CHƯƠNG 5 điều KHIỂN VECTOR ĐỘNG cơ KHÔNG ĐỒNG bộ

Chương 5

ĐiỀU KHIỂN VECTOR
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

1


Vector không gian – Hệ tọa độ abc và 

Trục pha B
A
C
B



Trục pha A

B’
C’
A’
Trục pha C

Hệ trục tọa độ abc và hệ trục tọa độ 
2


Vector không gian – Hệ tọa độ abc và 

A

0

B

50

100

C

150

200

250

300

350

Sức từ động 3 pha

3


Vector không gian – Hệ tọa độ abc và 

Trục pha B

Các vector sức từ động trong trường hợp:   t  0o

Fcs
Fas



Trục pha A

Fbs

Trục pha C


Trục pha B
Fcs
Fbs
Fas



Trục pha A

Các vector sức từ động trong trường hợp:   t  60o

Trục pha C

4

Vector không gian – Hệ tọa độ abc và 


FSS

FSs

Vector sức từ động tổng Fss được định nghĩa là:
F  Fas e
s
s

j 0o

 Fbs e

j120o

 Fcs e

j 240o

 s  t

FSs



Vector sức từ động tổng

5


Vector không gian – Hệ tọa độ abc và 

A

0

B

50

100

C

150

200

250

300

350

Sức từ động 3 pha hình sin và cân bằng
Tín hiệu trong hệ trục tọa độ abc
6

Vector không gian – Hệ tọa độ abc và 


FSS
 s  t


Trong trường hợp dòng xoay chiều ba pha cân bằng và hình sin,
vector Fss có biên độ không đổi và quay với vận tốc  tương ứng
với tần số nguồn cung cấp.

7


Vector không gian – Hệ tọa độ abc và 
FSs

0

FSs

50

100

150

200

250

300

350

Sức từ động trong hệ trục 
Tín hiệu trong hệ trục 
8


Vector không gian – Hệ tọa độ abc và 
Fbs

Fas

0

50

100

Fcs

150

200

250

300

350
o

( )

Sức từ động 3 pha hình sin + sóng hài bậc 5 (5%)
Tín hiệu trong hệ trục tọa độ abc
9


Vector không gian – Hệ tọa độ abc và 


FSS

 s  t



Trong trường hợp khác, ví dụ khi có hài bậc 5 (cỡ 5%) trong sóng
dòng điện, vector Fss có biên độ và vận tốc quay thay đổi.
10


Vector không gian – Hệ tọa độ abc và 
FSs

0

FSs

50

100

150

200

250

300

350

400
o

( )

Sức từ động trong hệ trục 
Tín hiệu trong hệ trục 
11


Vector không gian – Hệ tọa độ abc và 
Khái niệm vector không gian có thể mở rộng cho các đại lượng

khác.
Vector dòng stator: i  i e
s
s

s
as

j 0o

Vector dòng stator: v  v e
s
s

s
as

i e

j 0o

s
bs

v e
s
bs

Vector từ thông stator: Φ  e
s

s

j120o

s
as

j 0o

i e
s
cs

j120o

j 240o

v e

 e
s
bs

s
cs

j120o

j 240o

 e
s
cs

j 240o

12


Phép chuyển đổi hệ tọa độ abc và 
Một vector, ví dụ vector dòng i ss có thể triển khai trong hệ tọa độ
abc hay hệ tọa độ .
Trong hệ tọa độ abc: iass , ibss , icss
Trong hệ tọa độ : is s , is s

Vậy:
s
s j 0o
s j120o
s j 240o
is  ias e  ibs e
 ics e
 is s  jis s
i v e
s
s

s
as

j 0o

Φ  e
s
s

s
as

v e
s
bs

j 0o

j120o

 e
s
bs

v e
s
cs

j120o

j 240o

 e

s
cs

 vs s  jvs s
j 240o

 s s  j s s
13


Phép chuyển đổi hệ tọa độ abc và 
Các thành phần trong hệ trục tọa độ abc và hệ tọa độ  có thể quy
đổi qua lại với ma trận chuyển đổi tương ứng.
Ví dụ: chuyển các thành phần của i ss từ hệ tọa độ abc  :

