(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha

(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ ba pha

LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 03 năm 2019 (Ký tên ghi rõ họ tên) HỒ VĂN NHIỀU iv LỜI CẢM TẠ Trong suốt trình làm luận văn nhận nhiều giúp đỡ động viên từ gia đình, q Thầy/Cơ anh/chị khóa anh chị khóa trước để luận văn tơi hồn thành đạt u cầu đề ban đầu Nay xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, Thầy PGS.TS Dương Hồi Nghĩa, người có định hướng, tận tình hướng dẫn đề tài suốt trình thực đề tài lời cảm ơn sâu sắc Bên cạnh tơi xin cảm ơn q thầy cô Khoa Điện - Điện Tử trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM có hỗ trợ, giải đáp thắc mắc giúp đỡ tơi q trình làm luận văn Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn giúp đỡ anh/chị khoá anh/chị khóa trên, anh/chị ln đồng hành hỗ trợ tơi suốt q trình làm luận văn HỒ VĂN NHIỀU v MỤC LỤC Quyết định giao đề tài i Lý lịch cá nhân ii Lời cam đoan iv Lời cảm ơn v Mục lục vi Danh sách chữ viết tắt viii Danh sách hình ix Tóm tắt xii Abstract xiii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.3 Mục tiêu nhiệm vụ 1.4 Giới hạn đề tài 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Nội dung luận văn CHƯƠNG MƠ HÌNH HĨA ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Giới thiệu 2.2 Cơ sở lý thuyết vector không gian hệ tọa độ 2.2.1 Biểu diễn vector không gian cho đại lượng ba pha 2.2.2 Hệ trục tọa độ cố định stator (α – β) 2.2.3 Hệ trục tọa độ quay (d – q) hay gọi hệ tọa độ từ thơng rotor 10 2.3 Mơ hình hóa động khơng đồng ba pha 11 vi 2.4 Điều khiển tốc độ từ thông 17 2.5 Sự ước tính tốc độ 19 CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT 3.1 Giới thiệu 23 3.2 Bộ điều khiển chế độ trượt 24 3.2.1 Đạo hàm luật điều khiển 29 3.2.2 Thiết kế điều khiển khuếch đại ( Gain control) 29 3.2.3 Giảm tượng chattering 30 3.2.4 Thiết kế từ thông λ 30 CHƯƠNG KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 4.1 Thơng số mơ 36 4.2 Các trường hợp mô 36 4.2.1 Trường hợp 36 4.2.2 Trường hợp 41 4.2.3 Trường hợp 45 4.2.4 Trường hợp 50 4.2.5 Trường hợp 54 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 5.1 Kết luận 60 5.2 Khuyến nghị 60 vii DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT ĐCKĐB: Động không đồng FOC (Field Orient Control ): Phương pháp điều khiển định hướng trường DRFOC (Direct Rotor Field Oriented Control): Phương pháp điều khiển định hướng từ thông rotor trực tiếp IRFOC (Indirect Rotor Field Oriented Control): Phương pháp điều khiển định hướng từ thông rotor gián tiếp DTC (Direct Torque Control ): Phương pháp điều khiển trực tiếp moment FLC (Fuzzy Logic Controller ): Phương pháp điều khiển dùng logic mờ IOL (Input Output Linearization): Phương pháp điều khiển tuyến tính hóa vào SMC (Sliding Mode Control): Phương pháp điều khiển trượt viii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Điện áp stator động không đồng ba pha Hình 2.2: Vector không gian điện áp stator hệ tọa độ α-β Hình 2.3: Vector u ⃗ s hệ tọa độ α-β Hình 2.4: Biểu diễn vector không gian is hệ toạ độ quay d-q 11 Hình 2.5: Mơ hình đơn giản động không đồng ba pha 12 Hình 2.6: Biểu đồ góc pha thành phần từ thông rotor stator 20 Hình 