Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục

Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.Nghiên cứu điều khiển hệ thống tích trữ năng lượng bánh đà sử dụng biến tần ma trận điều chế gián tiếp và động cơ từ trường dọc trục.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỖ NGUYÊN HƯNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG BÁNH ĐÀ SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ TỪ TRƯỜNG DỌC TRỤC STATOR KÉP VÀ BỘ BIẾN TẦN MA TRẬN GIÁN TIẾP LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Hà Nội - 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỖ NGUYÊN HƯNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG BÁNH ĐÀ SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ TỪ TRƯỜNG DỌC TRỤC STATOR KÉP VÀ BỘ BIẾN TẦN MA TRẬN GIÁN TIẾP Ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số: 9520216 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Trần Trọng Minh TS Đỗ Mạnh Cường Hà Nội - 2023 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân hướng dẫn tập thể hướng dẫn Tài liệu tham khảo luận án trích dẫn đầy đủ Các kết nghiên cứu luận án trung thực chưa tác giả khác công bố Hà Nội, ngày 18 tháng năm 2023 Nghiên cứu sinh Tập thể hướng dẫn khoa học PGS.TS Trần Trọng Minh TS Đỗ Mạnh Cường i Đỗ Nguyên Hưng LỜI CẢM ƠN Trải qua thời gian nghiên cứu dài, khó khăn nhiều thử thách, tác giả hoàn thành luận án Trong suốt trình học tập nghiên cứu, tác giả nhận giúp đỡ hỗ trợ đơn vị chuyên môn, tập thể hướng dẫn, nhà khoa học, gia đình đồng nghiệp Qua tác giả muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc tới tập thể hướng dẫn tâm huyết hướng dẫn tác giả suốt thời gian nghiên cứu Tác giả xin chân thành cảm ơn nhà khoa học, bạn đồng nghiệp, tập thể Bộ môn Tự động hóa Cơng nghiệp trước đây, khoa Tự động hố có đóng góp q báu, nhiệt tình giúp đỡ, cung cấp tài liệu tham khảo hỗ trợ thiết bị thí nghiệm, hướng dẫn vận hành để tác giả hồn thành số thực nghiệm luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn Phòng đào tạo đơn vị chức Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt trình thực đề tài luận án Đặc biệt, tác giả gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè ln ủng hộ, chia sẻ tinh thần vật chất để tác giả hoàn thành nội dung nghiên cứu Tác giả luận án MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU .vi Danh mục từ viết tắt vi Danh mục ký hiệu vii DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC HÌNH VẼ x MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Những đóng góp luận án Ý nghĩa khoa học thực tiễn .3 Bố cục nội dung luận án .4 CHƯƠNG .5 TỔNG QUAN HỆ THỐNG LƯU TRỮ NĂNG LƯỢNG BÁNH ĐÀ 1.1 Cấu tạo chế độ làm việc FESS 1.1.1 Cấu tạo FESS 1.1.2 Chế độ làm việc FESS 1.2 Động từ trường dọc trục (AFPM) 1.2.1 Sự phù hợp AFPM RFPM sử dụng cho FESS .9 1.2.2 Các loại động AFPM 10 1.3 Bộ biến đổi điện tử công suất 11 1.3.1 Bộ biến đổi Back to Back (BTB) .12 1.3.2 Bộ biến đổi Ma trận (MC) .13 1.4 Các