Hệ thống điều khiển số (động cơ không đồng bộ 3 pha)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.58 MB, 65 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Bài giảng:
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ
(ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA)
Biên soạn: ThS. Trần Công Binh
TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 02 NĂM 2007
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
T©B
GIỚI THIỆU MÔN HỌC
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Tên môn học:
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ
Mã số:
Phân phối giờ:
33LT + 12BT+Kiểm tra
Số tín chỉ:
2(2.1.4)
Kiểm tra: 20%,
Thi: 80%
Môn tiên quyết: Kỹ thuật điện 2, Cơ sở tự động học, Kỹ thuật số
Môn song hành:
Giáo trình chính:
Tài liệu tham khảo:
Tóm tắc nội dung:
Phần Tiếng Việt:
Summary: Electrical Engineering
10. Đối tượng học: Sinh viên ngành Điện.
2/7/2007
2
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
T©B
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ
Chương 1:
Bộ nghịch lưu ba pha và Vector không gian
Vector không gian.
Bộ nghịch lưu ba pha.
(4,5T)
Chương 2:
Hệ qui chiếu quay
Hệ qui chiếu quay.
Chuyển đổi hệ toạ độ abc ↔ αβ ↔ dq.
(1,5T)
Chương 3:
Mô hình ĐCKĐB 3 pha (αβ), (dq)
Sơ đồ tương đương của động cơ và một số ký hiệu.
Mô hình động cơ trong HTĐ stator (αβ).
Mô hình động cơ trong HTĐ từ thông rotor (Ψr).
(9T)
Chương 4:
Điều khiển định hướng từ thông (FOC) ĐCKĐB
Điều khiển PID
Điều khiển tiếp dòng.
Điều khiển tiếp áp.
Mô phỏng của FOC.
(6T)
(21 tiết)
Chương 5:
Một số phương pháp ước lượng từ thông rotor
Từ Ψm và ia, ib hồi tiếp.
Từ us và ia, ib hồi tiếp.
Từ ω và ia, ib hồi tiếp.
Ước lượng vị trí (góc) vector Ψr.
Ước lượng (Ψr) trong HTĐ dq.
Ước lượng từ thông rotor dùng khâu quan sát (observer)
Đáp ứng mô phỏng FOC.
(6T)
Chương 6:
Các phương pháp điều khiển dòng
Điều khiển dòng trong HQC (αβ): vòng trễ và so sánh.
Điều khiển dòng trong HQC (dq).
(6T)
Một số phương pháp ước lượng tốc độ động cơ
Chương 7:
Ước lượng vận tốc vòng hở (2 pp).
Ước lượng vận tốc vòng kín (có hồi tiếp).
Điều khiển không dùng cảm biến (sensorless).
(3T)
Chương 8:
Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha
Cấu trúc một hệ thống điều khiển động cơ.
Cảm biến đo lường
Một số ưu điểm khi sử dụng bộ điều khiển tốc độ động cơ
Hệ thống điều khiển số động cơ không đồng bộ ba pha
Bộ biến tần
(6T)
(21 tiết)
(42 tiết)
2/7/2007
3
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
T©B
Chương 1: VECTOR KHÔNG GIAN VÀ
BỘ NGHỊCH LƯU BA PHA
I. Vector không gian
I.1. Biểu diễn vector không gian cho các đại lượng ba pha
Động cơ không đồng bộ (ĐCKĐB) ba pha có ba (hay bội số của ba) cuộn dây
stator bố trí trong không gian như hình vẽ sau:
usb
Pha B
stator
rotor
usa
Pha A
usc
Pha C
Hình 1.1: Sơ đồ đấu dây và điện áp stator của ĐCKĐB ba pha.
(Ba trục của ba cuộn dây lệch nhau một góc 1200 trong không gian)
Ba điện áp cấp cho ba đầu dây của động cơ từ lưới ba pha hay từ bộ nghịch lưu,
biến tần; ba điện áp này thỏa mãn phương trình:
Trong đó:
usa(t) + usb(t) + usc(t) = 0
(1.1)
usa(t) = |us| cos(ωst)
usb(t) = |us| cos(ωst – 1200)
usc(t) = |us| cos(ωst + 1200)
(1.2a)
(1.2b)
(1.2c)
Với ωs = 2πfs; fs là tần số của mạch stator; |us| là biên độ của điện áp pha, có thể thay đổi.
(điện áp pha là các số thực)
Vector không gian của điện áp stator được định nghĩa như sau:
r
r
r
2 r
u s ( t ) = [u sa ( t ) + u sb ( t ) + u sc ( t )]
(1.3)
3
0
0
r
2
u s ( t ) = u sa ( t ) + u sb ( t )e j120 + u sc ( t )e j240
(1.4)
3
(tương tự như vector trong mặt phẳng phức hai chiều với 2 vector đơn vị)
[
]
Ví dụ 1.1: Chứng minh?
2⎛
u s = ⎜ [u as − 0,5u bs − 0,5u cs ] +
a)
3 ⎜⎝
r
b)
u s ( t ) = u s e jωs t = u s ∠(ω s t )
⎡ 3
⎤⎞
3
j⎢
u bs −
u cs ⎥ ⎟
⎟
2
⎣ 2
⎦⎠
Chöông 1: Vector không gian và Bộ nghịch lưu ba pha
(1.5)
(1.6)
I.1
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
Im
e j120
β
o
r
us
ωs
B
A
e j0
C
e j240
T©B
o
2r
u sa
3
2r
u sa
3
2r
u sa
3
Re
usa
α
o
Hình 1.2: Vector không gian điện áp stator trong hệ tọa độ αβ.
Theo hình vẽ trên, điện áp của từng pha chính là hình chiếu của vector điện áp
r
stator u s lên trục của cuộn dây tương ứng. Đối với các đại lượng khác của động cơ: dòng
điện stator, dòng rotor, từ thông stator và từ thông rotor đều có thể xây dựng các vector
không gian tương ứng như đối với điện áp stator ở trên.
