA VIỆT NAM ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
CHƯƠNG TRÌNH C.03/11-15
SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TỈNH THÁI NGUYÊN ----------------------------
TUYỂN TẬP
HỘI NGHỊ TOÀN QUỐC LẦN THỨ BA
VỀ ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
VCCA – 2015
Thành phố Thái Nguyên, ngày 28-29 tháng 11 năm 2015
(ISBN: 978-604-913-429-6)
NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC TỰ NHIÊN & CÔNG NGHỆ
Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hoá VCCA-2015
VCCA-2015 I-1
Cơ quan bảo trợ:
• Bộ Khoa học và Công nghệ
• Bộ Công thương
• Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
• Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam
• Ủy ban nhân dân Thành phố Thái Nguyên.
Cơ quan đồng tổ chức:
• Hội Tự động hóa Việt Nam
• Đại học Thái Nguyên
• Chương trình KHCN KC.03
• Sở Khoa học và Công nghệ Thành phố Thái Nguyên
• Viện Công nghệ Thông tin VAST
• Đại học Bách khoa Hà Nội.
Chủ tịch:
TS. Nguyễn Quân Chủ tịch Hội Tự động hóa Việt Nam
Ban tổ chức:
Đồng Trưởng ban
PGS.TS. Tạ Cao Minh
GS. TS. Đặng Kim Vui
PGS. TS. Nguyễn Chỉ Sáng
PGS. TS. Thái Quang Vinh
Phó Chủ tịch Hội Tự động hóa Việt Nam
Giám đốc Đại học Thái Nguyên
Chủ nhiệm Chương trình KHCN KC.03
Viện trưởng Viện CNTT - Viện HLKHCN Việt Nam
Các thành viên:
TS. Dương Nguyên Bình
PGS. TS. Lại Khắc Lãi
PGS. TS. Trần Xuân Minh
TS. Đỗ Trung Hải
TS. Vũ Đức Thái
TS. Trần Trọng Minh
TS. Nguyễn Quang Địch
Hội Tự động hoá Việt Nam
Trưởng ban Ban Khoa học Công nghệ & Môi trường, Đại học Thái Nguyên
Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Kỹ thuật CN, Đại học Thái Nguyên
Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên
Phó Hiệu trưởng Trường Đại học CNTT & TT, Đại học Thái Nguyên
Đại học Bách khoa Hà Nội
Đại học Bách khoa Hà Nội
Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hoá VCCA-2015
VCCA-2015 I-2
Ban Thư ký
Trưởng ban:
ThS. Trịnh Đình Đề Hội Tự động hóa Việt Nam
Phó Trưởng ban:
TS. Đoàn Đức Hải Phó Trưởng ban Khoa học, Công nghệ và Môi trường, Đại học Thái Nguyên
Uỷ viên: TS. Đinh Văn Hiến
ThS Nguyễn Thái Hưng
ThS Nguyễn Như Thắng
KS Phạm Anh Tuấn
CN Dương Tố Vân
Hội Tự động hóa Việt Nam
Hội Tự động hóa Việt Nam
Ủy viên BCH Hội Tự động hóa Việt Nam
Hội Tự động hóa Việt Nam
Chánh Văn phòng Hội Tự động hóa Việt Nam
Ban chương trình:
Trưởng ban:
PGS. TSKH. Phạm Thượng Cát Tổng Biên tập Tạp chí Tin học và Điều khiển học
Phó Trưởng ban:
PGS. TS. Nguyễn Hữu Công
GS. TSKH. Nguyễn Công Định
PGS. TS. Bùi Quốc Khánh
GS. TSKH. Nguyễn Phùng Quang
Phó Giám đốc Đại học Thái Nguyên
Giám đốc Học viện Kỹ thuật Quân sự
Chương trình KHCN KC.03
Đại học Bách khoa Hà Nội
Uỷ viên: PGS. TS. Nguyễn Hồng Anh
PGS. TS. Hồ Phạm Huy Ánh
TS. Trương Đình Châu
PGS. TS. Nguyễn Tăng Cường
PGS. TS. Lê Anh Dũng
PGS. TS. Lê Bá Dũng
PGS. TS. Bùi Thế Dũng
PGS. TS. Phạm Trung Dũng
PGS. TS. Tô Văn Dực
PGS. TS. Lê Văn Doanh
TS. Nguyễn Anh Duy
TS. Đặng Xuân Hoài
GS. TS. Đào Văn Hiệp
PGS. TS. Nguyễn Quang Hoan
Đại học Quy Nhơn
Đại học Bách khoa Thành phố HCM
Đại học Bách khoa Thành phố HCM
Học viện Kỹ thuật quân sự
Học viện Kỹ thuật quân sự
Viện CNTT- Viện HLKHCN Việt Nam
Viện Vật lý - Viện HLKHCN Việt Nam
Học viện Kỹ thuật quân sự
Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự
Đại học Bách khoa Hà Nội
Đại học Đà Nẵng
Viện Khoa học Công nghệ Tàu thủy
Học viện Kỹ thuật quân sự
Học viện Công nghệ BCVT
Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hoá VCCA-2015
VCCA-2015 I-3
GS. TSKH. Thân Ngọc Hoàn
PGS. TS. Huỳnh Thái Hoàng
TS. Nguyễn Quang Hải
PGS. TS. Nguyễn Như Hiển
TS. Phạm Văn Hiền
TS. Ngô Quang Hiếu
TS. Trần Thanh Hùng
GS. TSKH. Nguyễn Văn Khang
PGS. TSKH. Trần Hoài Linh
GS. TS. Lê Hùng Lân
PGS. TS. Nguyễn Ngọc Lâm
PGS. TS. Nguyễn Văn Liễn
TS Phạm Đức Long
GS. TSKH. Hồ Đắc Lộc
TS. Nguyễn Hoàng Mai
GS. TS. Phan Xuân Minh
PGS. TS. Tạ Cao Minh
PGS. TS. Dương Hoài Nghĩa
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhờ
PGS. TS. Nguyễn Chí Ngôn
GS. TS. Nguyễn Doãn Phước
GS. TSKH. Vũ Ngọc Phát
PGS. TS. Lê Hoài Quốc
PGS. TS. Nguyễn Chỉ Sáng
PGS. TS. Phạm Ngọc Tiệp
PGS. TS. Lê Tòng
TS. Nguyễn Thế Truyện
PGS. TS. Trần Đức Thuận
PGS. TS. Đặng Ngọc Thanh
TS. Phạm Minh Tuấn
PGS. TS. Nguyễn Tân Tiến
TS. Võ Như Tiến
PGS. TS. Trần Xuân Tùy
TS. Võ Minh Trí
PGS. TS. Đào Hoa Việt
PGS. TS. Đoàn Quang Vinh
PGS. TS. Thái Quang Vinh
PGS. TS. Trần Quang Vinh
GS. TS. Phạm Thị Ngọc Yến
Đại học dân lập Hải Phòng
Đại học Bách khoa Thành phố HCM
Viện trưởng Viện KTQS Hải quân
Đại học Thái Nguyên
Đại học Đà Nẵng
Đại học Cần Thơ
Đại học Cần Thơ
Đại học Bách khoa Hà Nội
Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Ứng dụng công nghệ, Bộ KHCN
Phân viện VIETLINA Thành phố HCM
Đại học Bách khoa Hà Nội
Đại học Thái Nguyên
Đại học KTCN Thành phố HCM
Đại học Đà Nẵng
Đại học Bách khoa Hà Nội
Đại học Bách khoa Hà Nội
Đại học Bách khoa Thành phố HCM
Đại học Bách khoa Thành phố HCM
Đại học Cần Thơ
Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Toán - Viện HLKHCN Việt Nam
Ban Quản lý Khu CNC, Thành phố HCM
Viện Nghiên cứu Cơ khí
Viện KHCN Hàng hải, Đại học Hàng hải Hải Phòng
Đại học Giao thông vận tải
Viện Nghiên cứu ĐTTHTĐH, Bộ Công thương
Viện KH và CN Quân sự
Học viện Kỹ thuật quân sự
Viện CNVT - Viện HLKHCN Việt Nam
Đại học Bách khoa thành phố HCM
Đại học Đà Nẵng
Đại học Đà Nẵng
Đại học Cần Thơ
Học viện Kỹ thuật quân sự
Đại học Đà Nẵng
Viện CNTT - Viện HLKHCN Việt Nam
Đại học Quốc gia Hà Nội
Đại học Bách khoa Hà Nội
Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hoá VCCA-2015
VCCA-2015 I-4
Subreviewers:
TS. Nguyễn Duy Cương
TS. Nguyễn Vũ Quỳnh
TS. Đặng Danh Hoằng
TS. Nguyễn Quang Hoàng
PGS. TS. Đỗ Quốc Quang
TS. Nguyễn Thanh Hải
TS. Nguyễn Phong Điền
TS. Nguyễn Hiếu Minh
TS. Vũ Hỏa Tiễn
TS. Vũ Ngọc Tuấn
Đại học Thái Nguyên
Đại học Lạc Hồng
Đại học Thái Nguyên
Đại học Bách khoa Hà Nội
Chương trình KC.03
Đại học Giao thông vận tải
Đại học Bách khoa Hà Nội
Học viện Kỹ thuật quân sự
Học viện Kỹ thuật quân sự
Học viện Kỹ thuật quân sự
Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hoá VCCA-2015
VCCA-2015 I-5
Message from General Chair
TS. Nguyễn Quân
Chủ tịch Hội nghị
Kính thưa: - Các vị khách quý,
- Các vị đại biểu,
- Các nhà khoa học, các thầy cô giáo và các doanh nhân,
Thưa: Các em sinh viên, các nghiên cứu sinh quý mến.
Trong lĩnh vực Công nghệ cao, Tự động hóa là một ngành mũi nhọn đảm bảo thực
hiện Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa đất nước.
Máy móc, thiết bị tiên tiến không những đảm bảo tăng trưởng sản phẩm quốc nội
(GDP), nâng cao năng suất lao động và giá trị gia tăng cho hàng hóa Việt Nam, nâng cao
sức cạnh tranh của Việt Nam trong bối cảnh hội nhập quốc tế sâu rộng, mà còn cải thiện
môi trường sống, góp phần làm cho xã hội văn minh tiến bộ.
Nhằm tập hợp trí tuệ của các nhà khoa học, phối hợp với các nhà doanh nghiệp đưa
giá trị của khoa học Tự động hóa vào cuộc sống, Hội nghị Toàn quốc về Điều khiển và
Tự động hóa (VCCA) được tổ chức định kỳ 2 năm 1 lần. Năm nay, Hội nghị VCCA-2015
được tổ chức tại Đại học Thái Nguyên từ ngày 28-29/11/2015.
Với 129 báo cáo khoa học (trong số 239 báo cáo gửi đến hội nghị) đã được duyệt và
sẽ trình bày, cùng với các tham luận của các nhà quản lý doanh nghiệp sẽ làm nổi bật mối
quan hệ chặt chẽ trong ngành Tự động hóa giữa lý thuyết và ứng dụng, đồng thời làm rõ
sự gắn kết giữa các ngành công nghệ cao với nhau và với sản xuất kinh doanh phục vụ
phát triển kinh tế, xã hội.
Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hoá VCCA-2015
VCCA-2015 I-6
Thay mặt các đơn vị đồng tổ chức là Hội Tự động hóa Việt Nam và Đại học Thái
Nguyên, tôi nhiệt liệt hoan nghênh và cảm ơn các nhà khoa học trong lĩnh vực tự động
hóa và các lĩnh vực liên quan đã lao động nghiêm túc, tạo ra những công trình giá trị
trong các báo cáo khoa học của mình. Tôi cũng đánh giá cao các nhà quản lý, các doanh
nghiệp đã hỗ trợ, tạo điều kiện để các sản phẩm khoa học tự động hóa trở thành hiện thực.
Tôi hy vọng trong Hội nghị, những ý kiến của các đại biểu sẽ làm sâu sắc thêm giá trị
của các công trình khoa học và chỉ ra cách thức hợp tác để làm rõ giá trị của Tự động hóa
trong quốc kế dân sinh, cùng với các ngành khác thúc đẩy nhanh sự phát triển của đất nước.
Chúc Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hóa VCCA-2015 thành công!
TABLE OF CONTENTS OF VCCA -2015
Content Page
Một số ứng dụng của điều khiển học trong mô hình hóa và điều khiển cây trồng
Pham Thuong Cat
1
Tiểu ban: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Optimal Receding Horizon Control for a Quadrotor (Điều khiển tối ưu từng đoạn hệ quadrotor)
Doan Phuoc Nguyen, Việt Thắng Lại and Đăng Trường Bùi
2
Design a predictive PID with infinite horizon for adaptive control of gearing systems
Hà Lê Thị Thu and Phước Nguyễn Doãn
7
Nghiên cứu ứng dụng luật điều khiển thích nghi mờ trượt trong hệ bám sát vị trí điện thủy lực
Nguyễn Thanh Tiên, Nguyễn Công Định and Nguyễn Trọng Thanh
13
Sloshing suppression control of rectangle liquid container transfer using Hybrid Shape Approach
Quy Thinh Dao, Minh Duc Duong and Van Nam Dinh
21
Bàn về hệ thống tuyến tính có cấu trúc và bài toán loại bỏ nhiễu
Trong Hieu Do
27
Tiểu ban: ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ Y SINH
Một giải pháp phát hiện sớm tình trạng đột quỵ của người cao tuổi
Nguyễn Chí Ngôn and Phạm Minh Hiền
35
Ứng dụng wavelet loại bỏ ảnh hưởng của nhịp thở trong tín hiệu ECG nhằm nâng cao chất lượng nhận dạng tín
hiệu ECG
Linh Trần Hoài, Thảo Nguyễn Đức and Nhượng Đinh Văn
40
Phân tích khả năng chẩn đoán các bệnh tim mạch bằng ảnh pha thông qua mô hình tín hiệu điện tim nhân tạo
Trí Tiếp Vương, Văn Thuận Phạm and Xuân Năng Phạm
46
Cây quyết định trong trích chọn đặc tính gen cho phân loại ung thư sử dụng dữ liệu biểu hiện gen DNA
Microarray
Trung Dũng Phạm, Thúy Hằng Đặng and Hoai Linh Tran
51
Applying spectral analysis method in measurement of biomedical signals for the cancer diagnostic instrument
Đoàn Văn Long and Cao Xuân Hữu
56
Tiểu ban: RÔ BÓT DI ĐỘNG, XE TỰ HÀNH I
Điều khiển cân bằng xe hai bánh tự cân bằng sử dụng thuật toán giảm bậc mô hình
Nguyễn Hữu Công and Vũ Ngọc Kiên
61
Điều khiển thời gian thực robot hai bánh tự cân bằng sử dụng bộ điều khiển PID mờ tự chỉnh
Khanh Nguyễn Văn and Hùng Trần Thanh
70
Điều khiển thích nghi bền vững cho robot hai bánh tự cân bằng
