Phân tích đánh giá các phương pháp điều khiển véc tơ động cơ không đồng bộ ba pha

Do mômen ĐCKĐB tỷ lệ với bình phương điện áp stator, do đó có thể điều chỉnh được mômen và tốc độ không đồng bộ bằng cách điều chỉnh điện áp stator trong khi giữ nguyên tần số.. Khi ĐCKĐ

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu luận văn của riêng tôi được thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS TS Tạ Cao Minh Kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn trung thực không sao chép bất kỳ công trình nào khác

Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm với nội dung luận văn không có sự sao chép từ các luận văn khác

Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2012

Học viên

Phạm Ngọc Chiến

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Tạ Cao Minh, người thầy rất gần gũi đã

đề ra phương hướng, truyền thụ những kinh nghiệm chuyên môn với tất cả niềm đam mê nghiên cứu khoa học, hết lòng chỉ bảo, tận tình hướng dẫn, dìu dắt và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học

Tôi xin chân thành cám ơn các thầy, cô Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

đã trang bị cho tôi một khối lượng kiến thức rất bổ ích và quí báu trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong Ban Giám Hiệu, Khoa Điện – Trường Cao Đẳng Nghề số 8, cùng Trường Cao Đẳng Nghề LILAMA2 đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi tham gia học tập, công tác và trong suốt thời gian học tập cũng như trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp này

Xin cám ơn mẹ và vợ đã động viên tạo nên sức mạnh phi thường để con thực hiện ước mơ của mình là học tập tốt trở thành người có ích cho xã hội

Xin cảm ơn người thân trong gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và các bạn học cùng khóa đã giúp đỡ, động viên, góp ý xây dựng trong thời gian nghiên cứu, học tập và thực hiện luận văn này

Đồng nai,ngày 14 tháng 05 năm 2012

Học viên thực hiện

Phạm Ngọc Chiến

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3

1.1 Giới thiệu chung về động cơ không đồng bộ (ĐCKĐB) 3

1.2 Cấu tạo động cơ không đồng bộ 4

1.2.1 Phần tĩnh hay stator 5

1.2.2 Phần quay hay rotor 5

1 3 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 7

1.4 Đặc tính cơ của ĐCKĐB 7

1.5.Các phương pháp điều khiển ĐCKĐB 10

1.5.1 Điều khiển điện áp stator 11

1.5.2 Điều khiển điện trở rotor 11

1.5.3 Điều chỉnh công suất trượt 12

1.5.4 Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ bằng các bộ biến tần 13

1.6 Ưu, nhược điểm và ứng dụng của ĐCKĐB 16

1.6.1 Ưu điểm 16

1.6.2 Nhược điểm 16

1.6.3.Ứng dụng của ĐCKĐB 17

CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 18

2.1.Véc tơ không gian và hệ tọa độ tĩnh 18

2.2 Chuyển mô hình trong tọa độ abc sang mô hình trong tọa độ dq 20

2.3 Hệ phương trình cơ bản của động cơ 22

2.4 Mô hình của ĐCKĐB trong hệ tọa độ αβ 24

2.5 Mô hình trạng thái của ĐCKĐB trong hệ tọa dq 29

CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN VÉC TƠ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 33 3.1.Nguyên lý điều khiển 33

3.4 Các phương pháp điều khiển véc tơ ĐCKĐB 36

3.4.1 Điều khiển véc tơ gián tiếp 36

3.4.2 Điều khiển véc tơ trực tiếp 41

3.5.Xây dựng các bộ quan sát từ thông rotor ĐCKĐB 40

3.5.1 Ước lượng từ thông dùng mô hình điện áp của động cơ 41

3.5.2 Ước lượng từ thông dùng mô hình dòng điện của động cơ 43

3.5.3 Bộ quan sát từ thông bậc đủ 44

3.5.4 Bộ quan sát từ thông bậc giảm 47

3.6 So sánh hai phương pháp điều khiển véc tơ gián tiếp và trực tiếp 48

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 49

4.1 Mô hình tuyến tính hoá của động cơ: 49

4.1.1 Mô hình tuyến tính hoá nhánh điều khiển mômen: 51

4.1.2 Mô hình tuyến tính hóa nhánh điều khiển từ thông: 52

4.1.3 Mô tả toán học của các khâu tính toán các hàm truyền: 53

4.2 Tổng hợp các mạch vòng dòng điện Risq 53

4.3 Tổng hợp mạch vòng tốc độ Rω 55

4.4 Tổng hợp các mạch vòng Risd 58

4.5 Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh từ thông Rψ 59

CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 60

5.1 Các thông số động cơ 60

5.1.1 Thông số cho sẵn 60

5.1.2 Thông số tính toán cần thiết: 60

5.2 Xây dựng mô hình toàn hệ thống 64

5.3 Kết quả mô phỏng với phương pháp điều khiển véc tơ 677

5.3.1.Qúa trình khởi động và đưa tải vào hệ thống 677

5.3.2 Quá trình vận hành hệ thống có đảo chiều 73

KẾT LUẬN 75

HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 4

Hình 1.2 Cấu tạo stator 5

Hình 1.3 Cấu tạo rotor dây quấn 6

Hình 1.4.Cấu tạo rotor lồng sóc 6

Hình 1.5.Sơ đồ thay thế một pha của ĐCKĐB ba pha 8

Hình 1.6 Đặc tính cơ của ĐCKĐB 9 Hình 1.7 Đặc tính cơ hệ truyền động khi điều chỉnh tần số điện áp theo luật giữ khả năng quá tải không đổi 14

Hình 1.8 Quan hệ Is(ωs)khi từ thông không đổi 15

Hình 2.1 Sơ đồ cuộn dây và dòng điện của ĐCKĐB 18

Hình 2.2 Thiết lập véc tơ khônng gian từ các đại lượng ba pha 19

Hình 2.3.Biểu diễn dòng stator dưới dạng véc tơ không gian 20

Hình 2.4 Véc tơ không gian trong hệ tọa độ cố định αβ và hệ tọa độ dq 20

Hình 2.5 Mô hình liên tục của ĐCKĐB trong hệ tọa độ stato cố định αβ trong trường hợp cấp bằng biến tần nguồn áp 26