2.7: Hệ thống truyền động động KĐB3P với sơ đồ điều khiển tốc độ cảm biến 22 Hình 3.1: Nguyên lý hoạt động chế độ trượt với lớp biên 33 Hình 3.2: Sơ đồ khối điều khiển trượt động không đồng ba pha 33 Hình 3.3: Mơ hình điều khiển trượt Matlab/Simulink 34 Hình 3.4: Mơ hình nghịch lưu Matlab/Simulink 35 Hình 4.1: Đáp ứng tốc độ động với điều khiển PI 37 Hình 4.2: Sai số tốc độ so với tốc độ tham chiếu dùng điều khiển PI 37 Hình 4.3: Dịng điện pha stator (isa ) dùng điều khiển PI 38 Hình 4.4: Đáp ứng moment tải động dùng điều khiển PI 38 ix Hình 4.5: Đáp ứng tốc độ động với điều khiển trượt 39 Hình 4.6: Sai số tốc độ so với tốc độ tham chiếu dùng điều khiển trượt 39 Hình 4.7: Dịng điện pha stator (isa ) dùng điều khiển trượt 40 Hình 4.8: Đáp ứng moment động dùng điều khiển trượt 40 Hình 4.9: Đáp ứng tốc độ động với điều khiển PI 41 Hình 4.10: Sai số tốc độ so với tốc độ tham chiếu dùng điều khiển PI 42 Hình 4.11: Dịng điện pha stator (isa ) dùng điều khiển PI 42 Hình 4.12: Đáp ứng moment động dùng điều khiển PI43 43 Hình 4.13: Đáp ứng tốc độ động với điều khiển trượt 43 Hình 4.14: Sai số tốc độ so với tốc độ tham chiếu dùng điều khiển trượt 44 Hình 4.15: Dịng điện pha stator (isa ) dùng điều khiển trượt 44 Hình 4.16: Đáp ứng moment động dùng điều khiển trượt 45 Hình 4.17: Đáp ứng tốc độ động với điều khiển PI 46 Hình 4.18: Sai số tốc độ so với tốc độ tham chiếu dùng điều khiển PI 46 Hình 4.19: Dịng điện pha stator (isa ) dùng điều khiển PI 47 Hình 4.20: Đáp ứng Moment dùng điều khiển PI 47 Hình 4.21: Đáp ứng tốc độ động với điều khiển trượt 48 Hình 4.22: Sai số tốc độ so với tốc độ tham chiếu dùng điều khiển trượt 48 x Hình 4.23: Dịng điện pha stator (isa ) dùng điều khiển trượt 49 Hình 4.24: Đáp ứng moment động dùng điều khiển trượt 49 Hình 4.25: Đáp ứng tốc độ động với điều khiển PI 50 Hình 4.26: Sai số tốc độ so với tốc độ tham chiếu dùng điều khiển PI 51 Hình 4.27: Dịng điện pha stator (isa ) dùng điều khiển PI 51 Hình 4.28: Đáp ứng moment động dùng điều khiển PI 52 Hình 4.29: Đáp ứng tốc độ động với điều khiển trượt 52 Hình 4.30: Sai số tốc độ so với tốc độ tham chiếu dùng điều khiển trượt 53 Hình 4.31: Dịng điện pha stator (isa ) dùng điều khiển trượt 53 Hình 4.32: Đáp ứng moment động dùng điều khiển trượt 54 Hình 4.33: Đáp ứng tốc độ động với điều khiển PI 55 Hình 4.34: Sai số tốc độ so với tốc độ tham chiếu dùng điều khiển PI 55 Hình 4.35: Dịng điện pha stator (isa ) dùng điều khiển PI 56 Hình 4.36: Đáp ứng moment động dùng điều khiển PI 56 Hình 4.37: Đáp ứng tốc độ động với điều khiển trượt 57 Hình 4.38: Sai số tốc độ so với tốc độ tham chiếu dùng điều khiển trượt 57 Hình 4.39: Dòng điện pha stator (isa ) dùng điều khiển trượt 58 Hình 4.40: Đáp ứng moment động dùng điều khiển trượt 58 xi TÓM TẮT Ngày động không đồng ứng dụng rộng rãi, bên cạnh việc yêu cầu điều chỉnh tốc độ động Các điều khiển động không đồng đòi hỏi hai mặt phạm vi điều chỉnh tốc độ đáp ứng moment xoắn nhiễu thay đổi hệ thống Điều dẫn đến đòi hỏi phương pháp điều khiển tiên tiến để đáp ứng nhu cầu thực tế Những tiến gần lĩnh vực điều khiển định hướng trường với phát triển nhanh chóng giảm chi phí thiết bị điện tử làm cho việc điều khiển tốc độ động không đồng ứng dụng rộng rãi