1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Điều khiển thông minh động cơ không đồng bộ ba pha bằng phương pháp rfoc có xem xét tổn hao sắt từ và không dùng cảm biến

125 24 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 125
Dung lượng 2,78 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

Phương pháp điều khiển định hướng từ thông rotor RFOC là một trong các phương pháp được sử dụng rộng rãi trong các hệ truyền động sử dụng động cơ không đồng bộ ba pha, do có thể điều khi

Trang 1

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-HỒ ĐĂNG SANG

ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA BẰNG PHƯƠNG PHÁP RFOC CÓ XEM XÉT TỔN HAO SẮT TỪ VÀ KHÔNG DÙNG CẢM BIẾN

Chuyên ngành : THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HCM THÁNG 11-2007

id54742406 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com http://www.broadgun.com

Trang 2

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC THỰC HIỆN TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Phạm Đình Trực

Cán bộ chấm phản biện 1:………

Cán bộ chấm phản biện 2:………

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngày tháng năm 2007

id54896453 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com http://www.broadgun.com

Trang 3

ứAỳI HOỳC QUOÁC GIA TP HCM COẢNG HOửA XAạ HOẢI CHUỹ NGHÓA VIEẢT NAM TRỷÔửNG ứAỳI HOỳC BAÙCH KHOA ứoảc Laảp Ờ Tỏỉ Do Ờ Haỉnh Phuùc

Tp Hoà Chắ Minh, ngaụy 05 thaùng 11 naêm 2007

NHIEẢM VUỳ LUAẢN VAÊN THAỳC SÓ

Hoỉ vaụ teân hoỉc vieân: HOÀ ứAÊNG SANG Phaùi: Nam Ngaụy, thaùng, naêm sinh: 29-10-1973 Nôi sinh: Tp Hoà Chắ Minh Chuyeân ngaụnh: Thieát bò, maỉng vaụ nhaụ maùy ựieản MSHV: 01805463

Khoaù : 2005

1- TEÂN ứEÀ TAửI:

ứIEÀU KHIEĂN THOÂNG MINH MAÙY ứIEẢN KHOÂNG ứOÀNG BOẢ BAÈNG PHỷÔNG PHAÙP RFOC COÙ XEM XEÙT TOĂN HAO SAÉT Tỷử VAử KHOÂNG DUửNG CAỹM BIEÁN

2- NHIEẢM VUỳ VAử NOẢI DUNG:

 Nghieân cỏùu phỏông phaùp ựieàu khieăn vector ựoảng cô khoâng ựoàng boả keát hôỉp vôùi kyõ thuaảt khoâng caũm bieán dỏỉa theo MRAC trong hai trỏôụng hôỉp :

- Moâ hình ựoảng cô lyù tỏôũng

- Moâ hình ựoảng cô coù ựeà caảp ựeán toăn hao saét tỏụ

 Xaây dỏỉng moâ hình moâ phoũng duụng Matlab/Simulink, thu thaảp dỏõ lieảu, xaây dỏỉng bieău ựoà, ựoà thò, ựaùnh giaù vaụ so saùnh khaũ naêng ựaùp ỏùng cuũa hai trỏôụng hôỉp treân Nhaản xeùt, keát luaản vaụ hỏôùng phaùt trieăn cuũa ựeà taụi trong tỏông lai

3- NGAửY GIAO NHIEẢM VUỳ: 8-2-2007 4- NGAửY HOAửN THAửNH NHIEẢM VUỳ: 05-11-2007 5- HOỳ VAử TEÂN CAÙN BOẢ HỷÔÙNG DAÃN: TS PHAỳM ứÌNH TRỷỳC

Nội dung và đề cýõng Luận vãn thạc sĩ đã đýợc Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

Trang 4

Lời cảm ơn

Tôi xin trân trọng gởi đến :

Cán bộ hướng dẫn chính,

Thầy TS Phạm Đình Trực

Cán bộ phản biện,

Quí thầy cô khoa Điện – Điện Tử TrườngĐại Học Bách Khoa

Tp Hồ Chí Minh

và quí lãnh đạo, đồng nghiệp Trường Đại Học Tôn Đức Thắng

Lời cám ơn chân thành nhất vì đãõ tận tình giảng dạy, hỗ trợ và đóng góp những ý kiến quí báu trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này

Tp Hồ Chí Minh 11/2007

Hồ Đăng Sang

id55252890 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com http://www.broadgun.com

Trang 5

Lời nói đầu

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự thâm nhập vũ bão của kỹ thuật vi tính, đặc biệt là lĩnh vực

vi xử lý tín hiệu đã cho phép giải quyết các thuật toán phức tạp điều khiển truyền động điện xoay chiều ba pha trong điều kiện thời gian thực với chất lượng điều khiển cao Điều này đã dẫn đến xu hướng thay thế dần truyền động điện một chiều bằng truyền động điện xoay chiều ba pha, cụ thể là động cơ không đồng bộ

ba pha với nhiều ưu điểm như : kết cấu đơn giản, chắc chắn, giá thành thấp, độ tin cậy cao, ít phải bảo dưỡng và ít nguy hiểm trong môi trường dễ cháy nổ (do không có đánh lửa cổ góp điện)

Phương pháp điều khiển định hướng từ thông rotor (RFOC) là một trong các phương pháp được sử dụng rộng rãi trong các hệ truyền động sử dụng động cơ không đồng bộ ba pha, do có thể điều khiển độc lập momen và từ thông

Sự phát triển cũng như giá thành ngày càng rẻ của các bộ vi xử lý cũng tạo điều kiện phát triển các hệ truyền động không dùng cảm biến vận tốc (Sensorless) nhằm giảm chi phí cũng như các kết nối phần cứng phức tạp Có nhiều phương pháp ước lược vận tốc, trong đó ước lượng vận tốc ứng dụng mô hình điều khiển thích ứng (Model Reference Adaptive Control – MRAC) là một phương pháp cho phép ước lượng vận tốc nhanh, chính xác và ổn định, vì vậy MRAC được sử dụng nhiều trong các hệ truyền động không cảm biến