Gia Định and Nguyễn Duy Cương
78
Điều khiển robot bầy đàn tránh vật cản và tìm kiếm mục tiêu
Thị Thúy Nga Lê and Hùng Lân Lê
87
Trajectory Tracking Control for Four Wheeled Omnidirectional Mobile Robots Using Dynamic Surface Control
Algorithm
Tiến Ngô Mạnh Tiến, Minh Phan Xuân, Giáp Đặng Thái, Thủy Đinh , Hoàng
Vương Huy and Hải Lê Xuân
94
Mô hình hóa và điều khiển rô bốt di động non-holonomic có trượt ngang
Tinh Nguyen Van, Cat Pham Thuong and Tuan Pham Minh
103
Tiểu ban: MÔ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN Ô TÔ ĐIỆN
Khảo sát các đặc tính động lực học ô tô điện sử dụng công cụ mô phỏng ADVISOR
Quang Bui Dang and Minh C. Ta
109
Content Page
Mô hình hóa ô tô điện bằng phương pháp EMR với mô hình mở rộng của tương tác bánh xe – mặt đường
Dũng Nguyễn, Huy Nguyễn Bảo, Thành Võ Duy and Minh C. Ta
117
Design of Hardware-in-the-loop Model for Electric Vehicles
Thành Võ Duy, Thịnh Đào Quý, Bảo Huy Nguyễn and Minh C. Ta
123
Design of driving interface device for electric vehicle
Thành Võ Duy, Trang Trần Thị Minh and Minh C. Ta
130
Điều khiển động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chìm (IPMSM) cho ô tô điện
Huy Nguyễn Bảo, Dũng Nguyễn, Hân Đỗ Văn and Minh C. Ta
136
A New Enhanced-Phase-Shift Modulation Strategy of Semi-Dual-Active-Bridge Converter for EV Application
Duy Dinh Nguyen, Goro Fujita and Minh C. Ta
144
Tiểu ban: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Cấu trúc điều khiển quá trình trao đổi công suất hữu công của thiết bị kho điện sử dụng siêu tụ tích hợp trong hệ
thống điện ốc đảo nguồn phát hỗn hợp gió – diesel
Phạm Tuấn Anh and Nguyễn Phùng Quang
152
A Joint Active Filter and Passive Filter Strategy for Current Harmonic Cancellation and Power Factor
Enhancement in Three-phase Power Networks
Minh Hoang Hac Le, Kim Anh Nguyen and Viet Hung Ngo
160
Áp dụng thuật toán mô phỏng luyện kim cho bài toán tái cấu trúc lưới điện có xét đến ảnh hưởng của nguồn điện
phân tán
Nguyen Tung Linh and Pham Thuong Cat
167
Thiết kế điều khiển tách kênh trong hệ thống truyền động điện có sáu bậc tự do
Như Hiển Nguyễn, Xuân Minh Trần, Danh Hoằng Đặng, Quốc Tuấn Dương and Duy Hưng Vũ
176
Tiểu ban: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT I
Khảo sát và phân phối lại nhiệt tiêu hao trên các IGBT trong biến tần ba bậc bằng phương pháp điều khiển trực
tiếp mô-men lực
Huynh Anh Duy Nguyen and Chi Ngon Nguyen
185
Control of four-switch buck-boost converter based solar PV emulator using feedback linearization
Vu Trung Tran, Hoang Phuong Vu and Trong Minh Tran
192
Thực nghiệm bộ nghịch lưu DC/AC/AC với khâu trung gian tần số cao có khả năng trao đổi công suất hai chiều
Huy
197
Phương pháp điều chế NLM (Nearest Level Modulation) và thuật toán cân bằng năng lượng cho bộ biến đổi đa
mức cấu trúc module
Hùng Cường Trần, Văn Tiến Nguyễn, Việt Phương Phạm and Trọng Minh Trần
204
Tiểu ban: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
Explicit model predictive control of permanent-magnet synchronous motors fed by matrix converter
Vu Trung Tran and Phung Quang Nguyen
210
Permanent magnet BLDC Motor designs with skewing for torque ripple and cogging torque reduction
Bui Minh Dinh
217
Designing adaptive current controller for two axial flux permanent magnet synchronous motors connected by one
shaft
Như Hiển Nguyễn, Xuân Minh Trần and Quốc Tuấn Dương
222
Radial force calculation of Switched reluctance motor 5,5kW with skewed slot stator and rotor structure
Dinh Hai Linh
229
Tiểu ban: ỨNG DỤNG TRONG AN NINH QUỐC PHÕNG I
khiển - ổn
định độ cao tên lửa đối hải trong điều kiện có sóng, gió tác động khi bay thấp trên mặt biển
Nguyễn Văn Chung, Vũ Hỏa Tiễn, Nguyễn Chí Sỹ and Hoàng Ngọc Ánh
232
Content Page
Tổng hợp bộ điều khiển thích nghi tham chiếu mô hình cho thiết bị bay có tốc độ thay đổi
Trần Đức Thuận, Phạm Quang Hiếu and Nguyễn Văn Lâm
238
Tổng hợp luật điều khiển từ xa theo phương pháp dẫn hai điểm cho TLPK trên cơ sở lý thuyết điều khiển tối ưu
và vi phân các tham số động hình học
Nguyễn Vĩ Thuận and Vũ Hỏa Tiễn
244
Research design and manufacture complete system drives a versatile price for 12.7 mm and 14.5 mm gun
automatically bind the target image
Van Hung Nguyen, Văn Xuất Nguyễn and Chí Thành Nguyễn
251
Tiểu ban: MÔ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN RÔ BỐT I
Ứng dụng thuật giải di truyền trong bài toán động học ngược robot chuỗi và song song
Hoàng Nguyễn Quang and Vương Vũ Đức
257
Mechanical parameter variation-robust decoupling control system of robot joint
Mạnh Tiến Nguyễn
264
Kinematic Analysis for Working Space of the Rotopod Mechanism
Thanh Nguyen Minh, Quoc Le Hoai and Trung Nguyen Trong
271
Control of a biologically inspired manipulator actuated by pneumatic artificial muscles
Pham Thuc Anh Nguyen
277
Nguyễn Quang Hoàng and Nguyễn Văn Quyền
282
Tiểu ban: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÖNG
Nghiên cứu và thiết kế ứng dụng hệ thống truyền thông giữa HPS-FPGA trên nền SoC
Đỗ Văn Cần, Nguyễn Phùng Quang and Đoàn Quang Vinh
288
Giải pháp đo bám tần số tín hiệu dải rộng với độ chính xác cao và tài nguyên tối ưu trên công nghệ FPGA