1
1  i s 

1


as

is s  
2
2 s
 ibs 
 s 
3
3 s 

i s  
0 2  2  ics 
Và chuyển các thành phần của i ss từ hệ tọa độ   abc:
 2

0 

iass   3
 s
s  1
1  i s 
s 
ibs     3

3  i s 
i s  
 cs   1
1 


 3
3 


14


Phương trình dòng áp trong hệ tọa độ 
R

Phương trình điện áp stator:

i

dΦ ss
v R i 
dt
s
s

Ri

s
s s

Phương trình điện áp rotor:

v

L

dΦ
e
dt

dΦrr
v R i 
dt
r
r

r r
r r

15


Phương trình dòng áp trong hệ tọa độ 
Lưu ý là phương trình điện áp stator thành lập trong hệ tọa độ gắn
với stator (đứng yên trong không gian), còn phương trình điện áp
rotor thành lập trong hệ tọa độ gắn với rotor (quay trong không
gian với tốc độ của rotor).


v rr
Hệ trục tọa
độ rotor






Hệ trục tọa
độ stator


16

Phương trình dòng áp trong hệ tọa độ 
Các đại lượng rotor có thể quy đổi về stator như sau:
j
e
i rs 
i rr
a T1

v rs  a T1e j v rr
Φ rs  a T1e j Φ rr
Rr  a R
2
T1

r
r

Với:
Ns



a T1 



  t :  là tốc độ quay của rotor

Nr

: tỉ số vòng dây quấn stator/rotor,

Phương trình điện áp rotor quy đổi về stator:
s
d
Φ
r
v rs  Rr i rs 
 jΦrs
dt

17


Phương trình dòng áp trong hệ tọa độ 
Phương trình điện áp mô tả động cơ:
v ss  Rs i ss  pΦss
v rs  Rr i rs  ( p  j )Φrs

Vector từ thông:
Φ ss   Ls
 s  
Φr   Lm

Lm  i ss 
 
Lr  i rs 

18

Phương trình dòng áp trong hệ tọa độ 
Phuơng trình điện áp cho động cơ được viết lại:

 v ss   Rs  pLs
 s
 v r  ( p  j ) Lm

 i ss 
 
Rr  ( p  j ) Lr   i rs 
pLm

Trong đó:
Lm: điện cảm hỗ tuơng,
Ls: điện cảm stator = Lls + Lm,
Lr: điện cảm rotor = Llr + Lm,
Lls: điện cảm tản stator, Llr: điện cảm tản rotor,

Lưu ý: v  v s  jv s ; i  i s  ji s
s
s

s

s

s
s

s

s

19


Phương trình dòng áp trong hệ tọa độ 
Viết lại duới dạng các thành phần theo trục  :

 vs s   Rs  pLs
 s  
v s    0
 vs r   pLm
 s  
v r    Lm

0
Rs  pLs
 Lm
pLm

pLm
o
Rr  pLr
 Lr

0  is s 
s 


pLm  i s 
 Lr  is r 
 s 
Rr  pLr  i r 

Lưu ý là với động cơ không đồng bộ, thông thuờng rotor đuợc
ngắn mạch nên:

v rs  0  vs r  0; vs r  0

20


Phương trình momen động cơ
Momen động cơ tính theo công thức:
2
M  PLm ( is sis r  is sis r )
3

Hay:

2
M  PLm Im ( i ss i rs* )
3

21


Mô hình động của động cơ KĐB
Phương trình biểu diễn điện áp động cơ trong hệ tọa độ  :

 v ss   Rs  pLs
 s
 v r  ( p  j ) Lm

 i ss 
 
Rr  ( p  j ) Lr   i rs 
pLm

Phương trình biểu diễn từ thông động cơ trong hệ tọa độ  :

Φ ss   Ls
 s  
Φr   Lm

Lm  i ss 
 
Lr  i rs 

22


Mô hình động của động cơ KĐB
Các phương trình này có thể mô tả bằng sơ đồ mạch điện như hình:

iSS

v

S
S

Rs

pΦ

Lls

S
S

Llr

Lm

i

Rr

pΦ

S
r

S
r

jΦ rS

23


Mô hình động của động cơ KĐB
Lưu ý đây là mạch tương đương mô hình động của động cơ không
đồng bộ (có thể áp dụng để phân tích trạng thái quá độ hoặc xác
lập của động cơ).
Mạch tương đương của động cơ ở trạng thái xác lập có thể suy ra
từ mô hình này với giả thiết là dòng, áp 3 pha trong động cơ ở chế
độ xác lập, có dạng hình sin và cân bằng.

24


Mạch tương đương xác lập của động cơ
KĐB suy ra từ mô hình động
Khi dòng/áp 3 pha trong động cơ có dạng hình sin và cân bằng,
vector dòng/áp có thể biểu diễn bằng vector quay như sau:

v ss  1.5 2Vˆs e jS t
i ss  1.5 2Iˆs e jS t

i rs  1.5 2Iˆr e jS t

25