Tuy nhiên, các phương pháp điều khiển và ước lượng vận tốc động cơ không đồng bộ đều được xây dựng từ mô hình động cơ lý tưởng, tức là các thông số máy không đổi trong mọi điều kiện làm việc, bỏ qua tổn hao sắt từ, bão hòa từ v.v… vì vậy vẫn có tồn tại sự sai biệt giữa bộ điều khiển và hệ thống thực khi tồn tại các yếu tố không lý tưởng, làm giảm chất lượng điều khiển và giảm độ chính xác Đã có nhiều nghiên cứu nhằm xem xét ảnh hưởng của các điều kiện không lý tưởng

id55425578 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com http://www.broadgun.com

Trang 6

lên bộ điều khiển cũng như cải tiến bộ điều khiển sao cho thích ứng với các điều kiện không lý tưởng nhằm giảm sai số giữa lý thuyết và thực tế, nâng cao chất lượng điều khiển

Nội dung luận văn này sẽ khảo sát về hệ điều khiển động cơ không đồng bộ không cảm biến bằng phương pháp RFOC kết hợp với MRAC và áp dụng cho mô hình máy lý tưởng và mô hình máy có đề cập đến tổn hao sắt từ Luận văn sẽ sử dụng phần mềm mô phỏng Matlab/Simulink để mô phỏng, thu thập dữ liệu, đánh giá kết quả và kết luận

Cấu trúc của luận văn bao gồm :

Chương 1 : Giới thiệu về điều khiển vector

Chương 2 : Lý thuyết về máy điện không đồng bộ

Chương 3 : Lý thuyết điều khiển RFOC và MRAC

Chương 4 : Mô phỏng điều khiển RFOC với mô hình máy lý tưởng

Chương 5 : Mô phỏng điều khiển RFOC kết hợp MRAC với mô hình động

cơ lý tưởng

Chương 6 : Mô phỏng điều khiển RFOC kết hợp MRAC với mô hình động

cơ có xem xét tổn hao sắt từ

Chương 7 : Kết luận

Trang 7

Mục lục

MỤC LỤC

Trang

1.1 Tổng quan về điều khiển vector máy điện không đồng bộ 11

Chương 2: Mô hình máy điện không đồng bộ lý tưởng và có tổn hao sắt từ 16

2.1.3 Vector không gian và mô hình vector không gian của máy

Chương 3 : Điều khiển định hướng từ thông rotor (RFOC) và ước lượng vận tốc

3.1 Những khả năng điều khiển định hướng trường của máy điện KĐB 35 3.2 Điều khiển định hướng từ thông rotor (RFOC) 37 3.2.1 Động cơ KĐB với bộ điều khiển tiếp dòng 37 3.2.2 Động cơ không đồng bộ với bộ điều khiển tiếp áp 43 3.3 Một số phương pháp ước lượng từ thông rotor 46 3.3.1 Các phương pháp ước lượng từ thông trong điều khiển trực tiếp

46

3.3.2 Phương pháp ước lượng từ thông trong điều khiển gián tiếp 51

Trang 8

Chương 4: Mô phỏng RFOC với mô hình động cơ lý tưởng 59

4.1.1 Khối mô phỏng động cơ KĐB 3 pha lý tưởng Ideal Motor 60

4.3 Nhận xét

Chương 5 : Mô phỏng RFOC với mô hình động cơ lý tưởng và MRAC 85

Chương 6 : Mô phỏng RFOC với mô hình có tổn hao sắt từ và MRAC 101

Trang 9

Các ký hiệu

CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN

C Dòng điện các pha rotor

A , B , C Từ thông móc vòng của các pha rotor

L Điện cảm tản rotor

 Góc giữa trục từ cuộn pha stator với trục từ cuộn pha rotor

r Góc giữa trục d hệ dq và trục từ pha a của rotor

s Góc giữa trục d hệ dq và trục từ pha a của stator

a Vận tốc quay của hệ trục dq

id56020359 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com http://www.broadgun.com

Trang 10

Te Moment động cơ

 r Vector không gian của từ thông rotor và stator trong hệ quay dq

sr Góc giữa vector từ thông stator và rotor với trục từ pha a stator

Trang 11

Chương 1 : Giới thiệu về điều khiển vector

Chương 1

GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU KHIỂN VECTOR

1.1 Tổng quan về điều khiển vector máy điện không đồng bộ

Những hệ thống điều khiển máy điện xoay chiều đơn giản không có khả năng tạo được sự điều khiển độc lập giữa từ thông và momen như máy điện một chiều Tất cả các loại điều khiển trước đây, hay còn gọi là điều khiển vô hướng (ví dụ như điều khiển U/f không đổi, điều khiển hệ số trượt, điều khiển thay đổi điện áp), chỉ có khả năng chính xác ở trạng thái ổn định vì việc điều khiển phụ thuộc vào giá trị RMS của dòng điện hay điện áp, trong khi giá trị tức thời của momen lực và từ thông phụ thuộc vào giá trị tức thời của dòng Do đó giá trị momen lực của máy và giá trị áp đặt của momen lực của tải chỉ bằng nhau trong trạng thái xác lập mà thôi, quá trình quá độ của từ cũng như momen lực là hoàn toàn không thể điều khiển được, phản ứng của máy chậm, phụ thuộc vào sự biến đổi động bên trong của máy

Ýù tưởng về “định hướng trường”, hay còn gọi là điều khiển vector, có thể

được mô tả ngắn gọn về ý nghĩa đó là : “Biến đổi việc điều khiển một máy điện xoay chiều tương đương với việc điều khiển một máy điện một chiều sao cho có thể điều khiển riêng biệt giá trị tức thời của momen và từ thông”, thông qua việc điều khiển giá trị tức thời của dòng điện, chứ không phải giá trị RMS

Điều khiển vector cho phép tạo ra những đáp ứng cực nhanh và chính xác của cả từ thông lẫn momen lực trong quá trình quá độ, tương tự những đáp ứng đạt được ở máy điện một chiều, từ đó cũng cho phép kiểm soát được tốc độ Tuy nhiên cấu trúc của hệ thống điều khiển trong điều khiển vector phức tạp hơn nhiều, do bản chất xoay chiều của tất cả các biến số bên trong hệ phương trình

id55732109 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com http://www.broadgun.com

