điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha bằng phương pháp DTC kết hợp MRAS

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA KHÔNG
SỬ DỤNG CẢM BIẾN

Người hướng dẫn : Th.S HỒ ĐĂNG SANG
Người thực hiện : ĐỖ XUÂN TUẤN
Chuyên ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN
Lớp : 13040101


NỘI DUNG ĐỒ ÁN

1.

TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

2.

PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP MOMEN DTC – SENSORLESS

3.

MÔ PHỎNG TRÊN MATLAB SIMULINK


TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA



Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo
nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ của Rotor (n) chậm hơn so với tốc
độ quay của từ trường Stator.



Máy điện không đồng bộ có hai dây quấn: dây quấn Stator (sơ cấp), dây
quấn rotor (thứ cấp).


PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KĐB


PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KĐB

 Điều khiển vô hướng (điện áp, tần số, điện trở rotor, công suất trượt, số cực)
 Điều khiển vector:
+ điều khiển định hướng theo trường (FOC)
+ điều khiển trực tiếp moment (DTC)


MÔ HÌNH HÓA ĐỘNG CƠ KĐB



Vector không gian

ur

ur
ur
2 ur
u s ( t ) = u sa ( t ) + u sb ( t ) + u sc ( t ) 
3
Trong đó:

usa ( t ) = us cos ( ωs t )


usb ( t ) = us cos ( ωs t - 2π / 3)


usc ( t ) = us cos ( ωs t + 2π / 3)


MÔ HÌNH HÓA ĐỘNG CƠ KĐB



Hệ trục cố định αβ

ur

ur
ur
2 ur
u s ( t ) = u sa ( t ) + u sb ( t ) + u sc ( t ) 

3

2
j120o
j 240o 
us ( t ) = usa ( t ) + usb ( t ) e + usc ( t ) e

3
2
us ( t ) =  usa − 0.5usb − 0.5usc  +
3 
Suy ra:

 3
3 
j  usb − usc  ÷
2  ÷
 2

2

usα = 3 ( usa − 0.5usb − 0.5u sc )




usβ = 2  3 u sb − 3 u sc ÷

3 2
2





MÔ HÌNH HÓA ĐỘNG CƠ KĐB



Mô hình hóa động cơ KĐB3P

Mô hình toán động cơ KĐB3P trên hệ trục bất kỳ

dψs
+ jωeψ s
dt
d ψr
0 = Rr ir +
+ j (ωe − ωr )ψ r
dt

us = Rsis +

ψ s = Ls is + Lmir
ψ r = Lr ir + Lmis
3 Lm
Te = P Im { is ψ r }
2 Lr


MÔ HÌNH HÓA ĐỘNG CƠ KĐB

Mô hình động cơ KĐB3P trên hệ trục αβ
 


MÔ PHỎNG TRÊN MATLAB SIMULINK

Mô hình MRAS cổ điển

1/. Sai số lớn cho từ thông
rotor tại tốc độ thấp.
2/. Phụ thuộc nhiều vào điện
trở stator.
 

 


MÔ PHỎNG TRÊN MATLAB SIMULINK


MÔ PHỎNG TRÊN MATLAB SIMULINK

Các thông số của đồng cơ dùng trong mô phỏng theo bảng sau
Động cơ sử dụng
Thông số động cơ

Kí hiệu (đơn vị)

Điện trở cuộn dây pha stator

Rs (Ω)

Điện trở cuộn dây pha stator

Rr (Ω)

Hỗ cảm giữa stator và rotor

Lm (H)

Điện kháng tản cuộn dây stator

Lσs (H)

Điện kháng tản rotor quy đổi về stator

Lσr (H)

Số cặp cực động cơ

Np

Mô men quán tính cơ

J (kg.m2)

5.52 Ω

8.5 Ω

0.46 mH

0.036 mH

0.03 mH

2

0.001 kg.m2


KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN



DTC dùng encoder hồi tiếp tốc độ



DTC - MRAS dùng ước lượng tốc độ


KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
MOMENT CỦA ĐỘNG CƠ



DTC dùng encoder hồi tiếp tốc độ



DTC - MRAS dùng ước lượng tốc độ


KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
TỐC ĐỘ ROTOR



DTC dùng encoder hồi tiếp tốc độ



DTC - MRAS dùng ước lượng tốc độ


KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

TỪ THÔNG ROTOR



DTC dùng encoder hồi tiếp tốc độ



DTC - MRAS dùng ước lượng tốc độ

NHẬN XÉT



Trong phương pháp DTC cổ điển, do sử dụng trực tiếp tín hiệu hồi tiếp từ encoder nên đáp ứng tốc độ tốt,
ít dao động, sai số nhỏ.



Đáp ứng về momen và tử thông bị nhiễu động lớn do đóng cắt theo các khâu trễ. Tuy nhiên điểm lợi là
thời gian đáp ứng về từ thông rất nhanh chóng.



Việc điều khiển từ thông và momen gần như là độc lập nhau. Xảy ra hiện tượng đập mạch do momen có
sự dao động khi điều khiển ở tốc độ thấp.


NHẬN XÉT



Trong phương pháp DTC-MRAS tăng tốc độ đáp ứng moment. Tốc độ bám theo tốc độ đặt nhưng có dao
động hơn phương pháp DTC.


CÁM ƠN MỌI NGƯỜI
ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE!

Thank You !