Nghia Tran Van
295
Nghiên cứu, thiết kế bộ đảo tần lên và đảo tần xuống cho các hệ thống vô tuyến cấu hình mềm hiệu quả tài
nguyên trên công nghệ FPGA
Nghia Tran Van
301
Cấu hình mạng nơron tế bào CNN giải phương trình Navier-Stock trên nền tảng chip FPGA
Vũ Đức Thái, Phạm Thượng Cát and Bùi Văn Tùng
311
Nghiên cứu xây dựng thuật toán nội suy đường tròn trên nền SoC
Đỗ Văn Cần, Đoàn Quang Vinh and Nguyễn Phùng Quang
317
Tiểu ban: ĐIỀU KHIỂN TRÊN CƠ SỞ XỬ LÝ ẢNH VÀ MẠNG TRUYỀN THÔNG
Phát triển thuật toán xử lý ảnh để phát hiện và đếm tôm giống
Quoc Bao Truong, Chanh Nghiem Nguyen, Minh Kha Nguyen, Hoang Giang Huynh and Minh Tri Vo
323
Giải pháp đọc chỉ số công tơ từ ảnh số
Ngoc Son Le and Hoai Linh Tran
329
Điều khiển thiết bị bằng cử chỉ tay với Leap Motion và LabVIEW
Hồng Duy Khanh Lương, Thành Long Nguyễn, Mướt Nguyễn Văn and Tăng Khả Duy Nguyễn
325
The method of monitoring and controling enviroment parameters based on cloud computing via WIMAX
wireless network
Minh Pham Ngoc, Phương Nguyễn Tiến, Vinh Thai Quang, Hoàn Huỳnh Đức and Thập Phạm Hồng
332
The research and development a solution of weighing car station management integrated RFID technology via
internet
Minh Pham Ngoc, Chinh Dang Manh, Hoàn Huỳnh Đức and Long Nguyễn Thành
338
Tiểu ban: TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
Điều khiển máy trộn nhựa composite dùng MCU-MSP430 343
Content Page
Hùng Danh Nguyễn Lê, Minh Trường Nguyễn and Chí Ngôn Nguyễn
The decoupling multivariable control for the paper drying section
Quyên Trần Kim, Vinh Đoàn Quang and Trường Lê Khắc
348
Online Calculation of Time Varying Gain to Stabilize the Bilateral Teleoperation System
Minh Duc Duong and Quy Thinh Dao
358
Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thiết bị tự động dán kẹo sáo
Ha Pham and Bình Thanh
364
Một giải pháp bảo mật cho giao thức Modbus TCP, phòng chống tấn công vào hệ thống SCADA sử dụng giao
thức này
Nguyễn Văn Xuân, Nguyễn Tăng Cường, Hoàng Đức Trọng and Vũ Đức Tân
369
Tiểu ban: MÔ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN RÔ BỐT II
Một phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu kết cấu robot song song dạng treo kích thước lớn, truyền động bằng dây
cáp
Đình Quân Nguyễn
378
Thiết kế luật điều khiển thích nghi cho hệ tích hợp rô bốt di động - pan tilt - camera để tiếp cận mục tiêu
Nguyễn Văn Tính, Cat Pham Thuong, Tuan Pham Minh and Chung Nguyen Dang
388
Tìm hiểu phương thức giao tiếp giữa cánh tay robot mitsubishi rv -2aj và máy tính thông qua thiết bị haptic
Tri Vo Minh, Khanh Le Cong, Khuu Huu Nghia and Son Le Hoang
397
Applying forced dynamic control in speed controller for drive system with flexible joint
Trần Văn Thân and Lê Trung Hòa
406
Tiểu ban: ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN
Điều khiển thích nghi bền vững cần trục tháp với tham số thay đổi
Le Anh Tuan and Pham Van Trieu
412
Điều khiển phi tuyến ổ bi từ chủ động
Đức Nguyễn Trung, Lâm Nguyễn Tùng, Khánh Phan Phú, Huy Nguyễn Danh and Địch Nguyễn Quang
420
Thiết kế bộ điều khiển tuyến tính hóa chính xác từng phần cho hệ TRMS
Đinh Văn Nghiệp, Nguyễn Như Hiển and Nguyễn Doãn Phước
427
Thiết kế hệ điều khiển phi tuyến theo nguyên lý phẳng cho cơ cấu nâng bằng từ trường trong ổ từ
Huy Nguyen Danh and Minh Tran Trong
433
Tiểu ban: RÔ BỐT DI ĐỘNG, XE TỰ HÀNH II
Identification of the parameters in mathematical model of a quadrotor
Dũng Nguyễn Đình, Tuấn Đỗ Quốc and Uông Phạm Hữu
440
Light Source Detection using Multirobot Systems with Particle Swarm Optimization Approach
Anh Quý Hoàng and Minh Triển Phạm
448
An Efficient Low-Speed Airfoil Design Optimization Process Using Multi-Fidelity Analysis for UAV Flying
Wing
456
Building a multi-tasks controller based on embedded computer for autonomous mobile robot
Tăng Quốc Nam, Phạm Thế Hùng and Nguyễn Bá Đại
462
Tiểu ban: ỨNG DỤNG KHÁC I
Evaluation of Real Time Kinematic Positioning with Low-Cost, Single-Frequency GPS/GLONASS Receivers
Nhut Thanh Tran, Chanh Nghiem Nguyen, Thanh Hung Tran and Nguyễn Chí Ngôn
468
Processing dynamic of internal combustion engine CFR using for testing of octane number
Nguyễn Phú Quốc, Phan Văn Hiền and Bùi Quốc Khánh
473
Xây dựng hệ thống định vị tích hợp chặt GPS/INS ứng dụng trong môi trường đô thị
Nguyen Hoang Duy, Dang Anh Tung, Nguyen Vinh Hao and Vu Ngoc Hai
480
NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC TỰ NHIÊN VÀ CÔNG NGHỆ
Nhà A16, số 18, đường Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội
ĐT: Phòng Quản lý tổng hợp: 04.22149041; Phòng Phát hành: 04.22149040
Phòng Biên tập: 04.37917148
Fax: 04.37910147 – Email: [email protected]; www.vap.ac.vn
____________________________________
TUYỂN TẬP CÔNG TRÌNH KHOA HỌC
HỘI NGHỊ TOÀN QUỐC LẦN THỨ 3 VỀ ĐIỀU KHIỂN
VÀ TỰ ĐỘNG HÓA VCCA -2015
Chịu trách nhiệm xuất bản Giám đốc
TRẦN VĂN SẮC
Tổng biên tập
GS.TSKH. NGUYỄN KHOA SƠN
Biên tập: Lê Phi Loan
Trình bày kỹ thuật: Nguyễn Thế Vịnh
Hoàng Thị Hồng Hạnh
Nguyễn Thị Phượng
Trình bày bìa: Nguyễn Tuấn Anh
______________________________________________________________
In 400 CD, khổ A4 tại Đại học Thái Nguyên, Thành Phố Thái Nguyên.
Mã số sách tiêu chuẩn quốc tế - ISBN: 978-604-913-429-6
Giấy đăng ký kế hoạch xuất bản số: 3415-2015/CXBIPH/01-
38/KHTNVCNVN
Quyết định xuất bản số: 45/QĐ-KHTNCN ngày 16 /11/2015;
In xong và nộp lưu chiểu 11/2015
Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hóa VCCA 2015 DOI: 10.15625/vap.2015.00029
VCCA 2015 197
Thực nghiệm bộ nghịch lưu DC/AC/AC với khâu trung gian tần số cao có
khả năng trao đổi công suất hai chiều
Experimental Implementation of bidirection, high frequency link DC-AC-AC
Inverter Design
Bùi Văn Huy(1)
, Nguyễn Văn Liễn(2)
, Trần Trọng Minh(2)
, Vũ Hoàng Phương(2)
, Trần
Đình Thoại(2)
(1) Trường Đại học Thành Đô, (2)
Trường ĐHBK Hà Nội
e-Mail: [email protected]
Tóm tắt Bài báo trình bày các kết quả thực nghiệm bộ biến đổi
DC-AC-AC với khâu trung gian tần số cao, có khả
năng trao đổi công suất hai chiều. Cấu trúc của bộ
DC-AC-AC được xây dựng trên nền tảng bộ biến đổi
ma trận (matrix converter) một pha. Toàn bộ cấu trúc
thực nghiệm bộ biến đổi, các mẫu xung điều chế, tổng
hợp bộ điều khiển đều được đưa ra phân tích cụ thể.
Trong bài báo này đề xuất phương án điều chế sử
dụng hai kêch phát xung đồng bộ nhằm phù hợp với
tài nguyên phần cứng của bộ điều khiển. Các kết quả
thực nghiệm bộ nghịch lưu DC-AC-AC đã chứng
minh tính đúng đắn của phương pháp điều chế và
phương án chuyển mạch này.
Từ khóa: Biến tần ma trận một pha; bộ biến đổi
AC/AC trực tiếp ; IGBT
Abstract:
This paper introduces a new method for Experimental
Implementation of bidirection, high frequency link
DC-AC-AC Inverter Design. The structure of the DC-
AC-AC is built on single phase matrix converter. The
Experimental Implementation structure, pulse patterns
is given specific analysis. In this paper, the new
modulation method, using two synchronized pulse
generator signals to match the hardware resources of
the controller, is also given. The experimental results
DC-AC -AC has proved the correctness of the method
of modulation and switching schemes.
Keywords: Sinusoidal Pulse Width Modulation
(SPWM); (IGBT); Single-Phase Matrix Converter
(SPMC); Direct AC-AC Converters
Ký hiệu Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa
iL A Dòng điện chạy qua cuộn
cảm
Udc V Điện áp một chiều phía
DC
I_HF A Dòng điện phía sơ cấp
máy biến áp tần số cao
U_HF V Điện áp sơ cấp máy biến
áp tấn số cao
Chữ viết tắt
HF High frequency
PWM Pulse-width modulation
1. Phần mở đầu Nguyên lý điều chế và cấu trúc của bộ biến đổi
DC/AC/AC với khâu trung gian tần số cao đã được
nhóm tác giả trình bày trong tài liệu[1]. Như đã trình
bày trong [1], bộ biến đổi DC/AC/AC với khâu trung
gian tần số cao sẽ làm giảm kích thước máy biến áp,
đơn giản hóa mạch vòng điều chỉnh điện áp, tăng
cường đặc tính động học toàn hệ thống. Cấu trúc bộ
biến đổi như hình H. 1 (mạch lực đã được giới thiệu ở
một số tài liệu như[2], [5]) đảm bảo hoàn toàn các yêu
cầu về truyền công suất hai chiều với hiệu quả cao,
điều khiển được hệ số công suất do khâu AC-AC sử
dụng cấu trúc biến tần trực tiếp kiểu ma trận. Nhờ có
máy biến áp tần số cao làm cho kích thước bộ biến
đổi trở lên nhỏ gọn và đảm bảo khả năng cách ly làm
việc an toàn cho hệ thống.
Trong bài báo này, tác giả trình bày mô hình thực
nghiệm bộ nghịch lưu DC/AC/AC với khâu trung
gian tần số cao. Những vấn đề về điều chế và chuyển
mạch tác giả kế thừa các kết quả mà trong [1] đã trình
bày. Thuật toán điều chế được thực hiện trên Kit vi xử
lý tín hiệu số DSP TMS320F2812 của hãng Texas
Instrument, thuật toán chuyển mạch được thực hiện
trên CPLD EPM3064ALC44-10 của hãng Altera.
Trong quá trình thực hiện thực nghiệm, một số thuật
toán điều chế đã trình bày trong[1] đã được thay đổi
để có thể cài đặt trên vi xử lý DSP TMS 320F2812.
2. Nguyên lý điều chế và thuật toán
chuyển mạch
C
+Udc
-Udc
HF
S1
S2
S3
S4
V1 V3
V2
V4
L
R
Uf
iL
um(t)
S1b S3b
S1a S3a
S2b
S2a
S4b
S4a
A
B
H. 1 Sơ đồ cấu trúc của hệ DC/AC/AC
Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hóa VCCA 2015 DOI: 10.15625/vap.2015.00029
VCCA 2015 198
Về mặt cấu trúc bộ biến đổi DC/AC/AC như H. 1, ta
có thể thấy gồm ba khối chính: khối biến đổi DC/AC,
khối máy biến áp xung và khối AC/AC.
Khối DC/AC có nhiệm vụ biến đổi điện áp một chiều
thành dạng điện áp xoay chiều kiểu xung chữ nhật.
Các cặp van (V1,V4) và (V2,V3) được điều khiển
đóng mở tần số fs, duty cycle 50% như hình H. 2. Để
tránh sự trùng dẫn hai van trên cùng một nhánh van
thì cần phải có một thời gian trễ nhằm đảm bảo van
đã khóa lại chắc chắn trước khi van kia mở ra. Thời
gian trễ deadtime thêm vào tùy thuộc vào thông số kĩ
thuật của van, đối với IGBT sử dụng trong mô hình
thực nghiệm thì chọn deadtime khoảng 2 s là đảm
bảo[8].
1
0
1
0
1 4& VV
2 3& VV
H. 2 Xung điều khiển các van phía sơ cấp biến áp
Như vậy khâu DC/AC tạo ra điện áp fu tần số cao,
điện áp này được đưa qua máy biến áp xung có biên
độ fm DCU nU được khâu AC-AC chuyển đổi thành
điện áp efu có thành phần hài cơ bản tần số 50Hz.
Nguyên lí điều chế độ rộng xung cho khâu AC-AC
lấy ý tưởng từ điều chế PWM đơn cực cho bộ nghịch
lưu một pha thông thường đã trình bày kỹ trong [1].
Toàn bộ mẫu xung điều chế PWM được thể hiện như
hình H. 3. Trong đó m(t) là sóng điều chế, uc+ và uc- là
hai tín hiệu xung răng cưa.
t
t
uf
t
t
t
t
t
S1=uf*upwm+
S2=\S1
1
-1
upwm+
S4=uf*upwm-
S3=\S4
upwm-
uc+ uc- m(t)
1
4
3
4
1
4
1
2
3
4
1
2
1
2
3
2
3
2
3
4
1
2
1
4
3
4
1
4
1
2
3
4
3
2
1
2
3
2
3
4
1
2
3
4
3
2
1
2
1
4
3
4
-Uf
+Uf
0
1
2
1
4
3
4
1
23
2
2
4
3
2
1
2
3
4
1
4
um(t)
1
-1
1
-1
1
-1
1
-1
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
H. 3 Mẫu xung điều chế PWM cho matrix converter[1]
Nhìn vào hình H. 3, cần phải có 2 kênh phát xung
răng cưa phải được phát đồng bộ với tín hiệu điều
khiển các van phía sơ cấp máy biến áp. Như vậy cần
phải có ba kênh phát đồng bộ với nhau, điều này
không thực hiện được với DSP TMS320F2812 vì
DSP TMS320F2812 chỉ có hai kênh phát đồng bộ.
