BÁO cáo đồ án II đề tài PHƯƠNG PHÁP điều KHIỂN FOC CHO ĐỘNG cơ KHÔNG ĐỒNG bộ BA PHA

TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ XOAY CHIỀU BA PHA

Cấu tạo động cơ điện KĐB

Máy điện không đồng bộ (KĐB) gồm hai bộ phận chủ yếu là stator và rotor, ngoài ra còn có vỏ máy, nắp máy và trục máy.

Hình 1 Động cơ điện KĐB

Trục làm bằng thép, trên đó gắn rotor, ổ bi và phía cuối trục có gắn một quạt gió để làm mát máy dọc trục.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Chương 1 Tổng quan về động cơ điện không đồng bộ xoay chiều ba pha

Stator gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn, ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy

Lõi thép stator được cấu tạo hình trụ từ các lá thép kỹ thuật điện, có thiết kế rãnh bên trong, được ghép lại để tạo thành các rãnh theo hướng trục Lõi thép này được ép chặt vào trong vỏ máy.

Hình 2 Stator động cơ KĐB

Dây quấn stator thường được chế tạo từ dây đồng có lớp cách điện, được lắp đặt trong các rãnh của lõi thép Khi dòng điện xoay chiều ba pha chạy qua dây quấn ba pha stator, nó sẽ tạo ra một từ trường quay.

Vỏ máy gồm có thân và nắp, thường làm bằng gang

Hình 3 Vỏ máy động cơ KĐB 1.1.2 Rotor(phần quay)

Rotor là phần quay gồm lõi thép, dây quấn và trục máy.

Lõi thép rotor được cấu tạo từ các lá thép kỹ thuật điện, được lấy từ lõi thép stator và ghép lại với nhau Bề mặt ngoài của lõi được dập rãnh nhằm tạo chỗ cho dây quấn, trong khi đó, phần giữa có dập lỗ để lắp trục.

Trục của máy điện không đồng bộ làm bằng thép, trên đó gắn lõi thép rôto.

Dây quấn rotor của máy điện không đồng bộ có hai kiểu : rotor ngắn mạch còn gọi là rotor lồng sóc và rotor dây quấn.

Rotor lồng sóc bao gồm các thanh đồng hoặc nhôm được lắp trong rãnh và kết nối với hai vành ngắn mạch ở hai đầu Đối với động cơ nhỏ, dây quấn rotor thường được đúc nguyên khối, bao gồm thanh dẫn, vành ngắn mạch, cánh tản nhiệt và quạt làm mát Trong các động cơ có công suất trên 100kW, thanh dẫn bằng đồng được lắp vào các rãnh rotor và được gắn chặt vào vành ngắn mạch.

Hình 4 Rotor động cơ KĐB

Rotor dây quấn : được quấn dây giống như dây quấn ba pha stator và có cùng số cực từ như dây quấn stator.

Dây quấn kiểu nầy luôn luôn đấu sao (Y) và có ba đầu ra đấu vào ba vành trượt, gắn vào trục quay của rotor và cách điện với trục.

Ba chổi than được cố định và luôn tiếp xúc với vành trượt, giúp dẫn điện vào biến trở nằm ngoài động cơ, nhằm khởi động hoặc điều chỉnh tốc độ của thiết bị.

Nguyên lý làm việc của động cơ KĐB

Khi dòng điện ba pha trong dây quấn stato → trong khe hở không khí xuất hiện từ trường quay với tốc độ 60

Từ trường nầy quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn n 1 f

Mạch điện được đặt trên lõi sắt của rôto, tạo ra cảm ứng trong dây quấn rôto với điện áp E2 Khi rôto kín mạch, dòng điện I2 xuất hiện trong dây quấn Từ thông do dòng điện I2 kết hợp với từ thông của stato tạo ra từ thông tổng tại khe hở Dòng điện trong dây quấn rôto tương tác với từ thông tại khe hở, sinh ra mômen Mối quan hệ này rất chặt chẽ với tốc độ quay n của rôto.

