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: nxb@vap.ac.vn; 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: huybv.ac@gmail.com

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.