Nghiên cứu đặc tính khởi động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp có xét đến ảnh hưởng của bão hòa mạch từ và hiệu ứng mặt ngoài (Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu đặc tính khởi động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp có xét đến ảnh hưởng của bão hòa mạch từ và hiệu ứng mặt ngoài (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu đặc tính khởi động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp có xét đến ảnh hưởng của bão hòa mạch từ và hiệu ứng mặt ngoài (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu đặc tính khởi động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp có xét đến ảnh hưởng của bão hòa mạch từ và hiệu ứng mặt ngoài (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu đặc tính khởi động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp có xét đến ảnh hưởng của bão hòa mạch từ và hiệu ứng mặt ngoài (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu đặc tính khởi động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp có xét đến ảnh hưởng của bão hòa mạch từ và hiệu ứng mặt ngoài (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu đặc tính khởi động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp có xét đến ảnh hưởng của bão hòa mạch từ và hiệu ứng mặt ngoài (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu đặc tính khởi động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp có xét đến ảnh hưởng của bão hòa mạch từ và hiệu ứng mặt ngoài (Luận án tiến sĩ)

u c a riêng tôi Các s li u, k t qu tính toán trình bày trong Lu n án này là trung th c ai công b trong b t ccông trình nào khác.

hoàn thành lu n án này, tác gi c tiên bày t l i c sâu s c nh n hai

th y giáo ng d n khoa h c tr c ti p là c Hùng và PGS TS Nguy n Anh

luôn dành nhi u công s c, th ng viên và t ng d n nghiên c u sinh trong su t quá trình th c hi n lu n án

nghiên c u sinh hoàn thi n lu n án

Tác gi chân thành c các th y, cô B môn Thi t b n - n t , Vi n và

u ki n cho tác gi trong công tác gia công và ch t o m u th nghi m LSPMSM

Tác gi trân tr ng c n Nghiên c u qu c t v Khoa h c & K thu t tính toán

u ki n thu n l i cho phép tác gi s d ph n m m ANSYS/Maxwell 2D th c hi n các bài toán mô ph ng FEM cho LSPMSM

Tác gi xin g i l i c i các b n bè ng viên, v m i m t góp ph n vào s thành công c a lu n án

