ƢỚC LƢỢNG từ THÔNG TRONG điều KHIỂN VECTOR tựa từ THÔNG rôt ĐỘNG cơ KHÔNG ĐỒNG bộ

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN







NGUYỄN THỊ XUÂN THU







ĐỀ TÀI: ƢỚC LƢỢNG TỪ THÔNG TRONG ĐIỀU KHIỂN VECTOR TỰA TỪ
THÔNG RÔT ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ





TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thái Nguyên - Năm 2014

2

ĐỀ TÀI : ƢỚC LƢỢNG TỪ THÔNG TRONG ĐIỀU KHIỂN VEC TƠ TỰA TỪ THÔNG ROTO
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
1) Lý do chọn đề tài.
Trong thuật toán điều khiển tựa từ thông roto – FOC đòi hỏi lượng phản hồi là đại lượng từ thông roto. Việc đo
đại lượng từ thông roto gặp rất nhiều khó khăn trong thực tế, độ tin cậy thấp và tăng chi phí của hệ thống. Chính
vì vậy, trong thuật toán điều khiển FOC đòi hỏi thuật toán ước lượng đại lượng từ thông roto từ các đại lượng
khác đo được.
2) Mục tiêu nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu.
Mục tiêu nghiên cứu luận văn:
- Xây dựng mô hình động cơ không đồng bộ trên các hệ trục tọa độ abc, hệ trục tọa độ

và hệ trục
tọa độ dq
- Tìm hiểu cấu trúc thuật toán điều khiển FOC
- Xây dựng mô hình ước lượng từ thông từ các đại lượng dòng điện stato
- Thiết kế các bộ điều khiển dòng điện theo phương pháp bù tách kênh

- Nghiên cứu điều khiển bằng mô phỏng.
- Nghiên cứu bằng thực nghiệm.
3) Nội dung của luận văn
Chƣơng 1: Tổng quan về mô hình điều khiển FOC động cơ không đồng bộ trong không gian véc tơ
Chƣơng 2: Nguyên lý điều khiển vector tựa từ thông rô to
Chƣơng 3: Thiết kế điều khiển
Chƣơng 4: Mô phỏng và thí nghiệm tại phòng thí nghiệm của trường Đai học Kỹ thuật Công nghiệp
Thái Nguyên.
Kết luận và kiến ngh

Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN FOC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ TRONG KHÔNG
GIAN VEC TƠ

3

1.1 Giới thiệu chung về động cơ không đồng bộ
1.1.1. Lịch sử ra đời của động cơ không đồng bộ
- Động cơ không đồng bộ xoay chiều được Faraday phát minh ra năm 1833.
- Ngày nay động cơ xoay chiều được chia làm hai loại động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ.
- Một trong những vấn đề quan trọng trong dây truyền tự động hóa là việc điều chỉnh tốc độ của động. Đặc biệt
là động coe xoay chiều rôto lồng sóc.
- Điều khiển động cơ không đồng bộ với hướng điều khiển U/f, điều khiển trực tiếp mômen động cơ.
1.1.2. Cấu tạo động cơ không đồng bộ
Động cơ không đồng bộ gồm 2 phần stator (phần tĩnh) và rotor (phần quay) .
1. Stator:Gồm vỏ máy, lõi sắt, dây quấn.
2. Rôto: Trục, lõi sắt và dây quấn
1.1.3. Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha
Động cơ không đồng bộ làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi đặt điện áp 3 pha vào ba dây quấn
3 pha đạt đối xứng trong lõi thép stator, khi đó trong khe hở không khí xuất hiện từ trường quay mà thành phần

bậc 1 của từ truờng này quay với tốc độ góc là:

1
2 f
p




trong đó: f là tần số dòng điện cáp cho stator
p là số đôi cực của dây quấn stator
1.1.4. Ứng dụng, ƣu và nhƣợc điểm của động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha
* Ƣu điểm:
- Giá thành hạ.
- Bảo dưỡng nhanh.
- Vận Hành tin cậy, chắc chắn.
- Có thể dùng trực tiếp lưới điện xoay chiều ba pha nên không cần thêm trang thiết bị biến đổi.
- Có khả năng làm trong môi trường khắc nghiệt.
* Nhƣợc điểm:
- Điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn.
- Có các chỉ tiêu khởi động xấu so với động cơ một chiều.
*Ứng dụng:
4

