Điều khiển máy điện không đồng bộ có xem xét ảnh hưởng của bão hòa từ

- Mô phỏng phương pháp điều khiển định hướng từ thông rotor và phương pháp điều khiển định hướng từ thông stator để điều khiển động cơ không đồng bộ có tổn hao sắt từ và bão hòa từ.. - T

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HƯỞNG CỦA BÃO HÒA TỪ

Chuyên ngành: Thiết Bị, Mạng và Nhà Máy Điện

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2009

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: T.S PHẠM ĐÌNH TRỰC

………

………

………

………

(Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị, chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1: ………

………

………

………

(Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị, chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2: ………

………

………

………

(Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị, chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Ngày ……tháng …… năm 2009

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độc lập – Tư do – Hạnh phúc

TP H ồ Chí Minh, ngày …… tháng …… năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: PHAN CÔNG PHƯỚC Phái: Nam

Ngày tháng năm sinh: 13 – 01 – 1983 Nơi sinh: Quảng Trị Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện MSHV: 01806497

I-TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CÓ XEM XÉT ẢNH HƯỞNG CỦA BÃO HÒA TỪ

II- NỘI DUNG VÀ NHIỆM VỤ:

- Khảo sát mô hình động cơ không đồng bộ có xem xét ảnh hưởng của bão hòa từ

và tổn hao sắt từ Mô phỏng quá trình hoạt động của động cơ không đồng bộ có xem xét bão hòa từ và tổn hao sắt từ

- Mô phỏng phương pháp điều khiển định hướng từ thông rotor và phương pháp điều khiển định hướng từ thông stator để điều khiển động cơ không đồng bộ có tổn hao sắt từ và bão hòa từ

- Tìm hiểu phương pháp điều khiển định hướng từ thông với bộ ước lượng tốc độ động cơ theo mô hình điều khiển thích nghi; Mô phỏng phương pháp điều khiển khiển định hướng từ thông rotor để điều khiển động cơ không đồng bộ có tổn hao sắt từ và bão hòa từ có bộ ước lượng tốc độ động cơ

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ngày 03/03/2009

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 30/06/2009

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy T.S Phạm Đình Trực đã tận tình hướng dẫn và

truyền đạt các kiến thức bổ ích để tôi hoàn thành luận văn này

trình học tập

Tp Hồ Chí Minh, ngày 26/06/2009 Thực hiện

Phan Công Phước

MỞ ĐẦU

Động cơ không đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp giấy, luyện kim, hóa chất, xi măng, điện, công nghiệp dầu khí…nhờ vào ưu điểm là tính ổn định, bền vững, độ tin cậy cao, không yêu cầu bảo dưỡng thường xuyên [3] Sự phát triển mạnh mẽ của tự động hóa trong công nghiệp đòi hỏi các cải tiến trong các hệ truyền động điện để tăng độ ổn định, tiết kiệm điện năng tiêu thụ, giảm chi phí bảo trì sửa chữa và tăng khả năng đáp ứng các yêu cầu chính xác và đồng bộ trong các quá trình sản xuất công nghiệp [2]

Ngày nay, cùng với sự phát triển của các bộ biến tần điều khiển ĐC KĐB cũng như các ứng dụng của ĐC KĐB như máy phát không đồng bộ trong các hệ thống điện phân tán, việc nghiên cứu vấn đề bão hòa từ thông chính của máy điện ảnh hưởng đến mô hình máy điện thu hút nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu Trong quá trình nghiên cứu máy điện ta giả định rằng đường cong từ hóa có thể xấp xỉ như như đường thẳng hay từ thông từ hóa thay đổi tuyến tính so với dòng điện Điều này không thỏa mãn đối với mô hình và mô phỏng máy điện không đồng bộ và đồng bộ trạng thái ổn định và quá độ [10] Ảnh hưởng của bão hòa từ thông chính lên mô hình máy dẫn đến các kết quả sai trong mô phỏng và khó khăn trong việc dự đoán các tính chất hoạt động của máy điện không đồng bộ