Trong các phạm vi tốc độ khác nhau, chế độ làm việc của máy cũng sẽ thay đổi Bài viết này sẽ nghiên cứu tác dụng của máy trong ba phạm vi tốc độ khác nhau.

Hệ số trượt s của máy Các trường hợp hệ số trượt: n = n 1 → s = 0 n = 0 → s = 1 n > n 1 → s < 0 n < 0 → s > 1 (rôto quay ngược chiều từ trường quay)

Roto quay cùng chiều từ trường quay, tốc độ n < n 1 (0 < s < 1)

Giả thiết về chiều quay n 1 của từ trường khe hở F và của rôto n như hình bên.

Theo qui tắc bàn tay phải, xác định được chiều sđđ E 2 và I 2 ;

Theo qui tắc bàn tay trái, xác định được lực F đt và mômen M.

Khi máy hoạt động ở chế độ động cơ, điện năng cung cấp cho stato sẽ được chuyển đổi thành cơ năng, làm cho rôto quay theo cùng chiều với từ trường quay.

Roto quay cùng chiều từ trường quay, tốc độ n > n 1 (s < 0)

Dùng động cơ sơ cấp quay rôto của máy điện không đồng bộ vượt tốc độ đồng bộ n > n 1

Chiều từ trường quay tác động lên dây quấn rôto theo hướng ngược lại, dẫn đến sự thay đổi chiều của sức điện động và dòng điện trong dây quấn Kết quả là mômen M trở thành ngược chiều với n1, tức là ngược chiều với rôto, tạo thành mômen hãm.

Máy điện hoạt động như một máy phát điện, chuyển đổi cơ năng từ trục động cơ điện thành điện năng Động cơ sơ cấp kéo giúp cung cấp điện năng cho lưới điện, cho thấy vai trò quan trọng của máy điện trong việc tạo ra nguồn năng lượng.

Roto quay ngược chiều từ trường quay, tốc độ n < 0 (s > 1)

Khi rôto của máy điện quay ngược chiều với từ trường quay, hiện tượng này tạo ra sđđ và dòng điện tương tự như khi máy hoạt động ở chế độ động cơ Tuy nhiên, mômen sinh ra lúc này lại quay ngược chiều với rôto, dẫn đến tác dụng hãm rôto lại.

Trong trường hợp này, máy vừa lấy điện năng ở lưới điện vào, vừa lấy cơ năng từ động cơ sơ cấp.

Chế độ làm việc như vậy gọi là chế độ hãm điện từ.

Phân loại động cơ KĐB

Phân theo kết cấu vỏ máy

Phân theo kiểu dây quấn rôto

+ Không đồng bộ rôto lồng sóc.

+ Không đồng bộ rôto dây quấn.

Các đại lượng định mức của động cơ KĐB

Các trị số định mức do nhà máy thiết kế, chế tạo qui định và được ghi trên nhãn máy.

Vì máy điện không đồng bộ chủ yếu dùng làm động cơ điện nên trên nhãn máy ghi các trị số định mức của động cơ như sau :

1 Công suất định mức P dm (kW,W)

2 Điện áp định mức U dm (V).

3 Dòng điện định mức I dm (A).

4 Tốc độ quay định mức n dm (vòng/phút).

5 Hiệu suất định mức η đm %.

6 Hệ số công suất định mức cos đm Đối với động cơ điện không đồng bộ, công suất định mức là công suất trên đầu trục động cơ Còn động cơ ba pha, điện áp và dòng điện ghi trên nhãn máy là điện áp và dòng điện dây tương ứng với cách đấu hình sao (Y) hay đấu hình tam giác (Δ).).

MÔ HÌNH HÓA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ XOAY CHIỀU BA

Các phương trình cơ bản của động cơ không đồng bộ

Động cơ KĐB xoay chiều 3 pha có stator với ba pha dây cuốn lệch nhau 120 độ, được phân bố đối xứng trong không gian Để thiết lập mô hình cho việc thiết kế thuật toán, chúng ta chấp nhận các giả định: điện cảm L và điện trở R là hằng số, cuộn dây ba pha được bố trí đối xứng, và khe hở giữa stator và rotor là tròn đều.