L i

L I C ii

M C L C iii

DANH M C CÁC KÝ HI U VÀ CH VI T T T vi

DANH M C CÁC B NG BI U xii

DANH M C CÁC HÌNH TH xiii

M U 1 NG QUAN 3

1.1 L ch s phát tri n c a LSPMSM 3

m c a LSPMSM 4

m c a LSPMSM 4

1.4 Các nghiên c c và th gi i v LSPMSM 4

1.4.1 Các nghiên c c 4

1.4.2 Các nghiên c u trên th gi i 4

1.5 K t lu n 13

C TÍNH KH NG C A LSPMSM 15

ng b t ng quát 15

2.2 Mô hình toán LSPMSM 18

2.3 Mô ph ng LSPMSM 21

2.3.1 Mô ph ng LSPMSM t mô hình toán 21

2.3.2 Mô ph ng LSPMSM t các ph n m m ng d ph n t h u h n 27

2.4 K t lu n 31

U T C TÍNH KH NG C A LSPMSM 33

3.1 Các y u t c tính kh ng c a LSPMSM 33

3.1.1 ng bão hòa m ch t n c m t ng b d c tr c và ngang tr c Lmd, Lmq 33

3.1.2 ng c a hi u ng m t ngoài 53

3.1.3 ng c a bão hòa m ch t n kháng t n stato, rôto x1 2 60

3.1.4 ng c a nhi 64

3.1.5 ng c a tính ch t t i 66

3.2 T ng h p các y u t chính c tính kh ng c a LSPMSM 69

3.2.1 Mô hình toán c a LSPMSM xét ng c a bão hòa m ch t và hi u ng m t ngoài 69

MATLAB/Simulink v i m ch t hi u ch xu t 71

3.2.3 K t qu mô ph ng 74

3.2.4 So sánh k t qu mô ph ng v ng h xu t n t h u h n 76

3.3 Kh o sát n ng c NCVC c tính kh ng LSPMSM và l a ch c NCVC LSPMSM 2,2 kW 80

3.3.1 LSPMSM v dày NCVC khác nhau 81

3.3.2 LSPMSM v i b r ng NCVC khác nhau 84

3.3.3 L a ch c NCVC cho LSPMSM 2,2 kW 87

3.4 K t lu 3 87

C NGHI T QU 89

4.1 Gi i thi u chung 89

4.2 ng d ng LabVIEW và Card NI USB- n và t kh ng LSPMSM 89

4.2.1 Gi i thi u ph n m m LabVIEW 89

ng NI USB-6009 91

4.3 Mô hình thí nghi m LSPMSM 92

n 92

LSPMSM 93

4.4 LSPMSM 2,2 kW th c nghi m 95

4.4.1 C u hình rôto LSPMSM 95

4.4.2 Gia công NCVC 95

4.4.3 Hoàn thi n rôto 96

4.4.4 L p ráp LSPMSM 96

4.4.5 Bàn th nghi m LSPMSM 97

4.5 K t qu mô ph c tính t n kh ng LSPMSM ch không t i 98

n kh ng 98

c tính t kh ng 99

4.6 K t lu 101

K T LU N VÀ KI N NGH 102

TÀI LI U THAM KH O 103

Ti ng Vi t 103

Ti ng Anh 103

DANH M C A LU N ÁN 109

PH L 110

PH L C A 110

PH L C B 130

PH L C C 137

B ng 2.1 Các hàm gi i g 22

B ng 2.2 Thông s LSPMSM 2,2 kW, 3 pha, t 1.500 vòng/phút 26

B ng 3.1 K t qu c tính Lmqv 41

B ng 3.2 K t qu c tính Lmdv 50

B ng 3.3 n tr su t , mm2/m 64

B ng 3.4 Giá tr n tr stato, rôto theo nhi 65

B ng 3.5 Thông s qu t ly tâm VTL 4B 03 67

B ng 3.6 Thông s LSPMSM 2,2 kW xét hi u ng m t ngoài và bão hòa m ch t 74

B ng 3.7 K t qu c tính Lmdv i ba dày NCVC khác nhau 82

B ng 3.8 Thông s LSPMSM 2,2 kW v dày NCVC khác nhau 82

B ng 3.9 Mômen t i c i LSPMSM 2,2 kW kh c v i dày NCVC khác nhau 83

B ng 3.10 Hi u su t và h s công su t LSPMSM v i dày NCVC khác nhau 83

B ng 3.11 K t qu c tính Lmqv i ba b r ng NCVC khác nhau 85

B ng 3.12 B ng t ng h p E0v i ba b r ng NCVC khác nhau 85

B ng 3.13 Thông s LSPMSM 2,2 kW v i b r ng NCVC khác nhau 85

B ng 3.14 Mômen t i c i LSPMSM 2,2 kW kh c v i b r ng NCVC khác nhau 86

B ng 3.15 Hi u su t và h s công su t LSPMSM v i b r ng NCVC khác nhau 86

B ng 3.16 Tiêu chu n hi u su t c kW, b n c c theo IEC 87

B ng 3.17 Thông s LSPSM 2,2 kW v c NCVC c l a ch n và SCIM 3K112-S4 ch v n hành xác l p 87