- Trong nông nghiệp được dùng làm máy bơm hay maý gia công nông sản phẩm
- Trong đời sống hàng ngày động cơ không đồng bộ ngày càng chiếm một vị trí quan trọng với nhiều ứng
dụng như: quạt gió, động cơ tủ lạnh,
- Trong công nghiệp động cơ không đồng bộ thường được dùng làm nguồn động lực cho máy cán thép
loại vừa và nhỏ, cho các máy công nghiệp nhẹ,
1.2. Mô hình ba pha của động cơ không đồng bộ

Động cơ không đồng bộ có các dây quấn ba pha ở roto và stato,được nghiên cứu ở đây với các giả thiết:
- Khe hở không khí là đều
- Mạch từ tuyến tính
- Các dây quấn là đối xứng và được bố trí sao cho từ thông dọc theo chu vi khe hở không khí có dạng hình sin

i
as
i
cs
i
bs
ω

θ
m
U
bs
U
cs
U
as
R
e
i
ar
i
br
i
cr
U

ar
U
cr
U
br

Hình 1.1. Sơ đồ dây quấn tập trung của KĐB

Hình 1.2. Sơ đồ 3 pha quy đổi về stato của KĐB
Căn cứ vào sơ đồ quy đổi và các ký hiệu quy ước, có thể dễ dàng viết ra được hệ các phương trình cơ bản của
điều khiển trong không gian 3 pha quy đổi về stato
5

' ' ' '
s s r s
r
r r r r
d
u R I
dt
d
u R I e
dt










  


(1.4)

 
 
'
'
' ' ' ' ' ' '
. . . .
. . .
m
s s s m r s s s r s m
r m s r r s r m s r r m
L I L I L I L I I
L I L I L I L I I


  
  

      




      




(1.5)
 
 
'
' ' '
. . .
3
mb mc ar ma br cr
p
M i i i
  

   


(1.6)
1.3. Đại lƣợng véc tơ không gian
1.4. Mô hình động cơ không đồng bộ trong các hệ tọa độ trực giao
1.4.1. Mô hình trong hệ tọa độ gắn với stato (0)
Giả thiết dq đối xứng, điện áp
as
u
,
bs
u
,
cs

u







Hình 1.8. Biểu diễn vector trên hệ trục αβ
6

e
αr
R
s
R
r
L
ϭs
L
ϭr
i
αs
i
αr
L
m
Ψ
αr
u

αs
u
αr
e
βr
R
s
R
r
L
ϭs
L
ϭr
i
βs
i
βr
L
m
Ψ
βr
u
βs
u
βr
Ψ
αs
Ψ
βs

Hình 1.9. Sơ đồ thay thế của động cơ không đồng bộ trong hệ trục (0

)


R
s
R
r
1
L
s
1
s
1
L
r
XX X X X
L
m
X
X
X
3p‟
2
R
r
R
s
1

s
1
L
r
1
s
1
L
s
XX X X X
L
m
p‟
J.s
X
X
X
1
s
u
sα

u
sβ
ψ
αs
ψ
βs
ψ
αs

ψ
βs
i
βs
i
αs
i
αr
i
βr
M
M
c
ψ
βr
ψ
αr
u
βr
u
αr
-
-
-
-
-
-
-
-
-

-
-

Hình 1.10. Sơ đồ cấu trúc của động cơ trong hệ tọa độ (0

)
1.4.2. Mô hình trong hệ tọa độ quay đồng bộ (dq0 )
Các đại lượng véc tơ không gian cũng có thể được biểu diễn trong hệ tọa độ trực giao d, q, quay vơi tốc độ
s


7


e
dr
R
s
R
r
L
ϭs
L
ϭr
i
ds
i
dr
L
m

Ψ
dr
u
ds
u
dr
e
ds
e
qr
R
s
R
r
L
ϭs
L
ϭr
i
qs
i
qr
L
m
Ψ
qr
u
qs
u
qr

e
qs
Ψ
ds
Ψ
qs

Hình 1.13. Sơ đồ thay thế điều khiển trong hệ trục tọa độ dq
Từ các phân tích và sơ đồ thay thế có thể dẫn ra được hệ phương trình sau với
 
 
.
,,





. . .
s
T
T
j
s as s s
ds
ds s ds s qs
qs
qs s qs s ds
dr
rs r dr sl qr

qr
qr r qr sl dr
ds s ds M dr dr M ds r dr
s qs M qr qr M qs r qr
u u e u u
d
U R i
dt
d
U R i
dt
d
U R i
dt
d
U R i
dt
L i L i L i L i
qs L i L i L i L i

  












  
  
  
  
   
   

(1.15)
1.4. 3. Mô hình trong hệ tọa độ gắn với roto (D, Q, O)


8

Hình 1.15. Sơ đồ thay thế điều khiển trong hệ tọa độ gắn với roto
 
.
'
.
.
3
. . .
2
Ds Qs
Qs Ds
Ds
Ds S Ds Qs
Qs
Qs S Qs Ds

Dr
Dr r Dr
Qr
Qr r Qr
Qs Dr Ds Qr
e
e
d
U R i
dt
d
U R i
dt
d
U R i
dt
d
U R i
dt
M p i i












  
  




(1.16)
Phương trình (1.16) bao gồm các biểu thức tính từ thông trong các trục D, Q giống như trong hệ phương trình
(1.6) được biểu diễn bởi sơ đồ như hình 1.16.

Hình 1.16. Sơ đồ cấu trúc của điều khiển trong hệ tọa độ gắn với roto



9

CHƢƠNG 2
NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN VÉC TƠ TỰA TỪ THÔNG ROTO
Phương pháp điều khiển vecto tựa từ thông roto dựa trên mô hình động cơ trong hệ trục tọa độ quay
đồng bộ, trong đó hệ trục được gắn vào vecto từ thông roto, có thể làm được như vậy là do vecto không gian của
từ thông roto quay với tốc độ đồng bộ, vecto từ thông roto nằm ở roto nên sự biến thiên vị trí góc của nó phụ
thuộc vào tốc độ góc của roto (tốc độ cơ khí), hơn nữa vecto từ thông roto chịu ảnh hướng của dòng điện mạch
roto, trong đó hằng số thời gian điện từ của mạch roto (L
r
/R
r
) nói chung là khá lớn hơn hằng số thời gian điện từ
của mạch stato (L
s

/R
s
), những điều này nói lên rằng vecto từ thông roto biến thiên (cả về biên độ và vị trí pha)
chậm hơn các vecto không gian còn lại. Đó là lý do tại sao lại “tựa” vào từ thông roto.
2.1. Nguyên lý điều khiển
Để diễn giải phương pháp ta hãy vẽ lại hình 1.12 trong đó hệ trục tọa độ dq được tựa vào vecto từ thông rô to
hình 2.1
α≡a
s
ψ
r
ω
s
jq
i
qs
i
s
i
ds
θ
s
γ
i
O
d
u
qs
u
s

θ
m
θ
sl
ω
a
r

Hình 2-1 Đồ thị véc tơ cho trường hợp tựa hệ trục d,q và véc tơ từ thông roto
Bằng nguyên lý điều khiển trên đây ta đã “biến đổi” động cơ không đồng bộ roto lồng sóc về mô hình tương
ứng động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
M
i
u
Ф
M
ds
i
ds
u
r

qs
u
qs
i
k
i
k
u

Hình 2-2 . Sự tương đồng giữa động cơ không đồng bộ trong hệ tọa độ tựa từ thông rôto và động cơ một chiều
kích từ độc lập
10


Hình 2.3. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vecto tựa từ thông roto
2.2. Tổng quan về biến tần
2.2.1. Biến tần sử dụng trong công nghiệp
Điều chỉnh tốc độ động cơ là dùng các biện pháp nhân tạo để thay đổi các thông số nguồn như điện áp
hay các thông số mạch như điện trở phụ, thay đổi từ thông … Từ đó tạo ra các đặc tính cơ mới để có những tốc
độ làm việc mới phù hợp với yêu cầu của phụ tải cơ. Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ:
2.2.2. Các loại biến tần
- Biến tần trực tiếp
- Biến tần gián tiếp