I.2. Hệ tọa độ cố định stator
Vector không gian điện áp stator là một vector có modul xác định (|us|) quay trên
mặt phẳng phức với tốc độ góc ωs và tạo với trục thực (trùng với cuộn dây pha A) một góc
ωst. Đặt tên cho trục thực là α và trục ảo là β, vector không gian (điện áp stator) có thể
được mô tả thông qua hai giá trị thực (usα) và ảo (usβ) là hai thành phần của vector. Hệ tọa
độ này là hệ tọa độ stator cố định, gọi tắt là hệ tọa độ αβ.
jβ
Cuộn dây
pha B
usc
usβ
r
us
usb
Cuộn dây
pha A
0
α
usa = usα
Cuộn dây
pha C
r
Hình 1.3: Vector không gian điện áp stator u s và các điện áp pha.
Chöông 1: Vector không gian và Bộ nghịch lưu ba pha
I.2
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
T©B
Bằng cách tính hình chiếu các thành phần của vector không gian điện áp stator
(u sα , u sβ ) lên trục pha A, B (trên hình 1.3), có thể xác định các thành phần theo phương
pháp hình học:
usa = usα
usb =
(1.7a)
1
3
− u sα +
u sβ
2
2
(1.7b)
suy ra
usα = usa
(1.8a)
usβ = 1 (u sa + 2u sb )
(1.8b)
3
Theo phương trình (1.1), và dựa trên hình 1.3 thì chỉ cần xác định hai trong số ba điện áp
r
pha stator là có thể tính được vector u s .
Hay từ phương trình (1.5)
2⎛
u s = ⎜ [u as − 0,5u bs − 0,5u cs ] +
3 ⎜⎝
⎡ 3
⎤⎞
3
j⎢
u bs −
u cs ⎥ ⎟
⎟
2
⎣ 2
⎦⎠
(1.9)
có thể xác định ma trận chuyển đổi abc → αβ theo phương pháp đại số:
1
1 ⎤ ⎡u ⎤
⎡
as
−
−
1
⎢
⎡u ⎤ 2
2
2 ⎥⎢ ⎥
⎥ ⎢u bs ⎥
⎢ s ⎥= ⎢
3
3 ⎥⎢ ⎥
⎢⎣u sβ ⎥⎦ 3 ⎢0
−
u
⎢⎣
2
2 ⎥⎦ ⎣ cs ⎦
Ví dụ 1.2: Chứng minh ma trận chuyển đổi hệ toạ độ αβ → abc?
⎡
⎤
⎢1
0 ⎥
⎡u as ⎤ ⎢
⎥ s
⎢ ⎥ ⎢ 1
3 ⎥ ⎡u sα ⎤
⎢ ⎥
⎢u bs ⎥ = ⎢−
2 ⎥ ⎢⎣u ssβ ⎥⎦
⎢u ⎥ ⎢ 2
⎥
⎣ cs ⎦ ⎢ 1
3 ⎥
−
⎢⎣− 2
2 ⎥⎦
s
sα
(1.10)
(1.11)
Bằng cách tương tự như đối với vector không gian điện áp stator, các vector không
gian dòng điện stator, dòng điện rotor, từ thông stator và từ thông rotor đều có thể được
biểu diễn trong hệ tọa độ stator cố định (hệ tọa độ αβ) như sau:
r
u s = usα + j usβ
r
is = isα + j isβ
r
ir = irα + j irβ
r
ψ s = ψ sα + jψ sβ
r
ψ r = ψ rα + jψ rβ
Chöông 1: Vector không gian và Bộ nghịch lưu ba pha
(1.12a)
(1.12b)
(1.12c)
(1.12d)
(1.12e)
I.3
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
T©B
II. Bộ nghịch lưu ba pha
II.1. Bộ nghịch lưu ba pha
R
S1
S3
A
Udc
S7
S5
B
S2
C
S4
n
motor
N
S6
n
Hình 1.4: Sơ đồ bộ nghịch lưu ba pha cân bằng gồm 6 khoá S1→S6.
Ví dụ 1.3: Chứng minh các phương trình tính điện áp pha?
1
U Nn = (U An + U Bn + U Cn )
a)
3
2
1
1
U AN = U An − U Bn − U Cn
b)
3
3
3
Phương pháp tính mạch điện:
Ví dụ 1.4: Tính điện áp các pha ở trạng thái S1, S3, S6 ON và S2, S4, S5 OFF?
A
B
UAN
Udc
UBN
N
UCN
n
C
Hình 1.5: Trạng thái các khoá S1, S3, S6 ON, và S2, S4, S5 OFF (trạng thái 110).
Chöông 1: Vector không gian và Bộ nghịch lưu ba pha
I.4
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
T©B
II.2. Vector không gian điện áp
Đơn vị (Udc)
us
usα
usβ
Va
S1
0
1
1
0
0
0
1
1
Vb Vc
usa
usb
usc
uab ubc uca
U
Deg
S3 S5
UAN
UBN
UCN UAB UBC UCA
0
0
0
0
0
0
0
0
U0
U000
0
0
2/3
-1/3
-1/3
1
0
-1
U1
0o
1
0
1/3
1/3
-2/3
0
1
-1
U2
60 o
1
0
-1/3
2/3
-1/3
-1
1
0
U3
120 o
1
1
-2/3
1/3
1/3
-1
0
1
U4
180 o
0
1
-1/3
-1/3
2/3
0
-1
1
U5
240 o
0
1
1/3
-2/3
1/3
1
-1
0
U6
300 o
1
1
0
0
0
0
0
0
U7
U111
Bảng 1.1: Các điện áp thành phần tương ứng với 8 trạng thái của bộ nghịch lưu.
Ví dụ 1.5: Tính các điện áp thành phần usα và usβ tương ứng với 8 trạng thái trong
bảng 1.1?
Điều chế vector không gian điện áp sử dụng bộ nghịch lưu ba pha
Xét bộ nghịch lưu ở trạng thái 100, khi đó các điện áp pha usa=2/3Udc, usb=–2/3Udc,
r
r
r
2 r
usa=2/3Udc. Theo phương trình (1.3), u s ( t ) = [u sa ( t ) + u sb ( t ) + u sc ( t )] , có:
3
B
2/3Udc
r
u sb
r
u sa
r
u sc
r
us
r
r
r
u sa + u sb + u sc
A
U1(100)
C
r
Hình 1.6: Vector không gian điện áp stator u s ứng với trạng thái (100).
r
Ở trạng thái (100), vector không gian điện áp stator u s có độ lớn bằng 2/3Udc và
có góc pha trùng với trục pha A.