Mô hình chuẩn trong hệ quy chiếu dq0 của ĐC KĐB thường bỏ qua các yếu tố tổn hao sắt từ và bão hòa từ Yếu tố bão hòa từ mặc dù đã được đề cập rất nhiều trong các công trình nghiên cứu [9] – [20] nhưng các mô hình này vẫn chưa xuất hiện yếu tố tổn hao sắt từ Yếu tố tổn hao sắt từ làm ảnh hưởng đến độ chính xác của phương pháp điều khiển vector [7]

Vì vậy, yêu cầu nghiên cứu một mô hình toán kết hợp yếu tố tổn hao sắt từ và bão hòa

từ và phương pháp điều khiển định hướng từ thông ĐC KĐB này là cần thiết

MỤC LỤC

CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU VII Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Mô hình toán động cơ không đồng bộ có xem xét bão hòa từ

và tổn hao sắt từ

2.2 Mô hình động cơ không đồng bộ có xem xét tổn hao sắt từ và bão hòa từ 9

2.3 Kết luận 14

Chương 3: Mô phỏng động cơ không đồng bộ có xem xét tổn hao sắt từ và bão hòa từ 3.1 Mô phỏng động cơ không đồng bộ có xem xét tổn hao sắt từ và bão hòa từ 15

3.2 Kết quả mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha có xem xét tổn hao sắt từ và bão hòa từ 24

3.3 Nhận xét 28

3.4 Kết luận 29

Chương 4: Phương pháp điều khiển định hướng từ thông động cơ không đồng bộ 4.1 Điều khiển định hướng từ thông rotor 30

4.2 Điều khiển định hướng từ thông stator 33

4.3 Bộ nghịch lưu nguồn áp 35

4.4 Điều khiển vòng trễ 37

4.5 Kết luận 37 Chương 5: Mô phỏng điều khiển RFOC và SFOC ĐC KĐB có xem xét tổn hao sắt

từ và bão hòa từ

5.2 Mô phỏng điều khiển SFOC ĐC KĐB có tổn hao sắt từ và bão hòa từ 42 5.3 So sánh điều khiển RFOC ĐC KĐB lý tưởng và ĐC KĐB có tổn hao sắt từ

