Luận văn nâng cao chất lượng hệ điều khiển chuyển động sử dụng động cơ điện xoay chiều trong công nghiệp chế tạo máy

ĐẠIHỌC THÁINGUYÊN TRƯỜNGĐẠIHỌC KỸ THUẬT CÔNGNGHIỆP ---LUẬNVĂNTHẠCSĨKỸTHUẬT NGÀNH:TỰĐỘNGHOÁ NÂNGCAOCHẤTLƯỢNGHỆĐIỀUKHIỂNCHUYỂN ĐỘNGSỬDỤNGĐỘNGCƠĐIỆNXOAY CHIỀU Họcviên : NguyễnĐìnhKhoátNgười

SốhóabởiTrung tâmHọcliệu–ĐạihọcTháiNguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠIHỌCTHÁINGUYÊN TRƯỜNGĐẠIHỌCKỸTHUẬTCÔNGNGHIỆP

ĐẠIHỌC THÁINGUYÊN TRƯỜNGĐẠIHỌC KỸ THUẬT CÔNGNGHIỆP

-LUẬNVĂNTHẠCSĨKỸTHUẬT

NGÀNH:TỰĐỘNGHOÁ

NÂNGCAOCHẤTLƯỢNGHỆĐIỀUKHIỂNCHUYỂN ĐỘNGSỬDỤNGĐỘNGCƠĐIỆNXOAY CHIỀU

Họcviên :

NguyễnĐìnhKhoátNgườihướngdẫnkhoahọc:TSV

õQuangVinh

THÁINGUYÊN-2008

ĐẠIHỌC THÁINGUYÊN CỘNGHOÀXÃHỘI CHỦNGHĨAVIỆTNAM

*****

THUYẾTMINHLUẬNVĂNTHẠCSĨKỸTHUẬT

NÂNGCAOCHẤTLƯỢNGHỆĐIỀUKHIỂNCHUYỂN

ĐỘNGSỬDỤNGĐỘNGCƠĐIỆNXOAY CHIỀU

Họcviên:NguyễnĐìnhKhoát Lớp:CHK8

Chuyênngành:Tựđộnghoá Ngườihướngdẫnkhoahọc:TSVõQuangVinh Ngàygiaođềtài:01/10/2007

Ngàyhoànthành:30/04/2008

T.S.NGUYỄNVĂNHÙNG TS.VÕQUANGVINH NGUYỄNĐÌNHKHOÁT

LỜICAMĐOAN

Trongvàinămgầnđâyđãvàđangcómộtsốnhàkhoahọctrongnướcvàtrênthếgiới,quantâmnghiêncứuhệtruyềnđộngtrựctiếpmoment,chủyếutậpt rungvàođộngcơkhôngđồngbộ.Đốivớiđộngcơđồngbộnamchâmvĩnhcửuđanglàvấnđềđượcquantâmnghiêncứu,chưacócôngtrìnhkhoahọcnàocôngbốmộtcáchđầyđủvàcótínhthựcnghiệm

Tôixincamđoanđây

làcôngtrìnhnghiêncứucủariêngtôi.Cácsốliệuvàkếtquảtrongluậnvănlàhoàntoàntrungthực

Tácgiảluậnvăn

3.2.1.1 Xâydựnggiớihạndòngđiệnvàđiệnáp 543.2.1.2 Vậnhànhđểmomentđạtgiátrịcựcđại 54

3.9 Biểudiễnđ ặ c tínhmoment,dòngđ iệ nhã m tốc củaphươ ngphápvậnhànhtừthôngtốiưu

3.10 Biểudiễnđ ặ c tínhmoment,dòngđ iệ nhã m tốc củaphươ ngphápvậnhànhbộbiếnđổiPWMvớimáybùáp

Nguyêntắctruyềnđộngđiềuchỉnhbằngnhữngđộngcơđồngbộđãđượcbiếtđến

đầutừthậpkỷ60,nhờcácphátminhmới,chophépthựchiệnnhữngtruyềnđộngđiềuchỉnhtốcđộở mứcđộkháhoànchỉnh.tốc độởmứcđộkhá hoànchỉnh.Trongnhữngnămgầnđ ây

vớisựpháttriểnmạnhmẽcủangànhđiệntửcôngsuất,cácbộbiếnđổicôngsuấtngàycàngnhanhhơn,mạnhmẽhơnvàmặtkháccùngvớisựpháttriểncácngànhđiệntửhọcđiềukhiển,ngànhtinhọcđãtạođiềukhiểndễdàngchoviệcứngdụngchươngtrìnhsốvàotoànbộhệthống

