BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
LÊ NAM DƯƠNG
NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CHIP CHO
HỆ ĐIỀU KHIỂN TỰA TỪ THÔNG ROTOR
ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU BA PHA TRÊN
NỀN TẢNG FPGA
Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 9520216
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS. Vũ Hoàng Phương
2. PGS.TS. Nguyễn Văn Liễn
Hà Nội - 2024
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn
của tập thể hướng dẫn. Tài liệu tham khảo trong luận án được trích dẫn đầy đủ. Các kết quả
nghiên cứu của luận án là trung thực và chưa từng được các tác giả khác công bố.
Hà Nội, ngày 11 tháng 01 năm 2024
Tập thể hướng dẫn khoa học Nghiên cứu sinh
PGS.TS Vũ Hoàng Phương PGS.TS Nguyễn Văn Liễn Lê Nam Dương
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TL. GIÁM ĐỐC
TRƯỞNG BAN ĐÀO TẠO
ii
LỜI CẢM ƠN
Trải qua một thời gian dài, với rất nhiều khó khăn và thử thách về mặt chuyên môn,
về kinh nghiệm nghiên cứu, nghiên cứu sinh đã hoàn thành bản luận án của mình. Trong
suốt quá trình đó, tác giả đã luôn nhận được sự quan tâm, giúp đỡ, hỗ trợ vô cùng lớn lao
của tập thể hướng dẫn, của các đơn vị chuyên môn tại đơn vị đào tạo cũng như đơn vị công
tác, các nhà khoa học, các đồng nghiệp, các anh chị em cùng học nghiên cứu sinh.
Qua đây, tác giả muốn gửi lời cảm ơn chân thành và trân trọng tới các thầy PGS.TS
Nguyễn Văn Liễn và PGS.TS Vũ Hoàng Phương, tập thể hướng dẫn đã có những định hướng
sâu sắc để nghiên cứu sinh không chỉ hoàn thành luận án mà còn trưởng thành trong tư tưởng
và thái độ đối với vấn đề chuyên môn và nghiên cứu khoa học.
Tác giả xin chân thành cảm ơn tới các Thầy GS.TSKH Nguyễn Phùng Quang, PGS.TS
Trần Trọng Minh, PGS.TS Nguyễn Quang Địch, các cán bộ Viện và các anh chị em NCS
Viện Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa đã cho nghiên cứu sinh rất nhiều đóng góp ý trong
các buổi cáo cáo chuyên môn định kỳ tại Viện.
Tác giả xin chân thành cảm ơn tới TS. Đào Quý Thịnh, TS. Giáp Văn Nam, các thầy
cô và các anh chị em NCS Khoa Tự động hóa, trường Điện – Điện tử đã động viên và giúp
đỡ nghiên cứu sinh trong quá trình nghiên cứu.
Tác giả xin cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Tùng Lâm, TS. Nguyễn Danh Huy, Th.s Vũ
Lê Minh, Th.s Lê Đức Thịnh, Th.s Tạ Thế Tài cùng các bạn sinh viên Nguyễn Thanh Thắng,
Hoàng Nam Đàn thuộc Lab ME đã hỗ trợ NCS trong quá trình thực hiện mô phỏng và sửa
chữa luận án.
Tác giả cảm ơn NCS Đỗ Tuấn Anh và các bạn sinh viên Đỗ Tùng Dương, Trần Văn
Hùng, Nguyễn Văn Nghĩa, Bùi Đức Tâm thuộc Lab PE đã hỗ trợ NCS trong quá trình làm
thực nghiệm và lấy kết quả nghiên cứu.
Tác giả xin cảm ơn các phòng ban của Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện
thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình thực hiện đề tài luận án.
Tác giả xin cảm ơn đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Quy Nhơn đã đồng ý về chủ
trương, tạo điều kiện cho nghiên cứu sinh đi học, cảm ơn đến Ban chủ nhiệm và các thầy cô
đồng nghiệp Khoa Kỹ thuật và Công Nghệ đã hỗ trợ để nghiên cứu sinh vừa hoàn thành
nhiệm vụ chuyên môn vừa nghiên cứu luận án.
Cuối cùng, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình hai bên, ba mẹ, vợ và hai
con, những người luôn đồng hành, cảm thông và động viên tác giả trong quá trình hoàn thành
luận án. Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến anh chị em trong gia đình và bạn bè, luôn động viên
và hỗ trợ tác giả.
Lê Nam Dương
iii
Mục lục
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v
DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU xi
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................... 1
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 2
3. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................. 2
4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................... 3
5. Những đóng góp mới của luận án ............................................................................ 3
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .................................................................................. 3
7. Bố cục và nội dung của luận án ............................................................................... 4
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN FOC CHO ĐỘNG CƠ
XOAY CHIỀU BA PHA 6
1.1 Đặt vấn đề .............................................................................................................. 6
1.2. Giải pháp thiết kế bộ điều khiển dòng điện .......................................................... 8
1.2.1 Mô hình toán học động cơ xoay chiều ba pha ........................................... 8
1.2.2 Tóm tắt về điều khiển mạch vòng dòng điện ........................................... 12
1.3 Công nghệ DSP trong điều khiển động cơ xoay chiều ba pha ............................. 20
1.4 Công nghệ FPGA trong điều khiển động cơ xoay chiều ba pha .......................... 22
1.5 Định hướng nghiên cứu của luận án .................................................................... 24
1.6 Kết luận chương 1 ................................................................................................ 24
CHƯƠNG 2 GIẢI PHÁP THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU
BA PHA TRÊN NỀN TẢNG FPGA 25
2.1 Tổng quan về FPGA ............................................................................................ 25
2.1.1 Cấu trúc chung của FPGA .................................................................. 26
2.2 Thực hiện chuẩn hóa dữ liệu trên FPGA.............................................................. 31
2.2.1 Chuẩn hóa dữ liệu ADC ..................................................................... 31
2.2.2 Chuẩn hóa dữ liệu ............................................................................. 36
2.2.2 Chuẩn hóa dữ liệu bộ điều khiển dòng điện PI ........................................ 36
2.3 Phương pháp thiết kế dựa trên FPGA ................................................................. 40
2.3.1. Đặc tả hệ thống sơ bộ ........................................................................ 42
2.3.2. Phát triển thuật toán .......................................................................... 42
2.3.3. Phát triển kiến trúc dựa FPGA ............................................................ 44