Các đại lượng điện và từ thông được mô tả dưới dạng vector với các thành phần thực.

Tại đây có một vài quy ước như sau:

Chỉ số viết bên phải, trên cao, f, là đại lượng mô tả trong hệ tọa độ tựa theo từ thông Hệ tọa độ dq quay đồng bộ với vector từ thông s, trong khi r là đại lượng mô tả trên hệ tọa độ cố định với stator và rotor.

Chỉ số viết bên phải, phía dưới:

Chữ cái thứ nhất: s đại lượng mạch stator r đại lượng mạch rotor

Chữ cái thứ hai: d,q các thành phần thuộc hệ tọa độ dq

, các thành phần thuộc hệ tọa độ Các đại lượng viết đậm: vector, ma trận

Các phương trình cơ bản của động cơ KĐB

Phương trình điện áp stator (trên hệ thống cuộn dây stator) u s = R i s + d s s s s s dt

Chương 2 Mô hình hóa động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha

R s : điện trở stator; : từ thông stator s s

Phương trình điện áp rotor ( trên hệ thống cuộn dây rotor ngắn mạch)

: từ thông rotor; 0: vector rỗng

Phương trình mô men quay m M = 2 3 p( s xi r ) 3 p ( r xi s )

Trong đó các đại lượng

M: mô men của động cơ M L : mô men của tải

J: mô men quán tính của động cơ : tốc độ quay của rotor p: số cặp cực của động cơ

Phép chuyển hệ tọa độ giữa abc và dq

Để dễ dàng điều khiển và phân tích phương pháp điều khiển động cơ KĐB, chúng ta sử dụng phép chuyển hệ tọa độ từ hệ tọa độ tĩnh abc sang hệ tọa độ quay dq với gốc tọa độ chung Phép chuyển này được gọi là phép chuyển Park.

Chương 2 Mô hình hóa động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha trong đó các đại lượng điện áp, dòng điện, từ thông stator được biểu diễn trong hệ tọa độ quanh hệ tọa độ cố định abc.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat dq quay theo góc s

Chương 2 Mô hình hóa động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha Đại lượng điện áp stator trên hệ tọa độ abc chuyển sang hệ tọa độ dq cos cos(

Phép chuyển tọa độ có thể áp dụng cho dòng điện và từ thông, với góc s là góc lệch giữa hệ tọa độ dq và abc Để chuyển hệ tọa độ dq về hệ tọa độ abc, ta sử dụng công thức với các thành phần cos s và sin s.

Xây dựng mô hình toán học của động cơ trên hệ trục tọa độ d-q

Trong việc xây dựng các phương trình toán học để mô tả đặc điểm của động cơ không đồng bộ, cần phải thể hiện rõ các đặc tính của động cơ Việc phát triển các mô hình dựa trên những phương trình này là cần thiết để tạo ra các thuật toán điều khiển, đảm bảo sai lệch nằm trong giới hạn cho phép Những sai lệch này sẽ được loại trừ thông qua các phương pháp điều chỉnh phù hợp.

Chương 2 Mô hình hóa động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha phương pháp điều chỉnh.

Hệ tọa độ mới được hình dung với tốc độ góc k, và việc chuyển đổi các đại lượng giữa hệ tọa độ mới và hệ tọa độ của hệ thống cuộn dây được thực hiện thông qua phương trình điện áp stator.

Chương 2 Mô hình hóa động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha u s u k e j k ;i s i k e j k ; s k e j k ; d s s e j k j k s s s s s s dt k

Thay thế các đại lượng mới vào phương trình điện áp stator, ta sẽ thu được phương trình mới trên hệ tọa độ quay với tốc độ góc k Phương trình này bao gồm các yếu tố như điện áp, điện trở và dòng điện, được biểu diễn dưới dạng các đại lượng phức.