Máyđiệnđ ồ n g bộnam châmvĩnhc ửur ấthợpvớil o ạih ìn ht ru y ềnđ ộn g này.Loạimáynàydầndầnđượcứngdụngvàohệthốngtựđộng,đòihỏimộtsựđồngbộtuyệtđối,nhấtlàđốivớiứngdụngtrongmáycôngcụ,tàuđiệnhaylàt ro ngcáctruyềnđộngtrựctiếptronglĩnhvựctựđộnghóa.Trongcácứngdụngnhưthế,mộtsốđộngcơđồngbộcócôngsuấtvàikiloWattsđượcsửdụngrộngrãi Cácđộngcơquaytheotầnsốápđặt,vớiphươngphápnàychophéptránhđượccáctrụctruyềndẫncơhọcvớikhớprăng.Mộtsốlợiíchkháccủađộngcơđồngbộnamchâmvĩnhcửucũngđượcquantâm

Đặctínhtươngquangiữamomentngẫulực-momentquántính,tươngquanc ô n g

suất-trọnglượng,củađộngcơđồngbộnamchâmvĩnhcửutốiưusocácloạimáyđiệnkhác.Điềunàykhônglàmảnhhưởngđếnhiệuquảcủahệthốngtruyềnđộng,cógiáthànhthấp,bảoquảndễdà ng vìkhôngcóbộp hậncổgópđiện,sửdụngmáyđiệnnàythíchhợpvàthuậnlợiởmôitrườngcóchấtănmònvàbụibẩn.Tuynhiên loạimáynàycũngcónhữngbấttiện, nhấtlàtínhchấtphứctạpcủabộ điềukhiểnvớibộphậnbiến đổi đòi

giáthànhluônởmứccao,điềunàysẽdẫnđếngiáthànhcủatoànbộhệthốngtruyềnđộngcao.M ặtkhácsựtiếnbộkỹthuậtmớiđâychophépthựchiệnnhữngbộbiếnđổicàngngàycàngtinhvivàmạchđiệnngàycàngchắcchắnhơn

ĐiềukhiểnvectơdoHassđềnghịnăm1969,Blaschkenăm1972,Bosenăm1 9 8 6 , chophépđiềukhiểndòngđiệnxoaychiềucũnggầnnhưđiềukhiểndòngliêntục.Yêucầuchungcủađiềukhiểnlàđiềuchỉnhmomentvàtừthôngcủamáy

điện,dovậyđộnghọccủamomentrấtnhanh,từđóphươngphápnàylàcơsởđểth ựchiệncácứngdụngtrongkỹnghệtaymáy,ngườimáy,các máycôngcụ,điềukhiểntàuđiện,…Tuynhiêntrongcấutrúcnày đòihỏiphảibiếtchính xác,bộcảmbiếnvịtrísẽrấtđấttiềnvàlàmgiảmkhảnăngvậnhànhhệthống.

Trongnhữngnămgầnđây,nhữngtiếnbộtronglĩnhvựcđiệntửcôngsuất,cũngnhưsửdụngcácmáyđiệnxoaychiều,đãchophépthựchiệnsựtruyềnđộngvớitốcđộthayđổiởmứcđộcảithiệnkhácaovàchophépdễdàngứngdụngm áy điệnvàohệthốngtựđộnghóađòihỏisựđồngbộtuyệtđốivớichấtlượngtruyềnđộngcao,khảnăngvậnhànhtốt,hệthốngtruyềnđộngsửdụngmáyđiệnđồngbộnamchâmvĩnhcửuđápứngđượccácyêucầuchuyênbiệt.Việcnghiênc ứucácứngdụngvềloạihìnhtruyềnđộngnàylàvấnđềcótínhcấpthiếtvàlàmộtlĩnhvựcnghiêncứuquantrọngvàcótìnhthờisựhiệnnay.Bằngcáchch ọnlựachi ếnlượcđiềukhiểntr ựcti ếpmomentvà xâydựngquyluậtđiềukhiểntỷlệtối ưugiữamoment/dòngđiệncủa độngcơđồngbộnamch âm vĩnhcửu,đâyđượcxemnhưlàmộtpháthiệnmới,cáckếtquảthựchiệnmôphỏngvàthựcnghiệmchứngminhtínhkhảthicủađềtài