Ví dụ 1.6: Tìm (độ lớn và góc của) vector không gian điện áp stator U2 (110)?
Xét tương tự cho các trang thái còn lại, rút ra được công thức tổng quát
π
j( k −1)
2
3
với k = 1, 2, 3, 4, 5, 6.
U k = U dc e
3
Chöông 1: Vector không gian và Bộ nghịch lưu ba pha
I.5
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
U3 (010)
T©B
U2 (110)
U0 (000)
U4 (011)
CCW
U1 (100)
U7 (111)
CW
U5 (001)
U6 (101)
Hình 1.7: 8 vector không gian điện áp stator tương ứng với 8 trạng thái.
π
j( k −1)
2
3
k = 1, 2, 3, 4, 5, 6.
U dc e
3
Các trường hợp xét ở trên là vector không gian điện áp pha stator.
Uk =
Up3
U0 và U7 là vector 0.
Up2
b
Up0
Up4
a
Up1
Trục usa
Up7
c
Up5
Up6
Hình 1.8: Các vector không gian điện áp pha stator.
π
j( k −1)
2
3
U phase _ k = U dc e
k = 1, 2, 3, 4, 5, 6
3
Bằng cách điều khiển chuyển đổi trạng thái đóng cắt các khóa của bộ nghịch lưu dễ
dàng điều khiển vector không gian điện áp “quay” thuận nghịch, nhanh chậm. Khi đó dạng
điện áp ngõ ra bộ nghịch lưu có dạng 6 bước (six step).
Hình 1.9: Các điện áp thành phần tương ứng với 6 trạng thái.
Chöông 1: Vector không gian và Bộ nghịch lưu ba pha
I.6
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
T©B
Trong một số trường hợp, cần xét vector không gian điện áp dây của stator.
r
r
r
2 r
u d ( t ) = [u ab ( t ) + u bc ( t ) + u ca ( t )]
3
Ud2
Ud3
Ud1
Ud0
Ud7
Trục uab
Ud4
Ud6
Ud5
Hình 1.10:
Các vector không gian điện áp dây stator.
π
U line _ k =
j( 2 k −1)
2
6
3U dc e
3
k = 1, 2, 3, 4, 5, 6
Điều chế biên độ và góc vector không gian điện áp dùng bộ nghịch lưu ba pha
U3 (010)
U2 (110)
T2
U4 (011)
CCW
us
U0 (000)
T1
U7 (111)
U1 (100)
CW
U5 (001)
Hình 1.11:
U6 (101)
Điều chế biên độ và góc vector không gian điện áp.
T
T2
hay u s = a.U 1 + b.U 2 + c.U 0 ( U 7 )
U 2 + 0 U 0 (U 7 )
TPWM
TPWM
TPWM
π
sin(
− α)
⎛ 2U dc
⎞
3 2 u s sin α
3 2 us
3
b=
c = (a + b )⎜⎜
− 1⎟⎟
a=
2π
2π
2 Udc
2 Udc
⎝ 3us
⎠
sin
sin
3
3
⎛ 2 U dc ⎞
⎟ ≈1
Trong đó: a + b + c = (a + b )⎜⎜
⎟
3
u
s ⎠
⎝
⇒
T1 = a.TPWM
T2 = b.TPWM
T0 = c.TPWM
us =
T1
U1 +
với chu kỳ điều rộng xung: TPWM ≈ (T1 + T2) + T0
Tổng quát: us =a.Ux + b.Ux+60 + c.{U0, U7}
Chöông 1: Vector không gian và Bộ nghịch lưu ba pha
hay T0 ≈ TPWM – (T1 + T2)
với TPWM ≈ const
I.7
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
T©B
Bằng cách điều khiển chuyển đổi trạng thái đóng cắt các khóa của bộ nghịch lưu
thông qua T1, T2 và T0, dễ dàng điều khiển độ lớn và tốc độ quay của vector không gian
điện áp. Khi đó dạng điện áp ngõ ra bộ nghịch lưu có dạng PWM sin.
Hình 1.12:
Hình 1.13:
Điều chế biên độ và tần số điện áp.
Dạng điện áp và dòng điện PWM sin.
π
j
⎛2
⎛2
⎞
Ví dụ 1.7: Chứng minh u s e jα = T1 ⎜ U dc ⎟ + T2 ⎜⎜ U dc e 6
⎝3
⎠
⎝3
⎞
⎟
⎟
⎠
Bài tập 1.1. Điện áp ba pha 380V, 50Hz. Tại thời điểm t = 6ms. Tính usa, usb, usc, usα và
usβ, |us|? Biết góc pha ban đầu θo = 0.
Bài tập 1.2. Điện áp ba pha cấp cho bộ nghịch lưu là 380V, 50Hz. Tính điện áp pha lớn
nhất mà bộ nghịch lưu có thể cung cấp cho động cơ.
Bài tập 1.3. Điện áp một pha cấp cho bộ nghịch lưu là 220V, 50Hz. Tính điện áp dây lớn
nhất mà bộ nghịch lưu có thể cung cấp cho động cơ.
Bài tập 1.4. Điện áp ba pha cấp cho bộ nghịch lưu là 380V, 50Hz. Điện áp pha bộ nghịch
lưu cấp cho đồng cơ là 150V và 50Hz. Tại thời điểm t = 6ms. Tính T1, T2 và
T0? Biết góc pha ban đầu θo = 0 và tần số điều rộng xung là 20KHz.
Chöông 1: Vector không gian và Bộ nghịch lưu ba pha
I.8
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
T©B
Chương 2: HỆ QUI CHIẾU QUAY
I. Hệ qui chiếu quay
Trong mặt phẳng của hệ tọa độ αβ, xét thêm một hệ tọa độ thứ 2 có trục
hoành d và trục tung q, hệ tọa độ thứ 2 này có chung điểm gốc và nằm lệch đi một
góc θs so với hệ tọa độ stator (hệ tọa độ αβ). Trong đó, ωa =
dθ s
quay tròn quanh
dt
gốc tọa độ chung, góc θs = ωat + ωa0. Khi đó sẽ tồn tại hai tọa độ cho một vector
trong không gian tương ứng với hai hệ tọa độ này. Hình vẽ sau sẽ mô tả mối liên hệ
của hai tọa độ này.
ωs
jβ
jq
r
us
usβ
d
usd
ωa =
dθ s
dt
usq
θs
0
usα
α
r
Hình 2.1: Chuyển hệ toạ độ cho vector không gian u s từ hệ tọa độ αβ sang hệ
tọa độ dq và ngược lại.
Từ hình 1.5 dễ dàng rút ra các công thức về mối liên hệ của hai tọa độ của
một vector ứng với hai hệ tọa độ αβ và dq. Hay thực hiện biến đổi đại số:
(1.10a)
usα = usdcosθs - usqsinθs
(1.10b)
usβ = usdsinθs + usqcosθs
Theo pt (1.9a) thì:
r
u sαβ = u sα + ju sβ
r
u sdq = u sd + ju sq
và tương tự thì:
Khi thay hệ pt (1.10) vào pt (1.11) sẽ được:
Hay
r
u sαβ = (u sd cosθ s − u sq sinθ s ) + j(u sd sinθ s + u sq cos θ s )
r
= (u sd + ju sq )(cosθ s + j sin θ s ) = u sdq e jθs
r
r
r
r
⇔
u sαβ = u sdq e jθs
u sdq = u sαβ e − jθs
Chöông 2: Hệ qui chiếu quay
(1.11)
(1.12)
(1.13)
(1.14)
II.1
Bi ging H Thng iu Khin S (CKB)
TâB
Thay pt (1.11) vo pt (1.14), thu c phng trỡnh:
(1.15a)
(1.15b)
usd = uscoss + ussins
usq = - ussins + uscoss
II. Biu din cỏc vector khụng gian trờn h ta t thụng rotor
Mc ny trỡnh by cỏch biu din cỏc vector khụng gian ca ng c khụng
ng b (CKB) ba pha trờn h ta t thụng rotor. Gi thit mt CKB ba
pha ang quay vi tc gúc =
d
(tc quay ca rotor so vi stator ng
dt
yờn), vi l gúc hp bi trc rotor vi trc chun stator (qui nh trc cun dõy
pha A, chớnh l trc trong h ta ).
jq
j
Cuoọn daõy
pha B
r =
s
r
is
is
d r
dt
d
r =a
r
r
isd
r
isq
0
is
Cuoọn daõy
pha A
Truùc rotor
Truùc tửứ
thoõng rotor
Cuoọn
daõy pha C
r
Hỡnh 2.2: Biu din vector khụng gian is trờn h to t thụng rotor, cũn gi l
h to dq.
Chửụng 2: H qui chiu quay
II.2
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
T©B
r
Trong hình 1.6 biểu diễn cả hai vector dòng stator is và vector từ thông rotor
r
r
dφ
ψ r . Vector từ thông rotor ψ r quay với tốc độ góc ω r = r ≈ ωs = 2πf s (tốc độ quay
dt
của từ thông rotor so với stator đứng yên). Trong đó, fs là tần số của mạch điện
stator và φr là góc của trục d so với trục chuẩn stator (trục α).
Độ chênh lệch giữa ωs và ω (giả thiết số đôi cực của động cơ là p=1) sẽ tạo
nên dòng điện
rotor với tần số fsl, dòng điện này cũng có thể được biễu diễn dưới
r
dạng vector ir quay với tốc độ góc ωsl = 2πfsl, (ωsl = ωs - ω ≈ ωr - ω) so với vector
r
từ thông rotor ψ r .
Trong mục này ta xây dựng một hệ trục tọa độ mới có hướng trục hoành
r
(trục d) trùng với trục của vector từ thông rotor ψ r và có gốc trùng với gốc của hệ
tọa độ αβ, hệ tọa độ này được gọi là hệ tọa độ từ thông rotor, hay còn gọi là hệ tọa
dq. Hệ tọa độ dq quay quanh điểm gốc chung với tốc độ góc ωr ≈ ωs, và hợp với hệ
tọa độ αβ một góc φr.
Vậy tùy theo quan sát trên hệ tọa độ nào, một vector trong không gian sẽ có
một tọa độ tương ứng. Qui định chỉ số trên bên phải của ký hiệu vector để nhận biết
vector đang được quan sát từ hệ tọa độ nào:
s:
tọa độ αβ (stator coordinates).
f:
tọa độ dq (field
coordinates).
r
Như trong hình 1.6, vector is sẽ được viết thành:
rs
is :
rf
is :
vector dòng stator quan sát trên hệ tọa độ αβ.
vector dòng stator quan sát trên hệ tọa độ dq.
Theo pt (1.8a) và pt (1.11) thì:
rs
is = isα + j isβ
rf
is = isd + j isq
Nếu biết được góc φr thì sẽ xác định được mối liên hệ:
r s r f jφ
is = is e r
r f r s − jφ
is = is e r
(1.16a)
(1.16b)
(1.17a)
(1.17b)
Theo hệ pt (???) và pt (1.17b) thì có thể tính được vector dòng stator thông
qua các giá trị dòng ia và ib đo được (hình 1.7).
Chöông 2: Hệ qui chiếu quay
II.3
T©B
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
Udc
Điều
khiển
3~
a
== Nghịch
lưu
b
φr
c
isa
2=
isb
3
ĐC KĐB
M
3~
pt (2.…)
isα
isβ
isd
e
− jφ r
isq
pt (2.…)
Hình 2.3: Thu thập giá trị thực của vector dòng stator trên hệ tọa độ dq.
Tương tự như đối với vector dòng stator, có thể biểu diễn các vector khác
của ĐCKĐB trên hệ tọa độ dq:
rf
is = isd + j isq
r
u sf = usd + j isq
rf
ir = ird + j irq
(1.18a)
(1.18b)
(1.18c)
(1.18d)
(1.18e)
r
ψ sf = ψ sd + jψ sq
r
ψ fr = ψ rd + jψ rq
Tuy nhiên, để tính được isd và isq thì phải xác định được góc φr, góc φr được
xác định thông qua ωr = ω + ωsl. Trong thực tế chỉ có ω là có thể đo được, trong khi
(tốc độ trượt) ωsl = 2πfsl với fsl là tần số của mạch điện rotor (lồng sóc) không đo
được. Vì vậy phương pháp điều khiển ĐCKĐB ba pha dựa trên các mô tả trên hệ
tọa dộ dq bắt buột phải xây đựng phương pháp tính ωr chính xác. Chú ý khi xây
dựng mô hình tính toán trong hệ tọa độ dq, do không thể tính tuyệt đối chính xác
góc φr nên vẫn giữ lại ψ rq ( ψ rq =0) để đảm bảo tính khách quan trong khi quan sát.
