(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế bộ điều khiển trượt cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

B

GIÁO D C VÀ ÀO T O
B NÔNG NGHI P VÀ PTNT
TR
NG
I H C TH Y L I

NGUY N THÁI THU N

THI T K B
I U KHI N TR
T CHO
NG C
NG B NAM CHÂM V NH C U

LU N V N TH C S

HÀ N I, N M 2017


B

GIÁO D C VÀ ÀO T O
B NÔNG NGHI P VÀ PTNT
TR
NG
I H C TH Y L I

NGUY N THÁI THU N

THI T K B
I U KHI N TR
T CHO
NG C
NG B NAM CHÂM V NH C U

Chuyên ngành: K thu t đi n
Mã s : 60520202

NG

IH

NG D N KHOA H C:

TS. PH M

HÀ N I, N M 2017

C

I


L I CAM OAN
Tôi cam đoan đoan đây là công trình nghiên c u c a b n thân tơi. Các k t qu nghiên
c u và các k t lu n trong lu n v n là trung th c, không sao chép t b t k m t ngu n
nào và d

i b t k hình th c nào. Vi c tham kh o các ngu n tài li u đã đ

c th c hi n

trích d n và ghi ngu n tài li u tham kh o đúng quy đ nh.
Tác gi lu n v n

Nguy n Thái Thu n

i


L IC M

N

u tiên, tôi xin chân thành c m n TS. PH M

C

I đã t n tình h

ng d n và

g i m cho tôi nh ng v n đ g p ph i trong su t quá trình làm lu n v n. Ngồi ra,
chính s t n tâm và nhi t huy t trong quá trình gi ng d y c ng nh h

ng d n c a

Th y đã giúp tơi quy t tâm hồn thành lu n v n này.
Tôi c ng g i l i c m n đ n toàn th gi ng viên Khoa N ng L

ng, các th y đã tr c

ti p gi ng d y và truy n đ t ki n th c. Cám n các cán b Phịng đào t o
đi u ki n giúp đ tơi trong su t quá trình h c t p t i Tr
C m n Tr

ng Cao

H 2 đã t o

ng.

ng Ngh Ninh Thu n n i tôi đang công tác đã t o đi u ki n

giúp đ tôi trong th i gian h c t p và th c hi n lu n v n.
Tôi xin g i t ng thành qu này cho gia đình tơi. Chính gia đình là nh ng ng

i ln

g n g i, theo dõi và đ ng viên tôi trong su t quá trình h c t p và nghiên c u.
Sau h t, tôi xin c m n các b n h c viên cao h c K Thu t

i n K24

H2, các b n

đ ng nghi p đã đ ng hành, đ ng viên, giúp đ cho tôi trong su t quá trình h c t p và
th c hi n lu n v n.

ii


M CL C
DANH M C CÁC HÌNH NH .................................................................................. v
DANH M C B NG BI U ....................................................................................... vii
DANH M C CÁC T
CH
NG 1
C U
1.1

VI T T T ...........................................................................viii

T NG QUAN V
NG C
I N
NG B NAM CHÂM V NH
........................................................................................................... 1

T ng quan v đ ng c đi n đ ng b nam châm v nh c u (PMSM) ............... 1

1.1.1

Khái quát v đ ng c đi n đ ng b nam châm v nh c u (PMSM) ............ 1

1.1.2

ng d ng c a đ ng c đi n đ ng b nam châm v nh c u......................... 1
ng h c đ ng c đ ng b nam châm v nh c u (PMSM) ............................. 2

1.2
1.2.1

Vector không gian và các đ i l

1.2.2

Xây d ng mơ hình đ ng c PMSM trong Matlab - Simulink ................... 9

CH

NG 2

2.1

Ph

CÁC PH

ng 3 pha ................................................ 4

NG PHÁP I U KHI N

NG C PMSM ............... 18

ng pháp đi u khi n vector ................................................................... 18

2.1.1

C u trúc h đi u khi n Vector đ ng c PMSM....................................... 19

2.1.2

Khâu chuy n đ i đi n áp C u ................................................................ 21

2.1.3

Khâu chuy n đ i dòng đi n C i ............................................................ 21

2.1.4

M ch vòng đi u ch nh dòng ( id và iq ) ..................................................... 21

2.1.5

M ch vòng đi u ch nh t c đ  ............................................................. 22