Cácnghiên cứuvềlýthuyết đượctrìnhbàyvàxâydựngquyluậtđiềukhiểntỷlệtốiưugiữamoment/dòngđiệnđượcxemlàphươngphápmới.Trongđiềukhiểntrựctiếpmomentcủamáyđiệnđồngbộvớitừthôngvàmomentđượcướcl ượngtrước.Việcướclượngtừthôngvàmomentđượcthựchiệnbằngcáchđođiệnápmộtchiềucủabiếntầnvàdòngstator.Mộtbộchuyểnmạchđểlựachọnv e c t ơđ iệná pmàđ ầ u r a k h ô n g p h ụt h u ộcv ịt r í r o t o r đ ư ợ c đ ề nghị.Nhưvậyphươngphápđiềukhiểntrựctiếpmomentcủamáyđiệnđồngbộkhôngcầncảmbiếnđểxácđịnhvịtrírotor,màcácphươngpháptrướcđâyđãthựchiện.Nhữngmôphỏngvàchiếnlượcđiềukhiển,ápdụngvàomáyđiệnđượchỗtrợđặclựcbằngc á c h m ô h ì n h h ó a t o à n b ộh ệt h ống,n h ờp h ầnm ềmM a t l a b k ếthợpv ớiSimulink.Cáctiếnbộcủaluậtvăn

cóthểnhậnthấyởcácbộbiếnđổi,cũngnhưởmạchđiềukhiểnnhằmlàmchohệthốnggọnnhẹvàthíchnghidễdàngvớimọiứ n g dụng,luậnvăncònđềxuấtmớilàxétảnhhưởngđiệntrởstatorvàđưaraphươngphápbằngR,làthamsốduynhấtcủađộngcơcầnđếntrongđiềuhiểntrựctiếpmoment

Đónggópcóýnghĩacủaluậnvănđềxuấtxâydựngquyluậtđiềukhiểntỷl ệtốiưugiữamoment/dòngđiện(T/

I),cáckếtquảmôphỏngđãchứngminhmộtc á ch tuyếtphụcýnghĩathựctiễncủađềtài.Điềukhiểntrựctiếptheomộtquyluật,đápứngmoment nhanhhơnnhiềusovớiphươngphápđiềuvectơ(nhanhhơntừ57lần),giảmđượctổnthấttrongđộngcơ

Dohạnchếvềthờigiancũngnhưvềkiếnthứccủabảnthânchắcchắnbảnluậnvănnàycònnhiềukhiếmkhuyết,tácgiảsẽrấthạnhnếuđượctiếpnhậncácýkiếnphêpháncácnộidungđềcậptrongluậnvăn

Chương1 TỔNGQUANHỆTHỐNGTRUYỀN ĐỘNG ĐỘNGCƠĐỒNGBỘNAMCHÂMVĨNHCỬU(ĐCĐBNCVC)

1.1 Kháiquát

Đểbiếnđổiđiệnnăngthànhcơnăngthìđộngcơđiệnđồngbộlàmộttrongnhữngthiếtbịđiệnđượcsửdụngrộngrãitrongcôngnghiệp

phangàynayđượcsửdụngrộngrãivớigiảicôngsuấttừvàitrămWđếnhàngtrămMW.Nóchiếmvịt r í quantrọngtrongcáchệtruyềntựđộng.Ởgiảicôngsuấtlớnvàcựclớnthìnóhoàntoànchiếmưuthế.Tuyvậyởcôngsuấtnhỏvàvừanóphảicạnhtranhvớitruyềnđ ộ

n g đ ộ n g c ơđ ồ n g b ộc ô n g suấtn h ỏcà n g đ ư ợ c c h ú ý n g h i ê n c ứuứngdụngthaythếđộngcơmộtchiềuvàđộngcơkhôngđồngbộ

Độngcơđồngbộkíchtừnam châmvĩnhc ửucóưuđiểmcủacảha i loạiđộngcơmộtchiềuvàđộngcơxoaychiềukhôngđồngbộvàcònhơnthếnữa,nócósựtáchbiệtgiữaphầncảmvàphầnứngnêndễdàngtrongđiềuchỉnhtốcđộvàmoment.