Hình 1.1 - C u hình c u tiên 5

Hình 1.2 Các d ng tr c ti p 8

Hình 1.3 Tám c u hình LSPMSM ph bi n 9

Hình 1.4 C u hình rôto LSHIPMM 12

Hình 1.5 C u hình LSPMSM do H Saikura và c ng s xu t 12

Hình 1.6 C u hình và m t thông c a LSPMSM khi phân tích b ng FEM 13

Hình 2.1 t ng quát c ng b 15

Hình 2.2 t ng quát c ng b có dây qu n ph n t stato, dây qu n ph n ng rôto 15

Hình 2.3 m n thay th tr c d c a LSPMSM 20

Hình 2.4 m n thay th tr c q c a LSPMSM 20

Hình 2.5 Kh i bi i uabcsang udq 22

Hình 2.6 Kh i tính toán dòng d c tr c và ngang tr c 23

Hình 2.7 Kh i bi c 24

Hình 2.8 c mô ph ng b ng MATLAB/Simulink 24

Hình 2.9 ng b 3 pha 3K112-S4, 2,2 kW, 1.450 vòng/phút - HEM 25

Hình 2.10 LSPMSM 2,2 kW c hi u ch nh t 3 pha ng b 3K112-S4 25

Hình 2.11 dây qu n LSPMSM 3 pha, 2,2 kW 26

Hình 2.12 c tính kh ng c a LSPMSM 27

Hình 3.1 m ch t LPM tính giá tr Lmqc a LSPMSM 35

Hình 3.2 3 pha, 2,2 kW, b n c c 36

Hình 3.3 thu t toán tính toán Lmq= f(iqs) 37

Hình 3.4 C u hình LSPMSM th nghi m 38

Hình 3.5 i ph n t h u h n LSPMSM th nghi m 38

Hình 3.6 c tính thép B50-A800 39

Hình 3.7 c tính Lmq= f(iqs) v kW 39

Hình 3.8 T thông LSPMSM th nghi m 2,2 kW khi tính toán Lmq 40

Hình 3.9 c tính Lmq= f(iqs) c a LSPMSM th nghi m 2,2 kW 40

Hình 3.10 c tính Lmq= f(iq) v i thép B50-A800 s d ng PTHH(FEM) và LPM 41

Hình 3.11 c tính Lmd= f(ids) do Mirahki và Lovelace tính toán cho IPM 43

Hình 3.12 M ch t LPM lu xu c tính Lmd= f(ids) 44

Hình 3.13 n c a barrier t không khí 45

Hình 3.14 M ch t LPM rút g tính toán Lmd 46

Hình 3.15 thu t toán tính toán Lmd= f(ids) 47

Hình 3.16 c tính Lmd= f(ids) LSPMSM 2,2 kW th nghi m, 3 pha, 2,2 kW 48

Hình 3.17 i ph n t h u h n khi mô ph tính toán Lmd v i Maxwell 2D 48

Hình 3.18 T thông c a LSPMSM 2,2 kW khi tính toán Lmd 49

Hình 3.19 c tính Lmd= f(ids c c a LSPMSM th nghi m 2,2 kW-ANSYS/MAXWELL 2D 49

Hình 3.20 c tính Lmd= f(ids) v xu 50

Hình 3.21 Phân b m t thông trong LSPMSM th nghi m 2,2 kW v i ids= 2A 51

Hình 3.22 Phân b m t thông trong LSPMSM 2,2 kW v i ids= 20A 51

Hình 3.23 M n thay th tr c d khi xét ng c a bão hòa m ch t n c m t ng b d c tr c, ngang tr c Lmd, Lmq 52

Hình 3.24 M n thay th tr c q khi xét ng c a bão hòa m ch t n c m t ng b d c tr c, ngang tr c Lmd, Lmq 52

Hình 3.25 c tính kh ng c a LSPMSM xét ng bão hòa m ch t n c m t ng b d c tr c, ngang tr c Lmd, Lmq, J = JR 53

Hình 3.26 Phân b t ng t n trong rãnh rôto l ng sóc 54

Hình 3.27 Ti t di n c t ngang c a m t rãnh rôto l ng sóc 55

Hình 3.28 c tính k R(s) c a LSPMSM th nghi m 56

Hình 3.29 c tính k L(s) c a LSPMSM th nghi m 57

Hình 3.30 m n thay th tr c d hi u ch n hi u ng m t ngoài 58

Hình 3.31 m n thay th tr c q hi u ch n hi u ng m t ngoài 58

Hình 3.32 c tính kh ng c a LSPMSM xét hi u ng m t ngoài 58

Hình 3.33 c tính kh ng c a LSPMSM không xét hi u ng m t ngoài 59

Hình 3.34 m n thay th tr c d xét ng bão hòa m ch t và hi u ng m n x1 2 2 62

Hình 3.35 m n thay th tr c q xét ng bão hòa m ch t và hi u ng m n x1 2 2 63

Hình 3.36 c tính kh ng LSPMSM xét hi u ng m t ngoài và bão hòa m ch t t n 63 Hình 3.37 c tính kh ng c a LSPMSM t i m t s nhi ng làm vi c khác nhau, J = JR, Mt i= M 65

Hình 3.38 c tính kh ng LSPMSM v i t i qu t gió 67

Hình 3.39 c tính kh ng LSPMSM v i các mômen quán tính khác nhau 68

Hình 3.40 m n thay th tr c d hi u ch nh c a LSPMSM 70

Hình 3.41 m n thay th tr c q hi u ch nh c a LSPMSM 71

Hình 3.42 M t s kh i MATLAB/Simulink mô ph ng LSPMSM có xét ng c a bão hòa và hi u ng m t ngoài 71

Hình 3.43 M t s kh i tính toán ids, iqs, idr, iqrxét ng bão hòa và hi u ng m t ngoài 72

Hình 3.44 kh i tính toán idscó xét ng c a bão hòa và hi u ng m t ngoài 72 Hình 3.45 kh i tính toán iqscó xét ng c a bão hòa và hi u ng m t ngoài 73 Hình 3.46 kh qr dr, Lls, r có xét ng c a bão hòa và hi u ng m t ngoài 73

Hình 3.47 kh drxét ng c a bão hòa và hi u ng m t ngoài 74

Hình 3.48 kh qrxét ng c a bão hòa và hi u ng m t ngoài 74

Hình 3.49 c tính kh ng LSPMSM có xét ng c a bão hòa và hi u ng m t ngoài, J = JR 75

Hình 3.50 Khai báo tính toán ng c a hi u ng dòng xoáy trong Maxwell 2D 76

Hình 3.51 L a ch i ph n t h u h n cho thanh d n l ng sóc 77

Hình 3.52 i ph n t h u h c khi mô ph ng LSPMSM 77

Hình 3.53 ng t thông LSPMSM t i th m t = 0,0005 c mô ph ng b i Maxwell 2D 77

Hình 3.54 c tính t và dòng kh i c mô ph ng b ng ANSYS/Maxwell 2D 78

Hình 3.55 c tính t c mô ph ng b ng ANSYS/Maxwell 2D và MATLAB/Simulink 79

Hình 3.56 C u hình c a LSPMSM th nghi m v i m t s dày NCVC khác nhau 81

Hình 3.57 c tính Lmd= f(ids) c a LSPMSM th nghi m 2,2 kW v i ba dày NCVC khác nhau 81

Hình 3.58 c tính t kh ng LSPMSM th nghi m 2,2 kW v i dày NCVC khác nhau 83

Hình 3.59 C u hình LSPMSM th nghi m 2,2 kW v i b r ng NCVC khác nhau 84

Hình 3.60 c tính Lmq= f(iqs) c a LSPMSM th nghi m 2,2 kW v i b r ng NCVC khác nhau 84

Hình 3.61 c tính t kh ng LSPMSM th nghi m 2,2 kW v i b r ng NCVC khác nhau 86

Hình 4.1 M t ng d ng c u khi n quá trình 90

Hình 4.2 Thi t b OEM NI USB-6009 91

Hình 4.3 ng LSPMSM 92

Hình 4.4 Bi n dòng EMIC: CT0.6 - 150/5A - 5VA - Cl 0,5 - N1 92

Hình 4.5 Giao di ng dòng pha LSPMSM 93

Hình 4.6 Kh g pha LSPMSM 93

Hình 4.7 i 94

Hình 4.8 Thi t k giao di c tính t n LSPMSM 94 Hình 4.9 Kh c tính t n LSPMSM 95

Hình 4.10 C u hình rôto LSPMSM th c nghi m khi 95

Hình 4.11 u NdFeB s d ng trong LSPMSM th nghi m 96

Hình 4.12 Quá trình l t LSPMSM th c nghi m 96

Hình 4.13 Ph i ghép LSPMSM th c nghi m 97

Hình 4.14 Th nghi m LSPMSM v i t i máy phát 97

Hình 4.15 c tính dòng kh ng LSPMSM 2,2 kW v i MATLAB khi không t i 98

Hình 4.16 c tính dòng kh c v i LSPMSM 2,2 kW khi không t i 98

Hình 4.17 c tính dòng kh ng mô ph ng và th c nghi m LSPMSM 2,2 kW 99

Hình 4.18 c tính t kh ng c a LSPMSM 2,2 kW v i MATLAB khi không t i 99

Hình 4.19 c tính t kh c t c a LSPMSM 2,2 kW khi không t i 100

Hình A.1 M t s hình nh c -S4 HEM 110

Hình A.2 C u t o s -S4 HEM 110

Hình A.3 C u t o rãnh s 2-S4 HEM 111

Hình A.4 C u t -S4 HEM 118

Hình A.5 C u t -S4 HEM 118

Hình B.1 C u trúc rôto LSPMSM 131

Hình B.2 M ch t thay th a LSPMSM 131

là c p thi t và có tính th i s cao trong th m hi n nay.

Xây d ng mô hình toán nghiên c u c tính kh ng c a LSPMSM n

y u t bão hòa m ch t và hi u ng m t ngoài T c tính kh

nh ng y u t , thông s chính n quá trình kh ng

ng nghiên c u

tr c ti m v hi u su t và h s công su t khi v n hành

Xây d ng c mô hình toán và mô ph ng quá trình kh ng c a LSPMSM có xét

n ng c a bão hòa m ch t và hi u ng m t ngoài

c ti n

K t qu nghiên c u s giúp ích cho các nhà thi t k , ch t o giá u ch nh

k t c có c tính kh ng c a LSPMSM phù h p

n án

- xu t mô hình toán và mô ph ng c tính kh ng c a n nh

ng c a bão hòa m ch t và hi u ng m t ngoài

ng b NCVC kh ng tr c ti

thi t k , ch t o m t LSPMSM hoàn ch nh các thanh NCVC c ch t o tFerrite và h p kim Alnico Tuy nhiên, NCVC Alnico có h s l c kháng t Hc th p, kh

nh nhi t không cao, NCVC Ferrite l i có m t thông Br th giòn

v y s m t d n t tính trong quá trình ho ng T i th m Merrill phát minh LSPMSM c tính t tính không t t c a NCVC h n ch kh bi