công nghiệp Sự xuất biến tần PWM tần số cao cho phép áp dụng chiến lược điều điều tinh vi điều khiển AC cách thay đổi điện áp tần số Trong vấn đề điều khiển nào, thường có khác biệt thực tế mơ hình Sự khác biệt mơ hình động đối tượng, thay đổi thông số hệ thống gần đối tượng Người thiết kế phải đảm bảo điều khiển cho kết có khả sử dụng thực tế có khác biệt mơ hình thực tế đối tượng Điều làm cho lo ngại mối quan tâm lớn dẫn đến thúc đẩy phát triển phương pháp điều khiển mạnh mẽ nhằm giải vấn đề Trong đề tài dùng phương pháp điều khiển trượt để điều khiển động không đồng Bộ điều khiển trượt thiết kế để điều khiển động không đồng Bộ điều khiển thiết kế dựa thay đổi điện trở rotor, mơ hình xác thay đổi tải để có đáp ứng tốc độ lý tưởng Bộ điều khiển mô với trường hợp khác so sánh kết với điều khiển PI Xii ABSTRACT Induction motors are being applied today to a wider range of applications requiring variable speed Generally, variable speed drives for Induction Motor require both wide operating range of speed and fast torque response, regardless of any disturbances and uncertainties (like load variation, parameters variation and un-modeled dynamics) This leads to more advanced control methods to meet the real demand The recent advances in the area of field-oriented control along with the rapid development and cost reduction of power electronics devices and microprocessors have made variable speed induction motor drives an economical alternative for many industrial applications Advent of high switching frequency PWM inverters has made it possible to apply sophisticated control strategies to AC motor drives operating from variable voltage, variable frequency source In the formulation of any control problem there will typically be discrepancies between the actual plant and the mathematical model developed for controller design This mismatch may be due to un-modeled dynamics, variation in system parameters or the approximation of complex plant behavior by a straightforward model The designer must ensure that the resulting controller has the ability to produce required performance levels in practice despite such plant/model mismatches This has led to an intense interest in the development of robust control methods which seek to solve this problem One particular approach to robust-control controller design is the so-called sliding mode control methodology In this dissertation report, a sliding mode controller is designed for an induction motor drive The gain and band width of the controller is designed considering rotor resistance variation, model in accuracies and load disturbance, to have an ideal speed tracking The controller is simulated under various conditions and a comparative study of the results with that of PI controller has been presente Xiii - Dùng kỹ thuật, phương pháp khác để giảm tượng chattering (như phương pháp logic mờ [4,5]) 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Minh, “Điều khiển trượt thích nghi hệ thống động phi tuyến”, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, 2012 [2] Krause P C., “Analysis of Electric Machinary”, McGrow-Hill, New York, 1986 [3] Krause P C and C S Thomas, “Simulation of symmetrical induction