thiết kế bộ điều khiển vectơ nghịch lưu ba pha cấp nguồn cho động cơ không đồng bộ ba ng phương pha p điếu chế SinPWM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
Bộ môn điều khiển điện tử công suất

BÀI TẬP
Thiết kế bộ điều khiển vectơ
LỚN nghịch lưu ba pha cấ p

nguồ n cho độ ng cơ khô ng đồ ng bộ bằ ng phương phá p
điều chế SinPWM
Giảng viên hướng dẫn:

TS. Vũ Hoàng Phương

Sinh viên thực hiện:
Nhóm 42

Phạm Thế Thiện
MSSV 20174235
Hồng Như Anh Tuấn MSSV 20174327

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI


Nội dung
I. Phương pháp điều chế sinPWM
II. Mơ hình hóa động cơ IM
III. Phương pháp điều khiển vectơ (FOC)
IV.Thiết kế bộ điều khiển
V.Mô phỏng và đánh giá
2

I. Phương pháp điều chế sinPWM
Hệ số điều chế cho mỗ i nhá nh van:

Biên độ điện á p tố i đa mà mạ ch NL3P điều chế là
0.5Udc vớ i hệ số điều chế [-1:1]
3


II. Mơ hình hóa động cơ IM
Độ ng cơ khơ ng đồ ng bộ :

I

Stator

B

Từ trường quay

SĐĐ

Rotor

I

Rotor

Mơmen

quay
Stator Rotor

• Độ ng cơ khô ng đồ ng bộ  là  độ ng cơ hoạ t độ ng vớ i tố c độ quay
củ a rotor chậ m hơn so vớ i tố c độ quay củ a từ trườ ng stator.
• Đố i tượ ng thiết kế trong bà i là độ ng cơ khô ng đồ ng bộ 3 pha
rotor lồ ng só c

12/08/2021

4


II. Mơ hình hóa động cơ IM

Mơ hình trạ ng thá i liên tụ c củ a ĐCKĐB trên hệ tọ a độ dq:

Mục tiêu khử dòng rotor cũng như từ thông stator
Với


II. Mơ hình hóa động cơ IM
Mơ hình trạ ng thá i liên tụ c củ a ĐCKĐB trên hệ tọ a độ dq:
Thay hệ (5) vào các phương trình điện áp (1) và (2). Từ đó ta có hệ phương trình :
Với
(7)

(6)

Chọn trục d trùng với trục từ thơng rotor,

khi tựa theo hướng của từ thơng rotor ta có:
6


II. Mơ hình hóa động cơ IM
Mơ hình trạ ng thá i liên tụ c củ a ĐCKĐB trên hệ tọ a độ dq:
Chọn trục d trùng với trục từ thơng rotor ta có:

(8)

Với

7


III. Phương pháp điều khiển FOC
UDC
C1

TMS32028377S
 rd*

 rd'

isd*
1

R

*



usd
-

isq*

usq

-

2

3

R

iPark

dq

5

s
s

isq


dq

10

Park

tu
tv

tw

4

Ri
isd

s

SVM

us
u s

is

abc

is


9

Clarke

INV
Pulseu
Pulsev

PWM

Pulsew

6

iu
iv
iw

7
ADC
A0,A1

8

 rd'

MHTT
11


Zp

QEP
Module

IE

12

13

IM
14

Cấ u trú c điều khiển hệ truyền độ ng IM bằ ng phương phá p FOC

8


III.Phương pháp điều khiển FOC
Chuyển hệ tọ a độ :
(11)

Hệ abc sang dq:

Hệ dq sang abc:

(12)

- Khố i chuyể n hệ toạ độ nhậ n giá trị fsa, fsb, fsc và gó c tự a từ thơ ng rotor
sau đó chuyển sang cá c giá tương ứ ng ở hệ trụ c tọ a độ dq

9


III.Phương pháp điều khiển FOC
Mơ hình từ thơ ng:
Mơ hình từ thơ ng có đầ u và o là
dị ng điện và tố c độ củ a độ ng cơ
sau nghịch lưu. Đầ u ra là từ
thô ng rotor và gó c tự a từ thơ ng

i sd

s

i sq

 rd



'

MHTT



Từ cá c phương trình nhậ n đượ c khi mơ hình hó a
độ ng cơ IM ta xây dự ng đượ c mơ hình từ thơ ng :