m i i v i lo i m i y tri n v ng này Ti p theo s phát minh c a Merrill, có

c phát tri n m nh m Sau kho ng th i gian 10 - ti p theo, c s n

d ng trong công nghi p xu t phát t nhu c u v u su t cao, chi phí v n hành

th p Bên c ng ng d ng LPSMSM trong công nghi p còn do LSPMSM

ng các tiêu chu n qu c t nh hi u su i v n ngày càng cao Trên

c ban hành t i M (1992), Canada (1997) và g y là Liên minh châu Âu vào tháng 6

qu c gia TCVN 7540-1: 2013 c ban hành th m hi n t i, LSPMSM

c t p trung nghiên c u v i các c u hình khác nhau, các thi t k m i liên t c phát

Chính vì nh ng tính ch t trên mà LSPMSM hi n c nghiên c u sâu r ng và k

v c trong th i gian t i

Bên c m, LSPMSM còn t n t i m l n c n ph i kh c ph c [5], [14]: khó kh ng

(LSPMSM) Trong nghiên c u, tác gi t p trung xem xét thu t toán thi t k , ch t o hoàn

c hi u yêu c u hi u su t i v i n ngày càng cao, trong khi ng

g n ng hi u su t t , vi c nâng cao hi u su t g p

[16] Vì v y LSPMSM c s c quan tâm t các nhà nghiên c u và s n

xu c các nghiên c u trên th gi i v LSPMSM có th k

F W Merrill [63] c coi u tiên thi t k , ch t o m t LSPMSM hoàn

ch nh i th NCVC ng là Ferrite (oxít s t) ho c h p kim AlNiCo (h p kim c a niken, nhôm, coban cùng v i vi c k t h p m t s ch t ph gia khác)

t thông (A, B, C và D) V i c n mômen t tr c

c b qua

Hình 1.1 - C u hình c a LSPMSM nam châm AlNiCo (ngu n: [63])

K J Binns và Banard (1971) [50] nghiên c u su t c a m t dòng

Các tác gi kh nh, b ng vi c thêm vào các thanh NCVC trong c u trúc rôto, hi u su t và h s công su t c a c nâng cao

, không c n ph i có c u trúc rôto ph c t p hay công ngh ch t o chi phí l n

m t mô hình toán v i các thông s u vào ph thu c c (c u hình stato, rôto, v trí các thanh nam châm, các t m c n t , [51]

Honsinger (1980) [78] nghiên c u xu t mô hình toán c a LSPMSM c vi t theo

không t i do NCVC sinh ra, Do công ngh tính toán th m này n nên Honsinger không tr c ti p gi i bài toán vi phân, mà thông qua mô hình toán Honsinger xây

t Trong nghiên c u, Honsinger ng c tính c a LSPMSM ch

v n hành xác l p ph thu c nhi u vào các thông s s ng c m ng không t i E0,

n c m t ng b d c tr c và ngang tr c (Lmd, Lmq)

T J Miler (1984) [72] nghiên c u quá trình kh ng c a LSPMSM, tác gi

t p trung nghiên c u phân tích sâu nh ng c a các thông s chính Miller cho r ng

trong quá trình kh ng, mômen n t t ng là t h p c a các thành ph n mômen

(induction torque), mômen t tr (reluctance torque) và mômen c n do NCVC sinh ra (braking torque) Trong các thành ph n mômen, mômen do NCVC sinh ra làm cho t ng

mômen kéo gi m, d n quá trình kh ng c a LSPMSM g p Miller k t

n giá tr mômen m máy b suy gi m, t ng h p này ph i thi t k l ng sóc kép.Qua th c nghi m v m 25 Hp, 3 pha, 460 V, t 1.800 vòng/phút, Miller nh n m nh quá trình kh ng là v then ch t c a LSPMSM, vì v y trong khi thi t k c n ph i l a ch n các thông s h p lý m b o quá trình kh ng c ng Miller và c ng s (2003) [73] nghiên c u LSPMSM v i c u hình NCVC g n chìm Theo các tác gi , hi ng bão hòa m ch t c bi t ph c t i v i LSPMSM g n chìm do các ph n lõi thép bên trong k t c u lúc v n hành s có m bão hòa khác nhau

h u h n (PTHH) v i kh gi i quy t các bài toán n t ng v chính xác cao

c s d tính toán LSPMSM, t tính toán ch m T ác gi

xu th s c t ng - t thông (Flux - MMF Diagram) tính toán mô

s c t ng - t xu t có th nh các thông s Xd, Xq, E0

v n hành không ph ng

M A Rahman, A M Osheiba và T S Radwan (1997) [54] nghiên c u quá trình kh i

ng LSPMSM Tác gi nghiên c u mômen n t t ng h p trong quá trình kh ng.Nghiên c u cho r ng mômen n t t ng h p là t h p c a mômen trung bình th m

ng v i mômen t i cao n áp ngu n c p nh ) thì kh ng b hóa l i

th p, ngoài ra t n s ngu n c p cao thì mômen n t t ng h p sinh ra l i nh , bên c nh

kh ng b c a LSPMSM còn ph thu c nhi u vào t l c c l i Xd/Xq

Juliette Soulard, Hans - Peter Nee (2000) [48] nghiên c u quá trình kh ng c a LSMPSM Nghiên c u ch ra r ng kh kh ng c a LSPMSM ph thu c nhi u vào thông s M t s thông s ch u ng c a m t s y u t khác nhi , vì

xu t tính toán mômen t i ng d ng hàm Lyapunov Các tác gi k t lu n,

nh mômen t i l n nh

c a các thông s n kh ng Các tác gi cho r ng n áp

u trong thi t k Ugale, Nagabhushanrao, Chaudhari và Bhasme (2008) [62] nghiên c u quá trình quá

c a LSPMSM khi ng t ngu n c p trong th i gian ng n Theo các tác gi , LSPMSM

c thi t k v u ki n áp ngu n c p sin, t n s c nh, n áp ngu n c p liên t c, cân b ng, t ngu n c p, rôto s gi m t t t , t c quay rôto gi m s khác v ng h p do s có m t c a NCVC trong rôto Trong quá trình gi m t c, n còn t n t i t c sinh ra b i NCVC trong rôto, t ng này c m ng s ng kích thích sinh ra dòng c m ng trong stato, dòng c m ng s sinh ra mômen c n làm cho quá trình gi m t c ch Khi

n áp c p ph c h i tr l i, có s sai pha gi a s ng kích t n áp ngu n c p,

u này có th d ng có h c bi t là tác h i v i NCVC Tác h i do quá trình m n t m th i ph thu c ch y u vào lo i t i, vì v y khi thi t k ph m b o

r ng NCVC s không b kh t i tác h i trên Ugale, Singh, Bake và Chaudhari (2009) [61] nghiên c u hi u qu ti t ki ng khi ng d ng LSPMSM trong ngành nông nghi p Theo nghiên c u, t c nông nghi p 3 pha, công

Nghiên c u kh nh, v i l i ích kinh t nên ti p t c nghiên c u ng

thay th i v i LSPMSM m t pha thì c n t kh ng có giá

th kh ng Nghiên c u k t lu n, LSPMSM g n chìm v i nhi m trong v n hành

ng nghiên c thay th , c bi t là d i công su t nh

Hình 1.2 Các d ng tr c ti p (ngu n: [27])

A Takahashi, S Kikuchi, K Miyata, S Wakui, H Mikami, K Ide, A Binder (2008) [21] nghiên c u mômen kh ng c a LSPMSM Các tác gi ng d ng mô hình toán LSPMSM do Honsinger xu t mô ph ng quá trình kh ng c Nghiên

c u áp d ng tính toán cho LSPMSM thí nghi m 3 pha, 5 kW, t 3000 vòng/phút, NCVC NdFeB K t qu mô ph c so sánh v i k t qu c khi s d ng ph n

xu t, mômen kh ng s c phân tích chi ti t, cho phép hi u sâu v

ng b c a LSPMSM C ng v i các tác gi trên (2010) [22] nghiên c u quá trình kh i

A Takahashi, S Kikuchi, H Mikami, K Ide, A Binder (2012) [20] nghiên c u ng d ng

mô hình toán LSPMSM Trong nghiên c u, các tác gi s d ng mô hình toán c a LSPMSM vi t theo h tr c t d, q hi u ch nh t mô hình do Honsinger xu t, trong qua hi u ng m t ngoài và các tham s t thông t n, t thông t nh

b ng Tác gi nghiên c u th c nghi m v i LSPMSM thí nghi m 3pha, 2 c c, 5 kW, t n áp 200V Qua nghiên c u các tác gi k t

lu c tính và mômen t i t i h n trong quá trình kh c t

D Aliabad, M Mirsalim (2012) [13] nghiên c u quá trình kh ng và mô hình toán LSPMSM Các tác gi kh nh, i c c LSPMSM khi kh ng có r t

toán mômen kh ng LSPMSM thông qua gi ng và thu th p d li u Các

s là d li u trong khâu tính toán trên máy tính ng d n c a

có s th nghi m D Stoia, M Cernat, K Hameyer, D Ban (2009) [33]