6.1 Ước lượng tốc độ động cơ theo từ thông rotor 55

6.3 Mô phỏng điều khiển RFOC ĐC KĐB cótổn hao sắt từ và bão hòa từ

Bảng 4.1: Điện áp pha bộ nghịch lưu nguồn áp 36

Hình 2.2: Sơ đồ tương đương động cơ lý tưởng 8

Hình 2.3: Hệ quy chiếu dq0 quay với tốc độ ωa 9

Hình 2.4: Sơ đồ tương đương động cơ có tính đến tổn hao sắt từ và bão hòa từ 12

Hình 2.5: Tổn hao sắt từ theo tần số 13

Hình 2.6: Quan hệ giữa từ thông từ hóa, điện cảm từ hóa và dòng điện từ hóa 13

Hình 3.1: Sơ đồ khối mô phỏng ĐC KĐB có tổn hao sắt từ và bão hòa từ 16

Hình 3.2: Khối biến đổi nguồn áp sang hệ quy chiếu dq0 17

Hình 3.3: Khối động cơ đồng bộ có xem xét tổn hao sắt từ và bão hòa từ 17

Hình 3.4: Khối tính từ thông 19

Hình 3.5: Khối tính tần số 20

Hình 3.6: Khối mô phỏng yếu tố bão hòa từ 21

Hình 3.7: Khối tổn hao sắt từ 22

Hình 3.8: Cấu hình thông số dùng trong mô phỏng 23

Hình 3.9: Từ thông stator 24

Hình 3.10: Từ thông rotor 25

Hình 3.11 : Moment điện từ 26

Hình 3.13: Tốc độ động cơ 27

Hình 3.14: Yếu tố tổn hao sắt từ và bão hòa từ trong động cơ không đồng bộ 27

Hình 4.1: Sơ đồ điều khiển RFOC với từ thông và moment lệnh 32

Hình 4.2: Sơ đồ điều khiển SFOC với từ thông và moment lệnh 34

Hình 4.3: Sơ đồ bộ nghịch lưu nguồn áp 35

Hình 4.4: Vector không gian điện áp 36

Hình 4.5: Phương pháp điều khiển vòng trễ 37

Hình 5.1: Mô phỏng RFOC với từ thông và tốc độ lệnh 39

Hình 5.2: Sơ đồ bộ điều khiển PID moment lệnh 40

Hình 5.3: Khối ước lượng từ thông rotor 41

Hình 5.9: Moment điện từ 46

Hình 5.10: Tốc độ động cơ 46

Hình 5.11: Dòng stator 47

Hình 5.12: Từ thông rotor và từ thông stator 48

Hình 5.13: Moment điện từ 49

Hình 5.14:Tốc độ động cơ 49

Hình 5.15: Dòng điện stator 50

Hình 5.15: Từ thông rotor và từ thông stator 51

Hình 5.16: Moment điện từ (RFOC và SFOC) 51

Hình 5.17: Tốc độ động cơ (RFOC và SFOC) 52

Hình 5.18: Yếu tố tổn hao sắt từ và bão hòa từ trong ĐC KĐB 52

Hình 6.1: Sơ đồ khối bộ ước lượng tốc độ động cơ 55

Hình 6.2: Bộ ước lượng tốc độ động cơ dựa trên từ thông rotor 58

Hình 6.3: Bộ ước lượng tốc độ động cơ dựa trên từ thông stator 60

Hình 6.4: Mô hình Simulink điều khiển động cơ không đồng bộ SAFEIM có bộ ước lượng tốc độ 62

Hình 6.5: Bộ ước lượng tốc độ động cơ dựa trên từ thông rotor 62

Hình 6.6: Bộ điều khiển PI có anti-windup 64

Hình 6.7: Tốc độ động cơ 65

Hình 6.8: Dòng điện từ hóa, từ thông từ hóa và điện cảm từ hóa 66

Hình 6.9: Moment điện từ, từ thông rotor và từ thông stator 66

SFOC Điều khiển định hướng từ

thông stator

thông rotor

bão hòa từ và tổn hao sắt từ

v an , v bn , v cn Điện áp pha đặt lên động cơ

tải đến điểm chuẩn của nguồn DC

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan

Hiện tượng bão hòa từ trong máy phát không đồng bộ rotor lồng sóc đã được thực hiện trong nhiều công trình nghiên cứu [12] – [15] Mô hình toán học của động cơ không động bộ có xem xét yếu tố bão hòa từ cũng đã được thực hiện với đại lượng vector trong hệ quy chiếu quay dq0 [9] và [11] Phương pháp điều khiển vector động cơ không đồng bộ cũng như máy phát không đồng bộ với mô hình đền bù bão hòa từ đã được tiến hành [18] – [20]

Mô hình động cơ không đồng bộ có xem xét yếu tố bão hòa từ kết hợp tổn hao sắt từ đã được đề xuất với các mô hình toán học khác nhau Ảnh hưởng của bão hòa từ kết hợp tổn hao sắt từ lên các bộ điều khiển định hướng từ thông tiên tiến đã được nghiên cứu [7] – [8] Mô hình này đầy đủ hơn và nghiên cứu một cách tổng thể hơn tính chất của động cơ không đồng bộ so với các nghiên cứu động cơ không đồng bộ lý tưởng, động

cơ không đồng bộ chỉ xem xét yếu tố tổn hao sắt từ hay bão hòa từ

Luận văn tiến hành nghiên cứu lý thuyết mô hình toán học của ĐC KĐB có yếu tố bão hòa từ kết hợp tổn hao sắt từ và xây dựng mô hình toán học của động cơ này trong các

hệ quy chiếu stator và hệ quy chiếu quay dq0 Các phương pháp điều khiển từ thông tiên tiến như điều khiển định hướng từ thông rotor, điều khiển định hướng từ thông stator được nghiên cứu và áp dụng để điều khiển ĐC KĐB có yếu tố bão hòa từ kết hợp tổn hao sắt từ