Hình 2.4. Sơ đồ cấu trúc của biến tần gián tiếp
2.3. Các phƣơng pháp điều khiển nghịch lƣu
- Điều chỉnh điện áp một chiều:
- Điều chỉnh điện áp phía xoay chiều:
11

- Điều chỉnh bằng cách cộng điện áp của nhiều nghịch lưu:
- Điều chỉnh xung điện áp:
Hiện nay có 2 phương pháp điều chế cơ bản:
- Phương pháp PWM thông thường.
- Phương pháp PWM véctơ không gian (SVPWM).
2.3.1. Phương pháp PWM thông thường
Dựa vào dạng sóng mang có thể có phân thành:
- Điều chế một cực tính.

- Điều chế hai cực tính


Hình 2.5 Điều chế độ rộng Xung ( a. Hai cực tính; b. Một cực tính)
- Phương pháp điều chế PWM thông thường trong nghịch lưu áp ba pha
12


Hình 2.6. Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển nghịch lưu áp ba pha PWM thông thường.
2.3.2. Phương pháp điều chế vector không gian SPWM
Do sự phát triển mạnh mẽ của các thiết bị điện tử công suất đã dẫn đến yêu cầu cần PWM
SPWM là một phương pháp hiệu quả cao để tạo ra sáu xung điều khiển nghịch lưu cho một hệ truyền động.

Hình 2.8. Nghịch lưu áp ba pha (a) và đồ thị điện áp ra sáu bậc (b).
Với bộ nghịch lưu nguồn áp ba pha sẽ chỉ có 8 trạng thái van cho phép ứng với mỗi trạng thái van này,các
điện áp pha có giá trị tương ứng được tính toán như sơ đồ mạch tải .Vectơ không gian
u
được tính toán trong
tọa độ ba pha
 
2
2
3
A B C
u u au a u  

(2.7)
Hoặc trong tọa độ

:

13

 
1
2
3
1
()
3
A B C
BC
u u u u
u u u



  








(2.8)
Từ đó ta tính được các vectơ biên chuẩn: 6 vectơ
100 010 001 110 011 101
, , , , ,V V V V V V
diễn trên có độ lớn

bằng 2/3U
DC
, góc pha cố định lệch nhau một góc
0
60
tạo thành một lục giác đều chia mặt phẳng
0

thành
6 phần bằng nhau, gọi là các sectơ. 2 vectơ còn lại
000 111
,VV

có độ dài bằng không ứng với trạng thái van 0 và
7.

Hình 2.10. Các vectơ biên chuẩn và các sectơ


Bảng 2.1. Trạng thái các van , các vectơ biên chuẩn và vectơ
u


Vectơ biên
chuẩn
Van dẫn
u
A
u
B

u
c

u

100
V

1,4,6
(2/3)
DC
V

-(1/3)
DC
V

-(1/3)
DC
V

(2/3)
DC
V

110
V

1,3,6

(1/3)
DC
V

(1/3)
DC
V

-(2/3)
DC
V

(2/3)
DC
V
/3j
e


010
V

2,3,6
-(1/3)
DC
V

(2/3)
DC
V

-(1/3)
DC
V

(2/3)
DC
V
2 /3j
e


14

011
V

2,3,5
-(2/3)
DC
V

(1/3)
DC
V

(1/3)
DC
V

(2/3)
DC
V
j
e


001
V

2,4,5
-(1/3)
DC
V

-(1/3)
DC
V

(2/3)
DC
V

(2/3
DC
V
4 /3j
e


101
V

1,4,5
(1/3)
DC
V

-(2/3)
DC
V

(1/3)
DC
V

(2/3)
DC
V
5 /3j
e


000
V
,
111
V

1,3,5

2,4,6
0
0
0
0

CHƢƠNG 3
THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN
3.1. Thiết kế bộ điều khiển dòng điện
sd
i
và
sq
i