Hình 2.6 Mô hình liên tục của ĐCKĐB trên hệ tọa độ stator cố định αβ trong trường hợp cấp bằng biến tần nguồn dòng 27

Hình 2.7 Mô hình tổng quan của ĐCKĐB trong không gian trạng thái 28

Hình 2.8 Mô hình trạng thái của ĐCKĐB minh họa bởi các ma trận con 29

Hình 2.9 Mô hình ĐCKĐB 3 pha trên hệ tọa độ dq 31

Hình 2.10 Mô hình ĐCKĐB trên hệ tọa độ dq trong trường hợp cấp bằng biến tần

nguồn dòng… ……… … 32

Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển véc tơ 33

Hình 3.2 Sơ đồ cơ bản của một động cơ một chiều kích từ độc lập 34

Hình 3.3 Đồ thị góc pha của phương pháp điều khiển véc tơ gián tiếp 36

Hình 3.4 Sơ đồ tính góc quay của từ trường theo phương pháp điều khiển véctơ gián tiếp 38

Hình 3.8 Cấu trúc hệ điều khiển véc tơ trực tiếp sử dụng bộ quan sát từ thông 40

Hình 3.9 Mô hình điện áp ước tính từ thông 42

Hình 3.10 Mô hình dòng điện ước tính từ thông rotor 43

Hình 3.11 Mô hình tổng quát bộ quan sát từ thông rotor bậc đủ 46

Hình 3.12 Mô hình dòng điện và từ thông rotor trong bộ quan sát bậc đủ 47

Hình 3.13 Mô hình bộ quan sát từ thông bậc giảm 47

Hình 4.1 Mô hình tuyến tính hóa ĐCKĐB quanh điểm làm việc 50

Hình 4.2 Mô hình ĐCKĐB nhánh điều khiển mômen trong hệ toạ độ dq để tuyến tính hóa quanh điểm làm việc khi ψr =const 51

Hình 4.3 Mô hình ĐCKĐB nhánh điều khiển mômen đơn giản hóa trong hệ toạ độ dq 51

Hình 4.4 Mô hình ĐCKĐB nhánh điều khiển từ thông trong hệ toạ độ dq 52

Hình 4.5 Mạch vòng dòng điện và tốc độ 53

Hình 4.6 Mạch vòng dòng điện 54

Hình 4.7 Cấu trúc mạch vòng dòng điện Risd 58

Hình 4.8 Cấu trúc mạch vòng dòng điện isd 58

Hình 4.9 Mạch vòng điều chỉnh từ thông 59

Hình 5.1 Mô hình toàn hệ thống trên Matlab 64

Hình 5.2 Khối hệ truyền động ĐCKĐB theo phương pháp điều khiển véctơ trực tiếp 65

Hình 5.3 Khối F.O.C 66

Hình 5.4 Khối tính góc   theo phương pháp điều khiển véc tơ gián tiếp……… 686

Hình 5.5.Khối F.O.C theo phương pháp điều khiển véc tơ trực tiếp 66

Hình 5.6 Khối tính góc  θ theo phương pháp điều khiển véc tơ trực tiếp 66

Hình 5.7 Đáp ứng dòng điện Isa và Isq và M 67

Hình 5.8 Đáp ứng dòng điện và Isa và M 68

Hình 5.9 Đáp ứng tốc độ và từ thông 69

Hình 5.10 Đáp ứng dòng điện Isa và Isq và M 70

Hình 5.11 Đáp ứng dòng điện Isa và M 71

Hình 5.12 Đáp ứng tốc độ và từ thông 72

Hình 5.13 Đặc tính làm việc 73

Hình 5.14 Đáp ứng tốc độ 73

Hình 5.15 Đáp ứng mô men 74

LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ không đồng bộ ngày nay được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp

vì nó có nhiều ưu điểm nổi bật như khởi động đơn giản, vận hành tin cậy, rẻ tiền và kích thước gọn nhẹ Tuy nhiên nó có nhược điểm là phi tuyến mạnh nên trước đây với các phương pháp điều khiển đơn giản, loại động cơ này phải nhường chỗ cho động cơ một chiều Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật cũng như sự phát triển của lý thuyết điều khiển tự động, điện tử công suất, kỹ thuật vi xử lý đã khắc phục được nhược điểm trên, đưa động cơ không đồng bộ trở thành động cơ phổ biến nhất trong công nghiệp

Người ta đã tìm ra phương pháp điều khiển véc tơ và chỉ ra rằng động cơ không đồng bộ có thể được điều khiển như động cơ một chiều Mô men điện từ có thể được điều khiển bằng cách điều khiển riêng rẽ hai thành phần: thành phần tạo từ thông và thành phần tạo mô men Điều này cũng tương tự như điều khiển riêng rẽ mạch điện phần ứng và mạch kích từ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập Bằng phương pháp điều khiển véc tơ ta có thể xây dựng được một hệ truyền động điện có chất lượng cao Có hai phương pháp điều khiển véc tơ cơ bản là phương pháp điều khiển véc tơ trực tiếp và phương pháp điều khiển véc tơ gián tiếp Phương pháp điều khiển vec tơ gián tiếp xác định góc quay của từ trường dựa vào các đại lượng đầu cực của động cơ nên độ chính xác phụ thuộc vào hằng số thời gian mạch điện trở rotor Còn phương pháp điều khiển véc tơ trực tiếp xác định góc quay của từ trường dựa vào việc đo trực tiếp từ thông hoặc sử dụng mô hình được cấp bởi các đại lượng đo được để tính từ thông.Trong luận văn này ngoài việc giới thiệu về các phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ,còn đi sâu vào phân tích đánh giá so sánh giữa hai phương pháp điều khiển véc tơ động cơ không đồng

bộ nhằm làm sáng tỏ những ưu nhược điểm của chúng

Nội dung cơ bản của luận văn gồm 5 chương:

Chương 1: Tổng quan động về động cơ không đồng bộ

Chương 2: Mô hình hóa động cơ không đồng bộ

Chương 3: Điều khiển véc tơ động cơ không đồng bộ

Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển

Chương 5: Mô phỏng và đánh giá kết quả

Sau một thời gian say mê nghiên cứu với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của thầy PGS TS Tạ Cao Minh em đã thu được một số kết quả cụ thể trong việc phân tích đánh giá so sánh giữa hai phương pháp điều khiển véc tơ động cơ không đồng bộ Ngoài ra em cũng đã mô phỏng được trên Matlab Simulink và phân tích so sánh được kết quả sau khi mô phỏng Tuy nhiên do thời gian có hạn, kiến thức còn hạn chế nên luận văn của em còn nhiều điều thiếu sót

Em rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy cô giáo cùng các bạn bè đồng nghiệp để luận văn của em được hoàn thiện hơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

1.1 Giới thiệu chung về động cơ không đồng bộ (ĐCKĐB)

ĐCKĐB là loại máy điện xoay chiều hai dây quấn mà trong đó chỉ có một dây quấn (dây quấn sơ cấp) nhận điện từ lưới điện xoay chiều còn dây quấn còn lại (dây quấn thứ cấp) được nối tắt lại hay được khép kín qua điện trở Dòng điện trong cuộn dây thứ cấp được sinh ra nhờ cảm ứng điện từ, nó có tần số là hàm của tốc độ rotor

Các máy điện không đồng bộ rất ít khi được sử dụng làm máy phát, chủ yếu được dùng làm động cơ và là loại thông dụng nhất hiện nay So với động cơ một chiều

nó có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ, vận hành tin cậy, có thể dùng trực tiếp lưới điện 3 pha nên có thể không cần thiết bị biến đổi kèm theo

Về mặt cấu tạo, ĐCKĐB được chia thành 2 loại:

+ ĐCKĐB rotor dây quấn

+ ĐCKĐB rotor lồng sóc

Nhược điểm chính của ĐCKĐB là đặc tính mở máy xấu và việc khống chế quá trình quá độ khó khăn hơn so với động cơ một chiều Tuy nhiên trong những năm gần đây, do sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử công suất, kỹ thuật vi

xử lý, điện tử, tin học,…đã làm tăng khả năng sử dụng ĐCKĐB ngay cả những trường hợp có yêu cầu điều chỉnh tự động truyền động điện dải rộng với độ chính xác cao mà trong các hệ truyền động trước đây vẫn thường phải sử dụng động cơ một chiều

Trong tất cả các loại máy điện xoay chiều thì ĐCKĐB đặc biệt là động cơ rotor lồng sóc được ứng dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ, kích thước gọn nhẹ, làm việc với dải công suất rộng từ vài mã lực đến hàng nghìn kW Ngoài ra, ĐCKĐB dùng trực tiếp lưới điện xoay chiều ba pha nên không cần trang bị thêm các thiết bị biến đổi kèm theo

Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ, cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ, trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió,…

Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản phẩm Trong đời sống hàng ngày, ĐCKĐB dùng làm quạt gió, máy quay đĩa, động cơ trong tủ lạnh,…

Tóm lại, cùng với sự phát triển vượt bậc khoa học kỹ thuật, đặc biệt là trong lĩnh vực điều khiển, tự động hóa thì phạm vi ứng dụng của ĐCKĐB ngày càng rộng rãi

Tuy nhiên, máy điện không đồng bộ cũng có những nhược điểm như là hệ số công suất của máy thường không cao, đặc tính điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn nên ứng dụng ĐCKĐB cũng có phần bị hạn chế

1.2.Cấu tạo động cơ không đồng bộ

Giống như các máy điện quay khác, ĐCKĐB gồm các bộ phận chính: stator

và rotor

Hình1.1: Cấu tạo của động cơ không đồng bộ

1.2.1.Phần tĩnh hay stator

Phần tĩnh hay còn gọi là stator của ĐCKĐB gồm có vỏ máy, lõi thép stator

và dây quấn

Hình 1.2: Cấu tạo stator

Vỏ máy Vỏ máy có tác dụng cố định lõi sắt và dây quấn, không dùng để làm

mạch dẫn từ Đối với máy có công suất nhỏ thì vỏ máy được làm bằng gang còn với máy công suất tương đối lớn ( 1000 Kw ) thường dùng thép tấm hàn lại thành vỏ

Vỏ máy có chân đế cố định, hai đầu của vỏ máy có nắp máy để bảo vệ dây quấn

Lõi sắt: Là phần dẫn từ, để giảm tổn hao sắt từ lõi sắt được làm bằng những lá

thép kỹ thuật điện dày 0,55mm ép lại

Dây quấn: Dây quấn stator được đặt vào các rãnh của lõi sắt và được cách

điện tốt với lõi sắt

1.2.2 Phần quay hay rotor

Phần này có 2 bộ phận chính là lõi sắt và dây quấn

Lõi sắt: Dùng các lá thép kỹ thuật điện ghép lại, được ép trực tiếp lên trục

máy hoặc lên một giá rotor của máy Phía ngoài của lá thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn

Dây quấn rotor: Phân làm 2 loại rotor kiểu dây quấn và rotor kiểu lồng sóc

- Loại rotor kiểu dây quấn: dây quấn giống dây quấn stator

Hình 1.3: Cấu tạo rotor dây quấn

Trong máy điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng 2 lớp

sẽ bớt được những dây đầu nối, kết cấu dây chặt chẽ Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp Dây quấn ba pha của roto thường đấu hình sao, còn 3 đầu kia được nối vào 3 vành trượt thường làm bằng đồng đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu với mạch ngoài

Đặc điểm: Có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay sức điện động phụ vào mạch rotor để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy Khi làm việc bình thường dây quấn rotor được nối ngắn mạch