Trang 12

động của máy Chính vì bản chất phức tạp hơn nhiều về mặt cấu trúc máy của động cơ điện xoay chiều so với máy điện một chiều, ứng dụng của điều khiển vector chỉ có thể đưa vào thực tế với sự phát triển cuả kỹ thuật vi điều khiển, cụ thể là những bộ vi xử lý (microprocessors) với tốc độ nhanh và giá thành rẻ Điều khiển định hướng từ đã được sử dụng rộng rãi nhiều năm qua trong nhiều loại hệ truyền động của động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ Hai loại động cơ điện xoay chiều mà điều khiển vector được ứng dụng rộng rãi nhất là động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc và động bộ nam châm vĩnh cửu Nguyên lý điều khiển vector sử dụng sự biến đổi hệ tọa độ pha sang hệ tọa độ quay giả định và vuông góc và nếu lựa chọn được tốc độ quay của hệ qui chiếu phù hợp thì momen và từ thông của máy có thể điều khiển độc lập với hai dòng lệnh khác nhau, điều đó tương tự như điều khiển momen và từ thông của máy điện một chiều đã được sử dụng Có 3 khả năng điều khiển vector đối với máy điện không đồng bộ:

1 Điều khiển định hướng từ thông rotor

2 Điều khiển định hướng từ thông stator

3 Điều khiển định hướng từ thông khe hở không khí

Điều khiển định hướng từ thông rotor được sử dụng nhiền nhất trong số cả

ba loại trên bởi vì cấu hình bộ điều khiển ít phức tạp nhất

1.2 Lịch sử phát triển và ứng dụng của điều khiển định hướng từ thông

Sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp tự động hoá đòi hỏi cải tiến thường xuyên các hệ truyền động khác nhau Các yêu cầu cải tiến chủ yếu là: tăng độ tin cậy, giảm tiêu thụ điện năng, giảm thiểu chi phí bảo dưỡng, tăng độ chính xác và tăng khả năng điều khiển phức tạp Những hệ truyền động với

Trang 13

dụng rộng rãi động cơ điện một chiều trước kia là khả năng điều khiển độc lập từ thông và momen, và với động cơ một chiều thì cấu trúc của bộ điều khiển khá đơn giản, nhưng bù lại thì chi phí mua và bảo dưỡng động cơ một chiều lại khá cao

Những nguyên lý cơ bản của điều khiển định hướng từ chứng tỏ rằng hoàn toàn có thể điều khiển độc lập từ thông và momen trong máy điện xoay chiều Ý tưởng điều khiển định hướng từ đòi hỏi giá trị tức thời và vị trí của vector không gian dòng stator so với vector từ thông được chọn làm định hướng Khái niệm

“vector không gian” xuất phát từ lý thuyết máy điện và tên gọi khác của điều khiển định hướng từ được sử dụng rộng rãi là “điều khiển vector”, có nguồn gốc từ việc điều khiển định hướng từ thường liên quan đến vector không gian, là khái niệm được ứng dụng để phân tích và mô hình hóa máy điện xoay chiều Việc điều khiển độc lập giữa từ thông và momen có thể thực hiện được với máy điện không đồng bộ và máy điện đồng bộ

Những ứng dụng thực tế của lý thuyết điều khiển định hướng từ thông rotor được thực hiện vào những năm 70 với các mạch điều khiển tương tự Tuy nhiên lý thuyết điều khiển vector đòi hỏi sự chuyển đổi tức thời của hệ qui chiếu quay, điều này yêu cầu một khối lượng tính toán lớn trong một khoảng thời gian ngắn

Do đo các mạch điều khiển tương tự không thể đáp ứng đòi hỏi này một cách hoàn hảo Vì vậy phương pháp này không được ứng dụng rộng rãi

Sự phát triển của những mạch vi xử lý đã làm cho điều khiển vector ngày càng lôi cuốn và khả thi Trong vòng 15 năm gần đây, đề tài về điều khiển định hướng từ đã được nghiên cứu rất rộng rãi Khả năng tối ưu trong điều khiển quá độ của điều khiển vector là nền móng cho sự phát triển rất rộng rãi của hệ truyền động xoay chiều (vì giá thành của động cơ điện xoay chiều, ví dụ như động cơ không đồng bộ, rẻ hơn rất nhiều so với giá thành của động cơ điện một chiều) Sự

Trang 14

phức tạp hơn nhiều của hệ thống điều khiển vector cũng làm cho nhiều nhà nghiên cứu nổ lực thiết kế các hệ thống điều khiển vector đơn giản hơn mà vẫn đáp ứng được yêu cầu của điều khiển quá độ Tóm lại điều khiển định hướng từ là một sự lựa chọn tốt nhất trong những ứng dụng mà sự điều khiển độc lập của từ thông và momen lực là bắt buộc để đạt đến sự chính xác cao nhất trong điều khiển vận tốc hay vị trí

Phạm vi ứng dụng của điều khiển vector máy điện không đồng bộ rất lớn Ứng dụng nhiều nhất là trong các máy công cụ sử dụng động cơ không đồng bộ có tốc độ định mức là 1500 vòng/phút làm việc ở vùng từ yếu thì vận tốc có thể lên đến 4500 đến 6000 vòng/phút Hàng loạt thiết bị máy sử dụng điều khiển định hướng từ và kỹ thuật số đã được Bosch tung ra thị trường và có khả năng đạt đến vận tốc 10000 vòng/phút Đây là ưu điểm của động cơ không đồng bộ so với động cơ đồng bộ khi ứng dụng điều khiển vector

Ứng dụng của điều khiển vector cũng được dùng rộng rãi với động cơ có công suất cao Những ứng dụng thực tế này được thực hiện lần đầu ở Nhật vào những năm 70 Một dây chuyền tự động của xưởng sản xuất giấy đã được lắp đặt với 5 động cơ đồng bộ công suất cao (340-500 KW) vào năm 1979, dùng hoàn toàn điều khiển vector Hàng loạt động cơ không đồng bộ có công suất từ 100-

300 KW dùng điều khiển vector đã được lắp đặt trong những năm 80 trong ngành công nghiệp thép Mỗi dây chuyền tự động trong công nghiệp thép thường có đến

40 động cơ không đồng bộ với điều khiển vector và có công suất từ 5.5-11 KW

Sự phát triển của những bộ vi xử lý tốc độ nhanh, giá thành hạ và những bộ xử lý tín hiệu cho phép thực hiện trên thực tế những giải thuật điều khiển phức tạp hơn trong bộ truyền động vector Những phương pháp khác nhau dựa trên lý

Trang 15

được đề xuất, những phương pháp quan trọng nhất (do có tính khả thi cao và khả năng điều khiển mạnh) là những ứng dụng của bộ quan sát trạng thái, hệ điều khiển thích ứng mô hình tham khảo, và hệ điều khiển trạng thái không gian Sự cần thiết của việc ứng dụng những lý thuyết điều khiển hiện đại vào hệ truyền động xuất phát từ bản chất phức tạp của cấu trúc máy điện xoay chiều với nhiều tham số thay đổi Sự điều khiển độc lập lý tưởng của từ thông và momen lực của máy điện xoay chiều chỉ có thể đạt được với điều khiển định hướng từ tiêu chuẩn chỉ khi các tham số được biết chính xác và không đổi trong quá trình hoạt động của máy Trên thực tế điều này khó có thể xảy ra Giá trị của tham số phụ thuộc vào trạng thái hoạt động của máy Sự khác biệt giữa giá trị của tham số trong thiết kế của hệ thống điều khiển và giá trị thực của tham số khi máy đang hoạt động làm giảm chất lượng điều khiển của máy Từ thông và momen lực hoàn toàn không tách biệt trong quá trình điều khiển Khả năng chính xác trong điều khiển quá độ giảm đáng kể Từ đó, khả năng đền bù tự động những sự khác biệt của tham số, khả năng xác định tức khắc các giá trị của tham số trong quá trình hoạt động của hệ truyền động đang là những đề tài được nghiên cứu rộng rãi

Ngoài những phát triển của điều khiển vector, một điều đáng lưu ý nữa là sự ứng dụng “trí tuệ nhân tạo” như mạng nơron và logic mờ vào điều khiển vector đang là những đề tài mới trong nghiên cứu về hệ truyền động Những cải tiến vượt bực trong hệ truyền động của máy xoay chiều trong một tương lai gần có được là nhờ vào sự ứng dụng hai kỹ thuật điều khiển mới này Hiện nay Hitachi đã tung ra thị trường hệ truyền động điều khiển vector của động cơ không đồng bộ với kỹ thuật điều khiển logic mờ như là một sự lựa chọn Triễn vọng ứng dụng rộng rãi của hai kỹ thuật này phụ thuộc vào một yếu tố chính, đó là sự phát triển (hay nói một cách khác là sự giảm giá) của các bộ vi xử lý bán dẫn

Trang 16

Chương 2 : Mô hình máy điện không đồng bộ lý tưởng và có tổn hao sắt từ

Chương 2

MÔ HÌNH MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ LÝ TƯỞNG VÀ

CÓ TỔN HAO SẮT TỪ

2.1 MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ LÝ TƯỞNG

2.1.1 Mô hình động cơ ở hệ qui chiếu 3 pha

Yêu cầu của điều khiển định hướng trường đó là điều khiển giá trị tức thời của từ thông và momen lệnh thông qua việc điều khiển giá trị tức thời của dòng điện Do đó máy điện xoay chiều không thể được biểu diễn dưới dạng mô hình mạch tương đương với các đại lượng ở dạng pha Mô hình tóan của máy điện trong miền thời gian với hệ qui chiếu 3 pha nguyên thủy được sử dụng như là giá trị khởi điểm, sau đó chuyển sang hệ qui chiếu giả định bằng các thuật toán chuyển đổi, mà từ đó có thể điều khiển độc lập được từ thông và momen Do đó để đạt được sự điều khiển độc lập của từ thông và moment lực trong máy điện xoay chiều đòi hỏi nhiều tính toán hơn so với máy điện một chiều

Quá trình mô hình hóa toán học của máy điện xoay chiều cũng phụ thuộc vào một số giả sử về điều kiện lý tưởng Cụ thể là các vòng quấn stator ở các pha được giả định là hoàn toàn giống nhau và đặt cách nhau một cách chính xác 120 độ Sức điện động của một vòng quấn thì được phân bố theo hình sin dọc theo khe hở không khí Khe hở không khí cũng được giả sử không đổi và đồng nhất Các vòng quấn của lồng rotor có thể được giả sử như những vòng quấn 3 pha cân bằng Điện trở của vòng quấn và điện cảm tản được giả sử là không đổi Dòng điện xoáy và tổn hao sắt được bỏ qua Độ từ hóa được coi là tuyến tính, bảo hòa

id56392890 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com http://www.broadgun.com

Trang 17

Phương trình cân bằng áp của động cơ không đồng bộ trong miền thời gian và hệ qui chiếu 3 pha được trình bày bên dưới (các ký hiệu có gạch dưới là các

ma trận tham số) với các biến số là giá trị tức thời [2]:

dt

d i

R v

dt

d i

R

abc

t sr ABC s ABC ABC

sr ABC s

L : ma trận hổ cảm stator rotor

Những ma trận của các biến số và tham số được minh hoạ dưới đây:

t c b a abc

t c b a abc

i i i i

v v v v

i i i

i

v v v v

Trang 18

/ 2 cos 3 / 2 cos

3 / 2 cos cos

3 / 2 cos

3 / 2 cos 3 / 2 cos cos

BC BB BA

AC AB AA r

cc cb ca

bc bb ba

ac ab aa s

L L L

L L L

L L L L L

L L

L L L

L L L

Các phương trình ma trận (2.1) và (2.2) được viết dưới dạng 3 pha tóm tắt, mỗi dòng tương ứng với mỗi pha Ký hiệu  ở trên biểu thị vị trí tức thời của trục từ của cuộn pha A ở rotor so với trục từ cố định của cuộn pha a ở stator, và liên hệ với vận tốc quay điện của rotor như sau:

1 T

P : số đôi cực trong máy

 : vận tốc quay của rotor

Công suất cơ của động cơ của máy điện không đồng bộ được xem như dương nếu như máy hoạt động như động cơ, và sẽ là âm nếu như máy hoạt động như máy phát Momen điện từ có thể được tính toán dựa trên các giá trị tức thời của dòng trong máy như sau [2]:

Trang 19

Phương trình (2.5) biểu diễn momen điện từ trong máy điện xoay chiều, rõ ràng là phức tạp hơn nhiều so với phương trình momen trong máy điện một chiều Momen trong máy điện xoay chiều phụ thuộc vào giá trị của dòng trong mỗi pha của cả hai cuộn stator và rotor Vì đây là máy xoay chiều nên dòng trong cuộn rotor là dòng cảm ứng, không hoàn toàn độc lập với dòng trong cuộn stator Do đó từ thông trong cuộn stator (tương đương với cuộn kích từ của máy điện 1 chiều kích từ riêng biệt) và dòng trong cuộn rotor (tương đương với dòng trong cuộn phần ứng) phụ thuộc lẫn nhau, không như trong máy điện một chiều kích từ Hình 2.1 trình bày sơ đồ biểu diễn máy điện không đồng bộ ba pha trong miền pha (các đại lượng như moment lực, từ thông được tính trên các giá trị của các đại lượng trong từng pha một của cả 2 cuộn stator và rotor) Mô hình toán của động cơ không đồng bộ 3 pha như trình bày trong phương trình (2.1) đến (2.5) rất không thuận lợi cho việc phân tích của máy Tham số trong các phương trình như hổ cảm giữa cuộn stator và cuộn rotor biến đổi và phụ thuộc vào vị trí tương đối giữa trục từ pha a của rotor và trục từ pha a của stator, một số tham số khác có dạng ma trận, ví dụ như điện cảm của cả hai cuộn stator và rotor

Hình 2.1 – Sơ đồ minh họa vị trí tương đối giữa các dây quấn stator và rotor [2]:

dây quấn rotor A,B,C quay với rotor còn dây quấn stator a,b,c đứng yên

Trang 20

2.1.2 Chuyển đổi mô hình sang một hệ qui chiếu chung và quay với vận

tốc góc bất kỳ

Mô hình động cơ không đồng bộ, các thông số và biến thể hiện dưới dạng pha, có thể chuyển đổi sang một hệ qui chiếu chung bằng cách áp dụng các thuật toán chuyển đổi phù hợp Nghĩa là các dây quấn stator đang đứng yên và dây quấn rotor đang quay với vận tốc rotor được thay thế bằng các đại lượng giả định và cùng quay với vận tốc tùy chọn nào đó

Nếu như các phương trình stator và rotor được biến đổi bằng cách dùng những ma trận biến đổi sau [2]:

/ 1 2

/ 1

3 / 2 sin

3 / 2 sin

sin

3 / 2 cos

3 / 2 cos

cos 3

2

s s

/ 1 2

/ 1

3 / 2 sin

3 / 2 sin

sin

3 / 2 cos

3 / 2 cos

cos 3

2

r r

Trang 21

d i R

v

dt

d i R

v

dt

d i R

v

os os

s os

ds a

qs qs

s qs

qs a

ds ds

s ds

v

dt

d i R

v

dt

d i R

v

or or

r or

dr a

qr qr

r qr

qr a

dr dr

r dr

qr m qs s qs

dr m ds s ds

i L

i L i L

i L i L

qr m qr r qr

ds m dr r dr

i L

i L i L

i L i L

r

m s ab aa

s

L 2 / 3

L

L L L L

L

L L L L

Trang 22

ABC r r

dqo ABC

r

r dqo ABC

r

r

dqo

abc s s

dqo abc

s

s dqo abc

s

s

dqo

A v

A v

i A

i

A v

A v

i A

i

i

3 / 2 sin

i 3 / 2 cos

.

i

i

sin i cos

i

i

3 / 4 cos

i 3 / 2 cos

i cos i 3 / 2 i

3 / 4 cos

i 3 / 2 cos

i cos i 3 / 2

i

s qs

s ds

c

s qs

s ds

b

s qs s ds

a

s c

s b

s a qs

s c

s b

s a ds

v

3 / 2 sin

v 3 / 2 cos

v

v

sin v cos v

v

3 / 4 cos

v 3 / 2 cos

v cos v 3 / 2 v

3 / 4 cos

v 3 / 2 cos

v cos v 3 / 2

v

s qs

s ds

c

s qs

s ds

b

s qs s ds

a

s c

s b

s a qs

s c

s b

s a ds

s t

0 s

Phương trình cân bằng cơ học của động cơ không đồng bộ vẫn không đổi khi chuyển từ hệ qui chiếu 3 pha sang hệ qui chiếu quay d-q-o

Trang 23

Moment lực có thể được tính từ các đại lượng trong hệ qui chiếu quay như sau [2]:

Hình 2.2 – Minh họa sự biến đổi từ hệ qui chiếu 3 pha sang hệ qui chiếu quay d-q

Vì 3 pha động cơ cân bằng và nếu động cơ được cấp từ nguồn sin 3 pha cân bằng nên tại bất kỳ thời điểm nào các thành phần zero luôn bằng không, do đó được bỏ qua trong các phương trình của động cơ Như vậy, sau khi đổi sang hệ qui chiếu quay, các tham số trong hệ phương trình của động cơ đã độc lập với thời gian và không còn ở dạng ma trận nữa, và khi bỏ qua các thành phần trục zero thì số lượng tham số chỉ còn 8 mà thôi Và điều quan trọng nhất là việc chuyển qua mô hình hệ qui chiếu quay cho phép ta dễ dàng triển khai nguyên lý điều khiển vector, hay đạt được điều khiển độc lập từ thông và momen Chú ý rằng công thức momen điện từ (2.15) đơn giản hơn rất nhiều so với công thức (2.5), và trong hệ qui chiếu quay d-q thì hai trục d và q là vuông góc với nhau, khác với hệ qui chiếu 3 pha có 3 trục a-b-c không vuông góc với nhau

stator rotor

Trang 24

Tóm lại, ta có các phương trình của động cơ trong hệ qui chiếu d-q được cho dưới đây [2]:

qr qr

r ds

a

qs qs

s qs

qr a

dr dr

r qs

a

ds ds

s ds

dt

d i R 0 dt

d i R

v

dt

d i R 0 dt

d i R

m qs s qs

ds m dr r dr dr

m ds s ds

i L i L i

L i L

i L i L i

L i L

m ds

qs qs ds e

i i i i L P 2

3 i

i P

2

3

T

i i

L

L P 2

3 i

i P

) 3 / 4 sin(

f ) 3 / 4 cos(

f

f

) 3 / 2 sin(

f ) 3 / 2 cos(

f

f

sin f cos f

f

)) 3 / 4 sin(

f ) 3 / 2 sin(

f sin f )(

3 / 2 ( f

)) 3 / 4 cos(

f ) 3 / 2 cos(

f cos f )(

3 / 2

(

f

s qs

s ds

c

s qs

s ds

b

s ds s ds

a

s c

s b

s a ds

s c

s b

s a ds

 50; thường dùng để phân tích các bộ inverter), nếu động cơ

Trang 25

quay của hệ qui chiếu sẽ được gắn chặt với rotor (a = ) Tuy nhiên, xét theo quan điểm điều khiển, vận tốc quay của hệ qui chiếu sẽ được lựa chọn theo cách khác, hệ qui chiếu sẽ được gắn liền với 1 vector từ thông : vector từ thông rotor, vector từ thông stator hay vector từ thông khe hở không khí Từ đó, khái niệm điều khiển vector cũng dựa trên sự lựa chọn này

