MÔ ĐUN ĐIỀU KHIỂN GÓC ĐỒNG BỘ XENXIN

Xenxin là máy điện xoay chiều loại nhỏ, hoạt động giống như biến áp quay. Tính năng quan trọng nhất của xenxin là cho phép truyền chuyển động góc giữa hai trục quay không liên hệ cơ khí ở khoảng cách lớn một cách chính xác và đồng bộ. Cặp xenxin mắc theo mạch biến áp (Hình 1) thường được sử dụng trong các hệ thống truyền động bám sát với khả năng hoạt động tin cậy và chính xác trong những điều kiện làm việc khắc nghiệt.

Hình 1. Sơ đồ hệ thống truyền động bám sát góc.

Trên Hình 1, xenxin phát CX đóng vai trò bộ lập lệnh, cung cấp tín hiệu điều khiển hệ thống hay tín hiệu đặt q₁ dưới dạng tổ hợp của 3 tín hiệu xoay chiều  S1, S2, và S3, sinh bởi 3 cuộn stator đặt lệch nhau 120° trong không gian; xenxin biến áp CT đóng vai trò: i) thiết bị hồi tiếp góc đo trạng thái góc chấp hành  q₂ (q₁ và q₂ là trạng thái góc của trục quay cơ khí của các xenxin) ,và  ii) bộ điều khiển tạo tín hiệu sai lệch tỷ lệ với Dq = q₁ - q₂ để điều khiển chuyển động của động cơ M sao cho Dq ® 0. Hệ thống có cấu trúc cơ điện nên khá đơn giản, dễ hiệu chỉnh, độ chính xác bám sát góc rất cao, đáp ứng theo thời gian thực. Trong nhiều ứng dụng hiện đại, tín hiệu điều khiển hệ thống q₁ được cho dưới dạng số, trong khi bộ điều khiển và thiết bị hồi tiếp vẫn sử dụng xenxin CT. Khi đó, thay vì sử dụng xenxin phát CX, cần phải sử dụng một bộ biến đổi tín hiệu góc số - xenxin, hay bộ xenxin điện tử. Về bản chất thì bộ biến đổi tín hiệu góc số - xenxin là một bộ biến đổi số - tương tự (DAC) với biên độ được điều chế theo tín hiệu q₁. Phương pháp D/A thường dựa trên chuyển đổi khuếch tại tổng với lối vào là mạng điện trở có trọng số hoặc cơ chế điều chế độ rộng xung (PWM). Biên độ tín hiệu được điều chế bằng phương pháp nhân chập tín hiệu, sử dụng phần cứng hoặc tính toán.

Giải pháp kỹ thuật chế tạo bộ xen xin điện tử:

Hình 2: Cấu hình mô đun biến đổi góc dùng dsPIC và biến áp chuyển đổi 2/3

 DSC được lựa chọn là dsPIC30F4011 của Microchip có Mô đun PWM có độ phân giải 16-bit. Trên cơ sở các bộ PWM xây dựng các bộ điều chế độ rộng xung ra sine (SPWM)

Điều chế độ rộng xung ra sin (SPWM) có  là điện áp sin

Điện áp ra có công suất tỷ lệ với thời gian độ rộng xung của tín hiệu SPWM:                            

Giá trị Duty Cycle Count – DCC được nạp vào sau mỗi lần mcu tính toán.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Hình 3: Mô đun điều khiển góc đồng bộ xenxin điện tử

Kết quả thực nghiệm cho thấy: sai lệch về góc Dq_i (max.) = 55,1 phút góc,  Dq_i (min.) = 0,117 phút góc, Dq_S (trung bình) = 8,41 phút góc < 15 phút góc, đạt tiêu chuẩn độ chính xác cấp I của xenxin

Mô đun biến đổi tín hiệu góc được xây dựng trên một chip DSC có các thông số kỹ thuật đạt yêu cầu, có thể thay thế xenxin phát CX trong mạch điều khiển truyền động bám sát góc chuyên dụng.

Sản phẩm trong hình 3 đã được nhóm nghiên cứu của Trung tâm Công nghệ Laser nghiên cứu, thực hiện và cũng là sản phẩm của một nhiệm vụ khoa học và công nghệ cấp cơ sở năm 2021 đã được Hội đồng đánh giá và nghiệm thu.