III. Ưu điểm của việc mô tả động cơ không đồng bộ ba pha trên hệ tọa độ từ
thông rotor
r
Trong hệ tọa độ từ thông rotor (hệ tọa độ dq), các vector dòng stator isf và
r
vector từ thông rotor ψ fr , cùng với hệ tọa độ dq quanh (gần) đồng bộ với nhau với
r
tốc độ ωr quanh điểm gốc, do đó các phần tử của vector isf (isd và isq) là các đại
Chöông 2: Hệ qui chiếu quay
II.4
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
T©B
lượng một chiều. Trong chế độ xác lập, các giá trị này gần như không đổi; trong quá
trình quá độ, các giá trị này có thể biến theo theo một thuật toán điều khiển đã được
định trước.
r
Hơn nữa, trong hệ tọa độ dq, ψrq=0 do vuông góc với vector ψ fr (trùng với
r
trục d) nên ψ fr =ψrd.
(1.19)
Đối với ĐCKĐB 3 pha, trong hệ tọa độ dq, từ thông và mômen quay được
biểu diễn theo các phần tử của vector dòng stator:
(1.20a)
L
ψ rd =
Te =
m
1 + Tr s
i sd
(1.20b)
J dω
3 Lm
pψ rd i sq = TL −
P dt
2 Lr
(Hai phương trình trên sẽ được chứng minh trong chương sau).
momen quay (momen điện) của động cơ
với: Te
điện cảm rotor
Lr
hỗ cảm giữa stator và rotor
Lm
p
số đôi cực của động cơ
hằng số thời gian của rotor
Tr
s
toán tử Laplace
r
Phương trình (1.20a) cho thấy có thể điều khiển từ thông rotor ψ rd = ψ r
thông qua điều khiển dòng stator isd. Đặc biệt mối quan hệ giữa hai đại lượng này là
mối quan hệ trễ bậc nhất với thời hằng Tr.
Nếu thành công trong việc áp đặt nhanh và chính xác dòng isd để điều khiển ổn
định từ thông ψ rd tại mọi điểm làm việc của động cơ. Và thành công trong việc áp
đặt nhanh và chính xác dòng isq, và theo pt (1.20b)7 thì có thể coi isq là đại lượng
điều khiển của momen Te của động cơ.
Bằng việc mô tả ĐCKĐB ba pha trên hệ tọa độ từ thông rotor, không còn
quan tâm đến từng dòng điện pha riêng rlẻ nữa, mà là toàn bộ vector không gian
dòng stator của động cơ. Khi đó vector is sẽ cung cấp hai thành phần: isd để điều
r
khiển từ thông rotor ψ r , isq để điều khiển momen quay Te, từ đó có thể điều khiển
tốc độ của động cơ.
r
isd → ψ r
(1.21a)
(1.21b)
isq → Te → ω
Khi đó, phương pháp mô tả ĐCKĐB ba pha tương quan giống như đối với
động cơ một chiều. Cho phép xây dựng hệ thống điều chỉnh truyền động ĐCKĐB
khiển tốc độ
ba pha tương tự như trường hợp sử dụng động cơ điện một chiều. Điều
r
ĐCKĐB ba pha ω thông qua điều khiển hai phần tử của dòng điện is là isd và isq.
Chöông 2: Hệ qui chiếu quay
II.5
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
T©B
Chương 3: MÔ HÌNH ĐCKĐB TRONG HỆ QUI
CHIẾU QUAY
I. Một số khái niệm cơ bản của động cơ không đồng bộ ba pha
I.1. Một số qui ước ký hiệu dùng cho điều khiển ĐCKĐB ba pha
Để xây dựng mô hình mô tả động cơ KĐB ba pha, ta thống nhất một số qui
ước cho các ký hiệu cho các đại lượng và các thông số của động cơ.
Cuộn dây
pha B
usb
isb
ω
rotor
stator
irA
θ
Trục chuẩn
irB
isa
irC
usc
usa
Cuộn dây
pha A
isc
stator
Cuộn dây
pha C
Hình 2.1: Mô hình đơn giản của động cơ KĐB ba pha
is
Rs
Lσs
vs
Lσr
im
Lm
ir
Rr
s
Hình 2.2: Mạch tương đương của động cơ KĐB ba pha
Trục chuẩn của mọi quan sát được qui ước là trục của cuộn dây pha A như
hình 2.1. Mọi công thức được xây dựng sau này đều tuân theo qui ước này. Sau đây
là một số các qui ước cho các ký hiệu:
Hình thức và vị trí các chỉ số:
Chöông 3: Mô hình ĐCKĐB trong hệ qui chiếu quay
III.1
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
T©B
• Chỉ số nhỏ góc phải trên:
s
đại lượng quan sát trên hệ qui chiếu stator (hệ tọa độ αβ).
f
đại lượng quan sát trên hệ qui chiếu từ thông rotor
(hệ tọa độ dq).
r
đại lượng quan sát trên hệ tọa độ rotor với trục thực là trục của
rotor (hình 1.6).
*
giá trị đặt
e
giá trị ước lượng
• Chỉ số nhỏ góc phải dưới:
o Chữ cái đầu tiên:
đại lượng của mạch stator.
s
r
đại lượng của mạch rotor.
o Chữ cái thứ hai:
d, q
phần tử thuộc hệ tọa độ dq.
α, β
phần tử thuộc hệ tọa độ αβ.
a, b, c đại lượng ba pha của stator.
A, B, C đại lượng ba pha của rotor, lưới.
→
• Hình mũi tên ( ) trên đầu: ký hiệu vector (2 chiều).
• Độ lớn (modul) của đại lượng: ký hiệu giữa hai dấu gạch đứng (| |).
Các đại lượng của ĐCKĐB ba pha:
u
điện áp (V).
i
dòng điện (A).
ψ
từ thông (Wb).
momen điện từ (N.m).
Te
momen tải (momen cản - torque) (hay còn ký hiệu là MT) (Nm).
TL
ω
tốc độ góc của rotor so với stator (rad/s).