machinery,” IEEE Trans on Power Apparatus & Systems, vol 84, no 11, 1965, pp 1038- 1053 [4] Lâm Huỳnh Quang Đức, “Điều khiển thích nghi mờ động khơng đồng rotor lồng sóc”, LVTh.S Trường Đại học Giao thơng Vận tải TP.HCM, 2015 [5] U Saranya, S Allirani “Model Reference Adaptive System based Speed Sensorless Control of Induction Motor using Fuzzy – PI Control”, International Journal of Computer Application (0975 – 8887) Vol 110, No 5, 2015 [6] Nguyễn Văn Nhờ, “Điện tử công suất 1”, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2002 [7] Nguyễn Phùng Quang, “Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha”, NXB Giáo dục, 1998 [8] Nguyễn Phùng Quang, “Matlab & Simulink dành cho kỹ sư tự động”, NXB Khoa học kỹ thuật, 2005 [9] Dương Hoài Nghĩa, “Điều khiển hệ thống đa biến” , Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2011 [10] Nguyễn Ngọc Sơn, “Điều khiển định hướng từ thông rotor (RFOC) động không đồng ba pha” Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, 2011 [11] Nguyễn Hữu Tín, “Điều khiển trực tiếp moment động không đồng ba pha”, LVTh.S ĐHSPKT, 2009 62 [12] Nguyễn Phùng Quang, “Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha”, NXB Giáo dục, 1998 [13] Đỗ Thị Hồng Thắm, “Điều khiển trượt moment động không đồng bộ”, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh [14] Abdelkrim Benchaib, Ahmed Rachid and Eric AudreZet, “Sliding Mode Input – Output Linearization and Field Orientation for Real – Time Control of Induction Motor”, IEEE Transactions On Power Electronics, Vol 14, No 1, 1999 [15] Utikin, V I., “ Variable structure system with sliding mode: A Survey”, IEEE Transaction on Automatic control, Vol 22, No 2, 1977, pp 212-222 [16] Pragyanshree Parida “A Sliding Mode Controller for Induction Motor Drives”, Master Thesis, National Institute of Technology, Orissa, 2009 [17] Heide Brandstadter “Sliding Mode Control of Electromechanical Systems”, Technical University of Munich, USA, 2009 [18] A Benchaib and C Edward “Nonlinear Sliding Mode Control of an Induction Motor”, International Journal of Adaptive Control and Signal Processing No 14, 2000 [19] Cristian Lascu and Andrzej M Trzynadlowski “Combining the Principles of Sliding Mode, Direct Torque Control, and Space-Vector Modulation in a HighPerformance Sensorless AC Drive” [20] A Kheloui, K Aliouane, M Medjaoui, B Davat “disign of a stator flux sliding mode observere for DTC of sensorless IM” [21] Bose B.K.,”Modern Power Electronics and AC Drives”, Pearson Education, 4th Edition, 2004 [22] Chan, C C., and H Q Wang, “New scheme of sliding mode control for high performance induction motor drives”, IEE Proc on Electric Power Applications, vol 143, no 3, May 1996, pp 177- 185 [23] Dunngan, M W., S Wade, B W Willams, and X Xu, “Position control of a vector controlled induction machine using Slotine’s sliding mode control 63 approach”, IEE Proc on Elect Power Appl., vol 145, no 3, May 1998, pp 231238 [24] Alessandro PISANO, “Second Order Sliding Modes: Theory and Applications”, University of Cagliari, Italy, 2000 64 ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA A SLIDING MODE CONTROL FOR THREE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR Hồ Văn Nhiều Học