3.1.1. Mô hình gần đúng của động cơ không đồng bộ trong hệ tọa độ d,q tựa từ thông roto.
Trong không gian d, q tựa từ thông roto, các đại lượng điện từ biến thiên chậm và có thể coi là các đại lượng
một chiều :
L
sϭ
L
rϭ
L
m
ψ
Ds
Ψ
rdq
i
rdq

i
sdq
i
mdq

Hình 3.1. Dòng điện động cơ trên trục d, q
Nếu nhìn từ hai điểm A, B của sơ đồ trên ta có thể thấy sự tương đồng giữa mô hình động cơ không đồng bộ
trong hệ trục d, q tựa từ thông roto với mô hình động cơ một chiều kích từ độc lập.
Cũng từ đó có thể dễ dàng lập được sơ đồ cấu trúc như trên hình 3.3 với ký hiệu bổ sung
15


1/R
s
1+sT
s
L
m
1+sT
r
L
s
L
nm
1/R
nm
1+sT
nm
X
X

X
i
sd
i
sq
e
sd
e
sq
u
sd
u
sq
ψ
rd
ψ
rd
e
rq
ω
se
ω
s
-
-

Hình 3.3. Mô hình gần đúng của động cơ không đồng bộ trong hệ tọa độ tựa từ thông roto.
3.1.2. Tổng hợp hai bộ điều khiển dòng điện riêng rẽ có bù tách kênh

Hình 3.4. Sơ đồ khối của mạch vòng dòng điện

sd
i
và
sq
i

R
11
(s)
R
12
(s)
R
21
(s)
R
22
(s)
u
*
isq
u*
isd
u
isd
u
isq
u
sq
u

sd
-
-
-
w
s
+

Hình 3.5. Cấu trúc điều khiển dòng điện và tách kênh
16


αβ

dq
X
X
R‟
11
R‟
22
1/K
NL
1/K
NL
ψ
sq
ψ
sd
ψ

sβ

ψ
sα
ω
s
ω
s
u
d
u
q
u
*
isd
u
isd
u
isq
u
*
isq
-
+
-
-

Hình 3.6. Điều khiển dòng riêng rẽ có bù sức điện động e
sd
và e

sq
R
11
và R
12
được lấy theo (3.7).
3.2. Thiết kế bộ điều khiển từ thông roto
Căn cứ biểu thức (2.1) và hình 2.2 có thể dễ dàng lập được mô hình để thiết kế bộ điều khiển từ thông roto,
L
m
1+pT
r
1
R
ψ
MHTT
Ψ
r
*

ψ
r
i
*
ds
i
ds
Ψ
r
-

(Ha)
3p‟ L
m

.
2 L
r
X
p‟
J.s
L
m
ω
-
M
C
M
M
*
~ i
qs
i
ds
ψ
r

(Hb)

Hình 3.7. (a) Mô hình mạch vòng điều khiển từ thông.(hb) (b) Sơ đồ khối hàm truyền hệ FOC-IM

3.3. Ước lượng từ thông rô to

Hình 3.8. Mô hình ước lượng dòng điện stato
ˆ
sd
i
và
ˆ
sq
i

17


Hình 3.9. Mô hình ước lượng từ thông
CHƢƠNG 4
MÔ PHỎNG VÀ THÍ NGHIỆM
4.1. Tính toán các thông số động cơ
Chương này sẽ tính toán các thông số mô phỏng để kiểm nghiệm thuật toán vừa được thành lập ở chương
2 và các bộ điều khiển được thành lập ở chuong 3

4.1.1.Tính
,,
r s m
L L L
từ mô hình thay thế máy điện
18

Mô hình thay thế máy điện xoay chiều theo […] như sau

Hình 4.1. Mô hình tính toán máy điện xoay chiều
4.2.Mô phỏng hệ thống điều khiển trên Matlab - Simulink
4.2.1.Mô hình mô phỏng
Từ các thông số của động cơ vừa tính toán được ta sử dụng các công thức tính toán thông số bộ điều khiển tốc
độ, bộ điều khiển từ thông và bộ điều khiển dòng điện dưới dạng các mflie ở phần phụ lục để tính tính toán ta có
bộ thông số như bảng 4.
Bảng 4.3. Thông số các bộ điều khiển

Mô hình mô phỏng điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ sử dụng phương pháp điều khiển tựa vector từ
thông – FOC được mô tả ở hình 4.2.

Hình 4.2. Mô hình mô phỏng điều khiển động cơ không đồng bộ sử dụng thuật toán FOC
Trong mô hình mô phỏng ở trên động cơ không đồng bộ ba pha được xây dựng trên hệ trục tọa độ dq các
phương trình được viết trong hàm S – funcion „‟asmcdq.c‟‟.
19


Hình 4.3. Mô hình động cơ không đồng bộ trên trục dq
Hình 4.4. thể hiện mô hình bộ điều khiển dòng điện có bù tách kênh như đã trình bày ở hình 3.5.

Hình 4.4.Mô hình mô phỏng bộ điều khiển dòng điện có bù tách kênh
Khối ước lượng từ thông và tính toán góc quay của roto lần lượt được thể hiện như hình 4.5 và hình 4.6.

Hình 4.5. Bộ ước lượng từ thông roto
4.2.2.Kết quả mô phỏng khi thay đổi mô men động cơ
Tại thời điểm ban đầu đặt giá trị tốc độ
ef
20( / )
r
rad s



, lượng đặt từ thông
ef
1W
r
Fb
. Momen đầu vào tai
thời điểm ban đầu là 50(Nm) tại thời điểm 5(s) momen động cơ bị thay đổi xuống 0(Nm) ứng với trường hợp
động cơ chạy không tải
20


Hình 4.7. Đáp ứng tốc độ khi thay đổi momen

Hình 4.8. Đáp ứng từ thông khi thay đổi momen
Từ hình 4.7 và hình 4.8 ta thấy đáp ứng của từ thông và tốc độ đã bám theo được lượng đặt mong muốn. Khi giá
trị momen thay đổi giá trị thực của momen và tư thông có thay đổi một lượng nhỏ, nhưng sau một thời gian
ngắn khoảng 0.2(s) giá trị thực lại bám theo được giá trị đặt.
Chúng ta có thể thấy lượng đặt bám theo lượng thực rất nhanh bất kể có các biến động bên ngoài

Ha

Hb
Hình 4.11. Dòng điện
abc
i
khi thay đổi mome
Hình 4.11 (a) là kết quả dòng điện
abc

i
khi thay đổi momen, hình 4.11(b) là hình phóng to của hình 4.11(b)
21

4.2.3.Kết quả mô phỏng khi thay đổi lượng đặt từ thông
Tại thời điểm ban đầu lượng đặt từ thông được đặt ở 0.5(Wb) đến thời điểm 2(s) lượng đặt từ thông được tăng
lên đến giá trị 1(Wb). Ban đầu lương đặt tốc độ là 20(rad/s) sau 5(s) lượng đặt tốc độ là -20(rad/s). Gía trị
momen được giữ không đổi ở giá trị 50(N.m)

Hình 4.12. Đáp ứng từ thông
Từ hình 4.12 ta thấy khi lượng đặt từ thông thay đổi thì giá trị thực của từ thông vẫn bám theo được giá trị
mong muốn.
Khi các giá trị từ thông và tốc độ thay đổi thì các giá trị đặt của hai bộ điều khiển dòng điện cũng bị biến động
tuy nhiên các giá trị thực của chúng đáp ứng rất nhanh có thể coi như là tức thời với các biến động


( Ha)


( Hb)
Hình 4.15. Đáp ứng dòng điện
abc
i

4.3. Đánh giá kết quả bằng thực nghiệm
4.3.1. Cấu hình thực nghiêm về điều khiển véc tơ tựa từ thông rô to động cơ không đồng bộ
22


Hình 4.16. Động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc

Hình 4.17. Biến tần M440.siemensJPC
4.3.2. Giới thiệu về mô hình thực nghiệm
4.3.3. Các kết quả thực nghiệm
- Trường hợp khi thay đổi lượng đặt tốc độ động cơ có đảo chiều
Ban đầu lượng đặt tốc độ là 550v/p sau 20s lượng đặt tốc độ là -550v/p
23


Hình 4.22. Kết quả thực nghiệm khi thay đổi lượng đặt tốc độ
- Trường hợp khi đáp ứng tốc độ khi thay đổi mô men
Tại thời điểm ban đầu giá trị tốc độ đặt 850vg/ph khi có tải vào thì tốc độ sụt suống là 825vg/ph sau đó bù lai là
850vg/ph.

