Xây dựng mô hình và điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ 3

Khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 3 :

ĐKĐCKĐB3P

PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VỊNG

TRỄ VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID , PHƯƠNG PHÁP ƯỚC
LƯỢNG TỪ THƠNG
3.1 Phương pháp điều khiển vịng trễ dịng điện
Trong điều khiển động cơ, các bộ nghịch lưu nguồn áp được sử dụng, cấp
điện áp cho động cơ thông qua nguồn DC. Tuy nhiên, do việc sử dụng bộ biến tần
nguồn áp điều khiển kiểu vòng trễ (hysteresis) từ dòng điện hời tiếp của đợng cơ và
dịng điện tham khảo được tính tốn nên có thể xem đợng cơ luc này như được tiếp
dòng.
Phương pháp này dựa trên việc giữ dòng điện thực cần điều khiển được phép
dao động quanh giá trị đăt một khoảng giá trị gọi là sai số vòng trễ (hysteresis
band). Sai lệch giữa giá trị thực và giá trí đăt có thể dương hoăc âm tuy nhiên ở đây
chỉ quan tâm đến giá trị tuyệt đối. Trạng thái các khóa IGBT nhất định sẽ thay đởi
mợt khi sai lệch vượt quá sai số vòng trễ đăt trước, nếu sai số vịng trễ lớn thì tần
suất đóng cắt các khóa IGBT chậm, và ngược lại. Trên hình giả sử với pha a, khóa
trên đóng khóa dưới mở, trạng thái này sẽ được giữ nguyên nếu sai lệch |Δia| nhỏ
hơn hysteresis band. Khi dòng điện thực trên pha a lớn hơn tổng giá trị đăt và
hysteresis band tức sai lệch |Δia| lớn hơn hysteresis band, khóa trên sẽ mở và khóa
dưới đóng. Dịng điện thực luc này bị giảm đi sai lệch |Δia| sẽ lại nhỏ hơn hysteresis
band. Vì giá trị dịng điện thực phụ tḥc vào các trạng thái điều khiển và chế độ
hoạt động của động cơ nên tần số đóng cắt khơng thể dự đoán được và luôn thay
đổi.

31

Khóa luận tốt nghiệp

ĐKĐCKĐB3P

Hình 3.1 Điều khiển tiếp dịng dùng hystersis

Ưu điểm:
Đáp ứng quá độ nhanh.
Giá thành thấp, thực hiện đơn giản.
Nhược điểm:
Tần số đóng ngắt ln thay đởi.
Đợc lập giữa các pha
Điều khiển bằng mạch analog nên đợ chính xác thấp.
Dao đợng của dịng điện điều khiển lớn khi xác lập.
Dịng điện và điện áp ngõ ra có chứa các sóng hài khơng phải tần số
cơ bản.
Các nhược điểm vừa nêu làm cho khả năng ứng dụng của phương pháp này
hạn chế với các tải có cơng suất lớn.

32


Khóa luận tốt nghiệp

ĐKĐCKĐB3P

Hình 3.2 Ngun lí điều khiển dịng dùng hysteresis

Điện áp các pha được xác định như sau:

𝑣𝑎𝑛
2
𝑉𝐷𝐶
[ 𝑣𝑏𝑛 ] =
[ −1
3
𝑣𝑐𝑛
−1

−1
2
−1

−1
−1
2

𝑎
] [𝑏 ]
𝑐

Các điện áp dây (line to line voltage) 𝑣𝑎𝑏 , 𝑣𝑏𝑐 , 𝑣𝑐𝑎

𝑣𝑎𝑏
1
[ 𝑣𝑏𝑐 ] =𝑉𝐷𝐶 [ 0
𝑣𝑐𝑎
−1

−1
1
0

𝑎
] [𝑏 ]
𝑐

0
−1
1

33

:


Khóa luận tốt nghiệp

ĐKĐCKĐB3P

Hình 3.3 Mơ phỏng bợ nghịch lưu ng̀n áp điều khiển bằng dịng điện kiểu
hysteresis trên SIMULINK

3.2 Phương pháp ước lượng từ thông :
Để điều khiển động cơ , ta cần ước lượng từ thông của rotor , sau đó tính toán ra góc
của từ thơng , cuối cùng đưa về bộ điều khiển , dùng để tính toán ra các dịng tham chiếu.
Ta có, với hệ trục α-β thì 𝜔𝑑 = 0 :
𝑣αs = 𝑅𝑠 𝑖α𝑠 +

𝑑𝜆αs
− 𝜔𝑑 𝜆βs
𝑑𝑡

𝜆αs = ∫( 𝑣αs − 𝑅𝑠 𝑖α𝑠 )𝑑𝑡
𝑣βs = 𝑅𝑠 𝑖βs +

𝑑𝜆βs
+ 𝜔𝑑 𝜆αs
𝑑𝑡

𝜆βs = ∫( 𝑣βs − 𝑅𝑠 𝑖β𝑠 )𝑑𝑡
Mà :
𝜆αs = 𝐿𝑠 𝑖αs + 𝐿𝑚 𝑖αr =>𝑖αr =
𝜆αr = 𝐿𝑟 𝑖αr + 𝐿𝑚 𝑖αs

𝜆αs −𝐿𝑠 𝑖αs
𝐿𝑚

(1)

(2)

Thay 1 vào 2 :
𝜆αr =

𝐿𝑟
(𝜆 − 𝐿𝑠 𝑖αs ) + 𝐿𝑚 𝑖αs
𝐿𝑚 αs

=

𝐿𝑟
𝐿𝑟 𝐿𝑠
𝜆αs + (𝐿𝑚 −
)𝑖
𝐿𝑚
𝐿𝑚 αs

34


Khóa luận tốt nghiệp

ĐKĐCKĐB3P

Tương tự :
𝜆βs = 𝐿𝑠 𝑖βs + 𝐿𝑚 𝑖βr => 𝑖βr =

𝜆βs −𝐿𝑠 𝑖βs
𝐿𝑚

𝜆βr = 𝐿𝑟 𝑖βr + 𝐿𝑚 𝑖βs
𝜆βr =

𝐿𝑟
(𝜆 − 𝐿𝑠 𝑖βs ) + 𝐿𝑚 𝑖βs
𝐿𝑚 βs
=

𝐿𝑟
𝐿𝑚

𝜆βs + (𝐿𝑚 −

𝐿𝑟. 𝐿𝑠
𝐿𝑚

)𝑖βs

Dựa vào các công thức trên ta tạo khối ước lượng từ thông:

Hình 3.4 Khối ước lượng từ thông

35