Viên Cao Học Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM TÓM TẮT Ngày động không đồng ứng dụng rộng rãi, bên cạnh việc yêu cầu điều chỉnh tốc độ động Điều khiển động không đồng đòi hỏi hai mặt phạm vi điều chỉnh tốc độ đáp ứng moment xoắn nhiễu thay đổi hệ thống Trong báo dùng phương pháp điều khiển trượt để điều khiển động không đồng ba pha Bộ điều khiển thiết kế dựa thay đổi điện trở rotor, mơ hình xác thay đổi tải để có đáp ứng tốc độ lý tưởng Bộ điều khiển mô với trường hợp khác so sánh kết với điều khiển PI Từ khóa: Điều khiển trượt; Động khơng đồng bộ; Điều khiển trượt động không đồng ba pha ABSTRACT Today, asynchronous motors are widely used, besides the requirement to adjust the speed of the engine Asynchronous motor control requires both sides of the range to adjust the speed and respond to torque regardless of noise and system changes In this paper, a sliding mode control is used to control a three-phase asynchronous motor The control is designed based on the rotor resistance change, the exact model and the change of the load for an ideal speed response The control simulates with different cases and compares the results with the PI control Keywords: A Sliding Mode control; asynchronous motors; A Sliding Mode Control for threephase asynchronous motor 1 GIỚI THIỆU: Phương pháp điều khiển trượt [1] phương pháp điều khiển phi tuyến dựa vào hồi tiếp biến trạng thái hệ thống Bộ điều khiển thiết kế cho quỹ đạo pha hệ thống hướng mặt phẳng trượt Một quỹ đạo pha nằm mặt trượt chúng tiến vị trí mong muốn Vì toán điều khiển chuyển thành điều khiển ổn định hóa hàm trượt Điều khiển trượt có hai thành phần thành phần điều khiển tương đương thành phần điều khiển bền vững Nhiệm vụ thành phần điều khiển bền vững điều khiển quỹ đạo pha trạng thái hướng mặt trượt Khi quỹ đạo pha nằm lân cận mặt trượt thành phần điều khiển tương đương có tác dụng điều khiển trạng thái bám sát mặt trượt Để thiết kế thành phần điều khiển tương đương điều khiển trượt, ta cần phải biết rõ mơ hình đối tượng điều khiển Còn để thiết kế thành phần điều khiển bền vững điều khiển trượt ta cần phải biết giới hạn thành phần bất định mơ hình đối tượng cần điều khiển Trong đó, dạng thành phần bất định mơ hình đối tượng điều khiển bao gồm nhiễu hệ thống, nhiễu đo lường, sai số mô hình [2-12] MƠ HÌNH TỐN ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA Mơ hình khơng gian biến trạng thái động không đồng ba pha xét dịng điện stator từ thơng móc vịng sau [4,1321]: Trong đó: v: i: ψ: Te : TL : ωe : ωr : : Điện áp (V) Dòng điện (A) Từ thơng móc vịng (Wb) Moment điện từ (Nm) Moment tải (Nm) Tốc độ đồng stator (rad/s) Tốc độ rotor (rad/s) Hệ số ma sát BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT Phương trình tốc độ xác định bởi: dr  (Te  Tl  r ) dt j Thay thế, biến đổi ta được:  j r  (KT  dr iqs  r  Tl ) Giả sử mô-men xoắn tải T1 xáo trộn hệ thống, phương trình động học tốc độ đơn giản hóa sau:   r   r  b i qs  noise j Lấy đạo hàm ta được:     r   r  b i qs  noise j Biến đổi biểu thức được:  Với: r    j f1  bf  bcvqs  d  r  G  u  d Hay: Trong đó:  f1   r  b i qs ; j f    a1  a4  ids  Pr (1  a3 Lm )ids Trong đó, K số dương d : Là tổng nhiễu loạn u  bcvqs tín hiệu điều khiển