Giải pháp thực hiện ở đây là chỉ sử dụng một tín hiệu
xung răng cưa được phát đồng bộ với tín hiệu điều
khiển các van 1 4V V phía sơ cấp biến áp. Hai tín
hiệu sóng điều chế m(t) và –m(t) ngược pha nhau
180o, đầu ra so sánh giữa m(t) và –m(t) được tín hiệu
upwm+ và upwm-. Vì tín hiệu fu có dạng xoay chiều biên
độ 1 nên lấy tích w*f p mu u sẽ được xung mở van
1S và lấy tích w*f p mu u sẽ được xung mở van 4S .
Tín hiệu điều khiển van 3S là đảo của van
1S , tín hiệu
điều khiển van 2S là đảo của van
4S . Đối với khâu
AC-AC thì có hai trạng thái không được phép là (S1,
S3) cùng dẫn và cặp (S4, S2) cũng dẫn vì làm ngắn
mạch hai đầu thứ cấp biến áp. Có 4 trạng thái được
phép là (S1, S2), (S1, S4), (S3, S2) và (S3, S4), trong đó
2 trạng thái (S1, S2) và (S3, S4) là hai trạng thái không
tức là khi đó điện áp 0efu , dòng điện iL sẽ chảy
qua (S1, S2) hoặc (S3, S4) mà không đi qua cuộn dây
thứ cấp biến áp và không làm ngăn mạch biến áp.
Toàn bộ mẫu xung khi sử dụng hai kênh đồng bộ
được thể hiện như H. 4.
t
t
t
t
t
t
1
-1
1
4
3
4
1
4
1
2
3
4
1
2
1
2
3
2
3
2
3
4
1
2
1
4
3
4
1
4
1
2
3
4
3
2
1
2
3
2
3
4
1
2
3
4
3
2
1
2
1
4
3
4
0
1
2
1
4
3
4
1
23
2
2
4
3
2
1
2
3
4
1
4
1
-1
1
-1
1
-1
1
-1
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
1 f pwm
3 1
S u *u
S S
4 f pwm
2 4
S u *u
S S
pwmu
pwmu
fu
mu (t)
fmU
fmU
cu m(t)m(t)
0
H. 4 Mẫu xung điều chế PWM với hai kênh phát đồng bộ
Việc xây dựng mẫu xung ở dạng giá trị 1 cho ta
hiểu về ý nghĩa vật lí của các đại lượng điều khiển.
Tuy nhiên để thuận lợi cho việc ứng dụng và cài đặt
bộ điều khiển số dũng vi xử lí, cần quy các tín hiệu về
dạng 0 1 , khi đó các phép lấy tích w*f p mu u và
w*f p mu u chuyển thành phép toán XNOR là
f pwmu u và f pwmu u , dạng xung các tín hiệu
điều khiển được biểu diễn lại như hình H. 5.
t
t
t
t
t
t
1
0
1
4
3
4
1
4
1
2
3
4
1
2
1
2
3
2
3
2
3
4
1
2
1
4
3
4
1
4
1
2
3
4
3
2
1
2
3
2
3
4
1
2
3
4
3
2
1
2
1
4
3
4
0
1
2
1
4
3
4
1
23
2
2
4
3
2
1
2
3
4
1
4
1
0
1
0
1
0
1
0
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
1 f pwm
3 1
S u u
S S
4 f pwm
2 4
S u u
S S
pwmu
pwmu
fu
mu (t)
fmU
fmU
cu m(t)m(t)
0.5
0
1
H. 5 Mẫu xung tín hiệu điều khiển quy về 0 1
Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hóa VCCA 2015 DOI: 10.15625/vap.2015.00029
VCCA 2015 199
Vấn đề chuyển mạch cho các van của khâu AC/AC
phía sơ cấp máy biến áp, bài báo kế thừa thuật toán
chuyển mạch đã trình bày trong tài liệu[1]. Do điện
áp đầu vào matrix converter là uf(t) được điều khiển
bởi PWM nên có thể biết được chắc chắn lúc nào
dương, âm. Vì vậy ở đây áp dụng điều khiển chuyển
mạch theo điện áp mà không cần đến tín hiệu đo để
xét dấu uf(t). Hình H. 6, H. 7 thể hiện quá trình
chuyển mạch của van S1 và S3.
1 5 643 72 8 1
t
t
t
t
t
t
1
0S1
S3
S1a
S1b
S3a
S3b
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8
Uf(t)>0 H. 6 Đồ thị thời gian thể hiện quá trình chuyển mạch
giữa van hai chiều S1 và S3 khi uf(t)>0
1 5 467 38 2 1
t
t
t
t
t
t
1
0S1
S3
S1a
S1b
S3a
S3b
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8
Uf(t)< 0 H. 7 Đồ thị thời gian thể hiện quá trình chuyển mạch
giữa van hai chiều S1 và S3 khi uf(t)<0
3. Tổng hợp các mạch vòng điều khiển
bộ nghịch lưu DC-AC-AC Cấu trúc điều khiển bộ nghịch lưu làm việc ở chế độ
độc lập được cho như hình H. 8. Trên hình ta nhận
thấy lượng đặt dòng điện *
Li và lượng đặt điện áp *
ou
luôn thay đổi (đại lượng hình sin), nếu sử dụng bộ
điều khiển PI thì sẽ luôn tồn tại sai lệch điều chỉnh.
Giải pháp sử dụng bộ điều khiển cộng hưởng PR sẽ
loại bỏ được nhược điểm đó, cho một đáp ứng động
học tốt hơn. Bộ điều khiển cộng hưởng PR có dạng
như (1):
2 2
1
( )PR P I
sG s K K
s
(1)
iRPWMChuyển mểch
ou
*
ou
L
1 1 4 4,S ,Sa b a bS S
1aS
1bS
3aS
3bS
4aS
4bS
2aS
2bS
3V
4V
1V
2V
1 2 3 4, , ,S S S S
Li
DCU
1: n
uR
C R
H. 8 Cấu trúc điều khiển hai mạch vòng của bộ biến đổi
với tải độc lập
Với PK là hệ số khuếch đại,
IK là hệ số tích phân và
1 là tần số cộng hưởng. Tại tần số cộng hưởng, biên
độ bộ điều khiển rất lớn, càng xa tần số cộng hưởng
biên độ suy giảm rất nhanh do đó loại bỏ được các tín
hiệu khác ngoài tần số cộng hưởng.
3.1. Tổng hợp vòng điều khiển dòng điện
.
. .
.
Ls c
c LL R s R
c R
diu L u
dt
du dii i C L u R i
dt dt
u R i
(2)
Bỏ qua ảnh hưởng của tụ C ta coi L Ri i từ phương
trình (2) ta có (3):
1
. . ( )1
L Ls L i
s
di i RL u R i G sLdt u s
R
(3)
Từ (3) ta có cấu trúc vòng kín mạch vòng dòng điện
như H. 9.