Chúng ta không tìm kiếm một hệ tọa độ tùy ý nào, mà cần áp dụng phương trình tổng quát cho hệ tọa độ cụ thể, bao gồm hệ tọa độ cố định với stator hoặc hệ tọa độ quay đồng bộ với từ thông rotor dq Khi thay thế s bằng tốc độ góc của các vector thuộc mạch điện stator và k s của vector từ thông rotor, chúng ta sẽ thu được mô hình mong muốn.

Phương trình trên là phương trình điện áp stator trên hệ tọa độ dq

Hệ tọa độ dq được thiết lập sao cho trục thực d trùng với trục từ thông của rotor, trong khi thành phần vuông góc q của từ thông rotor bằng không Điều này giúp đơn giản hóa việc phân tích các phương trình điện áp rotor.

Việc áp dụng công thức chuyển hệ tọa độ được thực hiện giống như phía stator i r i k e j k ; e j k

Sau khi thay các đại lượng chuyển hệ vào phần 2.2 ta thu được :

Phương trình trên biểu diễn trên hệ tọa độ tựa hướng từ thông rotor : s r k

Hệ tọa độ mới chuyển động tương đối với rotor với tốc độ góc r, trong khi hệ tọa độ dq quay với tốc độ s yên Rotor quay với tốc độ so với hệ tọa độ đứng yên, tạo ra sự vượt trước trong hệ quay.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat so với hệ tọa độ đứng

Chương 2 Mô hình hóa động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha rotor một khoảng tần số trượt r và vì vậy sẽ trùng với hệ tọa độ tựa hướng từ thông rotor Sau khi thay r vào phương trình trên ta thu được.

Phương trình điện áp rotor trong hệ tọa độ dq đã được xác định Chúng ta đã chuyển đổi thành công hai phương trình điện áp stator và rotor từ hệ thống cuộn dây ba pha sang hệ tọa độ dq Những phương trình này là cơ sở để phát triển mô hình trạng thái liên tục của động cơ không đồng bộ trên hệ tọa độ dq.

Mô hình toán học của động cơ KĐB trên hệ tọa độ dq

Hai phương trình stator và rotor trên hệ tọa độ dq được tập hợp trong hệ phương trình sau đây : f d f f f s u s R s i s j s s f d dt f r j r f r

Ta tìm cách khử dòng rotor i f (không đo được) và từ thông stator f s ra khỏi hệ phương trình và thu được : d f r R r r R r j( s )) f f

Chương 2 Mô hình hóa động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha hằng thời stat gian or; số rotor, hệ số từ tản toàn phần

Chiếu hệ phương trình lên các trục d và q ta thu được hệ phương trình sau :

( 1 1 )i s i sq 1 ' rd 1 ' rq 1 di T T r dt sd sd s T r

1 1 1 ' 1 di sq i s ( )i sd T T ' rd T rq dt sq d ' s r r rd 1 1 ' i ( ) dt '

T r sd T r rd s rq d ' rq 1 i sq ( s ) ' 1 ' dt rd rq

Với ' rd rd / L m ; ' rq rq / L m ; s r

Sau khi rút i f từ hệ thống và thay vào hai phương trình mô men, chúng ta có thể thu được công thức tính mô men từ các thành phần Điều kiện cần lưu ý là khi tựa theo hướng của từ thông rotor, ta có thể đặt rq 0 m 3 z 2 3.