Tiêuchuẩnthiếtkếcácđộngcơservođồngbộdùngchotruyềnđộngmáyc ô n gcụ,taymáyvàrobotphảithỏamãncácyêucầusauđây:

Nguyênlýlàmviệc:ĐCĐBNCVClàmviệcdựatrênsựtươngtácgiữatừtrườn

gquaycủacuộnstatorvàtưtrườngcủanamchâmvĩnhcửuđặttrênrotortạonên.Khisốđôicựccủatừtrườngstatorvàrotornhưnhau,vậntốcquaycủacáctừtrườngbằngnhau(chếđộđồngbộ),thìxuấthiệnlựckéođiệntừgiữacáccựctừcủastatorvàrotorvàhìnhthànhmômenđiệntừ.Độngcơkhởiđộngdướitác dụngcủamomentkhôngđồngbộhìnhthànhdosựtươngtácgiữatừtrườngr o t o r và dòngđiệntrong

nhờtácdụngt ừt r ườngquaystatorv à c ựct ừn a m châmvĩnhc ửu,r o t o r đ ư ợ c k é o v à

o đồngbộ

Độngcơđồngbộnamchâmvĩnhcửu,khởiđộngkhôngđồngbộcónhiềuưuđiểmhơnsovớiđộngcơđồngbộphảnkhángvàđộngcơđồngbộtừtrễ.Chỉ

sốnănglượng(,cos)caohơn,trọnglượngvàkíchthướccủamáybéhơnkhic ó cùngcôngsuất,khảnăngquátảivàổnđịnhtầnsốquaylớnhơn.

1.2 Độnghọcđộngcơđồngbộnamchâmvĩnhcửu

MáyđiệnđồngbộbaphakíchthíchvĩnhcửucókếtcấuphíastatorgiốngĐCKĐB:Đólàhệthốngcuộndâynhậnnguồncungcấpđiệnbapha.Khiđặtđiệnáp xoaychiềubaphalênhệthốngcuộndâyphíastatorsẽtạoradòngstator,gâynênđiệnápcảmứngphíarotorvàxuấthiệndòngrotor.Dòngphíastatorcótácdụngtạonêntừthôngstator,rotorvàđ óchính là nguyênnhânsinhramômenquaycủamáyđiện.Điềukiệnđểxảyracảmứngvàtạođượcmomentlàtồntạimột"sựtrượt"nhấtđịnhgiữachuyểnđộngquaycủarotorvàcủavetortừthôngstator,đấylànguyêntắchoạtđộngcủaĐCKĐBcònmáyđiệnđồngbộbaphakíchthíchvĩnhcửucómộthệthốngnamchâmvĩnhcửugắnchặttrênbềmặt.Nghĩalà:Từthôngluônluôntồntại,khôngcònnhucầutrượttốcđộđểcảmứngt ừstatorsangrotornữavàmáyđiệnhoạtđộnghoàntoànđồngbộ