G  j f1  bf G hàm ước tính từ giá trị đo dòng điện tốc độ u tỷ lệ thuận với vqs định tín hiệu điều chế điện áp đầu biến tần nguồn áp PWM  Hình 3.1: Sơ đồ khối điều khiển trượt động KĐB ba pha G  G  G KẾT QUẢ MÔ PHỎNG  Trong G ước tính gần G, G sai số ước tính mơ hình khơng hồn hảo Sai số tốc độ: e  r    r    e   r  r ; Mặt trượt s(t):  d  s(x, t)      e  e e  dt  Điều kiện để quỹ đạo pha tiến mặt  trượt: s s   s  Hoặc cách khác s sgn(s)   Trong đó: 1 if s  sgn(s)   1if s       Hệ thống điều khiển thiết kế với thông số động sau: Rs = 2.1 Ω, Rr = 2.51 Ω, Ls = 0.13 H, Lr = 0.13 H, Lm = 0.129 H, P = 2, J = 0.043 kgm2, động cơng suất kW, nđm = 1440 vịng/phút Động không đồng ba pha mô sử dụng điều khiển PI truyền thống điều khiển trượt Cả điều khiển sử dụng để kiểm tra khả đáp ứng tốc độ moment tải [22-23] 4.1 Trường hợp Tốc độ tham chiếu thay đổi khoảng 1000rpm đến 1200rpm thời điểm t=4s Moment tải giữ không Kết mô phỏng:  s   e e   e  r  r Thay biến đổi:    s   e G  u  d  r     G  d   e   r   sgn(s)  u.sgn(s)     Để đạt chế độ trượt u chọn cho :   Hình 4.1: Đáp ứng tốc độ với điều khiển PI u   G   e K sgn  s  + Đối với điều khiển trượt: Thời gian đáp ứng tốc độ dùng điều khiển trượt khoảng 0,7s Quá trình q độ tốc độ khơng có vọt lố, khơng có dao động Sai số xác lập tốc độ gần không 4.2 Trường hợp Tốc độ tham chiếu thay đổi khoảng 1000rpm đến 1200rpm thời điểm t=4s Moment tải giữ Kết mơ phỏng: 1200 Hình 4.2: Đáp ứng moment tải động dùng điều khiển PI toc dong co (rpm) 1000 800 600 400 200 -200 10 Time (s) Hình 4.5: Đáp ứng tốc độ động với điều khiển PI 2.5 Hình 4.3: Đáp ứng tốc độ với điều khiển trượt Momen tai 1.5 0.5 -0.5 Time (s) 10 Hình 4.6: Đáp ứng moment dùng điều khiển PI Hình 4.4: Đáp ứng moment dùng điều khiển trượt Nhận xét: + Đối với điều khiển PI: Thời gian đáp ứng tốc độ dùng điều khiển PI khoảng 2s Quá trình độ tốc độ với độ vọt lố 2% Sai số xác lập tốc độ gần không Tốc độ tham chiếu thay đổi khoảng 1000rpm đến 1200rpm thời điểm t=3s tốc độ lại tiếp tục thay đổi từ 1200rpm đến 1500 thời điểm t=6s Moment tải giữ Kết mô phỏng: 1600 1400 toc dong co (rpm) 1200 Hình 4.7: Đáp ứng tốc độ với điều khiển trượt 1000 800 600 400 200 -200 Time (s) 10 Hình 4.9: Đáp ứng tốc độ với điều khiển PI 2.5 Momen tai 1.5 0.5 Hình 4.8: Đáp ứng moment dùng điều khiển trượt Nhận xét + Đối với điều khiển PI: Thời gian đáp ứng tốc độ dùng điều khiển PI khoảng 1,7s Quá trình độ tốc độ với độ vọt lố 2% Sai số xác lập tốc độ gần không -0.5 Time (s) 10 Hình 4.10: Đáp ứng Moment dùng điều khiển PI + Đối với điều khiển trượt: Thời gian đáp ứng tốc độ dùng điều khiển trượt khoảng 0,7s Q trình q độ tốc độ khơng có vọt lố, khơng có dao động Sai số xác lập tốc độ gần không 4.3 Trường hợp Hình 4.11: Đáp ứng tốc độ với điều khiển trượt 2.5 Momen tai 1.5 0.5 -0.5 -1 Hình 4.12: Đáp ứng moment dùng điều khiển trượt Time (s) 10 Hình 4.14: Đáp ứng moment dùng điều khiển PI Nhận xét: + Đối với điều khiển PI: Thời gian đáp ứng tốc độ dùng điều khiển PI khoảng 1,5s Quá trình độ tốc độ với độ vọt lố 2% Sai số xác lập tốc độ gần không + Đối với điều khiển trượt: Thời gian đáp ứng tốc độ dùng điều khiển trượt khoảng 0,7s Quá trình độ tốc độ khơng có vọt lố, khơng có dao động Sai số xác lập tốc độ gần không 4.4 Trường hợp Điện trở Rotor stator thay đổ 10% so với giá trị định mức Tốc độ tham chiếu thay đổi khoảng 1000rpm đến 1200rpm thời điểm t=3s tốc độ lại tiếp tục thay đổi từ 1200rpm đến 1500 thời điểm t=6s Moment tải giữ Kết mơ phỏng: Hình 4.15: Đáp ứng tốc độ với điều khiển trượt 1600 1400 toc dong co (rpm) 1200 1000 800 600 400 Hình 4.16: Đáp ứng moment dùng điều khiển trượt 200 -200 Time (s) Hình 4.13: Đáp ứng tốc độ với điều khiển PI 10 Nhận xét: + Đối với điều khiển PI: Thời gian đáp ứng tốc độ dùng điều khiển PI khoảng 1,5s Quá trình độ tốc độ với độ vọt lố 2% Sai số xác lập tốc độ gần không + Đối với điều khiển trượt: Thời gian đáp ứng tốc độ dùng điều khiển trượt khoảng 0,7s Quá trình độ tốc độ khơng có vọt lố, khơng có dao động Sai số xác lập tốc độ gần không 4.5 Trường hợp Điện cảm Rotor stator thay đổ 10% so với giá trị định mức Tốc độ tham chiếu thay đổi khoảng 1000rpm đến 1200rpm thời điểm t=3s tốc độ lại tiếp tục thay đổi từ 1200rpm đến 1500 thời điểm t=6s Moment tải giữ Kết mơ phỏng: Hình 4.19: Đáp ứng tốc độ với điều khiển trượt 1600 1400 toc dong co (rpm) 1200 1000 800 600 400 200 -200 Time (s) 10 Hình 4.17: Đáp ứng tốc độ với điều khiển PI Hình 4.20: Đáp ứng moment dùng điều khiển trượt Nhận xét: + Đối với điều khiển PI: Thời gian đáp ứng tốc độ dùng điều khiển PI khoảng 1,5s Quá trình độ tốc độ với độ vọt lố 2% Sai số xác lập tốc độ gần không 1.6 1.4 1.2 Momen tai 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.2 -0.4 Time (s) Hình 4.18: Đáp ứng moment dùng điều khiển PI 10 + Đối với điều khiển trượt: Thời gian đáp ứng tốc độ dùng điều khiển trượt khoảng 0,7s Quá trình độ tốc độ khơng có vọt lố, khơng có dao động Sai số xác lập tốc độ gần không KẾT LUẬN Bài báo thực vấn đề sau: - Xây dựng mơ hình động không đồng ba pha hệ trục tọa độ dq - Ứng dụng thuật toán điều khiển trượt để điều khiển động không đồng ba pha - Xây dựng mơ hình mơ điều khiển Matlab/Simulink - So sánh kết với phương pháp điều khiển PI từ nêu lên kết đạt dùng phương pháp trượt có ưu điểm vượt trội Kết đạt sau mô phỏng: - Thời gian đáp ứng tốc độ động dùng phương pháp điều khiển trượt đạt yêu cầu so với thực tế - Quá trình q độ khơng có dao động mạnh, khơng vọt lố so với tốc độ đặt - Sai số tốc độ xác lập gần không - Bộ điều khiển có tính bền vững có thay đổi điện trở, điện cảm moment quán tính động TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dương Hoài Nghĩa, “Điều khiển hệ thống đa biến” , Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2011 [2] Nguyễn Đức Minh, “Điều khiển trượt thích nghi hệ thống động phi tuyến”, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, 2012 [3] Lâm Huỳnh Quang Đức, “Điều khiển thích nghi mờ động khơng đồng rotor lồng sóc”, LVTh.S Trường Đại học Giao thông Vận tải TP.HCM, 2015 [4] Pragyanshree Parida “A Sliding Mode Controller for Induction Motor Drives”, Master Thesis, National Institute of Technology, Orissa, 2009 [5] Đỗ Thị Hồng Thắm, “Điều khiển trượt moment động không đồng bộ”, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh [6] Abdelkrim Benchaib, Ahmed Rachid and Eric AudreZet, “Sliding Mode Input – Output Linearization and Field Orientation for Real – Time Control of Induction