Trong các ứng dụng công nghiệp, phương pháp điều khiển định hướng từ thông hay phương pháp điều khiển vector thường sử dụng bộ cảm biến hồi tiếp tốc độ động cơ hoặc tự ước lượng tốc độ động cơ để điều khiển tùy theo yêu cầu của công nghệ và mức độ quan trọng của ứng dụng như họ Sinamics của Siemens trong công nghiệp giấy [21] Luận văn cũng nghiên cứu phương pháp điều khiển định hướng từ thông rotor và

phương pháp điều khiển định hướng từ thông stator có hồi tiếp tốc độ thực của động cơ (phương pháp điều khiển có cảm biến) và phương pháp điều khiển hồi tiếp tốc độ động

cơ bằng phương pháp ước lượng vận tốc (phương pháp điều khiển không có cảm biến)

Mô phỏng hoạt động và điều khiển ĐC KĐB có yếu tố bão hòa từ và tổn hao sắt từ bằng phương pháp điều khiển định hướng từ thông bằng Matlab/ Simulink Kết quả được so sánh với ĐC KĐB lý tưởng để thấy được ảnh hưởng của yếu tố bão hòa từ và tổn hao sắt từ lên động cơ không đồng bộ và phương pháp điều khiển

1.2 Những vấn đề chính

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Mô hình toán học ĐC KĐB có yếu tố bão hòa từ và tổn hao sắt từ

Chương 3: Mô phỏng ĐC KĐB có yếu tố bão hòa từ và tổn hao sắt từ

Chương 4: Phương pháp điều khiển định hướng từ thông

Chương 5: Mô phỏng phương pháp điều khiển RFOC và SFOC ĐC KĐB có yếu tố bão hòa từ và tổn hao sắt từ

Chương 6: Phương pháp điều khiển định hướng từ thông với bộ ước lượng tốc độ và

mô phỏng điều khiển ĐC KĐB có yếu tố bão hòa từ và tổn hao sắt từ có sử dụng bộ ước lượng tốc độ động cơ

Chương 7: Kết luận

Chương 2: Mô hình toán động cơ không đồng bộ có xem xét bão hòa từ và tổn hao sắt từ

Mô hình tĩnh của động cơ không đồng bộ có các đại lượng quy đổi về stator Sơ đồ tương đương Thevenin và sơ đồ tương đương được dùng để tính toán các đại lượng cơ bản như dòng điện stator, hệ số công suất, moment khi động cơ vận hành ở chế độ xác lập với vận tốc cố định và nguồn áp cung cấp có dạng sin và cân bằng Mô hình này không được dùng để phân tích các trạng thái vận hành quá độ của động cơ và khi động

cơ được cấp nguồn từ bộ biến đổi công suất Để phân tích các đặc tính của động cơ ở chế độ quá độ và xác lập hoặc cấp nguồn từ bộ biến đổi công suất bất kỳ, mô hình toán được biến đổi sang các hệ quy chiếu stator (hệ quy chiếu αβ ) và hệ quy chiếu quay

dq0 dựa trên khái niệm về vector của máy điện xoay chiều [5]

Trong phần này, mô hình động cơ lý tưởng được trình bày trước để làm cơ sở Mô hình

ĐC KĐB có xem xét yếu tố bão hòa từ và tổn hao sắt từ trong các hệ quy chiếu αβ và dq0 sẽ được trình bày

2.1 Mô hình động cơ lý tưởng

2.1.1 Mô hình động cơ lý tưởng trong hệ tọa độ αβ

Mô hình động cơ lý tưởng trong hệ quy chiếu αβ được dẫn giải từ các phương trình điện áp, từ thông, moment và tốc độ động cơ không đồng bộ trong hệ quy chiếu abc đã được trình bày rất nhiều trong các nghiên cứu về máy điện đồng bộ Phần này trình bày các phương trình điện áp, từ thông và momet trong hệ quy chiếu αβ như sau,