- Loại rotor kiểu lồng sóc:

Hình 1.4:Cấu tạo rotor lồng sóc

Kết cấu của loại dây quấn này rất khác với dây quấn stator Trong mỗi rãnh của lõi sắt rotor đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm thành một

Vành trượt

thiện tính năng mở máy, trong máy công suất tương đối lớn, rãnh rotor có thể làm thành dạng rãnh sâu hoặc làm thành hai rãnh lồng sóc (gọi là lồng sóc kép)

1 3 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ

Máy điện không đồng bộ là máy điện quay làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ Khi ta cho dòng điện ba pha chạy vào dây quấn ba pha đặt đối xứng trong lõi thép stator thì trong khe hở không khí xuất hiện từ trường quay với tốc

độ đồng bộ n1 = 60f1 /Pp Trong đó n1 là tốc độ đồng bộ,f1 là tần số dòng điện đưa vào stator và Pp là số đôi cực của động cơ Từ trường này quét qua các thanh dẫn của dây quấn rotor và cảm ứng trong chúng sức điện động Do dây quấn rotor được nối ngắn mạch nên trong nó có dòng điện cảm ứng chạy qua Từ trường tạo bởi dòng điện rotor sinh ra kết hợp với từ trường của stator tạo thành từ thông tổng ở khe hở không khí Dòng điện trong dây quấn rotor tác dụng với từ thông khe hở này sinh ra lực F và mô men M quay có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái.Mô men này kéo rotor quay theo chiều của từ trường quay.Điện năng đưa tới roto đã biến thành cơ năng trên trục động cơ.Tuy nhiên động cơ chỉ làm việc ở chế độ này khi 0<s<1 hay 0<n<n1 vì khi đó mới có sự chuyển động tương hỗ giữa

từ trường và dây quấn rotor và như vậy trong dây quấn rotor mới có dòng điện và

mô men kéo rotor quay Do tốc độ quay của rotor luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay nên động cơ được gọi là ĐCKĐB

1.4 Đặc tính cơ của ĐCKĐB

Để thành lập phương trình đặc tính cơ của ĐCKĐB ta sử dụng sơ đồ thay thế với các giả thiết sau

- Ba pha động cơ là đối xứng

- Các thông số của động cơ là không đổi

- Tổng mạch từ hóa là không đổi,dòng từ hóa chỉ phụ thuộc vào điện áp đặt vào stator động cơ

- Bỏ qua tổn thất ma sát,tổn thất trong lõi thép

- Điện áp lưới hoàn toàn hình sin và đối xứng

Với những giả thiết trên ta có sơ đồ thay thế một pha của động cơ

Hình 1.5:Sơ đồ thay thế một pha của ĐCKĐB ba pha

Trong đó: U1- trị số hiệu dụng của điện áp stator (V)

I0, I1, I’2, - dòng điện từ hoá, dòng điện stator, và dòng điện rotor đã quy

đổi về stator(A)

X0, X1, X’2, - điện kháng mạch từ hoá, điện kháng stator, và điện kháng

rotor đã quy đổi về stator (Ω)

R0, R1, R’2, - điện trở tác dụng của mạch từ hoá, của mạch stator, và của

mạch rotor đã quy đổi về stator (Ω)

Từ sơ đồ hình 2-24 ta viết được biểu thức của dòng điện rotor I’2 đã quy đổi

về stator như sau:

2 2

' 2 1

1 2

'

Xnm

s

R R

U I

Trong đó : Xnm = X1 + X’2 – điện kháng ngắn mạch của động cơ (Ω)

Hệ số trượt s- là độ chênh lệch giữa tốc độ góc của rotor ω so với tốc độ từ trường quay ω1 tính theo đơn vị tương đối:

E K

E2nm. - Sức điện động pha rotor khi hở mạch và rotor động cơ đứng yên

Phương trình đặc tính cơ được suy ra từ điều kiện cân bằng công suất trong động cơ:

P12 = Pcơ + ∆P (1-4) Trong đó: P12 = Mđt ωs - công suất điện từ chuyển từ stator vào rotor

Pcơ = M ω - công suất cơ đưa ra trục,

∆P =3.I’2

2 R’2 - công suất tổn hao đồng rotor

Với giả thuyết rằng: Mđt = Mcơ = M

Như vậy (1-4) được viết gần đúng như sau:

2 ' 2 2

R I M

s

.3

=

2

2 ' 2 1

2 ' 1

3

nm

s

R R s

R U M

2 '

nm

th

X R

R s

1

1

2

.3

nm s

th

X R R

U M

1.5.Các phương pháp điều khiển ĐCKĐB

ĐCKĐB 3 pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhờ những ưu điểm

kết cấu đơn giản, vận hành an toàn, sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều 3 pha

Nhược điểm lớn nhất của ĐCKĐB là điều chỉnh tốc độ gặp nhiều khó khăn

Theo phương trình mô men của động cơ(1.6),ta có thể dựa vào đó để điều khiển

mômen bằng cách thay đổi các thông số như điện áp cung cấp, điện trở phụ, tốc độ

trượt và tần số nguồn

Tới nay đã có các phương pháp điều khiển chủ yếu sau:

Hai phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng thay đổi điện trở rotor và điều

1.5.1 Điều khiển điện áp stator

Do mômen ĐCKĐB tỷ lệ với bình phương điện áp stator, do đó có thể điều chỉnh được mômen và tốc độ không đồng bộ bằng cách điều chỉnh điện áp stator trong khi giữ nguyên tần số Đây là phương pháp đơn giản nhất, chỉ sử dụng một bộ biến đổi điện năng (biến áp, tiristor) để điều chỉnh điện áp đặt vào các cuộn stator Phương pháp này kinh tế nhưng họ đặc tính cơ thu được không tốt, chỉ thích hợp với truyền động mà momen tải là hàm tăng theo tốc độ như phụ tải máy bơm, quạt gió