Motor”, IEEE Transactions On Power Electronics, Vol 14, No 1, 1999 [7] Utikin, V I., “ Variable structure system with sliding mode: A Survey”, IEEE Transaction on Automatic control, Vol 22, No 2, 1977, pp 212-222 [8] Heide Brandstadter “Sliding Mode Control of Electromechanical Systems”, Technical University of Munich, USA, 2009 [9] Alessandro PISANO, “Second Order Sliding Modes: Theory and Applications”, University of Cagliari, Italy, 2000 [10] Krause P C., “Analysis of Electric Machinary”, McGrow-Hill, New York, 1986 [11] A Benchaib and C Edward “Nonlinear Sliding Mode Control of an Induction Motor”, International Journal of Adaptive Control and Signal Processing No 14, 2000 [12] Dunngan, M W., S Wade, B W Willams, and X Xu, “Position control of a vector controlled induction machine using Slotine’s sliding mode control approach”, IEE Proc on Elect Power Appl., vol 145, no 3, May 1998, pp 231- 238 [13] Nguyễn Văn Nhờ, “Điện tử công suất 1”, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2002 [14] Nguyễn Phùng Quang, “Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha”, NXB Giáo dục, 1998 [15] Krause P C and C S Thomas, “Simulation of symmetrical induction machinery,” IEEE Trans on Power Apparatus & Systems, vol 84, no 11, 1965, pp 1038- 1053 [16] Bose B.K.,”Modern Power Electronics and AC Drives”, Pearson Education, 4th Edition, 2004 [17] Cristian Lascu and Andrzej M Trzynadlowski “Combining the Principles of Sliding Mode, Direct Torque Control, and Space-Vector Modulation in a High-Performance Sensorless AC Drive” [18] Nguyễn Ngọc Sơn, “Điều khiển định hướng từ thông rotor (RFOC) động không đồng ba pha” Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, 2011 [19] Nguyễn Hữu Tín, “Điều khiển trực tiếp moment động không đồng ba pha”, LVTh.S ĐHSPKT, 2009 [20] A Kheloui, K Aliouane, M Medjaoui, B Davat “disign of a stator flux sliding mode observere for DTC of sensorless IM” [21] Chan, C C., and H Q Wang, “New scheme of sliding mode control for high performance induction motor drives”, IEE Proc on Electric Power Applications, vol 143, no 3, May 1996, pp 177- 185 [22] U Saranya, S Allirani “Model Reference Adaptive System based Speed Sensorless Control of Induction Motor using Fuzzy – PI Control”, International Journal of Computer Application (0975 – 8887) Vol 110, No 5, 2015 [23] Nguyễn Phùng Quang, “Matlab & Simulink dành cho kỹ sư tự động”, NXB Khoa học kỹ thuật, 2005 Tác giả chịu trách nhiệm viết: Họ tên: Hồ Văn Nhiều Đơn vị: Trường TC Bách Nghệ Tp.HCM Điện thoại: 0909188824 Email: nhieuspkt@gmail.com Xác Nhận Của GVHD PGS.TS Dương Hoài Nghĩa 10 S K L 0 ... giải vấn đề Trong đề tài dùng phương pháp điều khiển trượt để điều khiển động không đồng Bộ điều khiển trượt thiết kế để điều khiển động không đồng Bộ điều khiển thiết kế dựa thay đổi điện trở rotor,... khiển trượt để điều khiển động không đồng ba pha rotor lồng sóc 1.2 Tình hình nghiên cứu Điều khiển tốc độ động không đồng ba pha vấn đề nghiên cứu từ lâu có nhiều phương pháp để điều khiển động. .. q) Chương tập trung thiết kế điều khiển trượt điều khiển động không đồng ba pha Chương xây dựng mơ hình điều khiển trượt điều khiển động không đồng ba pha phần mềm Matlab/Simulink, trình bày