2.2

Ph

ng pháp đi u khi n tr c ti p moment (DTC) ....................................... 23

2.2.1

C u trúc h đi u khi n DTC ................................................................... 24

2.2.2

Ph

2.2.3

L a ch n vect đi n áp đi u khi n t thông stator.................................. 28

2.2.4

i u khi n moment ................................................................................ 29

2.2.5

L a ch n vector đi n áp ......................................................................... 30

2.2.6

U cl

2.2.7

B so sánh t thông và moment ............................................................. 32

2.2.8

Thi t l p b ng chuy n m ch ................................................................... 33

ng trình đ ng c trong h t a đ t thông stator ............................. 24

ng t thông và moment .............................................................. 31

2.3
T ng h p b đi u khi n PI đi u khi n đ ng c theo ph ng pháp đi u khi n
vector ................................................................................................................... 34

iii


2.3.1 T ng h p b đi u khi n PI dòng đi n đi u khi n đ ng c theo ph ng
pháp đi u khi n vector ....................................................................................... 35
2.3.2 T ng h p b đi u khi n PI t c đ đi u khi n đ ng c theo ph ng pháp
đi u khi n vector................................................................................................ 36
2.4
K t qu mơ ph ng b PI dịng đi n và t c đ đi u khi n đ ng c b ng
Matlab – Simulink: ................................................................................................ 37
CH

NG 3 LÝ THUY T I U KHI N TR
T ÁP D NG CHO I U KHI N
NG C PMSM..................................................................................................... 42

3.1

T ng quan v đi u khi n tr

3.1.1

t ..................................................................................... 42

Lý thuy t đi u khi n tr

t ...................................................................... 42

Xét h th ng đi u khi n tr

t b c 2............................................................. 45

3.1.2
3.2

i u khi n tr

t .................................................................... 42

3.3
Nâng cao ch t l ng b đi u khi n tr t b ng cách gi m th i gian đ t t i
m t tr t ................................................................................................................ 47
3.3.1

So sánh v th i gian đ t t i m t tr

3.3.2

So sánh v đ dao đ ng c a hai lu t ....................................................... 49

3.4

Thi t k b đi u khi n tr

3.4.1

Ph

3.4.2

Thi t k b tr

t c a hai lu t .................................. 47

t cho đ ng c PMSM ........................................ 49

ng trình mơ t tốn h c đ ng c PMSM trên h t a đ dq .............. 49
t cho đ ng c PMSM .................................................... 49

3.4.3 S đ và ch ng trình mơ ph ng b đi u khi n tr t trong Matlab –
Simulink đ ng c PMSM ................................................................................... 51
3.4.4 S đ và k t qu mô ph ng b đi u khi n tr t đ ng c PMSM b ng
Matlab-Simulink: ............................................................................................... 52
TÀI LI U THAM KH O.......................................................................................... 65

iv


DANH M C CÁC HÌNH NH
Hình 1.1 Mơ hình đ ng c đ ng b ba pha v i rotor có c u trúc c c l i ..................... 3
Hình 1.2 Mơ hình đ ng c đ ng b ba pha v i rotor có c u trúc c c n ...................... 3
Hình 1.3 Vector khơng gian t các đ i l

ng pha ....................................................... 5

Hình 1.4 Bi u di n dòng đi n stator trên h t a đ (    ) ....................................... 6

Hình 1.5 M i liên h gi a t a đ (    ) và t a đ ( d  q ) ...................................... 7
Hình 1.6 Bi u di n các vector trên h t a đ t thông rotor ( d  q ) ........................... 8
Hình 1.7 S đ chuy n đ i h tr c ba pha ( u  v  w ) sang h tr c ( d  q )............. 12
Hình 1.8 S đ chuy n đ i h tr c ( d  q ) sang h tr c ba pha ( u  v  w )............. 12
Hình 1.9 Mơ hình simulink c a đ ng c PMSM ....................................................... 13
Hình 1.10 S đ mơ ph ng đ ng c PMSM b ng Matlab – Simulink ....................... 14
Hình 1.11

áp ng t c đ ......................................................................................... 15

