Chương 7: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐCKĐB I.. Các phương pháp ước lượng vận tốc vòng hở I.1... Khi đó, tốc độ ω được ước lượng theo sơ đồ sau: Hình 7.1: Sơ đồ nguyên
Trang 1Chương 7: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG
TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐCKĐB
I Các phương pháp ước lượng vận tốc vòng hở
I.1 Phương pháp 1
( α β β α)
β α
α β
β α
ω ω
r r
m 2
r
2 r
r r
r r sl
T
L dt
d dt
d
Ψ
− Ψ Ψ
− Ψ
+ Ψ
Ψ Ψ
−
Ψ Ψ
=
−
=
Trong đó: α [ ( sα s sα) σ s sα]
m
r
L
L
−
−
=
m
r
L
L
−
−
=
r
2 r
Ψ
Chứng minh (cách 1):
r
2 r
r r
r r
d dt
d
β α
α β
β α
ω
Ψ + Ψ
Ψ Ψ
−
Ψ Ψ
=
2
r r
2 r
r r
r r r
r s
r r
1
1 dt
d dt
d arctg
dt
d dt
d dt
d
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ Ψ
Ψ + Ψ
Ψ Ψ
−
Ψ Ψ
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ Ψ
Ψ
=
=
=
α
β α
β α
α β α
β
θ φ
ω
r
2 r
r r
r r
d dt
d
β α
α β
β α
ω
Ψ + Ψ
Ψ Ψ
−
Ψ Ψ
=
Chứng minh: ω 2 ( rα sβ rβ sα)
r r
m
T
L
Ψ
− Ψ Ψ
=
Có Lmisq =TrΨrωsl và rd sq
r
m
L
L p 2
3
r
e r
r sl
T p
2 T
L Ψ
=
ω
mà ψr =Lmis +Lrir ⇒ r
r
s r
m r
L
1 i L
L
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+
− Ψ
−
= Ψ
−
r
s r
m r
r r e
L
1 i L
L x p 2
3 xi
p 2
3
( r s)
r
m s
r
m r
L
L p 2
3 i
L
L x p 2
3
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
− Ψ
−
=
Trang 2⇒ ( ) ( )
α β β α
r r
m 2
r
s r r
m 2 r
e r
r
T
L xi T
L T p
2 T
Ψ
= Ψ
Ψ
= Ψ
=
Chứng minh (cách 2):
Có: ψ α = α − ψrα − ωψrβ
r
s r
m r
T
1 i T
L dt
d
α β
β
ψ
r r
r
s r
m r
T
1 i T
L dt
d
r r
r r r s r
m r
r
T
1 i
T
L dt
d
β β
α β
α
α
2 r r
r r r s r
m r
r
T
1 i
T
L dt
d
α α
β α
β
β
r
2 r r
s r s r
m r
r
r
T
L dt
d dt
d
β α β
α α β
α β
β
β
β
ψ
r
m r
r
r r
2
T
L dt
d dt
d
−
−
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−
=
2 r
r s r s r m
2 r
r r
r
T
L dt
d dt
d
ψ
ψ ψ
ψ
ψ ψ
ψ ψ
α β
β
−
−
=
Chứng minh:
dt
d i R u
s s s s s
s
s
ψ
+
=
s s
s s
s
dt
d
−
=
ψ
Và rs Lsr is Lmr ir
+
=
ψ
r r s m
ψ
s s
s s m
s
L
1
i r r
r
−
= ψ
s m
r s r s
2 m s
s m
r s s s
s s m
r s s m
L
L L L L
L 1 L
L i L L
L i
r
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−
−
=
− +
=
s m
r s s
s m
r s
L
L L L
L ψ −σ
=
Ψ
⇒
dt
di L
L L dt
d L
L dt
s m
r s
s s m r
s
Ψ
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−
−
=
Ψ
dt
di L i R u L
L dt
s s
s s s
s s m r
s
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−
−
=
Ψ
dt
di L i
R u L
L dt
s s
s s m
r
α α
Trang 3Hay [ ( ) s]
s s
s s s
s s m
r s
L
=
I.2 Phương pháp 2
β β α α
α β
β α
ψ ψ
ψ ψ
ω
r r r r
r r
r r
i i
dt
d i dt
d i
+
−
=
Trong đó, ( s)
s s
s s m
s
L
1
i = ψ −
( α α) α ( β β) β
α β β
β α α
ψ ψ
ψ ψ
ψ ψ
ψ ψ
ω
r s s s r s s s
r s s s
r s s s
i L i
L
dt
d i L dt
d i L
− +
−
−
−
−
=
s m
r s s
s m
r s
L
L L L
L ψ −σ
= Ψ
m
r s s
m
r
L
L L L
L
−
=
β β
m
r s s
m
r
L
L L L
L
−
=
s s