Trong trường hợp hệ qui chiếu quay với vận tốc là zero (a = 0), ta có hệ qui chiếu với tên gọi là - (hay còn gọi là hệ qui chiếu gắn chặt với stator), và các phương trình của động cơ trong hệ qui chiếu - được biểu diễn như sau [2]:

dt

d i R v dt

d i R

s r r

r r

s r

dt

d i R v dt

d i R

) i i

( P

2 / 3 f f 5 0

f

2 / 3 f f 5 0

f

f

f

) 2 / 3 f 2 / 3 f )(

3 / 2 ( f

) f 5 0 f 5 0 f )(

3 / 2

(

f

s s c

s s b

s a

c b

s

c b

a s

Trang 26

và stator đều nằm trong cùng một hệ qui chiếu quay và do đó vận tốc quay như nhau Các đại lượng khác trong cả stator và rotor như điện áp, dòng, từ thông cũng được biến đổi sang hệ qui chiếu quay Do đó mối quan hệ giữa những biến số trong hệ qui chiếu quay d-q phải được xem xét trong tất cả các ứng dụng của mô hình động của động cơ không đồng bộ

2.1.3 Vetor không gian và mô hình vector không gian của động cơ không

j

c

2 b a

s

s

c

2 b a

3

2

i

v a v a v 3

Trang 27

Các vector không gian là một số phức, do đó chúng có thể được biểu diễn trong mặt phẳng Các thành phần thực và ảo chính là các thành phần trong hệ qui chiếu stator (-) đã được đề cập ở các biểu thức (2.23) Vì vậy, ta có :

s

s

j s s s

s

s

j s s s

s

s

e i ji i

i

e v jv v

Hình 2.3 : Hình minh họa cho vector không gian của dòng và áp stator [2]

Vector không gian từ hệ qui chiếu đứng yên - được biến đổi sang hệ qui chiếu quay d-q theo định nghĩa sau :

s

s s j

được gọi là vector quay vì đã quay các vector trong hệ quy

chiếu   (hay hệ quy chiếu d-q với vận tốc zero) quay một góc

s

 Thay thế các phương trình trong (2.25) vào các phương trình trong (2.26.a), thu được các phương trình biểu diễn vector không gian của dòng và điện áp trong hệ qui chiếu d-q với vận tốc quay bất kỳ như sau:

 

s s

s s

j s qs ds

s

j s qs ds

s

e i ji i

i

e v jv v

Trang 28

trong hệ qui chiếu hai trục d-q Chính nhờ yếu tố hiệu chỉnh này mà khi áp dụng phương trình (2.24), công suất mỗi pha sẽ không đổi khi chuyển hệ quy chiếu Từ công thức (2.7) đến (2.10) và công thức (2.26.b) ta được mô hình động cơ

ba pha trong miền thời gian được biểu diễn trong mặt phẳng phức như sau [2]:

r r

r

s a

s s

s

s

j dt

d i

R

0

j dt

d i R

r

r m s s

s

i L i L

i L i L

s

s r s

r s

j r

s r

j r s r

j s s

s

j r r

j r r

j s s

e i i e

e

e i i e

Trang 29

Hình 2.4 – Vector không gian của dòng và áp stator trong hệ qui chiếu quay

gắn với vector điện áp stator (a = e ; e : tần số góc của điện áp stator)

Từ các phương trình (2.27) và (2.28), ta xây dựng được sơ đồ mạch điện tương đương của động cơ không đồng bộ biểu diễn dưới dạng vector không gian (hình 2.5), tương tự như mạch tương đương biểu diễn dưới dạng vector pha Tuy nhiên, đoạn mạch trong hình 2.5 mô tả cả hai trạng thái quá độ lẫn trạng thái ổn định của động cơ không đồng bộ Các đại lượng vector không gian trong đoạn mạch tương đương sẽ bằng các đại lượng vector pha khi máy đạt được trạng thái ổn định và được biểu diễn trong hệ qui chiếu d-q với vận tốc quay đồng bộ Như đã nêu ở trên, các đại lượng của trục d và trục q được xem như các giá trị thực và ảo của vector không gian Như vậy các vector không gian có thể được xem như là các biến phức trong miền thời gian trong đoạn mạch tương đương

Hình 2.5 – Sơ đồ mạch điện tương đương của máy điện không đồng bộ ba pha [2]

Trang 30

Tóm lại, trong phần này, động cơ không đồng bộ 3 pha được biểu diễn bằng vector không gian trong mặt phẳng phức bằng các phương trình sau [2]:

s sjs s

s qs ds s

j s qs ds

s

r s r

m e

s m r r r r

m s s

s

r a

r r

r s

a

s s

s

s

e i ji i i e

v jv v

v

i Im L

L P

2

3

T

i L i L i

L i L

j dt

d i R 0 j

dt

d i R

2.2 MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ CÓ XÉT ĐẾN TỔN HAO SẮT TỪ

Như đã đề cập, mô hình động cơ ở hình 2.5 được xem xét ở các điều kiện lý tưởng, đó là :

- Dây quấn stator của các pha là hoàn toàn giống nhau và đặt lệch nhau 1

góc 120

0

- Sức từ động được phân bố theo hình sin dọc theo khe hở không khí và khe hở không khí được giả sử không đổi và đồng nhất