Với

10


IV. Thiết kế bộ điều khiển
Thô ng số độ ng cơ mơ phỏ ng:
• Cơng suất động cơ: P=2238w
• Điện cảm tản sator:
• Điện cảm từ hóa:
• Điện trở rotor quy đổi:
• Điện cảm tản rotor quy đổi:
• Momen quán tính:
• Số đơi cực:
• Momen cản:
• Điện trở stator:
11


IV. Thiết kế bộ điều khiển
Bộ điều khiển dò ng điện
u sd

*
i sd
*

i sq

u sq

Ri

i sd

Từ mơ hình dị ng điện ta thấy có
thà nh phầ n xen kênh. Vì vậy khi thiế t
kế bộ điề u khiể n ta phả i khử thà nh
phầ n xen kênh này.

i sq

s

12/08/2021

'

 rd

12


IV. Thiết kế bộ điều khiển
Bộ điều khiển dò ng điện
i*
-

us

1

K p (1  )
Ti s

Hà m truyề n:

K
T1s  1

i

vớ i

Chọ n Ti=T1 suy ra : Gk
 

Ta tính đượ c bộ điều khiển PI =200(1+)
13


IV. Thiết kế bộ điều khiển
• Chọn T* chúng em sử dụng cơng thức:
• Kp =
• Ti =

}

 

 T* =

• Với:
- R: độ dốc cực đại của đường cong đáp ứng
- L: thời gian trễ của đáp ứng ( ở đây ta chọn L=1s và tính ra T*)


IV. Thiết kế bộ điều khiển
Bộ điều khiển từ thô ng:
 rd*

1
K p (1  )
Ti s

-

isd*

1

isd

1
Tr s  1

 rd

Hà m truyền :
 

Chọ n Ti=Tr suy ra Gk

Ta tính đượ c bộ điều khiển từ thô ng
15


IV. Thiết kế bộ điều khiển
Bộ điều khiển tố c độ (có dạ ng khâ u dao độ ng bậ c 2):
M c

*
-

Hà m truyền:

1
K p (1  )
Ti s

isq*

1

isq

3 L2m '
z p  rd
2 Lr

vớ i

zp

M



Js

(Zp=2),

Gk
16


IV. Thiết kế bộ điều khiển
Bộ điều khiển tố c độ :
 Hà m truyề n hệ kín củ a mơ hình điều chỉnh tố c độ :

Gk

 Từ

thơ ng số độ ng cơ, Thay số vớ i =0.71, =5 ta tính đượ c bộ điề u khiển tố c độ :

17


V. Mô phỏng và đánh giá

Mô phỏ ng cấ u trú c điều khiển FOC độ ng cơ IM trên Matlab

18

V. Mơ phỏng và đánh giá

Khố i đk dị ng điện

19


V. Mơ phỏng và đánh giá

Mơ hình từ thơ ng
20


V. Mô phỏng và đánh giá

Điều chế sinPWM, nghịch lưu 3 pha và độ ng cơ IM

21


V. Mô phỏng và đánh giá
Nhậ p thô ng số trong Matlab:
Udc=600;
%thong so dong co
Rs=0.435;
Lso=0.002;
Lm=69.31e-3;
Lro=0.002;

Rr=0.816;
Ls=Lm+Lso;
Lr=Lm+Lro;
Tr=Lr/Rr;
Ts=Ls/Rs;
Pn=2238;
Vn=220;
fn=50;
J=0.089;
p=2;
Ro=1-(Lm^2)/(Lr*Ls);
Si=0.71;
Los=Ro*Ls

22


V. Mơ phỏng và đánh giá

Nhận xét:

Dịng điện có dạng sin
Thời gian quá độ khoảng hơn 1.5s
Dòng khởi động gấp khoảng 1.5 dòng xác lập

23


V. Mô phỏng và đánh giá
Đồ thị tốc độ

Nhận xét:

Tốc độ quay bám giá trị đặt
Sai lệch tĩnh dưới 1%
Thời gian quá độ khoảng hơn 1.5s

24


V. Mô phỏng và đánh giá
Đồ thị từ thông

Nhận xét:

Từ thông bám giá trị đặt, Sai lệch tĩnh dưới 1%
Thời gian quá độ khoảng 1.5s
Từ thông bị sụt tại thời điểm 2s tại thời điểm tốc độ động cơ
bắt đầu bám giá trị đặt

25