Mô hình Simulink của động cơ KĐB ba pha trên hệ tọa độ dq

Hình 5 Mô hình toán học động cơ KĐ trên hệ trục tọa độ dq 2.4 Tính toán thông số động cơ

Tại điểm làm việc định mức

Tính toán i sd và i sq

Từ (1) và (2) tính được i 6.2( sd

Từ thông rotor định mức dm L m i sd 0.997 Ở dải tốc độ( n ; n ) điều khiển dm 0.997 (Vs

Chương 2 Mô hình hóa động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha Ở dải tốc độ ngoài dải định mức, điều khiển suy giảm theo tỷ lệ 1 dm dm

ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KĐB BẰNG PHƯƠNG PHÁP FOC

Ý tưởng của phương pháp

Mối quan hệ giữa từ thông, mô men điện từ và dòng điện trong động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập cho thấy rằng mô men điện từ được điều khiển bởi dòng phần ứng Từ thông của động cơ cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất hoạt động của động cơ.

Việc điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập liên quan đến việc điều chỉnh hai thành phần dòng kích từ và dòng phần ứng, cho phép kiểm soát từ thông và mô men quay của động cơ Trong hệ phương trình của mô hình toán học động cơ KĐB trên hệ tọa độ dq, từ thông rô to và mô men điện từ M được điều khiển bởi hai thành phần dòng i s và i sq Điều này cho thấy việc điều khiển từ thông rô to và mô men của động cơ KĐB là độc lập, mặc dù thực tế có sự tương tác giữa chúng Phương pháp điều khiển gần như độc lập hai thành phần dòng i s để điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB trên hệ tọa độ véc tơ dq được gọi là phương pháp điều khiển véc tơ FOC – Field Oriented Control.

Phương pháp điều khiển FOC (Field-Oriented Control) được áp dụng chủ yếu trên nền tảng vi xử lý và biến tần Bài báo cáo này sẽ tập trung vào việc phân tích thuật toán điều khiển FOC mà không đi sâu vào phương pháp phát xung điều khiển.

Chương 3 Điều khiển động cơ không đồng bộ bằng phương pháp FOC

Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển vecto động cơ KĐB

Hình 6 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển

Phương pháp điều khiển

Phương pháp điều khiển vector cho động cơ KĐB 3 pha tối ưu hóa việc điều khiển thông qua phân tích thành hai thành phần: thành phần sinh ra từ thông và thành phần sinh ra mô men, tương tự như điều khiển động cơ điện một chiều với kích từ độc lập Có hai phương pháp điều khiển vector: điều khiển véc tơ trực tiếp và điều khiển véc tơ gián tiếp Quá trình này bao gồm việc chuyển đổi hệ tọa độ từ abc sang dq, với việc phân tích các thành phần chính bên stator như véc tơ điện áp và dòng điện, từ đó chuyển đổi thành véc tơ dòng và áp trên hệ tọa độ dq Đồng thời, trục véc tơ từ thông rô to được chọn trùng với trục d trong hệ tọa độ quay dq.

Phương pháp điều khiển vector gián tiếp

Trong phương pháp điều khiển véc tơ gián tiếp, góc lệch giữa trục từ thông của rô to và trục dây quấn pha A của stator được xác định qua tốc độ từ trục động cơ và tốc độ trượt r Công thức để tính toán mối quan hệ này là: s = dt(r)dt.

Vận tốc trượt tính theo phương trình sau:

T r rd Ở chế độ xác lập

Thay vào phương trình trên ta được r i * sq

Từ các phương trình toán đã xây dựng ta dựng nên sơ đồ điều khiển véc tơ gián tiếp cho động cơ KĐB

Phương pháp điều khiển vector trực tiếp

Phương pháp điều khiển véc tơ trực tiếp cho động cơ không đồng bộ ba pha xác định góc quay s dựa trên từ thông rô to Từ thông rô to có thể được ước lượng thông qua điện áp và dòng điện của động cơ, cũng như qua dòng điện và tốc độ của động cơ Đồ thị góc s được xây dựng trong phương pháp này nhằm tối ưu hóa hiệu suất điều khiển.