Hình 4.23. Kết quả thực nghiệm đáp ứng tốc độ khi thay đổi mô men
4.3.4. Đánh giá kết quả mô phỏng và thực nghiệm
1. Khi thay đổi giá trị mô men tải hệ thống có đáp ứng tốc độ là vô sai tĩnh (hình 4.7 trang 66). Điều này thực
hiện được khi từ thông kích thích rô to được khóa chặt là hắng số khi có nhiễu tải , hình 4.8 trang 67. Điều này
đã chứng minh được những dự đoán ở phần nói đầu, trang 2, là chính xác.
2. Những kết luận như trên đã được khẳng định từ kết quả mô phỏng ở hình 4.12, trang 69, khi thay đổi lượng
đặt của từ thông rô to.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận:
Nội dung cơ bản trong luận văn tập trung vào nghiên cứu ƣớc lƣợng từ thông trong điều khiển véc tơ tựa từ
thông roto động cơ không đồng bộ
Với mục tiêu đặt ra nội dung luận văn đã hoàn thành các nội dung sau:
24

- Xây dựng, phân tích mô hình toán học động cơ không đồng bộ trên các hệ trục tọa độ abc, hệ trục tọa độ


và
hệ trục tọa độ dq.
- Từ thông của động cơ là một đại lượng phản hồi trong thuật toán điều khiển tựa từ thông FOC. Tuy nhiên việc
đo trực tiếp đại lượng từ thông gặp nhiều khó khăn trong thực tế vì vậy đòi hỏi đại lượng này cần được ước
lượng từ các đại lượng khác. Trong luận văn này tác giả đã đề ra phương pháp ước lượng từ thông từ các đại
lượng dòng điện stato đo được bằng cảm biên dòng .
- Các thuật toán và mô hình điều khiển được mô phỏng trên phần mềm Matlab/Simulink nhằm kiểm chứng tính
logic, đứng đắn của các thuật toán và mô hình đề ra.
- Các thí nghiệm được tiến hành tại trung tâm thí nghiệm của trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên.
2. Kiến nghị:
Để nâng cao chất lượng của bộ ước lượng từ thông một số mô hình khác có thể được sử dụng như mô hình điện
áp stato, mô hình kết hợp giữa dòng điện và điện áp stato cần được nghiên cứu. Ngoài ra mô hình cũng chưa
được nghiên cứu trong các trường hơp xảy ra sự cố mất cân bằng, mất pha…Một số mô hình nhận dạng thích
nghi có thể cần được nghiên cứu kỹ trong những trường hợp xảy ra những sự cố này
Ngoài đại lượng phản hồi là từ thông cần được ước lượng trong thuật toán FOC, đại lượng tốc độ cũng có khả
năng ước lượng thông qua các thông số còn lại. Mô hình ước lượng tốc độ cần được nghiên cứu nhằm thực hiện
các hệ điều khiển không cần cảm biến ( sensorless sytem) để mở rộng phạm vi ứng dụng của hệ thống.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, Truyền động điện, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ
Thuật, 2001.
[2] Bùi Quốc Khánh, Phạm Quốc Hải, Nguyễn Văn Liễn, Dương Văn Nghi, Điều chỉnh tự động truyền động
điện, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật,1999.
[3] Nguyễn Doãn Phước, Lý Thuyết Điều Khiển Tuyến Tính, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật, 2005.
[4] Nguyễn Phùng Quang, Truyền Động Điện Thông Minh, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật, 2004.
[5] Nguyễn Phùng Quang, Điều chỉnh tự động truyền động điện xoay chiều ba pha, Nhà Xuất Bản Giáo Dục,
1998.
[6] Nguyễn Phùng Quang, Matlab-Simulink, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật, 2004.
[7]. DTC-based strategies for induction motor drives – Giuseppe Buja – Domenico Casadei and Giovanni
Serra.
[8]. A modified direct torque control for induction motor sensorless drive – Cristian Lascu, Ion Boldea.