ωa
tốc độ góc của một hệ toạ độ bất kỳ (arbitrary) (rad/s).
ωs
tốc độ góc của từ thông stator so với stator (ωs = ω + ωsl) (rad/s).
tốc độ góc của từ thông rotor so với stator (ωr ≈ ωs) (rad/s).
ωr
ωsl
tốc độ góc của từ thông rotor so với rotor (tốc độ trượt) (rad/s).
θ
góc của trục rotor (cuộn dây pha A) trong hệ toạ độ αβ (rad).
θs
góc của trục d (hệ toạ độ quay bất kỳ) trong hệ toạ độ αβ (rad).
θr
góc của trục d (hệ toạ độ quay bất kỳ) so với trục rotor (rad).
góc của từ thông stator trong hệ toạ độ αβ (rad).
φs
φr
góc của từ thông rotor trong hệ toạ độ αβ (rad).
e
góc của từ thông rotor ước lượng (estimated) trong hệ toạ độ αβ (rad).
φr
ϕ
góc pha giữa điện áp so với dòng điện.
Các thông số của ĐCKĐB ba pha:
điện trở cuộn dây pha của stator (Ω).
Rs
điện trở rotor đã qui đổi về stator (Ω).
Rr
hỗ cảm giữa stator và rotor (H).
Lm
điện kháng tản của cuộn dây stator (H).
Lσs
điện kháng tản của cuộn dây rotor đã qui đổi về stator (H).
Lσr
p
số đôi cực của động cơ.
J
momen quán tính cơ (Kg.m2).
Các thông số định nghĩa thêm:
Chöông 3: Mô hình ĐCKĐB trong hệ qui chiếu quay
III.2
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
Ls = Lm + Lσs
Lr = Lm + Lσr
điện cảm stator.
điện cảm rotor.
Ls
Rs
L
Tr = r
Rr
Ts =
σ=1–
T©B
hằng số thời gian stator.
hằng số thời gian rotor.
L2m
Ls L r
hệ số từ tản tổng.
Tsamp
chu kỳ lấy mẫu.
Cc đại lượng viết bằng chữ thường – chữ hoa:
Chữ thường:
Đại lượng tức thời, biến thin theo thời gian.
Đại lượng là các thành phần của các vector.
Chữ hoa:
Đại lượng vector, module của vector, độ lớn.
I.2. Các phương trình cơ bản của ĐCKĐB ba pha
Các phương trình toán học của động cơ cần phải thể hiện rõ các đặc tính thời
gian của đối tượng. Việc xây dựng mô hình ở đây không nhằm mục đích mô phỏng
chính xác về mặc toán học đối tượng động cơ. Việc xây dựng mô hình ở đây chỉ
nhằm mục đích phục vụ cho việc xây dựng các thuật toán điều chỉnh. Điều đó cho
phép chấp nhận một số điều kiện giả định trong quá trình thiết lập mô hình, tất
nhiên sẽ tạo ra một số sai lệch nhất định giữa đối tượng và mô hình trong phạm vi
cho phép. Các sai lệch này phải được loại trừ bằng kỹ thuật điều chỉnh.
Đặc tính động của động cơ không đồng bộ được mô tả với một hệ phương
trình vi phân. Để xây dựng phương trình cho động cơ, giả định lý tưởng hóa kết cấu
dây quấn và mạch từ với các giả thuyết sau:
Các cuộn dây stator được bố trí đối xứng trong không gian.
Bỏ qua các tổn hao sắt từ và sự bảo hòa của mạch từ.
Dòng từ hóa và từ trường phân bố hình sin trong khe hở không khí.
Các giá trị điện trở và điện kháng xem như không đổi.
is
Rs
Lσs
Lσr
im
vs
Rr
s
Lm
Rσr
Rσs
Rs
ir
ir
is
vs
im
Lm
Rr
jωψ r
Chöông 3: Mô hình ĐCKĐB trong hệ qui chiếu quay
III.3
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
is
Rs
Lσs
*
vs
T©B
ψs
Rrr
Lσr
im
*
ψ rr
Lm
v rr
jωψ rr
Phương trình điện áp trên 3 cuộn dây stator:
dΨsa ( t )
dt
dΨsb ( t )
usb(t) = Rsisb(t) +
dt
dΨsc ( t )
usc(t) = Rsisc(t) +
dt
usa(t) = Rsisa(t) +
(2.1a)
(2.1b)
(2.1c)
Biểu diễn điện áp theo dạng vector:
[
0
0
r
2
u ss ( t ) = u sa ( t ) + u sb ( t )e j120 + u sc ( t )e j240
3
]
(2.2)
Thay các phương trình điện áp pha (2.1a),(2.1b),(2.1c) vào (2.2), ta được:
r
rs
dψ ss ( t )
rs
u s (t) = Rs. is ( t ) +
dt
Trong đó, tương tự như đối với điện áp:
[
[
(2.3)
]
rs
0
0
2
is ( t ) = i sa ( t ) + i sb ( t )e j120 + i sc ( t )e j240
3
0
0
rs
2
ψ s ( t ) = Ψsa ( t ) + Ψsb ( t ).e j120 + Ψsc ( t ).e j240
3
(2.4)
]
(2.5)
Tương tự, ta có phương trình điện áp của mạch stotor. Khi quan sát trên hệ qui
chiếu rotor (rotor ngắn mạch):
Chöông 3: Mô hình ĐCKĐB trong hệ qui chiếu quay
III.4
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
T©B
r
rr
r
dΨrr (t )
rr
u r ( t ) = 0 = R r ir (t ) +
dt
(2.6)
Các vector từ thông stator
vàr rotor quan hệ với các dòng stator và rotor:
r
r
ψ s = L s is + L m ir
r
r
r
ψ r = L m is + L r ir
(2.7a)
(2.7b)
ĐCKĐB là một hệ điện cơ, có phương trình momen:
Te =
3 r r
3 r r
p( ψ s x is )= - p( ψ r x ir )
2
2
(2.8)
và phương trình chuyển động:
Te = TL +
J dω
p dt
(2.9)
Việc xây dựng các mô hình cho ĐCKĐB ba pha trong các phần sau đều phải
dựa trên các phương trình cơ bản trên đây của động cơ.
II. Mô hình liên tục của ĐCKĐB trên hệ tọa độ stator
Tương tự như (1.13), từ hệ quy chiếu rotor quy về hệ quy chiếu stator theo các
phương trình: r r
− jθ
irr = irs e
(2.10)
r r r s − jθ
ψ r =ψ r e
(2.11)
với
dυ
= ω (theo hình 1.6).
dt
Thay pt (2.10) và pt (2.11) vào pt (2.6), qui pt (2.6) về hệ quy chiếu stator:
r s dψr rs
r
− jωψ rs
0 = R r ir +
dt
(2.12)
Vậy từ các pt (2.3), (2.7), (2.8), (2.9) và(2.12) ta có hệ phương trình:
rs
r s dψ
rs
u s = Rs. is + s
dt
rs
rs
r
dψ r
- jωψ sr
0 = Rr ir +
dt r
rs
rs
ψ s = L s is + L m irs
r
r
r
ψ sr = L m iss + L r irs
3 r r
3 r r
Te = p( ψ s x is )= - p( ψ r x ir )
2
2
J dω
Te = MT +
p dt
(2.13a)
(2.13b)
(2.13c)
(2.13d)
(2.13e)
(2.13f)
Để xác định dòng điện stator và từ thông rotor, từ pt (2.13d) và pt (2.13c) có:
(
)
rs
r
1 rs
ir =
ψ r − L m iss
Lr
s
s
s
s
L
Ψ s = Ls. i s + m Ψ r − Lm i s
Lr
(
(2.14)
)
Chöông 3: Mô hình ĐCKĐB trong hệ qui chiếu quay
(2.15)
III.5
T©B
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
Thay (2.14) và (2.15) vào (2.13a) và (2.13b), với các định nghĩa sau:
Ls
Rs
L
Tr = r
Rr
Ts =
: hằng số thời gian stator.
: hằng số thời gian rotor.
σ = 1−
L2m
Ls L r
: hệ số từ tản tổng.
Phương trình (2.13a) và (2.13b) rtrở thành:
r
rs
d iss L m dψ sr
rs
+
u s = R S is + σL s
dt
L r dt
r
⎞ r s dψ sr
Lm rs ⎛ 1
⎟
⎜
is + ⎜ − jω ⎟ψ r +
0=−
dt
Tr
⎠
⎝ Tr
suy ra:
(2.16)
(2.17)
r
⎞r
dψ sr L m r s ⎛ 1
is − ⎜⎜ − jω ⎟⎟ψ sr
=
dt
Tr
⎠
⎝ Tr
(2.19)
Thay (2.19) vàor (2.16):
⎛ 1
d iss
1 − σ ⎞r s 1 − σ
⎟⎟ is +
= −⎜⎜
+
dt
σL m
⎝ σTs σTr ⎠
r
⎞r
dψ sr L m r s ⎛ 1
is − ⎜⎜ − jω ⎟⎟ψ sr
=
dt
Tr
⎠
⎝ Tr
⎞r
⎛ 1
1 rs
⎜⎜ − jω ⎟⎟ψ rs +
us
σL s
⎠
⎝ Tr
(2.20)
(2.21)
Chuyển sang dạng các thành phần của vector trên hai trục toạ độ:
⎛ 1
di sα
1− σ ⎞
1− σ
1− σ
1
⎟⎟i sα +
u sα
ψ rα +
ωψ rβ +
= −⎜⎜
+
dt
σTr L m
σL m
σL s
⎝ σTs σTr ⎠
di sβ
⎛ 1
1− σ ⎞
1− σ
1− σ
1
⎟⎟i sβ +
u sβ
ψ rβ −
ωψ rα +
= −⎜⎜
+
dt
σTr L m
σL m
σL s
⎝ σTs σTr ⎠
dψ rα L m
1
=
i sα − ψ rα − ωψ rβ
dt
Tr
Tr
dψ rβ L m
1
i sβ − ψ rβ + ωψ rα
=
dt
Tr
Tr
rs
r
1 rs
ψ r − L m iss
Thay pt (2.14)
ir =
Lr
(
(2.22a)
(2.22b)
(2.22c)
(2.22d)
)
vào pt (2.13e), có:
(
)
(
r 1 ⎤ 3 Lm r s rs
r
3 ⎡r
Te = − p ⎢ψ rs x ψ rs − L m iss
ψ r x. is
⎥= P
2 ⎣
Lr ⎦ 2 Lr
)
Thay các thành phần của vector từ thông rotor và dòng stator, được:
(
3 Lm
Ψrα i sβ − Ψrβ i sα
p
2 Lr
dω p
= [Te − TL ]
dt J
Te =
)
Chöông 3: Mô hình ĐCKĐB trong hệ qui chiếu quay
(2.24)
III.6
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
T©B
III. Mô hình của ĐCKĐB trên hệ tọa độ từ thông rotor (toạ độ dq)
Theo hệ pt (1.17), biểu diễn pt (2.3) và pt (2.6) lên hệ trục tọa độ từ thông
rotor (hệ trục dq):
r
rf
r f dΨsf
rf
u s = Rs is + jωs Ψs +
dt
r
rf
r f dΨrf
0 = Rr ir + jωsl Ψr +
dt
Với
(2.28a)
(2.28b)
iss…
r
rf
r f dΨsf
rf
u s = Rs is + jωs Ψs +
dt
r
rf
r f dΨrf
0 = Rr ir + jωsl Ψr +
dt
Có
(2.29a)
(2.29b)
Kết hợp với hai pt trên với hệ phương trình (2.7), có hệ phương trình:
r
rf
r f dΨsf
rf
u s = Rs is + jωs Ψs +
dt
(2.30a)
r
rf
r
r f dΨrf
0 = R r ir + (ω s − ω )Ψr +
dt
r
r
r
ψ sf = L s isf + L m irf
r
r
r
ψ fr = L m isf + L r irf
Suy ra
i fr =
(
1
Ψrf − L m i sf
Lr
(2.30b)
(2.30c)
(2.30d)
)
⎛
L2m ⎞ f L m f
⎟⎟i s +
⎜
Ψr
Ψ = ⎜ Ls −
L
Lr
r ⎠
⎝
f
s
Thực hiện tương tự đối với việc xây dựng mô hình động cơ trên hệ tọa độ αβ, khử
r
r
các biến irf và Ψsf , được hệ sau:
r
⎛ 1
d isf
1 − σ ⎞r f
1−σ
⎟⎟ is − jω s i sf +
= −⎜⎜
+
dt
σL m
⎝ σTs σTr ⎠
r
⎞r
dψ rf L m r f ⎛ 1
=
is − ⎜⎜ + jω sl ⎟⎟ψ rf
dt
Tr
⎝ Tr
⎠
⎛ 1
⎞r
1 rf
⎜⎜ − jω ⎟⎟ψ rf +
us
σL s
⎝ Tr
⎠
Chuyển sang dạng các thành phần của vector trên hai trục toạ độ:
⎛ 1
di sd
1
1− σ
1− σ
1− σ ⎞
⎟⎟ isd + ωsisq +
u sd
Ψrd +
ωΨrq +
= − ⎜⎜
+
dt
σTr L m
σL m
σL s
⎝ σTs σTr ⎠
Chöông 3: Mô hình ĐCKĐB trong hệ qui chiếu quay
(2.31a)
III.7
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
⎛ 1
di sq
T©B
1
1− σ
1− σ
1− σ ⎞
⎟⎟ isq−ωsisd+
u sq
Ψrq −
ωΨrd +
σTr L m
σL m
σL s
⎠
+
= − ⎜⎜
dt
⎝ σTs σTr
dΨrd L m
1
=
Ψrd + ω sl Ψrq
i sd −
dt
Tr
Tr
dΨrq
dt
=
(2.31b)
(2.31c)
Lm
1
i sq −
Ψrq − ω sl Ψrd
Tr
Tr
(2.31d)
r
r
Trong hệ tọa độ dq, ψrq=0 do vuông góc với vector ψ fr nên ψ fr =ψrd.
⎛ 1
di sd
1
1− σ
1− σ ⎞
⎟⎟ isd + ωsisq +
= − ⎜⎜
u sd
+
Ψrd +
dt
σTr L m
σL s
⎝ σTs σTr ⎠
di sq
1
1− σ
1− σ ⎞
⎟⎟ isq−ωsisd−
u sq
ωΨrd +
σL m
σL s
⎠
= − ⎜⎜
+
dt
⎝ σTs σTr
(2.32b)
dΨrd L m
1
=
i sd − Ψrd
dt
Tr
Tr
(2.32c)
dΨrq
dt
và
⎛ 1
(2.32a)
=0
(2.32d)
Lm
isq= ωsl Ψrd
Tr
Phương trình moment:
Thay
Vào:
có
⎛
L2 ⎞ r
L
Ψsf = ⎜⎜ L s − m ⎟⎟ isf + m Ψrf
Lr ⎠
Lr
⎝
3 r r
Te = p Ψsf x isf
2
(
Te =
(2.33)
)
(2.34)
3 Lm
(Ψrd i sq − Ψrq i sd )
p
2 Lr
(2.35)
với tốc độ trượt: ωsl = ωr – ω =
Te = TL +
L m i sq
Tr Ψrd
J dω
J dω
=
p dt
p dt
(2.36)
(2.37)
r
Trong hệ tọa độ từ thông rotor (hệ tọa độ dq), các vector dòng stator isf và
r
vector từ thông rotor ψ fr , cùng với hệ tọa độ dq quanh (gần) đồng bộ với nhau với
r
tốc độ ωs quanh điểm gốc, do đó các phần tử của vector isf (isd và isq) là các đại
lượng một chiều. Trong chế độ xác lập, các giá trị này gần như không đổi; trong quá
Chöông 3: Mô hình ĐCKĐB trong hệ qui chiếu quay
III.8
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
T©B
trình quá độ, các giá trị này có thể biến theo theo một thuật toán điều khiển đã được
định trước.
r
r
Hơn nữa, trong hệ tọa độ dq, ψrq=0 do vuông góc với vector ψ fr nên ψ fr =ψrd.
Đối với ĐCKĐB 3 pha, trong hệ tọa độ dq, từ thông và mômen quay được
biểu diễn theo các phần tử của vector dòng stator:
ψ rd =
Te =
Lm
i sd
1 + Tr s
3 Lm
J dω
pψ rd i sq = TL −
2 Lr
P dt
(Hai phương trình trên được trình bày tựa theo phương trình (2.34c) và phương
trình (2.34d) trong chương II).
r
Phương trình trên cho thấy có thể điều khiển từ thông rotor ψ rd = ψ r thông
qua điều khiển dòng stator isd. Đặc biệt mối quan hệ giữa hai đại lượng này là mối
quan hệ trễ bậc nhất với thời hằng Tr.
Nếu thành công trong việc áp đặt nhanh và chính xác dòng isd để điều khiển ổn
định từ thông ψ rd tại mọi điểm làm việc của động cơ. Và thành công trong việc áp
đặt nhanh và chính xác dòng isq, và theo pt (1.20b) thì có thể coi isq là đại lượng
điều khiển của momen Te của động cơ.
Bằng việc mô tả ĐCKĐB ba pha trên hệ tọa độ từ thông rotor, không còn
quan tâm đến từng dòng điện pha riêng rlẻ nữa, mà là toàn bộ vector không gian
dòng stator của động cơ. Khi đó vector is sẽ cung cấp hai thành phần: isd để điều
r
khiển từ thông rotor ψ r , isq để điều khiển momen quay Te, từ đó có thể điều khiển
r
isd → ψ r
tốc độ của động cơ.
()
isq → Te → ω
()
Khi đó, phương pháp mô tả ĐCKĐB ba pha tương quan giống như đối với
động cơ một chiều. Cho phép xây dựng hệ thống điều chỉnh truyền động ĐCKĐB ba
khiển tốc độ
pha tương tự như trường hợp sử dụng động cơ điện một chiều. Điều
r
ĐCKĐB ba pha ω thông qua điều khiển hai phần tử của dòng điện is là isd và isq.
Ưu điểm khi của mơ hình tốn của ĐCKĐB trong HTĐ dq so với HTĐ αβ:
1.
2.
3.
4.
Các đại lượng không biến thiên dạng sin theo thời gian.
Hệ phương trình đơn giản hơn (ψrq=0).
r
Phân ly điều khiển từ thông rotor ψ r v momen Te (tốc độ ω).
Gần giống với điều khiển động cơ một chiều.
Chöông 3: Mô hình ĐCKĐB trong hệ qui chiếu quay
III.9