Từ đồ thị rút ra các phương trình sau: r r cos sin s s

Chương 3 Điều khiển động cơ không đồng bộ bằng phương pháp FOC cos s r sin s

Khi đó biên độ từ thông rô to là: r 2r 2r

Hình vẽ cho thấy mối liên hệ giữa cos và sin trong việc xác định góc pha của từ thông rô to Véc tơ đơn vị quay để chỉ hướng dòng i s theo trục d và dòng i s theo trục q Phương pháp tính toán cos và sin từ véc tơ từ thông phản hồi được gọi là phương pháp điều khiển véc tơ trực tiếp Tuy nhiên, để xác định hướng của véc tơ từ thông rô to, cần biết biên độ của véc tơ này, trong khi việc đo từ thông rô to gặp nhiều hạn chế.

Để ước lượng từ thông rô to, cần dựa vào các đại lượng đo được như dòng điện stator và tốc độ quay của rô to Dưới đây là sơ đồ hệ điều khiển véc tơ trực tiếp dựa trên từ thông rô to, sử dụng bộ quan sát từ thông.

Thiết kế các bộ điều khiển

Động cơ KĐB rô to lồng sóc được điều khiển bằng phương pháp điều khiển véc tơ

RFOC được cấu trúc với hai mạch vòng điều khiển, trong đó mạch vòng ngoài cùng điều khiển tốc độ, còn mạch vòng trong cùng điều khiển dòng điện Mạch vòng điều khiển dòng điện bao gồm hai mạch nhỏ là mạch i_sd và mạch i_s, tương tự như động cơ một chiều, với i_sd là dòng kích từ và i_s là dòng phần ứng Mạch vòng điều khiển tốc độ có thời gian trễ lớn hơn nhiều so với hai mạch vòng bên trong Chi tiết về cấu trúc này sẽ được trình bày trong phần tiếp theo.

3.4.1 Cấu trúc điều khiển vector gián tiếp

Bài viết mô tả hai mạch vòng điều khiển riêng biệt, bao gồm mạch vòng điều khiển tốc độ và mạch vòng điều khiển dòng điện, được điều khiển bằng thuật toán PI.

3.4.2 Thiết kế bộ bù từ thông

Mô hình dòng i sd di sd ( 1 1 )i 1 1 1 i

T s s sq rd dt T r sd T r rq

Coi thành phần i s có nhiều yếu tố ảnh hưởng từ thông ' rd, điều này tác động đến thành phần dòng i sd Do đó, cần thiết kế bộ bì từ thông để loại bỏ những ảnh hưởng này.

Mô hình dòng stator i sd sau khi bù từ thông

Hình 7 Mô hình dòng stator sau khi bù từ thông

Mô hình dòng i sq d i sq

Thành phần i s là nhiễu, và thành phần từ thông có ảnh hưởng đến thành phần d dòng isq Do đó, việc thiết kế bộ bù từ thông sẽ giúp triệt tiêu tác động này.

Mô hình dòng i sq sau khi bù từ thông

Hình 8 Mô hình dòng stator sau khi bù từ thông 3.6.3 Thiết kế bộ điều khiển dòng điện

Bộ điều khiển dòng điện mạch vòng dòng i sd

Sau khi bù từ thông, mô hình dòng điện i sd di sd ( 1 1 )i

Laplace 2 vế của phương trình được: sI sd

 Hàm truyền của đối tượng dòng điện là như sau:

Chương 3 Điều khiển động cơ không đồng bộ bằng phương pháp FOC Đối tượng trên là khâu quán tính bậc 2 nên ta sử dụng bộ điều khiển PI Sơ đồ điều khiển mạch vòng dòng điện i sd

Hình 9 Bộ điều khiển dòng isd

Coi trễ thiết bị K nl =1 Đối tượng điều khiển có hàm truyền

S i là khâu PT2 nên thiết kế BĐK PI theo phương pháp tối ưu module

2kT TÍnh toán ta được

K p 0.3; T i 0.001 Đáp ứng của đối tượng với tín hiệu dạng bước nhảy

Hình 10 Đáp ứng bước nhảy của đối tượng khi có bộ điều khiển

Bộ điều khiển dòng điện mạch vòng dòng i sq

Sau khi bù từ thông, mô hình dòng i sq như sau: điện di sq

Laplace 2 vế của phương trình được: sI sq 1 I sq 1 U sq

 Hàm truyền của đối tượng dòng điện i sq là

(1 sT s Đối tượng trên là khâu quán tính bậc 2 nên ta sử dụng bộ điều khiển PI

Sơ đồ điều khiển mạch vòng dòng điện i sq

Hình 11 Bộ điều khiển dòng isq

Coi trễ thiết bị K nl = 1 Đối tượng điều khiển có hàm truyền

S i là khâu PT2 nên thiết kế BĐK PI theo phương pháp tối ưu module PI: K

2kT Tính toán ta được

K p 0.3; T i 0.001 Đáp ứng của đối tượng với tín hiệu dạng bước nhảy

Hình 12 Đáp ứng bước nhảy của đối tượng khi có bộ điều khiển

3.4.4 Thiết kế bộ điều khiển tốc độ

Coi vòng điều khiển dòng trong cùng là một khâu PT1 với hàm truyền:

Hàm truyền của đối tượng vận tốc:

Thiết kế bộ điều khiển PI theo tiêu chuẩn tối ưu tối xứng:

Chương 3 Điều khiển động cơ không đồng bộ bằng phương pháp FOC i is

Hình 13 Đáp ứng bước nhảy của đối tượng vận tốc khi có bộ điều khiển

3.4.5 Thiết kế bộ điều khiển từ thông

' 1 rd 1 sT r Đối tượng từ thông

Thiết kế BĐK PI theo chuẩn tối ưu module

Hình 14 Đáp ứng bước nhảy của đối tượng từ thông khi có bộ điều khiển 3.4.6 Khâu dẫn từ thông

Khi điều khiển động cơ ở vùng tốc độ trong dải tốc độ định mức, từ thông sẽ được giữ không đổi bằng từ thông định mức

Khi điều khiển động cơ ở vùng tốc độ ngoài dải tốc độ định mức, từ thông sẽ suy giảm với tỷ lệ * dm

Hình 15 Khâu dẫn từ thông

3.4.7 Chống bão hòa tích phân

Do tính khả thi của thiết bị, tín hiệu bị giới hạn, dẫn đến hiện tượng bão hòa tích phân do thành phần I của BĐK.

Giải pháp đề ra là thiết kế phần chống bão hòa tích phân

Hình 16 Bộ điều khiển PI có chống bão hòa tích phân

MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ

Sơ đồ Matlab-Simulink hệ thống điều khiển động cơ KĐB 3 pha bằng phương pháp RFOC

Hình 17 Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ KĐB bằng phương pháp RFOC Kết quả mô phỏng với các bộ điều khiển thiết kế ở chương 3

- Hiệu điện thế định mức : U dm 200V , f 50Hz

- Tốc độ quay định mức :1430r / min

Chương 4 Mô phỏng hoạt động của hệ truyền động

- Điện cảm stator và rotor

- Mô men quán tính : J 0.015kg.m 2

Hình 18 Đáp ứng với các thông số thiết kế ở chương 3

Tiến hành hiệu chỉnh tham số bộ điều khiển bằng công cụ PID Tuning trong Matlab-Simulink để được dạng đáp ứng tốt hơn

Sau khi hiệu chỉnh với bộ tham số được kết quả

Hình 19 Đáp ứng với các thông số đã được tinh chỉnh

Giá trị đầu ra thu được

Chương 4 Mô phỏng hoạt động của hệ truyền động Ở vùng tốc độ trên cơ bản:

Hình 20 Đáp ứng của động cơ ở vùng tốc độ cao

Tiêu đề	Phương Pháp Điều Khiển FOC Cho Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha
Tác giả	Nguyễn Xuân Tú
Người hướng dẫn	PGS.TS Tạ Cao Minh
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Tự Động Hóa Công Nghiệp
Thể loại	báo cáo đồ án
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	66
Dung lượng	1,4 MB