Hình 1.12 Mơ men đi n t ........................................................................................ 16
Hình 1.13 Dịng isd , isq .............................................................................................. 17
Hình 1.14 Dịng pha isu , isv , isw .................................................................................... 18
Hình 2.1 C u trúc h đi u khi n vector ..................................................................... 20
Hình 2.2 S đ m ch vịng đi u ch nh dịng isd ........................................................ 22
Hình 2.3 S đ m ch vòng đi u ch nh t c đ  ....................................................... 23
Hình 2.4 C u trúc h đi u khi n DTC ....................................................................... 24
Hình 2.5 Vector t thơng, đi n áp, dịng đi n trong các h tr c t a đ ...................... 25
Hình 2.6 Các sector trong h t a đ (    ) ............................................................ 29
Hình 2.7 Vector t thơng stator trong sector 1........................................................... 31
Hình 2.8 S đ v trí t thơng Stator ......................................................................... 32
Hình 2.9 Khâu hi u ch nh T thơng và Moment ....................................................... 32
Hình 2.10 Xác đ nh tham s k p , ki m ch vòng dòng đi n ......................................... 36
Hình 2.11 Xác đ nh tham s k p , ki m ch vịng t c đ .............................................. 37
Hình 2.12

áp ng t c đ ......................................................................................... 38

Hình 2.13 Mơ men đi n t ........................................................................................ 39

v


Hình 2.14 Dịng isd , isq .............................................................................................. 40
Hình 2.15 Dịng pha isu , isv , isw .................................................................................... 41
Hình 3.1 S đ b đi u khi n tr

t trong Matlab – Simulink .................................... 51

Hình 3.2 S đ mơ ph ng b đi u khi n tr
Hình 3.3

t b ng Matlab – Simulink .................... 52

áp ng t c đ ........................................................................................... 54

Hình 3.4 Mơ men đi n t .......................................................................................... 55
Hình 3.5 Dịng isd , isq ................................................................................................ 56
Hình 3.6 Dịng pha isu , isv , isw ...................................................................................... 57
Hình 3.7

áp ng t c đ lu t ti n t i m t tr

t 1 ...................................................... 59

Hình 3.8

áp ng t c đ lu t ti n t i m t tr

t 1 ...................................................... 60

vi


DANH M C B NG BI U
B ng 1.1 B ng tham s mô ph ng đ ng c PMSM b ng Matlab – Simulink ............ 14
B ng 2.1 B ng thi t l p chuy n m ch ....................................................................... 33
B ng 2.2 B ng tham s mô ph ng đ ng c PMSM b PI dòng đi n và t c đ ......... 37
B ng 3.1 B ng tham s mô ph ng đ ng c PMSM b đi u khi n tr

vii

t .................... 52


DANH M C CÁC T
PMSM
CS

ng C

VI T T T

ng B Nam Châm V nh C u

Công Su t

K B-RLS

ng C Khơng

ng B Roto L ng sóc

CK B

ng C Khơng

ng B

C B

ng C

ng B

DTC

Direct Torque Control

PWM

Pulse Width Modulation

SMC

Sliding Mode Control

PI

Proportional Intergral

viii


CH
NG 1
T NG QUAN V
CHÂM V NH C U

NG C

I N

NG B

NAM

1.1 T ng quan v đ ng c đi n đ ng b nam châm v nh c u (PMSM)
1.1.1 Khái quát v đ ng c đi n đ ng b nam châm v nh c u (PMSM)
ng c đ ng b kích thích nam châm v nh c u có c u t o g m các cu n dây 3 pha
phân b đ i x ng và rotor g n nam châm v nh c u đ t o t tr
b đ

c m ch đi n kích t

phía rotor đem l i m t s

ng khe h . Vi c lo i

u đi m cho đ ng c PMSM

nh gi m t n hao đ ng, m t đ công su t cao h n, gi m mơ men qn tính c a đ ng
c , c u t o rotor b n v ng v m t c khí h n.Hi n nay, giá thành c a lo i đ ng c
PMSM v n cao h n so v i lo i đ ng c không đ ng b rotor l ng sóc (K B-RLS)
cùng d i công su t, nh ng đ ng c PMSM th

ng có hi u su t cao h n, nên trong th i

gian lâu dài thì giá thành s d ng c a đ ng c PMSM v n nh h n so v i đ ng c
K B-RLS.
Nguyên lý làm vi c: PMSM làm vi c d a trên s t
cu n stator và t tr
c a t tr

ng tác gi a t tr

ng quay c a

ng c a nam châm v nh c u đ t trên rotor t o nên. Khi s đôi c c

ng stator và rotor nh nhau, v n t c quay c a các t tr

ng b ng nhau (ch

đ đ ng b ), thì xu t hi n l c kéo đi n t gi a các c c t c a stator và rotor và hình
thành mơ men đi n t .
hình thành do s t

ng c kh i đ ng d

ng tác gi a t tr

i tác d ng c a mơ men khơng đ ng b

ng rotor và dịng đi n trong dây qu n stator.