(2010) [34] nghiên c c tính kh ng c a LSPMSM Nghiên c u phân chia quá trình

ph bi n nh t (hình 1.3)

Hình 1.3 Tám c u hình LSPMSM ph bi n (ngu n: [44])

S d ng công c mô ph ng ANSYS/RMxprt cho tám d i b n v t li uNCVC khác nhau (Alnico9, SmCo28, NdFeB35, XG196/96 ), tác gi k t lu n LSPMSM là

có hi u su t cao Hi u su t c a LSMPSM ch y u ph thu c vào v t li u NCVC

và c u hình rôto Tác gi ch ra r ng, trong tám c u hình ph bi n thì c u hình (f) v iNCVC NdFeB-N35 b trí hình ch s cho hi u su t cao nh t Bên c , hi u su t LSPMSM còn ph thu c m t s y u t khác t i th m v n hành, ví d nhi

M H Soreshjani, A Sadoughi (2014) [56] nghiên c và

LSPMSM c vi t theo h t d, q Nghiên c u s d thí nghi m

[57] nghiên c u ng d ng u khi n tr c ti p t thông và mômen cho LSPMSM và so sánh v i ng b NCVC (PMSM) Trong nghiên c u, mô hìnhtoán c a c vi t theo h t a d, q Nghiên c u áp d ng cho PMSM và LSPMSM thí nghi m 3 pha, công su t 1 kW, 4 c c, 50 Hz, 380 V, hai

lo t c u stato gi ng nhau, ch khác nhau v c u t o rôto Các tác gi kh ng

nh, LSPMSM hoàn toàn có th thay th trong các ng d ng

u khi n t (Adjustable Speed Drive-ASD), th m chí trong m t s u

(FOC)) A.R.Sadoughi, M.Zare và M Azizi (2015) [19] nghiên c u quá trình c p ngu n t

A H Isfahani, S V Zadeh (2009) [16] nghiên c u phát tri n c a LSPMSM

t châu Âu và M trong th i gian qua th c hi n nhi u gi i pháp s d

ng có hi u qu , ch y u t p trung nâng cao hi u su n

l a ch n LSPMSM, i s d ng c n ph i xem xét hi u qu kinh t n hành,

ng th i ph i tính toán kh ng c i t i A H Isfahani, S V Zadeh (2011) [17] nghiên c u ng c a n c m t hóa c tính kh ng LSPMSM Trong nghiên c u các tác gi v n cho r ng n c m t ng b là h ng s Các tác gi xem xét ng c n c m t ng b lên quá trình kh ng c a

M thông qua hai k t c u rôto khác nhau ng d ng mô hình toán c a LSPMSM c vi t theo h t a d, q mô ph ng c tính kh ng c a LSPMSM

m ch vòng t tr c c u t o t h p kim thép - cobalt (t l 36% cobalt)), bên trong lõi thép có g n các thanh NCVC; thành ph n nhôm gi a lõi thép là tr nhôm c, c u

t o rôto hình 1.4) Rabbi và Rahman xu t mô hình toán cho LSHIPMM, t

c a LSHIPMM do Rabbi và Rahman c vi t theo h t d, q, có b sung t n hao vòng l p t tr Nghiên c u áp d ng tính toán cho LSHIPMM t tr thí nghi m 3 pha,

b n c c, 208 V, 2,5 kW, k t qu cho th c t mô ph ng mô hình toán

xu t và th c nghi Vì v y, tác gi kh nh s chính xác c a mô

xu t và kh kh ng tr c ti p c a LSPMSM t tr Bên c nh , các tác gi còn nghiên c u kh ng d ng c a LSHIPMM cho t K t qu cho

th y m v hi u su t và tin c y c a LSHIPMM, các tác gi k t lu n

thích h p trong các ng d ng i v i t ng bi n xa b

Nam châm

Hình 1.4 C u hình rôto LSHIPMM (ngu n: [64] ÷ [69])

H Saikura, S Arikawa, T Huguchi, Y Yokoi, T Abe (2014) [42] xu t thi t kLSPMSM v i NCVC g n b m t có hi u su t cao C u hình xu m là ch v i

ng b d c tr c và ngang tr c l n

Nam châm u

Tr c Lõi thép

L ng sóc

n c a th gi i nói chung và c a Vi t Nam nói riêng, trong th i gian t i s có nhi u tiêu

là NCVC t hi m NdFeB ngày càng r , nên v kh ng LSPMSM c xem là y u

t then ch t quy nh s ph bi n c này Vì v y, nghiên c u c tính kh i

n kháng t ng b d c tr c và ngang tr c (Lmd, Lmq) là hai thông s trong

mô hình toán LSPMSM, k n ng bão hòa m ch t , hai thông s trên ph i

ng phi tuy n

+ Do ng c a bão hòa m ch t n c m t n stato, rôto Lls lr nh

ng và ph c xét là ng phi tuy n

- i v i ng c a hi ng hi u ng m t ngoài:

LSPMSM có c u t o rôto l ng sóc, trong quá trình kh ng do ng c a hi n

ng hi u ng m t ngoài nên n tr n kháng t n rôto ph c xét là các i

ng phi tuy n

Hình 2.2 t ng quát c ng b có dây qu n ph n t stato,

H ng quát c ng b c vi t theo h t d, q

N u ph n c t rôto, gi a rôto, t ng b , c m ng dây qu n stato

dtd

dtd

dtd

Honsinger [78] xu t mô hình toán c a LSPMSM c vi t theo h t a

NCVC sinh ra Tuy nhiên, do công ngh th m không cho phép gi i g

bài toán vi phân nên trong nghiên c u Honsinger không tr c ti p gi i bài toán vi phân mà

LSPMSM Trong mô hình toán LSPMSM, Honsinger b sung s có m t c a l ng sóc

thôn n áp rôto liên quan Bên c

không có i v i LSPMSM thì s có m t c a NCVC trong quá trình kh ng là

vô cùng quan tr ng, vì v y Honsinger b sung thêm ng t thông do NCVC sinh ra trong mô hình tính toán c a LSPMSM

xu t:

(2-10)

i'dr- thành ph n dòng rôto i d c tr c;

i'qr- thành ph n dòng rôto i ngang tr c

Hình 2.3 và 2.4 là m ch n thay th d c tr c và ngang tr c c a LSPMSM th a

n áp và t thông trong mô hình toán (2-12) ÷ (2-15)

mô hình hóa thay th 'm= Lrc.i'm, Lrc n kháng gi mlà dòng t hóa

2.3 LSPMSM

2.3

Trong m c 2.2, mô hình toán c c mô t g m các h

phân c n áp, t thông (2-12) ÷ (2- mô ph c tính LSPMSM t mô hình toán, lu n án ng d ng ph n m m MATLAB/Simulink

2.3.1.1 MATLAB và bài toán vi phân

Trong vài th p k g i s phát tri n m nh m c a công ngh máy tính, c

bi t là máy tính cá nhân (PC) v i kh nh m l i m t công ctính toán vô cùng h u hi u cho các nhà k thu t trong vi c gi n

d ng và ti n d ng Trong lu n án s d ng ph n m m MATLAB gi i bài toán vi phân t

mô hình toán LSPMSM nh m mô ph c tính kh ng v i m t s [6]:

- MATLAB là ph n m c phát tri n trong th i gian dài, ph bi n, các tài li u

- i v i các m d ng khác nhau, i s d ng có th tùy ch n b sung các

b công c (Toolbox) v i ph m vi ch n dùng M t s Toolbox có th th y trong

n, t rol System, Signal Processing, Optimization, Power

2.3.1.2

mô ph ng và kh o sát các h th ng h c [6], [43] Giao di h a trên màn hình c a Simulink cho phép th hi n h th i d tín hi u v i các kh i ch

thu c Simulink cung c i s d ng m n r t phong phú, s n có v i s

i s d t o nên các kh i hàm riêng c a mình M t s hàm gi i g

c s d ng trong MATLAB/Simulink có th c t ng k

b ng 2.1 sau:

Ode45 Trung bình H u h t các bài toán

Ode15s T th n trung bình ng h p ode45 tính toán ch m

sai s caoOde23t Th p Cho các bài toán sai s trung bình

ng d ng ph n m m MATLAB/ mô ph c tính kh ng t mô hình

c tính LSPMSM tr và xác l p c a LSPMSM Trong ph n này, các thông s c xét trong khi mô ph ng là các h ng s Các y u t chính nh

b) Kh i tính toán giá tr n ngang và d c tr c ids, iqs

Hình 2.6 Kh i tính toán dòng d c tr c và ngang tr c

- M giá tr n áp d c tr c, ngang tr c, t quay rôto và do NCVC sinh

ra trong cu n stato, tính toán các giá tr dò n d c, ngang tr c rôto và stato

c) Kh i tính toán bi c

- M các dòng ngang tr c và d c tr c ids, iqs bi c v dòng 3 pha

ng ias, ibs, ics

- u vào:

+ Dòng ngang, d c tr c: ids, iqs

+ Góc rôto: Teta

- u ra: Dòng pha ias, ibs, ics

d) Mô hình LSPMSM mô ph ng b ng MATLAB/Simulink