1.5.2 Điều khiển điện trở rotor

Khi điều chỉnh thông số mạch điện rotor có thể điều khiển được tốc độ động cơ Khi điện trở rotor Rr tăng, Mth = const, dẫn đến Sth tăng tỷ lệ bậc nhất với điện trở rotor

Rr = Rrd +Rf

s =Si.RI/Rrd

M = const Trong đó: s là độ trượt khi điện trở mạch rotor là Rr

Si là độ trượt khi điện trở mạch rotor là Rrd

Rrd là điện trở dây quấn rotor

Rf là điện trở ngoài mắc thêm vào mạch

Rr là điện trở trong mạch rotor

Thay vào biểu thức momen ta được:

M = 3Ir2Rrd/ Si (1.9) Nếu giữ Ir = const thì M = const và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ Vì thế phương pháp này có thể áp dụng cho truyền động có momen tải không đổi như trong cơ cấu dịch chuyển cầu trục, quạt gió, bơm nước bằng việc điều khiển tiếp điểm hoặc tiristor làm ngắn mạch/hở mạch điện trở phụ của rotor ta điều khiển được tốc độ động cơ

Phương pháp này có ưu điểm mạch điện an toàn, giá thành rẻ

Nhược điểm: đặc tính điều chỉnh không tốt, hiệu suất thấp, vùng điều chỉnh không rộng

1.5.3 Điều chỉnh công suất trượt

Khi ĐCKĐB làm việc ở tốc độ ứng với độ trượt s nào đó ,công suất lấy từ lưới điện sau khi chuyển thành công suất điện từ (P1=Mđt  )sẽ được chia thành hai phần chính : công suất cơ đưa ra trục động cơ ( ơ= ) và công suất trượt chuyển vào mạch rotor (∆   = )giả thiết bỏ qua các tổn thất trên các dây quấn,lõi thép và ma sát trên ổ trục ta có

= ơ+∆

Công suất ∆ được tiêu tán vô ích trên điện trở mạch rotor dưới dạng nhiệt,nên nó được coi như công suất tổn thất – gọi là tổn thất trượt và tỷ lệ với độ trượt s.Điều chỉnh tốc độ càng sâu ,độ trượt càng lớn thì tổn thất càng lớn,do đó chỉ tiêu năng lượng của phương pháp đang xét càng thấp.Vì vậy,đối với các ĐCKĐB rotor dây quấn công suất lớn,có khả năng phát sinh ∆ lớn ,người ta sử dụng phương pháp điều khiển theo sơ đồ tầng,nhằm mục đích sử dụng có ích công suất trượt khi điều chỉnh sâu tốc độ

Nếu giữ dòng điện cấp vào động cơ là định mức( đ ) thì công suất điện từ của động cơ cũng là định mức : = đ Công suất cơ chuyển cho máy sản xuất sẽ là

ơ= - ∆ = đ -   đ s=   đ (1-s) (1.10) Như vậy,công suất cơ cấp cho máy sản xuất sẽ phụ thuộc độ trượt tức là phụ thuộc vào tốc độ làm việc.Từ công thức trên ta xác định được momen tải cho phép của động

cơ cũng là định mức : = đ Công suất cơ chuyển cho máy sản xuất sẽ là

ơ= - ∆ = đ -   đ s=   đ (1-s) (1.11)

Như vậy,công suất cơ cấp cho máy sản xuất sẽ phụ thuộc độ trượt tức là phụ thuộc vào tốc độ làm việc.Từ công thức trên ta xác định được momen tải cho phép của động cơ như sau:

=    =    đ .

 =   đ  = const (1.12) Trong đó = (1-s) – là tốc độ làm việc của động cơ

Nếu lấy Ps trả lại lưới thì tiết kiệm được năng lượng

• Khi điều chỉnh với    (s< 0): điều chỉnh công suất trượt trên đồng bộ (nhận năng lượng ∆Ps vào) hay còn gọi là điều chỉnh nối cấp trên đồng bộ hoặc truyền động động cơ hai nguồn cung cấp

Nếu tái sử dụng năng lượng Ps để tạo Pcơ : được gọi là truyền động nối cấp cơ Phương pháp này không có ý nghĩa nhiều vì khi  giảm còn 1/3  thì ∆Ps =2/3.P1tức là công suất động cơ một chiều dùng để tận dụng ∆Ps phải gần bằng động cơ chính (động cơ xoay chiều), nếu không thì lại không nên điều chỉnh sâu tốc độ Trong thực tế ít khi sử dụng phương pháp này

1.5.4 Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ bằng các bộ biến tần

Quy luật điều chỉnh tần số

Tần số nguồn điện cấp cho ĐCKĐB quyết định giá trị từ trường quay cũng như tốc độ không tải lý tưởng ω0 = 2πf1 / Pp ( rad/s) nên bằng việc thay đổi tần số nguồn cấp cho phần cảm, ta có thể điều chỉnh được tốc độ động cơ

Khi thay đổi tần số nguồn cấp thì trở kháng động cơ thay đổi kéo theo dòng điện

từ thông thay đổi Cụ thể, khi giảm tần số nguồn thì cảm kháng giảm ( X L = 2πfL)

và dòng điện sẽ tăng lên Do đó, muốn động cơ không bị quá dòng thì cần phải giảm điện áp theo tần số

Luật điều chỉnh tần số điện áp giữ khả năng quá tải không đổi

Người ta đã chứng minh được rằng khi thay đổi tần số, nếu đồng thời điều chỉnh điện áp cấp cho phần cảm sao cho hệ số quá tải λ  =  giữ không đổi thì động

cơ làm việc ở chế độ làm việc với các thông số định

λ = = đ

đ (1.13) Nếu bỏ qua điện trở dây quấn stato thì mô men tới hạn của động cơ là:

Từ biểu thức trên ta có thể có đặc tính cơ hệ truyền động khi điều chỉnh tần số điện