- Dây quấn rotor cũng là dây quấn 3 pha cân bằng

- Điện trở và điện cảm tản của các dây quấn được giả sử là không đổi

- Dòng điện xoáy và tổn hao sắt từ được bỏ qua

- Độ từ hóa xem như tuyến tính và bão hòa từ được bỏ qua

Mô hình máy điện không đồng bộ có đề cập đến tổn hao sắt từ về cơ bản được trình bày tương tự mạch điện tương đương vector không gian của máy lý tưởng đã được mô tả ở phần 2.1.3 và được cho ở Hình 2.6 Điện trở tương đương

của tổn hao sắt từ R

Fe được đặt song song với nhánh từ hoá và R

Fe là một hàm

Trang 31

Trong đó thành phần tổn hao sắt từ cơ bản được xác định bằng thực nghiệm Như chúng ta đã biết, các bộ nguồn PMW inverter sẽ tạo ra các sóng hài bậc cao, dẫn đến tạo ra thêm các tổn hao sắt từ tương ứng Tuy nhiên, khó có một đại lượng nào có thể thay thế chính xác tất cả các thành phần tổn hao sắt từ do họa tần bậc cao gây ra Mặt khác, bộ điều khiển vector cũng điều khiển dựa trên các tín hiệu họa tần cơ bản Do đó ảnh hưởng của tổn hao sắt từ đến hệ truyền động cũng được phân tích trong điều kiện giả thiết tín hiệu hình sin và ở trạng thái xác lập Từ đó mạch tương đương Hình 2.6 được sử dụng khi đề cập đến tổn hao sắt từ

do thành phần hài cơ bản gây ra, trong khi những thành phần tổn hao sắt từ do hài bậc cao thì ở một giới hạn nào đó, mô hình này sẽ không chính xác

Luận văn này sẽ khảo sát bộ điều khiển định hướng từ thông rotor kết hợp với kỹ thuật không cảm biến ứng dụng MRAC và thực hiện với cả hai mô hình máy điện không đồng bộ : mô hình máy lý tưởng và mô hình máy có xem xét tổn hao sắt từ

Hình 2.6 – Sơ đồ mạch điện tương đương của máy điện không đồng bộ ba pha có

xét đến tổn hao sắt từ [3]

Như đã đề cập, thành phần tổn hao sắt từ cơ bản được xác định bằng thí nghiệm (theo tài liệu : Levi et al (1996)) Việc thử nghiệm được thực hiện trong

Trang 32

khoảng tần số từ 10Hz đến 100Hz Khi thành phần tổn hao sắt từ cơ bản được biết dưới dạng hàm theo tần số thì điện trở từ hóa trong mạch điện tương đương hình 2.6 có thể tính được dễ dàng Hình 2.7 trình bày kết quả đo đạc liên quan đến tổn hao sắt từ cơ bản (Hình 2.7.a) và điện trở tổn hao từ hóa tương đương (Hình 2.7.b)

Hình 2.7 – Thành phần tổn hao sắt từ cơ bản (a); và trị số của điện trở từ hóa

ương đương (b) Các điểm được xác định bằng thực nghiệm và phân tích xấp xỉ [3]

Hàm số biểu diễn tổn hao sắt từ và điện trở từ hóa cơ bản biến thiên theo tần số được biểu diễn sau đây [3]:

/ 55275 1841

Hz 50 f 2 f 0788 0 f 242 8 92 128

RFe

Hz 50 f 3 1468 f

684 57 f 9658 0 f 0073 0 f 00002087

0

Hz 50 f 2784 0 f 0254 1 f 183 0 f 004585

0 f 00003808

4

2 3

4 Fe

Trang 33

s a

s s

s

m m a

m m s s a

s s s s

s

j dt

d i R

i L j dt

i d L i L j dt

i d L i R

r r

r

m m r r r

r a m m a

m m

r r r r

) (

j dt

d i

R

) i L i L ( j i L j i L j dt

i d L dt

i d L i

m m

m a

m m Fe

dt

d i L j dt

i d L i

m r s Fe m m r r r m m s s

J T

Trong đó : phương trình (2.33) là phương trình điện áp stator; (2.34) là phương trình điện áp rotor và (2.34) là phương trình điện áp của 2 nhánh song song : điện trở và điện kháng từ hoá Ở các phương trình này ta thấy có sự hiện

diện của dòng từ hóa

i   ; vì vậy khi triển khai các phương trình này theo các trục d và q

thì ta sẽ có 7 phương trình gồm: 2 phương trình điện áp stator; 2 phương trình điện áp rotor ; 2 phương trình nhánh từ hóa và 1 phương trình tính momen điện từ

Trang 34

2.3 KẾT LUẬN

Như vậy, trong chương này, chúng ta đã khảo sát đến cơ sở thành lập mô hình và các phương trình tương ứng của máy điện không đồng bộ lý tưởng và mô hình máy khi xem xét tổn hao sắt từ Từ các mô hình cũng như các phương trình đó đã cho phép ta xây dựng nên các mô hình mô phỏng bằng công cụ Matlab/Simulink để mô phỏng hoạt động của động cơ cũng như khảo sát sự khác biệt và ảnh hưởng của tổn hao sắt từ đối với hệ điều khiển định hướng từ thông rotor không dùng cảm biến vận tốc dựa theo mô hình điều khiển thích ứng, sẽ được trình bày ở các phần sau

Trang 35

Chương 3 : Lý thuyết RFOC và MRAC

Chương 3

ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TỪ THÔNG ROTOR (RFOC)

VÀ ƯỚC LƯỢNG VẬN TỐC DÙNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN

THÍCH ỨNG (MRAC)

3.1 NHỮNG KHẢ NĂNG ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG CỦA

MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

Điều khiển độc lập của từ thông và moment lực trong động cơ điện 3 pha có thể thực hiện được bằng cách điều khiển các giá trị tức thời của dòng trong 3 pha của động cơ Các giá trị tức thời của dòng trong 3 pha có thể được điều khiển bằng cách điều khiển vector không gian của dòng trong stator (mà cụ thể là vị trí, hướng và độ dài của vector dòng trong stator so với vị trí của vector không gian của từ thông được chọn để định hướng trong điều khiển vector)