Môhìnhđộngcơđồngbộnamchâmvĩnhcửuđượcminhhọahình1.1vàhình1.2dướiđây

CuộndâyphaW

isw stator

usu Cuộndây

phaU

Hình1.2Môhìnhđộngcơđồngbộbaphavớirotorcócấutrúccựctròn

cơbảngiữaĐCKĐBvàĐCĐBlàsựkhácnhautrongphươngt h ứcsảns i n h r a t ừt h ô n g r

o t o r T ừt h ô n g r o t o r c ủaĐ CKĐBđ ư ợ c t ạonê n bởidòngkíchtừisd,mộtthànhphầncủadòngstator,còntừthôngrotorcủaĐCĐBhoặcđượctạonênbởimộtcuộnkíchthíchbiệtlậpvớicáccuộndâystator,hoặcbởicácphiếnnamchâmvĩnhcửubốtríđềuđặntrênbềmặtrotor,vìlýdođód òn gđiệnstatorchỉcònchứdòngtạomômenquayisdv àkhôngcòndòngkíchtừnữa.ĐCĐBsửdụngcuộnkíchtừbiệtlậpcócấutrúccơhọchình1.1(cònđượcgọilàĐCĐBcựclồi),loạikíchthíchbởinamchâmvĩnhcửuhình1.2(cònđượcgọilàĐCĐBcựctrònhayẩn)

Quamôhìnhđộngcơđồngbộnamchâmvĩnhcửutathấy:từthôngrotorluônphâncực,cóhướngnhấtquánvàcốđịnh.Tínhđịnhhướngnhấtquánấychỉphụthuộcvàocấutrúc cơhọccủamáyđiệnvàlàmđơngiảnđirấtnhiềuviệcxâydựngmôhìnhđiềukhiển/điềuchỉnhđộngcơ

NếunhưởĐCKĐBtaphảitìmcáchướclượngbiênđộtừthôngrotorthìởĐCĐBbiênđộđóđãđượcbiếttrước

NếunhưởĐCKĐBtaphảitìmcáchtínhgócphacủatừthôngrotorđểcóthểđiềuchỉnhđiềukhiểntựatheonó,thìởĐCĐBgócphabanđầuđãđượcbiếttrướcvàdođócóthểliêntụcđượctheodõichínhxácbằngmáyđotốcđộquayrotor Hình 1.1vàhình1.2chophépápdụngngaymộtcáchthuậnlợicácphươngphápđiềuchỉnhtrêntọađộdqmàkhôngcầnquantâmđếntọađộnữa.Hệthốngkíchthíchbởicuộnkíchvàdòngkíchtươngứngnàođó,điềuđóchophépt a chỉcầnxétđếnloạiĐCĐBnamchâmvĩnhcửukiểucựctrònlàđầyđủ

1.2.1 Phươngtrìnhcủađộngcơtronghệtọađộ(a,b,c)Ph

ươngtrìnhđiệnáp:

SửdụngđịnhluậtKirchhoff2,chúngtacó3phươngtrìnhviphân.Trườnghợpriêngchotừngdâyquấnstator,cácphươngtrìnhcânbằngđiệnápnhưsau:

das

Uas=Rsias+Ubs=Rsibs+

Ucs=Rsics+

dtd

bs

dtdc

s

dt

(1.1)

+msinr

1



cs3

MatrậnLst rởthành:

2 m

Gócgiữatừthôngstatorvàtừthôngrotorlàgóctảikhikhôngquantâmđếnđiệntrởstator.Ởtrạngtháiổnđịnhgóctảilàhằngsốtươngứngvớimộtmomenttảivàcảtừthôngrotorvàstatortỷlệvớitốcđộđồngbộ.Khihoạtđộnggócvàtừthôngstatorvàrotortỷlệvớicáctốcđộkhácnhau.Vìhằngsốthờigianvềđiệntừthôngthườngnhỏhơnnhiềusovớihằngsốthờigiancơhọc,tốcđộquaycủatừthôngstatorcóquanhệvớitừthôngrotor,cóthểthayđổidễdàng.Nóđượcchứngminhtrongphầnnàyrằngsựgiatăngmomentcóthểđiềukhiểnbằngcáchgóchoặcthayđổitốcđộquaycủatừthôngrotor.