2 2
1
.iipi
k sk
s
1
1
RL s
R
( )Li s
( )Li s* ( )Li s ( )s s ( )su s
H. 9 Sơ đồ khối vòng kín mạch vòng dòng điện
Hàm truyền kín mạch vòng dòng điện:
2 2
1
_ * 3 2 2 2
1 1 1
( )( )
( ) ( ) ( )
pi ii piLi k
L pi ii pi
k s k s ki sG s
i s Ls k R s k L s k R
(4)
Biên độ:
2 2 2 2
1
_2 2 2 2 2 2 2 2
1 1
( )( )
[ ( )] ( ) ( )
pi
i k
ii pi
kG s
k L R k
(5)
Phương thức thiết kế bộ điều khiển cộng hưởng trên
miền tần số, trên cơ sở lựa chọn băng thông
(bandwidth) cho hàm truyền hệ thống kín. Lựa chọn
băng thông bộ điều khiển ib fb . Thông
thường băng thông được lựa chọn trong khoảng 10 lần
tần số cơ bản và 1/10 lần tần số phát xung, đảm bảo
hệ thống có đáp ứng động học đủ nhanh và ổn định.
Tính hệ số khuếch đại kpi của bộ điều khiển dòng
điện
Cho kii=0, công thức (5) viết lại như sau:
_2 2
( )( ) ( )
pi
i k
pi
kG j
L k R
(6)
Nếu tần số ban đầu ib được xác định thì kpi được xác
định như sau để có hệ số suy giảm biên độ là -3dB
hay _
1( )
2i k ibG j . Suy ra:
2 2( ) 2pi ibk R L R (7)
Tính hệ số kii của bộ điều khiển dòng điện
Đưa thành phần kii vào biểu thức biên độ (5) và tính
lại:
2 2
1 2 2 2( ) 2.( ) 2fb
ii pi fb pi fb
fb
k R k L k L
(8)
Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hóa VCCA 2015 DOI: 10.15625/vap.2015.00029
VCCA 2015 200
3.2.Tổng hợp bộ điều khiển điện áp đầu ra
Đáp ứng của mạch vòng dòng điện nhanh hơn rất
nhiều so với mạch vòng điện áp trên tụ lọc đầu ra, nên
có khi hoạt động ổn định có thể coi hàm truyền kín
của mạch vòng dòng điện bằng 1 khi tìm hàm truyền
đối tượng của mạch vòng điện áp.
1 1
( )o c L Ru i dt i i dtC C
(9)
2 2
1
.iupu
k sk
s
11
sC
1*
ou
ou( )cG s ( )uG s
ou
Ri
Li
- -
H. 10 Sơ đồ cấu trúc điều khiển mạch vòng điện áp trên tụ
Để cho đơn giản có thể coi Ri là nhiễu tải trong khi
thiết kế bộ điều chỉnh dòng điện. Hàm truyền kín của
mạch vòng điện áp như (10)
_ *
2 2
1
3 2 2 2
1 1
( ). ( )( )
1 ( ). ( )
( C)
ou k
o
pu iu pu
pu iu pu
u C s G sG s
C s G su
k s k s k
Cs k s k s k
(10)
Tính biên độ:
2 2 2 2 2 2
1
_2 2 2 2 2 2 2
1 1
( )( )
[ ( )] ( )
iu pu
u k
iu pu
k kG s
k C k
(11)
Làm tương tự như mục thiết kế bộ điều khiển dòng
điện để tính các hệ số cho bộ điều khiển.
Tính hệ số khuếch đại của bộ điều khiển điện áp
Cho kiu = 0, phương trình (11)được viết lại:
_2 2 2
( )pu
u k
pu
kG s
C k
(12)
Nếu tần số ban đầu ib được xác định thì kup được xác
định như sau để có hệ số suy giảm biên độ là -3dB
hay _
1( )
2u k ibG j . Từ đó ta tính được kpu theo
(13).
2 2. .pu ib ibk C C (13)
Tính hệ số kui của bộ điều khiển dòng điện
Giải phương trình (11) với ẩn kui với kpu đã biết để hệ
số suy giảm biên độ là -3dB, ta được:
2 2
1 2 2 2.( 2C . )fb
fb p fb
fb
iuk k C
(14)
4. Kết quả thực nghiệm Sơ đồ các module phần cứng của mô hình thực
nghiệm được cho như hình H. 11 [7].
Các thành phần chính gồm có:
- Module mạch lực gồm 12 van bán dẫn IGBT
FGA25N120ANTD là loại 1200V/25A (H. 13)
- Biến áp tần số cao(H. 13)
- Driver cho IGBT loại HCPL-3120 được để trên cùng
board với mạch van (H. 13)
L
1 1 4 4,S ,Sa b a bS S
1aS
1bS
3aS
3bS
4aS
4bS
2aS
2bS
3V
4V
1V
2V
1 2 3 4, , ,S S S S
Li
DCU
1: n
C R
Mạch đo
DSP TMS320F2812
CPLD EPM3064ALC44-10
Driver HCPL-3120
15V
24V
5V
ou
Giao tiếp máy tính H. 11 Sơ đồ cấu trúc phần cứng mô hình thực nghiệm
- CPLD EPM3064ALC44-10 của hãng Altera đảm
nhận thuật toán chuyển mạch bốn bước có sơ đồ gán
chân như hình H. 12 và mạch thực như H. 14
- Kit vi xử lý tín hiệu số dùng chip DSP
TMS320F2812 của hãng Texas Instrument có nhiệm
vụ xử lí tín hiệu đo ADC, thực hiện điều chế PWM
(H. 15)
- Mạch đo lường có nhiệm vụ đo dòng điện qua cuộn
cảm và điện áp đầu ra bộ biến đổi, chuẩn hóa tín hiệu
đo để đưa vào vi xử lý (H. 16).
H. 12 Sơ đồ chân CPLD sau khi gán chân
H. 13 Mạch van tích hợp mạch Driver on Board
Thông số dải đo dòng điện, điện áp mạch đo:
Dải đo AC -400 VAC ÷ 400 VAC
Dải đo dòng điện -10A ÷ 10A
Nguồn cấp ±15VDC
Điện áp ra các kênh đưa vào
ADC của vi điều khiển 0÷3 V
Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hóa VCCA 2015 DOI: 10.15625/vap.2015.00029
VCCA 2015 201
H. 14 Mạch CPLD EPM3064ALU44-10
H. 15 Kit DSP TMS320F2812
H. 16 Mạch đo lường
Thông số thực nghiệm:
Điện áp một chiều đầu vào UDC = 30V
Tải điện trở R = 10 Ohm
Lọc thông thấp đầu ra L = 0.7mH, C = 10uF
Tỉ số biến áp cao tần 1:1
Tần số đóng cắt phía phía
sơ cấp máy biến áp
5kHz
Thông số bộ điều khiển
Hệ số Kpu 0,1
Hệ số Kiu 10
Hệ số Kpi 5
Hệ số Kii 400
Sau khi tiến hành thực nghiệm và đo đạc các thông số,
các kết quả thực nghiệm được cho như hình H. 17 ÷
H. 22. Kết quả tín hiệu mở van ở các hình H. 17, H.
18, H. 19 cho thấy lập trình chuyển mạch bốn bước
trên CPLD là đúng với phân tích lý thuyết. Dạng điện
áp đầu ra bộ biến đổi ở hình H. 17 có dạng điều chế
đơn cực. Điện áp đầu ra sau lọc và dòng điện qua
cuộn cảm cho trên hình H. 21, H. 22 có dạng sin.