Khi đ t t i v n t c g n đ ng b , nh tác d ng t tr
châm v nh c u, rotor đ

ng quay stator và c c t nam

c kéo vào đ ng b .

ng c đ ng b nam châm v nh c u, kh i đ ng khơng đ ng b có nhi u u đi m h n
so v i đ ng c đ ng b ph n kháng và đ ng c đ ng b t tr . Do ch s n ng l
(, cos) cao h n, tr ng l

ng và kích th

ng

c c a máy bé h n khi có cùng cơng su t,

kh n ng quá t i và n đ nh t n s quay l n h n.
1.1.2

ng d ng c a đ ng c đi n đ ng b nam châm v nh c u

ng c đ ng b nam châm v nh c u có c

u đi m c a c hai lo i đ ng c m t chi u

1


và đ ng c xoay chi u không đ ng b và cịn h n th n a, nó có s tách bi t gi a
ph n c m và ph n ng nên d dàng trong đi u ch nh t c đ và mơ men. Do đó đ ng c
PMSM đang đ
bi t

c s d ng r t r ng rãi và ngày càng nhi u h n trong công nghi p, đ c

d i công su t th p và trung bình (cơng su t t i vài tr m HP), trong các truy n

đ ng secvô cơng su t nh máy cơng c (thí d đ ng c tr c chính, truy n đ ng v
trí,…) và trong k thu t rôbôt.
1.2

ng h c đ ng c đ ng b nam châm v nh c u (PMSM)

Máy đi n đ ng b ba pha kích thích nam châm v nh c u có k t c u phía stator gi ng
CK B:

ó là h th ng cu n dây nh n ngu n cung c p đi n ba pha. Khi đ t đi n áp

xoay chi u ba pha lên h th ng cu n dây phía stator s t o ra dịng stator, gây nên đi n
áp c m ng phía rotor và xu t hi n dịng rotor. Dịng phía stator có tác d ng t o nên t
thơng stator, rotor và đó chính là ngun nhân sinh ra mơmen quay c a máy đi n. i u
ki n đ x y ra c m ng và t o đ

c moment là t n t i m t "s tr

t" nh t đ nh gi a

chuy n đ ng quay c a rotor và c a vetor t thông stator, đ y là nguyên t c ho t đ ng
c a

CK B còn máy đi n đ ng b ba pha kích thích v nh c u có m t h th ng nam

châm v nh c u g n ch t trên b m t. Ngh a là: T thông luôn luôn t n t i, khơng cịn
nhu c u tr

t t c đ đ c m ng t stator sang rotor n a và máy đi n ho t đ ng hồn

tồn đ ng b .
Mơ hình đ ng c đ ng b nam châm v nh c u đ
d

i đây.

2

c minh h a hình 1.1 và hình 1.2


Hình 1.1 Mơ hình đ ng c đ ng b ba pha v i rotor có c u trúc c c l i

Hình 1.2 Mơ hình đ ng c đ ng b ba pha v i rotor có c u trúc c c n
S khác nhau c b n gi a

CK B và

C B là s khác nhau trong ph

sinh ra t thông rotor. T thông rotor c a

CK B đ

m t thành ph n c a dòng stator, còn t thông rotor c a

ng th c s n

c t o nên b i dịng kích t isd,
C B ho c đ

c t o nên b i

m t cu n kích thích bi t l p v i các cu n dây stator, ho c b i các phi n nam châm
3


v nh c u b trí đ u đ n trên b m t rotor, vì lý do đó dịng đi n stator ch cịn ch a
dịng t o mơmen quay isd và khơng cịn dịng kích t n a.
t bi t l p có c u trúc c h c hình 1.1 (cịn đ
b i nam châm v nh c u hình 1.2 (cịn đ

C B s d ng cu n kích

c g i là C B c c l i), lo i kích thích

c g i là C B c c n).

Qua mơ hình đ ng c đ ng b nam châm v nh c u ta th y: t thơng rotor ln phân
c c, có h

ng nh t quán và c đ nh. Tính đ nh h

ng nh t quán y ch ph thu c vào

c u trúc c h c c a máy đi n và làm đ n gi n đi r t nhi u vi c xây d ng mơ hình đi u
khi n đ ng c .
N u nh

CK B ta ph i tìm cách

biên đ đó đã đ
N u nh

c bi t tr

cl

ng biên đ t thơng rotor thì

C B

c.

CK B ta ph i tìm cách tính góc pha c a t thơng rotor đ có th đi u

ch nh đi u khi n t a theo nó, thì
có th liên t c đ

C B góc pha ban đ u đã đ

c bi t tr

c và do đó

c theo dõi chính xác b ng máy đo t c đ quay rotor. Hình 1.1 và

Hình 1.2 cho phép áp d ng ngay m t cách thu n l i các ph

ng pháp đi u ch nh trên

t a đ d  q mà không c n quan tâm đ n t a đ    n a. H th ng kích thích b i
cu n kích và dịng kích t

ng ng nào đó, đi u đó cho phép ta ch c n xét đ n lo i

C B nam châm v nh c u ki u c c tròn là đ y đ .
1.2.1 Vector không gian và các đ i l

ng 3 pha

1.2.1.1 Bi u di n vector không gian cho các đ i l

ng ba pha

Do c u t o đ ng c đi n g m ba cu n dây stator, dòng đi n ba pha stator c a đ ng c

v i đi m trung tính cách ly đ

c ký hi u l n l

c là isu , isv , isw , ta có ph

ng trình

dịng đi n stator:

isu (t )  isv (t )  isw (t )  0

(1.1)

V i:

isu (t )  is cos( s t )

0
isv (t )  is cos( st  120 )

isw (t )  is cos( st  1200 )


4


V ph

ng di n m t ph ng c h c (m t c t ngang), đ ng c đ ng b có 3 cu n dây

l ch nhau m t góc 120 0 . N u trên m t c t đó ta thi t l p m t h t a đ ph c v i tr c
th c đi qua tr c cu n dây pha u c a đ ng c , ta có th xây d ng vector khơng gian cho
dịng đi n stator:




2
i s (t )  i su (t )  i sv (t )  i sw (t )

3

(1.2)

vector is (t ) là vector có modul khơng đ i quay trên m t ph ng ph c v i t c đ góc

s và t o v i tr c th c (tr c cu n dây pha u) m t g c pha  :

Hình 1.3 Vector khơng gian t các đ i l

ng pha

Trong đó vector ph c:

2
is (t )  isu (t )  isv (t )e jy  isw (t )e j 2 y 
3
V i

(1.3)

2
3

Dòng đi n c a t ng pha chính là hình chi u c a vector dòng đi n stator is lên tr c cu n
dây t

ng ng.

i v i các đ i l

ng khác c a đ ng c nh đi n áp ba pha, t thơng

ba pha phía stator và t thơng rotor đ u có th xây d ng trên vector khơng gian t
t nh dịng đi n stator.

5

ng


1.2.1.2 H t a đ c đ nh stator (    )
G i tr c th c c a m t ph ng ph c nói trên là tr c  và tr c o là tr c  .

t tên tr c

cu n dây pha u là tr c th c  và tr c vng góc v i nó là tr c o  Chi u vector is
lên hai tr c, ta đ

c hình chi u là is và is . H t a đ này g i là h t a đ c đ nh (h

t a đ stator).

Hình 1.4 Bi u di n dịng đi n stator trên h t a đ (    )
B ng cách chi u vector không gian lên hai tr c t a đ (    ) ta có th tính đ
thành ph n theo hai tr c t a đ b ng ph

c

ng pháp hình h c. Xét thành ph n vector

dịng đi n trong h tr c t a đ (    ):


i  i
sa
 su

i   1 i 
sa
 sv
2

i   1 i 
sa
 sw
2

3

is
2
3
is
2

(1.4)

6


Suy ra



 is  isu

1

 is  3 isu  2isv 


(1.5)

1.2.1.3 H t a đ t thông rotor ( d  q )
Trong m t ph ng c a h t a đ (    ) ta xét thêm m t h t a đ th hai có tr c
hồnh d và tr c tung q , h t a đ này có chung đi m g c và n m l ch đi m t góc s
so v i h t a đ stator. Chuy n đ i các đ i l

ng đi n áp, dòng đi n, t thông gi a hai

t a đ nh sau:

Hình 1.5 M i liên h gi a t a đ (   ) và t a đ ( d  q )
T hình 1.5 trên ta có th bi u di n m i li n h gi a t a đ (    ) và t a đ ( d  q )
nh sau. G i F có th là các đ i l
Chuy n đ i các đ i l

ng đi n áp, t thơng, dịng đi n

ng t h tr c t a đ (    ) sang ( d  q )

 F   cos s
   
 F   sin s
  

 sin s   Fd 
 
cos s   Fq 

(1.6)

7


Chuy n đ i ng

c các đ i l

 F   cos s
 d 
 Fq   sin s
  
Các h ph
ng

ng t h tr c t a đ ( d  q ) sang (   )

sin s   F 
 
cos s   F 

(1.7)

ng trình này có tác d ng chuy n t h t a đ (    ) sang ( d  q ) và

c l i cho dòng đi n stator và c ng đúng khi áp d ng cho các thành ph n khác c a

đ ng c . Khi xét h t a đ ( d  q ), ta cho tr c d trùng v i tr c t thông rotor và quay
v i t c đ góc b ng v i t c đ góc c a vector t thơng rotor.

Hình 1.6 Bi u di n các vector trên h t a đ t thông rotor ( d  q )
Nh n xét:
Trong h t a đ t thông rotor, các vector dịng stator và các vector t thơng



rotor quay cùng v i h t a đ ( d  q ), do đó các ph n t c a vector dịng rotor là các
đ il

ng m t chi u, trong ch đ xác l p các giá tr này g n nh khơng đ i; cịn

trong q trình q đ , các đ i l
tr

ng này bi n thiên theo m t thu t toán đã đ

c.
8

c đ nh




M t u đi m n a là thành ph n t thông rotor trên tr c ( q ) có giá tr là 0 do

vng góc v i t thông rotor trùng v i tr c ( d ), do đó t thơng rotor ch cịn thành
ph n theo tr c ( d ) và là đ i l

ng m t chi u.

1.2.1.4 Chuy n đ i t h tr c ba pha sang h tr c ( d  q )
T hình 1.6 ta có th chuy n đ i t h tr c ba pha(u v w) sang h tr c t a đ ( d  q )
và ng

c l i. Gi s t i th i đi m t  0 v trí khung quay l ch m t góc s  st ,

trong đó  s t c đ quay c a khung quay. Do đó ta đ

c m i liên h nh sau:


 
2
2
 cos(s ) cos(s  ) cos(s  )
  uu 
u d 
2

 
3
3
 

  uv 
 uq 


2
2
3


 
sin(s ) sin(s  ) sin(s  ) uw 
3
3 


Bi n đ i ng

(1.8)

c:





cos(

)

sin(

)


s
s
uu 

 u 
 
uv   2  cos(s  2 ) sin(s  2 )   d 
 
3
3

3   uq 
u 


 w
cos(  2 ) sin(  2 )
s
s

3
3 
S chuy n đ i này c ng đúng khi áp d ng cho thành ph n dòng đi n.
1.2.2 Xây d ng mơ hình đ ng c PMSM trong Matlab - Simulink
1.2.2.1 Thông s c a đ ng c PMSM
- Công su t đ nh m c: Pdm
- i n áp đ nh m c: U dm
- S đôi c c: pc
- i n tr cu n dây stator: Rs
- i n c m stator tr c d: Lsd

9

(1.9)


- i n c m stator tr c q: Lsq
- T c đ đ nh m c: n
- Mô men qn tính: J
- T thơng c c:  p
1.2.2.2 H ph

Ph

ng trình c b n c a đ ng c

ng trình đi n áp stator:

u s  Rs i s 
Ph

d s
 j s
dt

(1.10)

s

ng trình t thơng stator bao g m t thơng liên k t phía stator và t thơng liên k t

phía rotor (nam châm):
s

Ph

 Ls i s 

ng trình moment đi n t

mM 
Ph

(1.11)

r

3
pc
2

i

(1.12)

s s

ng trình cân b ng momen

mM  mT  J

d
 B
dt

(1.13)