* *

uq

phađiềukhiểnbộ điềukhiểnđ ộr ộn g xung C ác đ ạ i l ượ ng dòngđiệnđược đođượcl à s ử d ụ n g c ác k h â u b i ế n đ ổ i đểb i ế n đ ổ i t h à n h c ác đ ạ i l ư ợ n g d ò n g đ i ệ ntrongtọađộ(dq)

+Điềukhiểnmomentcủađộngcơthôngquađiềukhiểndòngđiện,đâylàphươngphápđiềukhiểngiántiếpsẽgâynênsựchậmtrễtrongđiềukhiển

+Đápứngmomentdướitácdụngcủađiềukhiểndòngđiệnbịgiớihạnbởihằngsốdâyquấnphầnứng

+Khôngkiểmsoátđượctừthôngstator

+Đểđiềukhiểndòngđiệncầnbiếtvịtrícủarotorcủađộngcơ,vìvậycầnphảicóbộđovịtrí,gâyphứctạptrongtruyềnđộngvàđộtincậycơkhíkhihoạtđộngởtốcđộcao

Trongchiếnlượcđiềukhiểnmáyđiện3pha,điềukhiểnbởinguồnđiệnápchođếnnayđượcxemnhưlàmộtgiảiphápkháhoànhảo,nguồnápcóthểcungcấp chocáccuộndâycủamáyđiệnđiệnápmongmuốn.Mộtbiếntần3phađơngiản có thểcungcấp 8vetơ điện ápcơ bảntứcthời,trongđó có 2vectơmodule0và6vectơmodulekhác0

Tronghệtruyềnđộngmàđòihỏiđápứngmomentnhanhvàchấtlượngcaothì đ ộ n

g c ơ đ ồ n g b ộ n a m c h â m v ĩ n h c ử u T r o n g c á c p h ư ơ ngp h á p đ i ề u k h i ể n truyềnthốngtừtrướcđếnnay,điềukhiểnmomentđộngcơđồngbộnamchâmvĩnhc

ử u c ử a t h ư ờ n g đ ư ợ c đ i ề u k h i ể n b ằ n g d ò n g đ i ệ n p h ầ n ứ n g , t r ê n c

ơs ở momentđiệntừtươngứngvớidòngđiệnphầnứng.Đểthựchiệnđiềukhiểndòngđiện,thôngthườngđượcthựchiệntronghệtọađộ(dq)củarotorquayvớitốcđộđồngbộ

Mộtsốtácgiảđiềukhiểntrựctiếpmomentvớihaimạchvòngđiềukhiển,việcgiảibàitoándạngnàykháphứctạp.Mộtcáchđơngiảnhơn,theophươngtr ì n h (15),đểđiềukhiểntrựctiếpmomentthểhiệntheo2hướng:

1 Điềukiệnbiênđộtừthôngstatorsvớicáchnàybiênđộtừthônglớnsẽgâynênbãohoàmạngtừ,đặcbiệtởtốcđộthấpkhôngđiềukhiểnđược

2

Điềukhiểngóctải-góclệnhphagiữatừthôngstatovàtừthôngrôtor,đồngthờigiữbiênđộtừthôngstatorskhôngđổi.Luậnvăntậptrungnghiênc ứ u vấnđềnày

Góctảiđiềukhiểnthôngquaviệclựachọncácvectơđiệnápchuẩn,đểđảmbảogiữtừthôngstatorkhôngđổithìvectơđiệnápchuẩn,đểđảmbảogiữtừthôngstatorkhôngđổithìvectơphảiđượclựachọnđảmbảolượngthayđổibiênđộtừthônglànhỏnhất,dođócácvectơchuẩnđượcchọnphảithoảmãnyêucầutăng,giảmmomentvàtăng,giảmtừthôngtạivịtríđangxétcủavectơthôngstator

Điềukhiểntrựctiếpmoment,dựatheotừthôngstatorbằngcáchsửdụngc

á c giátrịtức thờicủa vectơđiệnáp Việc lựa chọn vectơđiệnápstatortuỳthuộcvàođộsailệchgiữagiátrịđặtvàgiátrịthựccủamomentvàtừthôngstator,từđóx ây dựngmộtbảngchuyểnmạch

Hệthốngđiềukhiểntrựctiếpmomentchỉsửdụngmộtthamsốduynhấtcủađộngcơ làđiệntrởRs, khôngsửdụng bộđiềukhiển dòngđiện có điều khiểnbiên

Phươngphápđiềukhiểntrựctiếpmomentthôngquaviệcđiềukhiểngóctảivàgiữbiênđộtừthôngstatorkhôngđổi.Điềukhiểnđượcthựchiệnbằngcáchlự a cácvectơđiệnápthíchhợptừcácvectơđiệnápchuẩn

Luậnvănnghiêncứuđiềukhiểntrựctiếpmomenttrongđộngcơđồngbộnamchâmvĩnhcửu,sẽchứngminh:khimomentđiệntừgiatăngtrongđộngcơđ ồ n

g bộnamchâmvĩnhcửu,tươngứngvớisựgiatănggócgiữatừthôngstatorvàtừthôngrotorvàđápứngmomentnhanh,điềunàycóthểđạtđượcbằngcáchđiềuchỉnhtốcđộquaycủatừthôngstatorcàngnhanhcàngtốt

Trongluậnvănsẽtrìnhbàyviệcsảnsinhmomenttrongđộngcơđồngbộn

a m châmvĩnhcửu,trêncơsởđođiệnápmộtchiềucủabiếntầnvàdòngđiệnstator,từthôngstatorđượcướclượngvàgóclệchphagiữatừthôngstatorvớitừthôngrotorđượcxácđịnh.Điềukhiểnbiênđộvàtốcđộquaycủatừthôngstator

Ngàynayvớisựxuấthiệncủacácbộxửlýtínhiệutốcđộcao,phươngphápđiềukhiểnđượcgọilàđiềukhiểntrựctiếpmomentcầnđượcquantâmnghiêncứu trongtruyềnđộngđộngcơ

g động cơ đồng bộnamchâmvĩnh cửu, ít ảnhhưởngbởicác thamsố độngcơkếtcấumạnhđơngiản,khôngcầnxácđịnhvị

trírotorlàmộthướngtiếpcậnmới.Tuynhiêntrong DTC hiệnnaycòngặpmộtsốhạnchếởvùngtốcđộthấpkhôngđi ều khiểnđượcmoment,gâytổnthấtchođộngcơ.Đâylàvấnđềđượcđặtravàluậnvănnghiêncứu

Chương2 ĐIỀUKHIỂNTRỰCTIẾPMOMENTĐỘNGC ƠĐỒNGBỘNAMCHÂMVĨNHCỬU

Trongthựctếsảnxuấtchođếnnayngườitadùngphươngphápđiềukhiểnvectơđãđượcsửdụngmộtcáchrộngrãi,nóđápứngmomentkhátốt.Trongcáct hu ật toánđiềukhiểnvectơngườitasửdụnghệtoạđộđồngbộđểđiềukhiểncácthànhphầndòngđiệntươngứng.Tuynhiênphươngphápđiềukhiểnvectơvớibộđiềukhiểnchỉnhdòngđiệnvàbộđiều khiểnbiếnđộrộngxungcòntồntại mộtsốnhượcđiểm:

- Điềukhiểnmomentcủađộngcơthôngquađiềukhiểndòngđiện,đâylàp h

ư ơ n g phápđiềukhiểngiántiếpsẽgâynênsựchậmtrễtrongđiềukhiển

- Tronghệtruyềnđộngđiềukhiểnvectơbịảnhhưởngbởinhiềuthôngsốcủamáyđiệnnhưđiệntrở,điệncảm,độbãohoàmạchtừ

- Đápứngmomentdướitácdụngcủađiềukhiểndòngđiệnbịgiớihạnbởih ằ n

g sốdâyquấnphầnứng

- Khôngkiểmsoátđượctừthôngstator

- Đểđiềukhiểndòngđiệncầnbiếtvịtrícủarotorcủađộngcơ,vìvậycầnp h ả icóbộđovịtrí,gâyphứctạptrongtruyềnđộngvàđộtincậy

cơkhíkhihoạtđộngởtốcđộcao

Đểkhắcphụccác nhượcđiểmtrên,hệthốngtruyềnđộngđiềukhiểntrực

t i ế p momentlàvấnđềđượcđặtracótínhcấpthiếtđốivớihệthốngtruyềnđộng,màhệtruyềnđộngđiềukhiểntrực tiếpmomentđộng cơ đồngb ộ n a m châmvĩnhcửucókhảnănggiảiquyếtđượcnhượcđiểmtrên