H. 17 Tín hiệu điều khiển S1a, S1b, S3a, S3b khi uf>0
H. 18 Tín hiệu điều khiển S1a, S1b, S3a, S3b khi uf<0
H. 19 Tín hiệu điều khiển S2a, S2b, S4a, S4b khi uf>0
Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hóa VCCA 2015 DOI: 10.15625/vap.2015.00029
VCCA 2015 202
H. 20 Điện áp đầu ra bộ biến đổi
H. 21 Điện áp ra bộ biến đổi sau lọc
H. 22 Dòng điện qua cuộn cảm
5. Kết luận Bài báo trình bày kết quả thực nghiệm bộ nghịch lưu
DC-AC-AC. Việc sử dụng phương pháp điều chế và
phương án chuyển mạch theo kiểu matrix converter
đã đảm bảo khả năng tạo ra dòng phía xoay chiều có
dạng sin, công suất có thể trao đổi hai chiều giữa phía
AC và DC, đảm bảo khả năng cách ly an toàn. Mạch
logic có thể được thiết kế trên thiết bị CPLD
EPM3064ALU44-10 đã nói lên khả năng ứng dụng
thực tế của phương án điều khiển này. Việc ứng dụng
bộ biến đổi DC-AC-AC trong hệ thống nghịch lưu
cho kết quả tốt đã chứng minh tính đúng đắn của
phương pháp điều chế này. Tuy nhiên, hệ thống thực
nghiệm mới chỉ kiểm nghiệm được thuật toán chuyển
mạch và phương pháp điều chế của bộ biến đổi ở chế
độ nghịch lưu độc lập. Cần có những nghiên cứu tiếp
theo để kiểm chứng thuật toán chuyển mạch và
phương pháp điều chế này khi bộ biến đổi làm việc ở
chế độ nối lưới.
Ghi nhận: Tác giả gửi lời cảm ơn Viện Kỹ thuật Điều
khiển tự động hóa- Trường Đại học Bách khoa Hà nội
đã tạo điều kiện cho tác giả có địa điểm nghiên cứu
triển khai thực nghiệm khi thực hiện bài báo này.
Tài liệu tham khảo
[1] Bùi Văn Huy(1)
, Nguyễn Văn Liễn(2)
, Trần
Trọng Minh(2)
, Vũ Hoàng Phương, Bộ biến đổi
DC-AC-AC qua khâu trung gian tần số cao có
khả năng trao đổi công suất hai chiều , Hội nghị
toàn quốc lần thứ 7 về Cơ Điện tử - VCM-2014,
(trang 136 -142)
[2] Songquan Deng, Hong Mao, Joy Mazumdar,
Issa Batarseh and Kazi Khairul Islam; A New
Control Scheme for High-frequency Link
Inverter Design; Applied Power Electronics
Conference and Exposition, 2003. APEC '03.
Eighteenth Annual IEEE.
[3] E.Koutroulis, J.Chatzakis, K.Kalaitzakis and
N.C.Voulgaris; A bidirectional, sinusoidal,
high-frequency inverter Design; IEE Proc.-
Electr. Power Appl., Vol. 148, No. 4, July 2001.
[4] EhsanRezapour, Md. Tavakoli Bina, Amin
Hajizadeh, Reactive Power Controller Design
for Single- Phase Grid- Connected Photovoltaic
Systems, International Journal of Emerging
Science and Engineering (IJESE) ISSN: 2319–
6378, Volume-2, Issue-5, March 2014
[5] J. Benskiin', J. Bordonad, A. Gilabert2, G.
Velasco3, “Synthesis and modulation of a single
phase dc/ac converter with high-frequency
isolation in photovoltaic energy applications” -
Power Electronics Specialist, PESC. 2003 IEEE
34th Annual Conferece on
[6] Z. Idris, M. K. Hamzah, and M. F. Saidon,
“Implementation of singlephase matrix
converter as a direct ac-ac converter with
commutation strategies,” in Conf. Rec. IEEE
PESC 2006, pp. 2240–2246.
[7] Trần Đình Thoại, “Nghiên cứu thiết kế bộ biến
đổi DC/AC/AC với khâu trung gian tần số cao
có khả năng trao đổi công suất hai chiều”, Đồ án
tốt nghiệp Kỹ sư ngành Kỹ thuật Điều khiển và
Tự động hóa, 2015.
[8] 2006 Fairchild Semiconductor Corporation,
“FGA25N120ANTD 1200 V, 25 A NPT Trench
IGBT” Data sheet www.fairchildsemi.com
Bùi Văn Huy Sinh năm 1982. Anh tốt
nghiệp Đại học Bách khoa HN năm
2005, thạc sĩ điều khiển và tự động
hóa 2008. Hiện nay anh là giảng viên
Trường Đại Học Thành Đô và đang là
nghiên cứu sinh tại Bộ môn Tự Động
Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hóa VCCA 2015 DOI: 10.15625/vap.2015.00029
VCCA 2015 203
Hóa CN, Viện Điện, Trường Đại Học Bách Khoa Hà
Nội. Lĩnh vực và hướng nghiên cứu là Nghiên cứu
điều khiển bộ biến đổi điện tử công suất trong các
nguồn điện phân tán, điều khiển hệ thống năng lượng
tái tạo.
Nguyễn Văn Liễn sinh năm 1949, tại Việt Nam.
Công tác tại bộ môn Tự động hóa
công nghiệp, Viện điện, Trường
Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Ông
nhận bằng tiến sỹ năm 1986 tại Đại
học Slovaque, chuyên ngành Điện
tử công suất và truyền động điện.
Hướng nghiên cứu hiện nay là Điều
khiển truyền động điện và Điều khiển điện tử công
suất.
Trần Trọng Minh, sinh năm 1960, tại Việt Nam.
Hiện Công tác tại bộ môn Tự động
hóa công nghiệp, Viện Điện,
Trường Đại Học Bách Khoa Hà
Nội. Ông nhận bằng Tiến sỹ ngành
Tự động hóa năm 2008 tại Trường
Đại học Bách Khoa Hà Nội. Lĩnh
vực nghiên cứu: Mô hình hóa và
điều khiển các bộ biến đổi bán dẫn
công suất. Nghiên cứu các cấu trúc bộ biến đổi bán
dẫn đáp ứng công suất lớn. Phát triển các ứng dụng
của điện tử công suất trong điều khiển hệ thống điện,
điều khiển hệ thống năng lượng tái tạo. Nghiên cứu
các ứng dụng của điện tử công suất trong các dây
chuyền, thiết bị công nghệ.
Vũ Hoàng Phương sinh năm 1983, tại Việt Nam.
Nhận bằng kỹ sư năm 2006,
Thạc sỹ năm 2008 chuyên
ngành Tự động hóa XNCN –
khoa Điện -ĐHBKHN. Bảo vệ
Tiến sĩ ngành Thiêt bị và hệ
thống điều khiển tự động –
ĐHBKHN năm 2014. Hiện nay
đang công tác tại bộ môn TĐH công nghiệp
ĐHBKHN. Lĩnh vực nghiên cứu: điều khiển điện
tử công suất, ứng dụng điện tử công suất trong lưới
điện thông minh,..
Trần Đình Thoại sinh năm 1992, tốt nghiệp ĐH Bách
Khoa Hà Nội ngành Kĩ thuật Điều khiển và Tự động
hóa vào tháng 6/2015. Từ tháng 9/2013 đến nay, học tập
và nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật Điều khiển & Tự động
hóa (ICEA-HUST). Các lĩnh vực nghiên cứu: Điều khiển
điện tử công suất, Điều khiển truyền động điện.