Trong đó mT là momen c a t i (motor load); J momen do quán tính (inertia); B h
s damping (damping coefficient). Trong ph

ng trình trên  là t c đ c a rotor

(mechanical), còn s là t c đ đi n.   s pc
Chú ý: Các đ i l

ng phía rotor và stator trong các ph

ng trình trên đ

c vi t trên

cùng m t h tr c t a đ tham chi u (reference frame). Có hai h tr c t a đ tham chi u
th

ng đ

c s d ng đ ph c v vi c thi t k các b đi u khi n cho PMSM là: H

tham chi u t a theo thông rotor ( d  q ) và h tham chi u g n v i stator (    ) nh
đã trình bày m c 1.2.1

10


1.2.2.3 Mơ hình mơ t đ ng c trên h t a đ t thông rotor ( d  q )
Vector t thơng phía stator
chi u trùng v i vector

r

r

g m hai thành ph n rd và rq . Do tr c d c a h tham

nên rq  0 , do đó

r

 rd   p , giá tr này là không

đ i đ i v i đ ng c PMSM.
T ph

Và

ng trình (2), t thơng stator theo tr c d và q đ

s

Thay

c tính nh sau

sd  Lsd isd   p

(1.14)

sq  Lsqisq

(1.15)

 sd  jsq

s

c ng nh sd và sq vào ph

ng trình (1.10), ta đ

c ph

ng trình đi n áp

phía stator

disd
  s Lsqisq
dt
di
u sq  Rsisq  Lsq sq  s Lsd isd   s  p
dt
u sd  Rs isd  Lsd

Ph

(1.16)

ng trình momen đi n t

mM 

3

pc sd isq  sqisd 
2

(1.17)

Thay sd và  sq vào công th c trên vào, ta đ

mM 
Trong ph

c ph

ng trình momen đi n t

3
pc  p isq  isd isq  Lsd  Lsq 
2

(1.18)

ng trình trên, thành ph n th nh t là momen kích (excitation moment) gây

ra do t thơng c a nam châm v nh c u (  p ), trong khi thành ph n th hai là momen
c

ng b c.Ph

ng trình đ ng h c c a đ ng c PMSM nh sau:

mM  mT 

J d s
 B
pc dt

(1.19)

11


1.2.2.4 S đ chuy n đ i các h tr c t a đ trong MATLAB – SIMULINK
- S đ chuy n đ i h tr c ba pha ( u  v  w ) sang h tr c ( d  q )

Hình 1.7 S đ chuy n đ i h tr c ba pha ( u  v  w ) sang h tr c ( d  q )
- S đ chuy n đ i h tr c ( d  q ) sang h tr c ba pha ( u  v  w )

Hình 1.8 S đ chuy n đ i h tr c ( d  q ) sang h tr c ba pha ( u  v  w )
12


1.2.2.5 Mơ hình mơ ph ng đ ng c PMSM trong MATLAB – SIMULINK

Hình 1.9 Mơ hình simulink c a đ ng c PMSM

13


1.2.2.6 S đ và k t qu mô ph ng đ ng c PMSM b ng Matlab – Simulink

Hình 1.10 S đ mô ph ng đ ng c PMSM b ng Matlab – Simulink

B ng 1.1 B ng tham s mô ph ng đ ng c PMSM b ng Matlab – Simulink
Tham s đ ng c PMSM

Giá tr

Công su t đ nh m c

Pdm  2,5kW

i n tr cu n dây Stator

Rs  0,416

i n c m d c tr c

Lsd 1,356mH

i n c m ngang tr c

Lsq  1,356mH

Mô men qn tính

J  3,4 *104 Kg.m 2

T thơng c c

 p  0,1172Wb

T c đ đ nh m c

n  628,31rad / s
Pc  4

S đôi c c t

14


S pha

3

i n áp đ nh m c

200V

Dòng đi n làm vi c

8,1A

Dòng đi n đ nh

31,5A

Sau khi đ ng c

kh i đ ng không t i đ

c 0.5 giây, ta cho đ ng c

mT  3, 2 Nm . K t qu ch y mơ ph ng nh sau:

Hình 1.11

áp ng t c đ

15

mang t i