s s
s
dt
d
−
=
ψ
⇒ ψsα =∫ (usα −Rsisα)dt
(us Rsis )dt
ψ
Trang 4Chứng minh:
s r
s r s r
dt
d i R
0= r + ψr − ωψr
r r
dt
d i R
0= + +
α
β
r r
dt
d i R
0= + −
β β α
r r r r
dt
d i i i R i
α α
β α α β
r r r r
dt
d i i i R i
⇒ α ψ β β ψrα ω(rαψrβ rβψrα)
r
r
dt
d i dt
d i
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
=
⇒
β β α α
α β
β α
ψ ψ
ψ ψ
ω
r r r r
r r
r r
i i
dt
d i dt
d i
+
−
=
II Ước lượng vận tốc vòng kín
Dùng điều khiển thích nghi mô hình (Model Reference Adaptive Control – MRAC)
Mô hình thích nghi:
ω β
ω α α
ω
r
s r
m r
T
1 i T
L dt
d
Ψ
− Ψ
−
=
Ψ
ω α
ω β β
ω
r
s r
m r
T
1 i T
L dt
d
Ψ + Ψ
−
=
Ψ
Mô hình tham khảo:
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−
−
=
Ψ
dt
di L i R u L
L dt
s s
s s s
s s m r
s
Ψ
Sai số mô hình:
r
s
Ψr ω r
= ω α
Ψr Ψrβ – Ψrα ω
β
Hiệu chỉnh sai số:
ε
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ +
=
ω
s
K
K i
Trang 5Khi đó, tốc độ ω được ước lượng theo sơ đồ sau:
Hình 7.1: Sơ đồ nguyên lý bộ ước lượng tốc độ ĐCKĐB ba pha
r r
s s r m
s
T
1 i T
L dt
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−
−
=
β
ω α α
ω
r
s r
m r
T
1 i T
L dt
d
Ψ
− Ψ
−
= Ψ
ω α
ω β β
ω
r
s r
m r
T
1 i T
L dt
d
Ψ + Ψ
−
= Ψ
chỉ số “ω” góc trên phải chỉ từ thông được tính trực tiếp từ tốc độ ước lượng ω
Nhận xét:
Theo hệ phương trình (7.1) thì từ thông rotor (xét trong hệ tọa độ stator)
phụ thuộc vào tốc độ ω
Mặc khác, bộ ước lượng từ thông đã cho kết quả tương đối chính xác về
giá trị của vector từ thông rotor
Như vậy, nếu tốc độ ước lượng ω trong phương trình (7.1) khác với tốc độ
thực của động cơ thì vector từ thông ( ω
α
Ψr , ω
β
Ψr ) tính được ở phương trình (7.1) sẽ sai lệch với vector từ thông (Ψrα, Ψrβ) ước lượng Sai lệch này
được định nghĩa bằng:
r
s
Ψr ω r
= ω α
Ψr Ψrβ – Ψrα ω
β
nếu sai lệch ε càng nhỏ thì tốc độ ước lượng của động cơ sẽ càng gần bằng
với tốc độ thực của động cơ
Bộ ước lượng tốc độ cho động cơ KĐB ba pha sử dụng khâu hiệu chỉnh tích
phân tỉ lệ PI để giảm thiểu sai lệch giữa hai vector từ thông trên:
ε
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ +
= ω
s
K
K i
Mô hình thích nghi
hệ pt (7.1)
ω
ψ s r
ˆr
ω
s
K
K i
r
s
Ψr ω r
pt (7.2)
ε
từ thông ước lượng
Mô hình
tham khảo
s r
ψr
s
s
ur
s s
i
r
s
s
i
r
Trang 6III Điều khiển không dùng cảm biến
(Sensorless Vector Control - SVC)
Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển định hướng từ thông rotor không dùng cảm ứng vận tốc:
Trang 7Đáp ứng mô phỏng:
0
20
40
60
80
100
120
tim e (s)
toc do dat toc do dap ung toc do uoc luong
Hình 7 : Đáp ứng của bộ ước lượng
tốc độ với mô hình lý tưởng
0
20
40
60
80
100
120
tim e (s)
Wes
toc do dat toc do dap ung toc do uoc luong
Hình 7 : Đáp ứng của bộ ước lượng
tốc độ với mô hình có sai lệch
Trang 8Đáp ứng trên hệ thực:
