Bài viết Điều khiển nâng cao hiệu suất động cơ khi làm việc ở chế độ non tải được nghiên cứu nhằm tìm kiếm phương pháp điều khiển đưa động cơ về chế độ làm việc sao cho hiệu suất là cao nhất ứng với một chế độ làm việc xác định, đặc biệt đối với động cơ không đồng bộ làm việc ở chế độ non tải, mà chúng ta thường thấy đối với các máy bơm, quạt gió, máy nén khí...
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO HIỆU SUẤT ĐỘNG CƠ KHI LÀM VIỆC Ở CHẾ ĐỘ NON TẢI Lê Quang Cường Trường Đại học Thuỷ lợi, email: cuonglq@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Đường cong biểu diễn phụ thuộc tổn thất động theo đại lượng Các động thiết kế chế tạo tính toán cho hiệu suất động cao hình hình [1] làm việc chế độ định mức Nhưng thực tế sử dụng lúc động làm việc với tải định mức Nhiều trường hợp động làm việc chế độ non tải, lúc hiệu suất động thấp làm việc định mức Tổn hao động không đồng bao gồm tổn hao: + Tổn hao đồng (P cu1 ) (P cu2 ): Do điện trở cuộn dây stato roto gây Hình Tổn thất tổng theo hệ số trượt + Tổn thất sắt từ (P Fe): Gây dịng xốy tượng trễ mạch từ + Tổn hao khí (P co ): Do gió ma sát + Tổn hao phụ (P f ): Là tổn hao đồng tổn hao sắt từ thành phần không sin phân bố khe hở, tổn hao hiệu ứng mặt dây dẫn hiệu ứng khe hở stato Theo [1], thành phần tổn hao động 10kW 100kW sau: Hình Tổn thất tổng theo dòng điện I ds Dựa vào hình hình ta thấy rằng, ứng với chế độ làm việc cụ thể ln tồn điểm làm việc tối ưu tổng tổn hao bé nhất, tức hiệu suất động Trong tất loại tổn hao ta thấy lớn tổn hao ma sát, gió (P co ) tổn hao Nghiên cứu nhằm tìm kiếm phương phụ (P f ) gần thay đổi ứng với pháp điều khiển đưa động chế độ làm momen tốc độ xác định Tổn hao đồng việc cho hiệu suất cao ứng với (P cu1 , P cu2) tổn hao sắt từ (PFe) thay chế độ làm việc xác định, đặc biệt đối đổi việc điều khiển tần số điện áp, với động không đồng làm việc chế độ tối thiểu hố tổn thất ứng với non tải, mà thường thấy momen tốc độ đặt trước máybơm, quạt gió, máy nén khí 533 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý thuyết thuật tốn tìm kiếm điểm làm việc tối ưu xây dựng mơ hình mơ máy tính để kiểm tra tính đắn lý thuyết * Nếu: P(x1 ) < P(x1 ): Thì khoảng tìm kiếm lại [x1 , xmax] KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Thuật tốn tìm kiếm điểm làm việc tối ưu hiệu suất - Bước 3: Cứ tiếp tục khoảng Theo phân tích trên, tổn thất động nghiệm thu hẹp dần đến thỏa mãn: có dạng hình 2, tổng công suất tiêu xmax xmin (Với cho trước) thụ chế độ tải định có dạng đặc x x - Bước 4: Cuối cùng: x opt max tính hình Tuỳ theo việc lựa chọn điểm x1 x1 khoảng [xmin , xmax] mà có độ hội tụ khác Có nhiều phương pháp chọn giá trị x1 x1 , bật phương pháp hiệu như: Phương pháp lát cắt vàng, phương pháp Fibonacci, phương pháp xấp xỉ Hình Đặc tính cơng suất tiêu thụ ĐC parabol Phương pháp "lát cắt vàng": Phương P f x cắt vàng" phương pháp lấy Nhận xét hàm số (x biến điều pháp "lát điểm x x1 khoảng [xmin , xmax] khiển) có tính chất sau: - Là hàm đơn điệu giảm từ đến xopt sau cho lần chia, phía có tỷ lệ khoảng lớn tồn khoảng nghiệm đơn điệu tăng từ xopt đến xmax - Bài tốn tìm điểm tối ưu thực chất tỷ lệ khoảng nhỏ khoảng lớn tốn tìm điểm cực tiểu hàm 3.2 Mô HT điều khiển động biến khoảng [0,xmax] KĐB tìm kiếm tối ưu hiệu suất Phương pháp giải toán tối ưu hàm phương pháp Lát cắt vàng biến có đặc tính dạng trên, có nhiều Xây dựng hệ thống theo mơ hình sau: phương pháp Sau số phương pháp hiệu việc tìm kiếm Phương pháp tìm xop t cách bước thu nhỏ khoảng tìm kiếm [xmin ,x max ]: - Bước 1: Trong khoảng tìm kiếm [xmin , xmax] lấy điểm x1 , x12 (x11 > x12 ) Xác định P(x1 ) P(x1 ) - Bước 2: So sánh giá trị: P(x1 1) với P(x12) * Nếu: P(x1 ) > P(x12 ): Thì khoảng tìm kiếm ( khoảng nghiệm) lại [xmin , x1 ] Hình Cấu trúc HT điều khiển ĐK tìm kiếm tối ưu tổn thất Thực mơ hệ thống cho động cơ: Công suất: P = 2.2KW, ba pha Điện áp định mức: Uđm = 380V, 50Hz Hệ số công suất: cosđm = 0.8 Tốc độ định mức: n đm = 1435 vòng/phút 534 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Số đôi cực động cơ: pc = Rs = 2, Ls = 0.16573H, Lm = 0.1545H Rr = 3.239 Lr = 0.16537H Thuật tốn tìm kiếm tối ưu sử dụng phương pháp Lát cắt vàng Bộ điều chỉnh dòng điện: Riq = Bộ điều chỉnh dòng điện: Rid = Bộ điều chỉnh tốc độ: (1 + 0.0081 p) 0.01137 p (1+ 0.004 p) Hình Các đặc tính mơ 0.011225454 p Rw = (1 + 0.004 p) 0.000016 p Hình Mơ hình mơ hệ thống Kết chạy mơ hình mơ Đầu tiên cho động khởi động với dịng điện sinh từ thơng Isd = 7A, dòng định mức động cơ, sau giây hệ thống ổn định Bắt đầu giây thứ ta giảm dịng điện từ thơng, 0.4 giây ta thay đổi từ thông lần theo giá trị tuân theo thuật toán "Lát cắt vàng" Ta thấy sau lần thay đổi dịng điện từ thơng đạt dịng điện từ thơng tối ưu Isd = 2.8A, với sai số 0.07A Ta thu đặc tính, hình Theo đặc tính tổn thất ta thấy: Nếu giữ ngun dịng điện từ thơng Isd giá trị định mức động làm việc chế độ non tải (mômen = 2N.m, tốc độ 764 vịng/phút) tổn thất 230W, điều khiển cho động làm việc với dòng điện từ thơng tối ưu tổn thất giảm xuống cịn 75W KẾT LUẬN Như kết mô cho ta thấy điều khiển làm cho tổn hao động không đồng giảm xuống nhiều trường hợp hoạt động chế độ non tải TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Alexander Kusko, Donald Galler; 1983; Control Means for Minimization of Losses in AC and DC Motor Drives; IEEE transactions on indus try applications vol 1A-19, No 4, July/August 1983 [2] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh; Điều khiển tối ưu bền vững; NXB Khoa học kỹ thuật 535 ... nguyên dòng điện từ thông Isd giá trị định mức động làm việc chế độ non tải (mômen = 2N.m, tốc độ 764 vịng/phút) tổn thất 230W, điều khi? ??n cho động làm việc với dịng điện từ thơng tối ưu tổn thất... thất giảm xuống 75W KẾT LUẬN Như kết mơ cho ta thấy điều khi? ??n làm cho tổn hao động không đồng giảm xuống nhiều trường hợp hoạt động chế độ non tải TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Alexander Kusko, Donald... Cấu trúc HT điều khi? ??n ĐK tìm kiếm tối ưu tổn thất Thực mô hệ thống cho động cơ: Công suất: P = 2.2KW, ba pha Điện áp định mức: Uđm = 380V, 50Hz Hệ số công suất: cosđm = 0.8 Tốc độ định mức: