Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK 2 http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php nqnam@hcmut.edu.vn Cách tiếp cận dựa trên các khái niệm ITF và IRTF để xây dựng mô hình động của động cơ KĐ
Trang 11 Bài gi ả ng 4
Bài gi ả ng
Đ i ề u Khi ể n Máy Đ i ệ n Nâng Cao
Mô hình độ ng c ủ a độ ng c ơ K Đ B
TS Nguyễn Quang Nam
2013 – 2014, HK 2
http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php
nqnam@hcmut.edu.vn
Cách tiếp cận dựa trên các khái niệm ITF và IRTF để
xây dựng mô hình động của động cơ KĐB
Mô hình động của động cơ KĐB không có từ tản
Mô hình động của động cơ KĐB có từ tản, định hướng theo từ thông rôto hoặc từ thông stato
Mô hình tổng quát của động cơ KĐB, định hướng theo
từ thông
Gi ớ i thi ệ u
Trang 23 Bài gi ả ng 4
C ấ u trúc độ ng c ơ K Đ B rôto l ồ ng sóc 4 c ự c
Khi không xét từ thông tản trong các dây quấn, mô hình
dưới đây được rút ra từ quá trình vật lý trong máy
Máy biến áp quay lý tưởng (IRTF) được dùng để thể hiện
sự khác biệt điện áp lẫn tần số ở phía stato và phía rôto của
động cơ
Mô hình độ ng c ủ a độ ng c ơ K Đ B không có t ừ t ả n
Trang 35 Bài gi ả ng 4
Mô hình động có thể hiện thực
Mô hình độ ng không có t ừ t ả n (tt)
Dựa vào giản đồ vectơ ở
hình bên, có thể rút ra các
phương trình mô tả động cơ
như sau:
Mô hình đị nh h ướ ng tr ườ ng không có t ừ t ả n
( ) dq
m m s
dq r r
dq
m
dq r
dq s m
dq
m
dq m
dq m dq
s s
dq
s
j i
R dt
d
i
i L
j dt
d i
R u
ψ ω ω
ψ
ψ
ψ ω ψ
r r
r
r r
r
r
r r
r
−
−
=
−
=
+ +
=
Trang 47 Bài gi ả ng 4
Đồng nhất phần thực của hai vế, ta rút ra được mô hình
của động cơ trên trục d, thỏa mãn các pt sau:
Mô hình đị nh h ướ ng tr ườ ng không có t ừ t ả n (tt)
rd r m
rd sd
m
m
m sd
s sd
i
R dt
d
i
i L
dt
d i
R u
=
−
=
+
=
ψ
ψ
ψ
Đồng nhất phần ảo của hai vế, ta rút ra được mô hình của
động cơ trên trục q, thỏa mãn các pt sau, và được biểu diễn
như sơ đồ dưới đây:
Mô hình đị nh h ướ ng tr ườ ng không có t ừ t ả n (tt)
m m rq
r m
s
rq sq
m s sq
s sq
i R
i i
i R u
ψ ω ψ
ω
ψ ω
+
=
=
+
=
Trang 59 Bài gi ả ng 4
Từ đó rút ra mô hình định hướng trường của động cơ,
được cấp nguồn dòng is
Mô hình đị nh h ướ ng tr ườ ng không có t ừ t ả n (tt)
Khi xét từ thông tản trong các dây quấn, mô hình dưới
đây được rút ra từ quá trình vật lý trong máy
Sự có mặt của các điện cảm tản có thể dẫn đến các khó
khăn khi mô phỏng động cơ, vì sự xuất hiện của các vòng
đại số trong mô hình hiện thực
Mô hình IRTF c ơ b ả n có t ừ t ả n
Trang 611 Bài gi ả ng 4
Mô hình tổng quát được xây dựng dựa trên mô hình 3
điện cảm, với sự có mặt của máy biến áp lý tưởng (ITF) để
thể hiện sự khác biệt cấp điện áp giữa stato và rôto
Chú ý các đại lượng có chỉ số R là các đại lượng quy đổi
về mạch stato
Mô hình IRTF t ổ ng quát
Tham số a được xác định thỏa mãn các giới hạn sau:
Các điện cảm trong mô hình được định nghĩa
Mô hình IRTF t ổ ng quát (tt)
m
s r
m
L
L a
L
L
≤
≤
m M
r
m r
R
m
s m S
aL L
L
L a aL L
a L
L L
L
=
−
=
−
=
σ σ
Trang 713 Bài gi ả ng 4
Thứ tự bố trí của ITF và IRTF có thể được hoán đổi mà không ảnh hưởng đến hoạt động của mô hình, dẫn đến mô hình tổng quát dưới đây
Chú ý các đại lượng có chỉ số R là các đại lượng quy đổi
về mạch stato
Mô hình IRTF t ổ ng quát (tt)
Các phương trình biểu diễn mô hình:
Mô hình IRTF t ổ ng quát (tt)
dt
d i
R
i
i L
i L
i L dt
d i
R u
xy R xy
R R
R s M
M
R R M
R
s S M
s
s s
s s
ψ
ψ
ψ ψ
ψ ψ
ψ
σ σ
r r
r r r
r r
r
r r
r
r r
r
+
−
=
−
=
−
=
+
=
+
=
0
Trang 815 Bài gi ả ng 4
Tính tổng quát của mô hình được thể hiện bởi hệ số a
a = Lm/Lr: khi đó LσR = 0 và từ thông từ hóa bằng với từ
thông rôto Mô hình này chính là mô hình IRTF định hướng theo từ thông rôto
a = 1: Đây là mô hình gốc có 5 tham số
a = Ls/Lm: khi đó LσS = 0 và từ thông từ hóa bằng với từ
thông stato Mô hình này chính là mô hình IRTF định hướng theo từ thông stato
Mô hình IRTF t ổ ng quát (tt)
L−1 là ma trận điện cảm nghịch đảo
Mô hình IRTF t ổ ng quát (tt)
Trang 917 Bài gi ả ng 4
Mô hình IRTF đị nh h ướ ng t ừ thông rôto
Mô hình IRTF đị nh h ướ ng t ừ thông stato
dt
d i
R
i i L
i L dt
d i R u
xy R xy
R R
R s M s
s R R
s
s s
s s
ψ
ψ
ψ ψ
ψ
σ
r r
r r r
r r
r
r r
r
+
−
=
−
=
+
=
+
=
0
Trang 1019 Bài gi ả ng 4
Sử dụng giản đồ vectơ dưới đây, có thể biểu diễn hệ pt
mô tả động cơ như trong slide tiếp theo
Mô hình đị nh h ướ ng tr ườ ng t ổ ng quát
Sử dụng từ thông từ hóa làm biến trung gian:
Mô hình đị nh h ướ ng tr ườ ng t ổ ng quát (tt)
( ) dq
R m s
dq R R
dq R
dq R
dq s M
M
dq R R M
dq R
dq s S M
dq s
dq s s
dq s dq
s s
dq s
j i
R dt
d
i
i L
i L
i L
j dt
d i
R u
ψ ω ω
ψ
ψ
ψ ψ
ψ ψ
ψ ω ψ
σ σ
r r
r
r r
r r
r r
r
r r
r
−
−
=
−
=
−
=
+
=
+ +
=
Trang 1121 Bài gi ả ng 4
Mô hình của máy theo trục d
Mô hình đị nh h ướ ng tr ườ ng t ổ ng quát (tt)
( s m ) R Rq R Rd
Rd R
m
Rd sd
M
M
M sd
s sq
s s sd
s sd
i R i
L dt
di L
dt
d
i
i L
dt
d dt
di L
i L i
R u
+
−
−
=
−
=
+ +
−
=
σ σ
σ σ
ω ω
ψ
ψ
ψ ω
Mô hình của máy theo trục q
Mô hình đị nh h ướ ng tr ườ ng t ổ ng quát (tt)
( s m) R Rd R Rq m M
Rq R
q
Rq
sq
q sd
s s
sq s
sq s sq
i R i
L dt
di L
e
i
i
e i
L dt
di L
i R
u
ψ ω ω
ω
ω
σ σ
σ σ
+ +
− +
=
=
+ +
+
=
Trang 1223 Bài gi ả ng 4
Kết hợp mô hình trên cả hai trục d và q
Mô hình đị nh h ướ ng tr ườ ng t ổ ng quát (tt)
Xét a = Lm/Lr, dẫn đến LσR = 0
Mô hình đị nh h ướ ng t ừ thông rôto
Trang 1325 Bài gi ả ng 4
Xét a = Ls/Lm, dẫn đến Lσs = 0
Mô hình đị nh h ướ ng t ừ thông stato