Phương trình điện áp stator và rotor

Phương trình từ thông stator và rotor

2.1.2 Phép biến đổi sang hệ quy chiếu αβ

Hệ trục tọa độ tĩnh stator gồm hai trục α và β gắn với mặt cắt stator như hình 2.1

b s

c

v v

v v

a

s b

s c

v

v v

v v

α β

2.1.3 Mô hình động cơ lý tưởng trong hệ tọa độ dq0

Mô hình động cơ không đồng bộ trong hệ quy chiếu dq0 được xây dựng với các đại

ở các chế độ quá độ và xác lập Động cơ không đồng bộ lồng sóc đơn có p cặp cực, bỏ

qua các tổn hao cơ học được biểu diễn bằng các phương trình trong hệ quy chiếu dq0 quay với tốc độ ω a bất kỳ như sau,

dt

L i L i

L i L i L

v R i

dt d

R i

dt d

R i

dt

ϕ ω ϕϕ

Hình 2.2: Sơ đồ tương đương động cơ lý tưởng [6]

2.1.4 Phép biến đổi hệ quy chiếu quay dq0 với tốc độ ω [2] a

Các đại lương điện áp, dòng điện, từ thông trong mô hình toán của động cơ không đồng bộ được trình bày trong phần 2.1.3 được thực hiện từ phép biến đổi từ các đại lượng stator cơ bản bằng các công thức sau

Biến đổi ngược lại từ các đại lượng trong hệ quy chiếu dq0 sang hệ quy chiếu ba pha như sau,

Hình 2.3: Hệ quy chiếu dq0 quay với tốc độ ωa [2]

2.2 Mô hình động cơ không đồng bộ có xem xét tổn hao sắt từ và bão hòa từ

Trong quá trình nghiên cứu máy điện ta giả định rằng đường cong từ hóa có thể xấp xỉ như như đường thẳng Từ thông từ hóa thay đổi tuyến tính so với dòng điện Điều này không thỏa mãn đối với mô hình và mô phỏng máy điện không đồng bộ và đồng bộ trạng thái ổn định và quá độ Do ảnh hưởng của bão hòa, điện kháng từ hóa cũng như điện cảm rotor và stator thay đổi [9]

Năng lượng tổn hao trong vật liệu từ ảnh hưởng quan trọng dến hiệu suất của máy điện đồng bộ Tổn hao này được gọi là tổn hao sắt từ Thông thường, tổn hao này chia làm hai thành phần là tổn hao do hiện tượng từ trễ và tổn hao do dòng điện xoáy Tổn hao

từ trễ bằng tích của vùng từ trễ và tần số từ trường Việc tính toán các tổn hao do từ trễ vẫn đang là vấn đề mở do hình dạng phức tạp của vòng từ trễ phụ thuộc vào tần số và đặc điểm của từ trường

Tổn hao dòng xoáy gây ra bởi các dòng điện cảm ứng trong vật liệu từ bởi từ trường dịch chuyển hay từ trường AC bên ngoài Tổn hao sắt từ chiến khoảng 25-35% của tổn hao tổng đối với động cơ không đồng bộ loại công suất nhỏ và cao hơn một ít nếu là động cơ công suất trung bình hoặc công suất lớn

Tính toán tổn hao sắt từ rất phức tạp và thường được xác định bằng phương pháp thực nghiệm Đại lượng đặc trưng cho tổn hao này tương đương như một giá trị điện trở Rfe

đại diện cho cả hai loại tổn hao ở trên Việc xác định giá trị điện trở Rfe được thực hiện bằng phương pháp điều chỉnh tần số sao cho V/f là hằng số Từ thông của động cơ không thay đổi và giá trị Rfe phụ thuộc vào tần số của nguồn cung cấp

Một vài ảnh hưởng của tổn hao sắt từ như:

• Moment điện từ trong quá trình khởi động nhỏ hơn

• Tốc độ đáp ứng chậm hơn trong quá trình khởi động

• Từ thông rotor và từ thông stator nhỏ hơn

Được phát triển trên cơ sở mô hình toán động cơ không đồng bộ lý tưởng, mô hình động cơ không đồng bộ có xem xét đến bão hòa từ và tổn hao sắt từ sẽ được dẫn giải Tổn hao sắt từ được mô hình như nhánh điện trở Rfe thay đổi theo tần số R fe = f(ω e ) = f(f) mắc song song với nhánh từ hóa Đối với hiện tượng bão hòa từ, điện cảm từ hóa

L m thay đổi phụ thuộc vào giá trị của từ thông từ hóa khe hở không khí L m = f(ϕ m ) hay

