Hệ thống điều khiển số -Ước lượng từ thông doc

Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Hệ thống điều khiển số
-Ước lượng từ thông
-Sensorless control
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Review
Trình bày cách xác định sector của một vector không gian
có biên độ V và tần số f ?
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ước lượng từ thông
• Ước lượng trực tiếp
• Ước lượng gián tiếp
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ước lượng từ thông trực tiếp: ψ
m
-i
s
Dùng 2 cảm biến từ thông đặt vuông
góc để đo từ thông khe hở không khí
và
Suy ra
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ước lượng từ thông trực tiếp: ψ
m
-i
s

(tt)
Moment được tính bởi (P là số cặp cực)
Đo dòng điện stator và từ thông
khe hở để ước lượng từ thông
rotor
Không cần dùng tốc độ rotor
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ước lượng từ thông trực tiếp: v
s
-i
s
Đo dòng điện và điện áp
stator để ước lượng từ
thông rotor
Không cần dùng tốc độ
rotor
Cần dùng khâu tích phân
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ước lượng từ thông trực tiếp: v
s
-i
s
(tt)
Moment được tính bởi (P là số cặp cực)
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ước lượng từ thông trực tiếp: i
s

-ω
Đo dòng điện và tốc độ để
ước lượng từ thông rotor
Không cần dùng khâu tích
phân
Có thể ước lượng ở tốc độ
bằng 0
 Được dùng phổ biến
nhất
P: số cặp cực
Vị trí từ thông rotor  Giải thích???
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ước lượng từ thông: i
s
-ω (review)
Các phương trình mô hình máy điện dạng vector:

ω
r
= ω
a
: tốc độ đồng bộ
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Nếu từ thông ψ
r
trùng với trục d
• Từ thông rotor ψ
r

= ψ
rd
• Thành phần ψ
rq
= 0
Ước lượng từ thông: i
s
-ω (review)
Dòng i
s
(màu đen) và từ
thông ψ
r
(màu xanh) trong
hệ tọa độ quay dq
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ước lượng từ thông trực tiếp: i
s
-ω
(tt)
Chữ ‘e’ bên
trên chỉ giá trị
ước lượng
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Bài tập
Viết các biểu thức để tính từ
thông rotor, góc từ thông và
moment từ các giá trị dòng,

áp đo
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ước lượng gián tiếp
Chỉ cần đo tốc độ hay vị trí
Dấu * chỉ giá trị tham chiếu
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ước lượng gián tiếp
Mô hình điều khiển gián tiếp, tiếp dòng.
Khi xét từ thông rotor là hằng số  i
ds
* cũng là hằng số
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ước lượng gián tiếp
Mô hình điều khiển gián tiếp, tiếp áp
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Điều khiển không cảm biến
Sensorless Control
• Giới thiệu
• Ước lượng tốc độ và từ thông
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Giới thiệu
• Encoder có giá thành khá cao.
• Cần thêm một nguồn DC +/- 5V
• Tín hiệu encoder dễ bị nhiễu
Sensorless control

- Ước lượng tốc độ rotor từ các tín hiệu điện áp và dòng điện
(model based method)
- Điều chỉnh moment và từ thông ( >2-3Hz) rất tốt
- Sai số xác lập chỉ ngang bằng so với encoder phân giải tốt
- Chất lượng động không bằng điều khiển có cảm biến
- Khó điều khiển moment tại tần số/tốc độ thấp
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Giới thiệu
• Tốc độ ω
r
chỉ chính xác khi
R
r
được ước lượng chính xác
• Nói chung, độ chính xác cao
nhất đạt tới 4-8 vòng/phút, cho
dù R
r
chính xác (nếu R
r
không
được nhận dạng online thì sai
số có thể lên 10-20 vòng/phút)
• Tại tốc độ thấp ( 2-3Hz), R
s
phải được ước lượng chính xác
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Giới thiệu

Tại tốc độ thấp
ω
e
L
s
rất nhỏ
Xét mạch tương đương của
động cơ ở xác lập
Tốc độ càng thấp thì V
ψ
càng
nhỏ, và V
r
>> V
ψ
Nếu R
s
không được chính xác
 V
r
sẽ không đúng. Vì thế V
ψ
cũng không chính xác  khó
ước lượng góc từ thông và
moment
 Chất lượng của sensorless
control phụ thuộc vào việc giải
quyết vấn đề ở tốc độ thấp
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện

Ước lượng dùng phương trình định
hướng trường rotor
Định hướng trường
Chứng minh?
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ước lượng dùng phương trình định
hướng trường rotor
Giả sử động cơ hoạt động dưới tốc độ đồng bộ  i
mrd
= i
ds
Để định hướng trường, cho các giá trị lệnh bằng v
sd
và v
sq
, dψ
rd
/dt = 0
và ψ
rq
= 0
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ước lượng dùng phương trình định
hướng trường rotor
ω
e
là giá trị cần đưa vào
động cơ, vì vậy nếu

chính xác thì
cũng chính xác
ˆ
sl

ˆ ˆ
r e sl
  
 
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ước lượng dùng phương trình định
hướng trường rotor
ω
e
được tính từ bộ điều
khiển dòng i
sq
(Nếu cần tăng moment thì
ω
e
phải tăng để tạo thêm
moment)
i
sq
được dùng để tính
i
sd
được dùng để điều khiển
v

sd
ˆ
sl

Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ước lượng dùng phương trình định
hướng trường rotor
ˆ
sl

ˆ
r

và phụ thuộc vào độ
chính xác của các thông số
trong các phương trình điện áp
X và Y phụ thuộc vào R
s

đưa đến vấn đề tốc độ thấp
có giá trị lớn khi
moment thay đổi nhanh  σL
s
không chính xác  định hướng
trường kém
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ước lượng độc lập với định hướng
trường

Nếu hệ qui chiếu quay với tốc độ zero (hệ qui
chiếu gắn với stator)