Như đã trình bày trong phần trên, vector không gian của dòng trong hệ qui chiếu quay d-q bao gồm hai thành phần, phần d (hay có thể xem như phần thực của vector) và phần q (hay có thể xem như phần ảo của vector), và hai thành phần này luôn vuông góc với nhau (tương tự như hai vector của hai dòng trong phần kích từ và phần ứng trong động cơ điện một chiều) Như vậy là vector dòng có thể được định hướng theo vector từ thông stator, vector từ thông rotor, hay vector từ thông khe hở không khí Trong các loại điều khiển vector này, động cơ có thể được tiếp dòng (current-fed: bộ biến đổi điện tử công suất được điều khiển bằng câu lệnh dòng) hay là tiếp áp (voltage-fed: bộ biến đổi điện tử công suất được biến đổi bằng câu lệnh áp)

Qua các phân tích so sánh, điều khiển vector với định hướng từ thông rotor và với bộ điều khiển tiếp dòng có cấu trúc đơn giản nhất để đạt được sự phân

id56521562 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com http://www.broadgun.com

Trang 36

tách độc lập giữa điều khiển từ thông và điều khiển moment Cấu trúc của bộ điều khiển trong điều khiển vector với định hướng từ thông stator và định hướng từ thông khe hở không khí phức tạp hơn để được sự phân tách độc lập, cho dù là động cơ được tiếp dòng hay tiếp áp Do đó điều khiển vector với định hướng từ thông rotor và bộ tiếp dòng được dùng rộng rãi trong công nghiệp

Trước đây, điều khiển vevtor định hướng từ thông khe hở không khí và từ thông stator ít được quan tâm và ứng dụng Ngày nay, với sự phát triển của các bộ

vi xử lý và DSPs cho phép thực hiện các phép tính phức tạp với số lượng lớn, thì hai phương pháp định hướng này được nghiên cứu nhiều hơn, đặc biệt là định hướng theo từ thông stator Nếu vector từ thông rotor có thể được ước lượng từ dòng và áp stator thì vector từ thông stator cũng có thể ước lượng chính xác hơn từ thông rotor mà không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của tham số máy, đặc biệt là điện trở và điện cảm tản rotor Vì vậy, điều khiển định hướng từ thông stator và khe hở không khí chính xác hơn điều khiển định hướng từ thông rotor, do đó hai loại điều khiển này được ứng dụng trong những trường hợp đặc biệt, đòi hỏi độ chính xác cao của hệ truyền động và các thông số máy không thể giả định là không đổi như trong điều khiển định hướng từ thông rotor

Khái niệm về điều khiển vector trực tiếp và gián tiếp sẽ được trình bày sau đây Hai khái niệm này được dùng chung cho các loại điều khiển định hướng nói trên Điều khiển vector trực tiếp là các loại điều khiển vetor trong đó vị trí và độ dài của vector không gian của từ thông được chọn để định hướng được xác định bằng cách dùng các đại lượng điện từ (ví dụ như từ thông khe hở không khí, điện áp của stator, dòng của stator, và đương nhiên là các đại lượng này phải được đo trên thực tế) Điều khiển vector gián tiếp là các loại điều khiển vector trong đó

Trang 37

lệnh của hai thành phần d-q của dòng stator trong hệ qui chiếu quay và vận tốc quay của rotor (được đo bằng cảm ứng) Cấu trúc của bộ điều khiển trong điều khiển vector gián tiếp đơn giản hơn cấu trúc của bộ điều khiển vector trực tiếp

Do đó điều khiển vector gián tiếp thường được dùng trong công nghiệp cho những ứng dụng không đòi hỏi độ chính xác quá cao, và đặc biệt là điều khiển vector gián tiếp với định hướng từ thông rotor

3.2 ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TỪ THÔNG ROTOR (RFOC)

3.2.1 Động cơ không đồng bộ với bộ điều khiển tiếp dòng

Khi động cơ được tiếp dòng và được xem xét với điều kiện lý tưởng, tức là dòng thực stator bằng với dòng lệnh :

c c b

b a

Để tiện theo dõi, ta xem lại các phương trình (2.32) biểu diễn các vetor không gian của mô hình động cơ trong một hệ qui chiếu quay đã được trình bày ở chương 2 [2]:

Trang 38

 

s sjs s

s qs ds s

j s qs ds

s

r s r

m e

s m r r r r

m s s

s

r a

r r

r s

a

s s

s

s

e i ji i i e

v jv v

v

i Im L

L P

2

3

T

i L i L i

L i L

j dt

d i R 0 j

dt

d i R

a

r r r

dr

r qr dr

d-axis (Re)

Trang 39

Thay các phương trình (3.3) vào phương trình tính momen (2.31) và kết hợp với phương trình vector không gian dòng stator (2.31), ta được :

r

m s

r r

m

L

L P 2

3 i Im L

L P

Do không sử dụng trực tiếp các phương trình điện áp (2.31) như đã nói ở trên, ta tính dòng rotor từ từ thông rotor và dòng stator như sau (lưu ý rằng vector từ thông rotor lúc này cũng chính là phần thực, do đó không có dấu gạch dưới nữa):

r s

m r r

r r

r

i L T

1 j

dt

d T

1

với

r r

T  / là thời hằng rotor Tách riêng thành phần thực và ảo trong

công thức (3.6) và dùng phương trình i

s trong (2.31), ta được hệ phương trình :

ds m

r r

Trang 40

trình (3.8) cho thấy tần số góc trượt sl r  sẽ tỉ lệ tuyến tính với giá trị trục

q của dòng stator i qs, nếu như độ lớn vector từ thông rotor được giữ không đổi Vì

vậy momen cũng tỉ lệ với tần số góc trượt Nếu dòng i

ds được giữ là hằng số,

momen động cơ có thể thay đổi tức thời bằng cách thay đổi tức thời dòng i

khiển trực tiếp bởi dòng i

ds (có tác dụng tương tự như dòng kích từ của động cơ

DC kích từ độc lập) và momen chỉ phụ thuộc vào dòng i

qs khi từ thông không đổi (tương tự như dòng phần ứng của động cơ DC) Tuy nhiên, sự khác biệt cơ bản đó là đối với động cơ không đồng bộ, thành phần ids và iqs dùng để điều khiển từ thông và momen đều xuất phát từ vector không gian dòng stator, khác với sự độc lập của dòng phần ứng và dòng kích từ của động cơ DC kích từ độc lập

Ngày đăng: 04/04/2021, 06:42

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w