điện cảm từ hóa phụ thuộc vào giá trị dòng từ hóa

Mô hình động cơ trong hệ quy chiếu quay với tốc độ ω a bất kỳ đặc trưng bởi các phương trình,

Lσ và Lσr là các giá trị điện cảm rò stator và điện cảm rò rotor

Các phương trình moment và tốc độ động cơ

J/P*dω/dt = T e - T L

Từ đó ta có sơ đồ tương đương của động cơ không đồng bộ có xem xét các yếu tố tổn hao sắt từ và bão hòa từ như hình 2.4

Hình 2.4: Sơ đồ tương đương động cơ có tính đến tổn hao sắt từ và bão hòa từ [7]

Tổn hao công suất sắt từ được tương đương như một điện trở R Fe mắc song song với nhánh từ hóa có tính đến ảnh hưởng theo sự thay đổi của tần số bao gồm cả thành phần

cơ bản và thành phần các họa tần [6]

Điện trở tổn hao sắt thay đổi theo tần số

( ) ( )

3 Kết luận

Phần này trình bày mô hình toán của động cơ không đồng bộ lý tưởng và mô hình toán động cơ không đồng bộ có tổn hao sắt từ và bão hòa từ được xây dựng trong hệ quy chiếu quay dq0 Mô hình động này được sử dụng để mô phỏng các đáp ứng của động

cơ không đồng bộ phù hợp với các phương pháp tính toán số Các phương trình moment, tốc độ và từ thông cũng được dẫn ra trong hệ quy chiếu này Đây là mô hình toán làm cơ sở để mô phỏng động cơ trong các chương tiếp theo

hòa từ

Từ mô hình toán đã dẫn giải trong chương 3, công cụ Matlab/Simulink được sử dụng

để mô phỏng hoạt động của động cơ không đồng bộ có xem xét yếu tố tổn hao sắt từ và bão hòa từ Mô hình toán được biến đổi để phù hợp với quá trình mô phỏng Kết quả hoạt động của động cơ sẽ được phân tích trong phần này

3.1 Mô phỏng động cơ không đồng bộ có xem xét tổn hao sắt từ và bão hòa từ

Từ mô hình toán ở chương 2, phương trình (2.18) (2.19) (2.20), ta có các phương trình

sử dụng trong mô phỏng động cơ không đồng bộ có xem xét đến tổn hao sắt từ và bão hòa từ như sau,

Phương trình dòng điện rotor và stator trong hệ quy chiếu dq0,

mô phỏng như hình 3.1,

w

w

vc f(u) vb f(u) va f(u)

t t

ia ia

Te Te

Hình 3.1: Sơ đồ khối mô phỏng ĐC KĐB có xem xét tổn hao sắt từ và bão hòa từ

Điện áp nguồn ba pha cung cấp cho động cơ

(3.4 c)

vqs 3

vds 2

t 1

f(u) f(u)

t1 4 vc 3 vb 2 va 1

Hình 3.2: Khối biến đổi nguồn áp sang hệ quy chiếu dq0 Khối ĐC KĐB ba pha có xem xét yếu tố bão hòa từ và tổn hao sắt từ trong mô phỏng được thể hiện như hình 3.3

Lm 1 10

Rfe 1 9 Fqm 1 8

Fdm 1 7 Te 6 w 5 iqr 4 idr 3 iqs 2 ids 1

dw/dt f(u)

diqs /dt f(u)

diqr /dt f(u)

dids /dt f(u)

didr /dt f(u)

dFqm /dt f(u)

dFdm /dt f(u)

f

T f(u)

Rfe

Lm 2

Fdm Fqm Lm1 Lm 1

s

1 s

1 s

1 s

1 s

1 s

1 s

Frequency Calcu

ds qs dr qr Lm t

f 1 Flux Calcu

Tload

12 Vqs

11 Vds

10 Rfe 9 Lm 8 w1 7 Fqm

6 Fdm

5 iqr 1

4 idr 1

3 iqs1

2 ids1

1

dụng các phương trình (3.1), (3.2), (3.3) được biến đổi cho phù hợp với mô phỏng Dòng điện stator và rotor trong hệ quy chiếu dq0

Từ thông stator và từ thông rotor,

Fqr f(u)

Fds f(u)

Fdr f(u)

sqrt(u(1)^2+u(2)^2) sqrt(u(1)^2+u(2)^2)

In 4 4

In 3 3

In 2 2

In 1 1

Hình 3.4: Khối tính từ thông Khối tính toán tần số: tần số của động cơ được tính theo từ thông stator

dFlqs /dt f(u)

dFlds /dt f(u)

1 s

1 s

Analog Filter Design

từ hóa,

dm dm

m qm qm

A A L

iqm f(u) idm f(u)

Lm

Memory 1

Im >2.2 f(u)

Im <2.2 f(u) Im

f(u)

Fm f(u)

Rfe 1

f>50 Hz1 f(u) f>50 Hz

f<=50 Hz1 f(u)

f<=50 Hz f(u)

Rfe

PFe

Memory

f 1

Hình 3.7: Khối tổn hao sắt từCác thông số của động cơ không đồng bộ trong mô phỏng như sau

cơ khởi động không tải, sau đó mang tải trong khoảng thời gian từ 0.8 giây đến 1.6 giây Sau 1.6 giây, động cơ nhả tải Từ thông, moment, tốc độ động cơ không đồng bộ

có xem xét tổn hao sắt từ và bão hòa từ sẽ được phân tích bằng mô phỏng này Kết quả

sẽ được so sánh với trường hợp động cơ không đồng bộ lý tưởng thực hiện mô phỏng trong điều kiện như nhau

Hình 3.8: Cấu hình thông số dùng trong mô phỏng

time (sec)

stator flux (Wb)

X: 1.205 Y: 0.9525

X: 1.846 Y: 0.99

idea IM irsaIM

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0

0.5 1 1.5

time (sec)

stator flux (Wb)

X: 0.3915 Y: 0.9898

idea IM irsaIM

X: 0.9726 Y: 0.9492

idea IM irsaIM

1.6 1.62 1.64 1.66 1.68 1.7 1.72 1.74 1.76 1.78 1.8 0.94

0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1

time (sec)

stator flux (Wb)

X: 1.771 Y: 0.99

idea IM irsaIM

(c) (d)

Hình 3.9: Từ thông stator

time (sec)

rotor flux (Wb)

X: 1.209 Y: 0.907

X: 1.831 Y: 0.9571

ideaIM irsaIM

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

time (sec)

rotor flux (Wb)

ideaIM irsaIM

ideaIM irsaIM

1.6 1.62 1.64 1.66 1.68 1.7 1.72 1.74 1.76 1.78 1.8 0.9

0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96

time (sec)

rotor flux (Wb) X: 1.765

Y: 0.9571

X: 1.777 Y: 0.9571

ideaIM irsaIM

Hình 3.10: Từ thông rotor

X: 1.868 Y: 4.077e-005

X: 1 Y: 26.5

X: 0.5346

Y: -9.188e-005

ideaIM irsaIM

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 -100

-50 0 50 100 150

time (sec)

electromagnetic torque (N.m)

ideaIM irsaIM

X: 0.9779 Y: 26.5

ideaIM irsaIM

1.6 1.62 1.64 1.66 1.68 1.7 1.72 1.74 1.76 1.78 1.8 -2

-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1

time (sec)

electromagnetic torque (N.m)

ideaIM irsaIM

Hình 3.11 : Moment điện từ

3.2.5 Tổn hao sắt từ và bão hòa từ

time (sec)

X: 1.197 Y: 173.3

iron loss (W)

Rfe iron loss

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0

5 10

time (sec)

X: 1.177 Y: 302.4

X: 1.876 Y: 314.2 motor speed (rad/s)

ideaIM irsaIM

0 50 100 150 200 250 300 350

time (sec)

motor speed (rad/s)

ideaIM irsaIM

X: 0.9799 Y: 302.4

ideaIM irsaIM

1.6 1.62 1.64 1.66 1.68 1.7 1.72 1.74 1.76 1.78 1.8 314

314.5 315 315.5

time (sec)

motor speed (rad/s)

ideaIM irsaIM

Hình 3.13: Tốc độ động cơ

(a) (b) (c) (d)