áp theo luật giữ khả năng quá tải không đổi

Hình 1.7: Đặc tính cơ hệ truyền động khi điều chỉnh tần số điện áp theo luật

giữ khả năng quá tải không đổi

Luật điều chỉnh tần số điện áp giữ từ thông không đổi.Chế độ định mức là chế

độ làm việc tối ưu của các động cơ

Khi đó, từ thông động cơ đạt giá trị định mức và mạch từ có công suất tối đa Luật điều chỉnh tần số điện áp ( 1.17) là luật gần đúng giữ từ thông không đổi trên toàn dải điều chỉnh Tuy nhiên, từ thông động cơ trên mỗi đặc tính lại phụ thuộc vào

độ trượt s tức là phụ thuộc vào mô men tải trên trục động cơ Do đó, để giữ cho từ thông động cơ không đổi nhất là ở vùng tần số làm việc thấp cần phải tìm cách bù

Hình1.8: Quan hệ Is( )khi từ thông không đổi

Các phương pháp điều chỉnh tần số ĐCKĐB

Nhìn chung các ĐCKĐB thường được điều khiển theo các phương pháp sau:

- Phương pháp điều khiển vô hướng:

Trong phương pháp này, tần số và biên độ của dòng điện và điện áp được điều khiển độc lập nhau.Tần số được điều khiển ở khâu nghịch lưu của biến tần còn biên

độ được điều khiển nhờ điều khiển biên độ của dòng điện hoặc điện áp của khâu một chiều thông qua khâu điều khiển khâu chỉnh lưu

- Phương pháp điểu khiển véc tơ:

Trong phương pháp này, tần số và biên độ của dòng điện và điện áp cung cấp cho động cơ được điều khiển thông qua điều khiển các thành phần dòng điện trên hai trục tọa độ dq quay đồng bộ với véc tơ từ thông rotor

- Phương pháp điều khiển trực tiếp mô men:

Trong phương pháp này, mô men được điều chỉnh trực tiếp nhờ các bộ điều chỉnh có trễ với logic chuyển mạch tối ưu Bộ điều chỉnh sẽ tính toán nhanh và chính xác các giá trị thực của mô men động cơ, tốc độ quay của rotor, từ thông với các tín hiệu vào là dòng điện và điện áp các pha của động cơ

Kết luận:

Trong bốn phương pháp trên thì phương pháp điều chỉnh tần số nguồn cấp – đặc biệt là điều khiển véc tơ là một phương pháp mạnh, ngày càng được ứng dụng rộng rãi vì nó sử dụng rotor lồng sóc với nhiều ưu điểm đã nói ở trên Ngoài ra, với phương pháp điều khiển véc tơ thì ĐCKĐB có thể được điều khiển

như động cơ một chiều Bằng cách sử dụng hệ trục tọa độ gắn với véc tơ không gian của từ thông từ hóa, từ thông stator hoặc từ thông rotor thì biểu thức xác định mô men điện từ sẽ tương tự như mô men điện từ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.Như vậy, mô men điện từ có thể được điều khiển bằng cách điều khiển riêng rẽ hai thành phần: thành phần sinh từ thông và thành phần sinh

mô men Điều này cũng tương tự như điều khiển riêng rẽ mạch phần ứng và mạch kích từ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập Điều khiển véc tơ có thể được thực hiện với cả hệ thống ĐCKĐB - biến tần nguồn áp hoặc ĐCKĐB - biến tần nguồn dòng và ĐCKĐB - biến tần trực tiếp

1.6 Ưu, nhược điểm và ứng dụng của ĐCKĐB

Ưu thế trước đây của ĐCKĐB rotor dây quấn về khả năng dễ điều chỉnh không còn nữa Sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật vi điện tử, vi xử lý, điện tử công suất với giá thành ngày càng hạ đã cho phép thực hiện thành công việc điều khiển phức tạp ĐCKĐB rotor lồng sóc Do vậy, luận văn chỉ đi sâu vào phương pháp điều khiển biến tần ĐCKĐB 3 pha rotor lồng sóc

1.6.2 Nhược điểm

Bên cạnh những ưu điểm trên thì ĐCKĐB còn có những nhược điểm sau:

Dễ phát nóng đối với stator, nhất là khí điện áp lưới tăng và đối với roto khi

điện áp lưới giảm

Làm giảm bớt độ tin cậy vì khe hở không khí nhỏ

Khi xảy ra trường hợp sụt áp thì mô men giảm nhiều do mô men tỷ lệ với bình phương điện áp

ĐCKĐB có ưu điểm rất lớn: kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ, vận hành an toàn, tin cậy và chắc chắn, sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha nên không cần thiết bị biến đổi kèm theo

Nhược điểm chính của ĐCKĐB là mở máy xấu, điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn Các động cơ rotor lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động xấu hơn

Chương tiếp theo của luận văn sẽ đi sâu vào phân tích và mô hình hóa ĐCKĐB trên cơ sở lý thuyết véc tơ để từ đó xây dựng sơ đồ cấu trúc của động cơ ĐCKĐB, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tổng hợp các bộ điều chỉnh về sau Ngoài ra, ở chương này cũng trình bày về phép quy đổi các đại lượng 3 pha của ĐCKĐB dưới dạng các véc tơ không gian (a, b, c) thành các đại lượng véc tơ được mô tả trên hệ tọa độ tựa theo từ thông rotor (d, q) Ưu điểm của phương pháp mô tả ĐCKĐB 3 pha trên hệ tọa độ tựa theo từ thông rotor là chuyển đổi được cấu trúc mạch và mối quan hệ phức tạp của các đại lượng 3 pha thành các tương quan một chiều nhằm đạt được các tính năng điều khiển tương tự như động

cơ một chiều

Trong những năm gần đây do sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử công suất vi điện tử và tin học đã tăng khả năng sử dụng ĐCKĐB ngay cả trong những trường hợp khi yêu cầu điều chỉnh tự động truyền động điện trong giải rộng và với độ chính xác cao mà trước đây vẫn phải dùng động cơ điện một chiều Điều này đặc biệt có ý nghĩa khi hệ thống làm việc trong môi trường có hoạt chất hoá học ăn mòn, bụi bẩn, dễ cháy nổ, việc sử dụng động cơ rotor lồng sóc sẽ an toàn, tin cậy hơn nhiều so với việc sử dụng động cơ một chiều

CHƯƠNG 2

MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

Để xây dựng, thiết kế bộ điều chỉnh cần phải có mô hình mô tả chính xác tới mức tối đa đối tượng điều chỉnh Mô hình toán học thu được cần phải thể hiện rõ đặc tính thời gian của đối tượng điều chỉnh Tuy nhiên, mô hình ở đây chỉ để phục vụ cho việc xây dựng các thuật toán điều chỉnh mà không nhằm mục đích mô phỏng chính xác về mặt toán học đối tượng động cơ Do đó, để đơn giản hóa mô hình nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế sau này, khi đi xây dựng mô hình toán học của

ĐCKĐB ta phải chấp nhận một loạt các điều kiện sau :

- Các cuộn dây stator được bố trí đối xứng về mặt không gian

- Các tổn hao sắt từ và sự bão hòa từ có thể bỏ qua

- Dòng từ hóa và từ trường được phân bố hình sin trên bề mặt khe từ

- Các giá trị điện trở và điện cảm được coi là không đổi

2.1.Véc tơ không gian và hệ tọa độ tĩnh

ĐCKĐB ba pha có ba cuộn dây stator giống nhau đặt lệch nhau 1200 được cấp điện từ nguồn ba pha

Hình 2.1 : Sơ đồ cuộn dây và dòng điện của ĐCKĐB

Giả sử có ba dòng điện isa, isb, isc là ba dòng hình sin chạy từ lưới vào động cơ Khi động cơ được điều khiển bởi biến tần thì đó là ba đầu ra của biến tần Nếu điểm trung tính của ba cuộn dây stator không nối đất thì ba dòng điện này thoả mãn phươngtrình:

Trong đó, từng dòng điện pha thỏa mãn phương trình:

i t |i | cos ωt

i t |i | cos ωt 120        

i t |i | cos  ωt 120

(2.2)

Trong máy điện ba pha thường dùng cách chuyển các giá trị tức thời của điện

áp thành các véc tơ không gian, véc tơ này nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục rotor Nếu trên mặt phẳng đó ta thiết lập một hệ trục tọa độ phức có trục thực trùng với trục của dây quấn pha a từ các dòng điện stator, ta có thể xây dựng được véc tơ dòng điện như hình 2.2:

Hình 2.2: Thiết lập véc tơ không gian từ các đại lượng ba pha

Véc tơ không gian được định nghĩa:

ı i i i (2.3)

Theo công thức (2.3) véc tơ is(t) là một véc tơ có mô đun không thay đổi trên mặt phẳng phức (cơ học) với tốc độ góc = 2 fs và trục thực (đi qua trục cuộn dây pha a) một (t) trong đó fs là tần số mạch stator.Qua hình (2.1) ta dễ dàng thấy các dòng điện của từng pha chính là hình chiếu của véc tơ mới thu được lên trục của cuộn dây pha tương ứng

Giả thiết đặt tên cho trục thực của mặt phẳng phức nói trên là trục và trục ảo

là trục .Hai hình chiếu của véc tơ trên hai trục là  và  (hình 2.3)

Hình 2.3:Biểu diễn dòng stator dưới dạng véc tơ không gian

Véc tơ dòng điện stator có thể viết dưới dạng: C

=

Ta xây dựng một hệ tọa độ mới trục thực có hướng trùng với hướng của véc tơ

từ thông rotor Ψ và gốc trùng với gốc của hệ tọa độ stator, đặt tên cho hệ trục tọa

độ mới là d và q (d có hướng trùng với véc tơ từ thông rotor Ψ ).Ta quan sát một động cơ đang quay với tốc độ góc = (trong đó là góc tạo bởi trục của rotor

và trục )

Hình 2.4: Véc tơ không gian trong hệ tọa độ cố định và hệ tọa độ dq

2.2 Chuyển mô hình trong tọa độ abc sang mô hình trong tọa độ dq

Ma trận chuyển đổi (abc- )

Đặt ma trận chuyển đổi (abc-  ) là T1

√ √2.I

=> = √2 I.Cos( )

Ma trận chuyển đổi ( dq)

Đặt ma trận chuyển đổi ( dq) là T2

Ta có :

=    

       (2.5) Đặt ma trận T= T1.T2 ta có

t d t i R u

dt

t d t i R u

sb sb

s sb

sa sa

s sa

) (

) ( )

(

) ( )

(

ψ ψ ψ

(2.7)

trong đó :

Rs : Điện trở của cuộn dây pha stator

ψ sa , ψ sb, ψ sc : Từ thông stator của cuộn dây pha a, b, c

Tương tự như véc tơ dòng điện, ta có thể biểu diễn điện áp của ba pha usa,

usb, usc thành một véc tơ điện áp quay duy nhất :

+ s : Đại lượng của mạch stator

+ r : Đại lượng của mạch rotor

Tương tự như đối với cuộn dây stator, ta thu được phương trình điện áp của mạch rotor trong hệ tọa độ cố định :

Lr = Lm + Lσr : Điện cảm rotor

Lm : Hỗ cảm giữa rotor và stator

Lσs : Điện cảm tiêu tán phía stator

Lσr : Điện cảm tiêu tán phía cuộn dây rotor đã quy đổi về stator

T s = : Hằng số thời gian mạch stator

T r = : Hằng số thời gian mạch rotor

M : mô men của động cơ

MT : mô men tải

J : mô men quán tính

: tốc độ quay của rotor

Pp : số đôi cực của động cơ

2.4 Mô hình của ĐCKĐB trong hệ tọa độ αβ

- Phương trình điện áp và từ thông mô tả ĐCKĐB trên hệ tọa độ stator cố định αβ:

= +   Ψ

        0 = +  Ψ - j Ψ        (2.14)

Ψ         +

Ψ         +  

Từ hai phương trình cuối của (2.14) ta tìm được véc tơ dòng điện rotor và từ thông

Phương trình mô men của ĐCKĐB trong hệ tọa độ αβ:

Thay phương trình thứ nhất của (2.15) vào phương trình (2.12) ta có

M = Ψ   Ψ   = Ψ (2.18)

Thay các véctơ trong phương trình (2.18) bằng các phần tử tương ứng ta thu được

phương trình mô men của ĐCKĐB trong hệ tọa độ αβ :

  = Ψ  Ψ       (2.19) Chuyển các phương trình (2.19) sang dạng toán tử Laplace và thay :

Từ phương trình (2.19) và (2.21) ta lập được mô hình trạng thái liên tục của

ĐCKĐB rotor lồng sóc trên hệ stator cố định αβ:

Hình 2.5: Mô hình liên tục của ĐCKĐB trong hệ tọa độ statorcố định αβ

trong trường hợp cấp bằng biến tần nguồn áp

Nhận thấy rằng mô hình ở hình (2.5) có đầu vào là các đại lượng liên áp nên

mô hình này chỉ đúng với trường hợp sử dụng biến tần nguồn áp Tuy nhiên trong thực tế đối với truyền động có công suất rất lớn không thể sử dụng lưới điện ba pha

ví dụ như trong truyền động của đầu máy xe lửa chạy điện hay của tàu điện chạy trong thành phố, ta chỉ có thể sử dụng biến tần nguồn dòng Do đó, ta phải biến đổi

sơ đồ ở hình (2.5) thành mô hình dòng của ĐCKĐB thích hợp cho vệc thiết kế bộ điều chỉnh dòng trong biến tần nguồn dòng như sau :cố

s r 1 s m s

r s

L d

⎝ ⎠ (2.22) Viết phương trình (2.22) dưới dạng các phần tử trong hệ tọa độ αβ ta có :

Hình 2.6: Mô hình liên tục của ĐCKĐB trên hệ tọa độ stator cố định αβ trong

trường hợp cấp bằng biến tần nguồn dòng

Hệ phương trình (2.17) có thể được viết dưới dạng ma trận như sau :

M r s

r

L T

0

s

s

s s

L

L L

σ

σ σ

Hoặc sử dụng các ma trận con ta có mô hình trạng thái của ĐCKĐB như sau :

Hình 2.8: Mô hình trạng thái của ĐCKĐB minh họa bởi các ma trận con

Hình (2.8) cho ta thấy rõ hơn các tương quan bên trong của ĐCKĐB Nửa trên chính là mô hình điều chỉnh dòng với hai đại lượng đầu vào : điện áp stator và từ thông rotor có thể được coi là đại lượng nhiễu có mô đun biến thiên chậm Nửa dưới

có đại lượng đầu vào là dòng stator và đại lượng ra không thể đo được là từ thông rotor Mô hình cũng cho thấy từ thông rotor là đại lượng không thể đo được song theo nửa mô hình dưới có thể ước lượng được nếu biết dòng stator

2.5 Mô hình trạng thái của ĐCKĐB trong hệ tọa dq

Tương tự như trên, khi chiếu trên hệ tọa độ dq thì các phương trình từ thông rotor thì các phương trình từ thông không thay đổi, chỉ có các phương trình điện áp thay đổi như sau :

+ Tọa độ từ thông quay với tốc độ ωs so với stator

+ Hệ tọa độ chuyển động vượt trước so với rotor một tốc độ góc là :

sl = ωs – ω

Phương trình điện áp và từ thông mô tả ĐCKĐB trên hệ tọa độ dq :

= + Ψ + j Ψ

      0 = + Ψ +   Ψ (2.26)

Thay các véctơ trong phương trình (2.24) bằng các phần tử tương ứng ta thu được

phương trình mô men của ĐCKĐB rotor lồng sóc trên hệ tọa độ tựa theo từ thông

rotor dq :

M = Ψ Ψ        (2.31) Trong trường hợp chọn trục d trùng với trục của véc tơ Ψr thì ta có Ψrq = 0 nên

phương trình (2.25) trở thành:

M =  Ψ        (2.32)

Từ các phương trình (2.29) và phương trình (2.32) ta lập được mô hình trạng thái

liên tục của ĐCKĐB rotor lồng sóc trên hệ tọa độ tựa theo từ thông rotor dq

Hình 2.9: Mô hình ĐCKĐB 3 pha trên hệ tọa độ dq

Nhận thấy rằng mô hình ở (2.9) có đầu vào là các đại lượng điện áp nên mô

hình này chỉ đúng với trường hợp sử dụng biến tần nguồn áp Tuy nhiên trong thực

tế động cơ còn được nuôi bởi biến tần nguồn dòng nên ta phải đi tìm mô hình dòng

của ĐCKĐB thích hợp cho việc thiết kế bộ điều chỉnh dòng biến tần nguồn dòng

sau này

Từ hai phương trình cuối (2.29) ta có :

CHƯƠNG 3 ĐIỀU KHIỂN VÉC TƠ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

3.1.Nguyên lý điều khiển

Đối với ĐCKĐB chỉ có một nguồn duy nhất vừa sinh ra dòng điện vừa sinh từ thông Tinh thần của phương pháp điều khiển véc tơ chính là việc điều khiển véc tơ

is tức véc tơ dòng điện iq và véc tơ từ thông Ψr, các véc tơ này có được thông qua việc sử tọa độ quay dq thay cho tọa độ tĩnh abc như phân tích ở chương 2

Chọn d = Ψr tựa từ thông rotor, d-q cùng tốc độ với Is, tương ứng với việc quay một véc tơ trong không gian, ta có:

Ψ   Ψ Ψ

Ψ   Ψ Ψ

3.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển véctơ ĐCKĐB

Theo phân tích ở trên ta có sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển véc tơ :

Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển véc tơ