Trongchương2trìnhbàycấutrúcvàcácphần tửcơbản củahệtruyềnđộngđộngcơđồngbộnamchâmvĩnhcửuđiềukhiểntrựctiếpmoment

2.1.Điềukhiểntừthôngstator

Từcáccôngthứcởchương1đãchứngminhrằngmomentthayđổicóthểđ i ều khiểnbằngcáchgiữbiênđộcủatừthôngstatorbằnghằngsốvàtăngtốcđộquaycủatừthôngstatorcàngnhanhcàngtốt,đểđạtsựthayđổimomentcựcđại.T r o n g phầnnàysẽchứngminhcảbiênđộvàtốcđộquaycủatừthôngstatorcóthểđiềukhiểnbằngcáchlựachọncácvectơđiệnápthíchhợp

modulekhác0lệchnhau600,biểudiễnhình2.2.Támvectơđiệnápnàycóthểđượcdiễntảnhưsau:

Đểvậnhànhvớimoduletừthôngổnđịnh,cầnchọnqũyđạovòngcungchođ ầ umútvectơtừthông.Chỉthựchiệnđượcnếuchukỳđiềukhiểnlàrấtngắnsov ới chukỳquaycủatừthông.

2.2 Điềukhiểnmoment

Momentchủyếucủađộngcơđồngbộnamchâmvĩnhcửuđượcsinhradosự tư ơ

ng tác g iữ a2 từ t r ư ờ n g quay,m ộ t từt r ư ờ n g được tạonên dodò ng đi ện t ro n g dâyquấn3phacủastatorvàtừtrườngthứhaidocácthanhnamchâmcủađ ộ n g cơđồngbộnamchâmvĩnhcửugắnlênbềmặtrotor

Đơngiản,tagiảthiếttốcđộquaycủađộngcơvàbiênđộtừthôngrotorlàkhôngđổivàbiênđộvectơtừthôngstatorlàhằngsố,tốcđộquaytrungbìnhsc ũ n gchínhlàtốcđộtừthôngrotor

T  3 lp   sin và= -

s 02Ls

Tạicácgiátrịtứcthờit0tađặt:

giữ biên độvectơtừthông trongmộtphạmvigiớihạn Sựlựa chọnvectơ điệnápphụt h u ộ c v à o s a i l ệ c h g i ữ a t ừ t h ô n g đ ặ t v ớ i t ừ t h ô n g ư ớ c l ư ợ n g c

ủ a stator,momentđặtvàmomentướclượng

Đểxácđịnhgiớihạntổngquátkhônggians,tronghệquychiếucốđịnh(stator),bằng cách phânra 6 vùngđối xứng củacácvectơđiện ápmodulekhác0.Vị trívectơtừthôngtrongcácvùngấyđượcxácđịnhtừcácthànhphầncủanó

Khivectơtừthôngởvùngđượcđánhdấui,2vectơViv àVi+3k h ô n gcótácdụng.M à t

a b i ế t momentả n h h ư ở n g l à p h ụ t h u ộ c v à o v ị t r í v e c t ơ , n h ư v ậ y 2 vectơnàykhôngđượctasửdụng.Điềukhiểntừthôngvàmomentđượcđảmbảob ằ n g c á c h c h ọ nmộtt r o n g b ố n v e c t ơ m o d u l e k h á c 0 h o ặcmộtt r o n g 2 v e c t ơ module0.Vaitròcácvectơđiệnápđượclựachọnthểhiệnnhưsau:

sgiảmTstăng

Vi+2

4

Vi+1Vi

stăngTstăng

+NếuVi-1đ ượ cchọnthìbiênđộtừthôngtăngvàmomentgiảm

+Nếui-2đ ượ cchọnthìbiênđộtừthônggiảmvàmomentgiảm

+NếuV0h o ặ cV7đượcchọnthìvectơtừthôngdừngvàmomentgiảmnếutốcđộdươngvàmomenttănglênnếutốcđộâm

Tuynhiênmứcđộảnhhưởngcủa mỗ iv e c t ơ tuỷthuộcvàiv ịtríve c t ơ từth

ô n gtrong mỗ ivùng.Ởvùngi,các v e c t ơ Vi+1,V

i-2làthẳnggócvớivectơ từthông,vìthếthành