vấn đề đặt với FESS 15 1.4.1 Yêu cầu động AFPM stator kép tích hợp bánh đà 16 1.4.2 Yêu cầu biến đổi điện tử công suất 16 1.4.3 Tổng hợp điều khiển cho FESS .17 1.5 Nội dung nghiên cứu 17 1.6 Kết luận chương 18 CHƯƠNG .19 NGHIÊN CỨU BỘ BIẾN ĐỔI MA TRẬN ĐIỀU CHẾ GIÁN TIẾP ĐẦU RA KÉP TRONG HỆ THỐNG LƯU TRỮ NĂNG LƯỢNG .19 BÁNH ĐÀ .19 2.1 Mơ hình bán vật lý AFPM stator kép 19 2.1.1 Mơ hình AFPM hệ tọa độ dq 20 2.1.2 Mơ hình tốn học mơ hình bán vật lý AFPM stator kép 24 2.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển AFPM stator kép 26 2.2.1 Mạch vòng điều khiển dòng điện .26 2.2.2 Mạch vòng điều khiển tốc độ 28 2.2.3 Mạch vịng điều chỉnh vị trí dọc trục 30 2.3 Hệ thống điều khiển AFPM stator kép biến đổi BTB 31 2.3.1 Cấu trúc chung .31 2.3.2 Mạch vòng dòng điện .31 2.3.3 Mạch vòng điện áp chiều 34 2.3.4 Mô hệ thống điều khiển AFPM stator kép BTB .35 2.4 Hệ thống điều khiển AFPM stator kép biến đổi IMC 43 2.4.1 Phân tích cấu trúc IMC – AFPM stator kép .43 2.4.2 Điều chế vector khơng gian cho phía nghịch lưu 44 2.4.3 Điều chế vector khơng gian cho phía chỉnh lưu 49 2.4.4 Liên kết chỉnh lưu nghịch lưu .53 2.4.5 Thực điều khiển IMC đầu kép .55 2.4.6 Mô IMC đầu kép nối tải RL .58 2.4.7 Mô hệ thống điều khiển AFPM stator kép IMC 62 2.5 Kết luận chương 71 CHƯƠNG .73 THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ TỪ TRƯỜNG DỌC TRỤC 73 3.1 Thiết kế AFPM 73 3.1.1 Cơ sở lý thuyết .73 3.1.2 Đề xuất công suất AFPM thiết kế .77 3.1.3 Tính chọn thơng số AFPM stator kép 77 3.1.4 Mô phần mềm FEM 78 3.2 Xây dựng mơ hình 3D động AFPM FEM 81 3.2.1 Mơ hình 3D 81 3.2.2 Chia lưới đề xuất cho AFPM 82 3.2.3 Kết mô FEM 3D 83 3.3 Đề xuất quy trình thiết kế thơng số AFPM 84 3.3.1 Thông số AFPM 84 3.3.2 Quy trình thiết kế AFPM cho FESS 85 3.4 Kết luận chương 85 CHƯƠNG .87 CHẾ TẠO MƠ HÌNH THỬ NGHIỆM .87 ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ TỪ THÔNG DỌC TRỤC .87 4.1 Mơ hình AFPM stator kép 87 4.2 Các bước chế tạo AFPM stator kép 88 4.2.1 Chọn vật liệu chế tạo 88 4.2.2 Chế tạo Stator 89 4.2.3 Chế tạo Rotor 90 4.2.4 Chế tạo Nam châm 91 4.2.5 Chế tạo Trục 92 4.3 Triển khai thực nghiệm đo kiểm 92 4.4 Kết luận chương 98 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 PHỤ LỤC A 110 PHỤ LỤC B 112 PHỤ LỤC C 114 PHỤ LỤC D 117 PHỤ LỤC E 119 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Danh mục từ viết tắt a/ Danh mục tiếng Anh Từ viết tắt Ý nghĩa tiếng Anh Ý nghĩa tiếng Việt Dimension Alternating Current Axial flux permanent magnet motor Khơng gian chiều, chiều Dịng điện xoay chiều Động nam châm vĩnh cửu từ thông dọc trục avg Average BESS Battery Energy Storage System Trung bình Hệ thống lưu trữ lượng ắc quy BLDC Brushless DC Motor BTB Back to Back CS Capacitor System DC Direct Current Dòng điện chiều DG Distributed generation Nguồn phát điện phân tán DMC Direct Matrix Converter Bộ biến đổi ma trận trực tiếp EMF Back - electromotive force Sức phản điện động ESS Energy Storage System Hệ thống lưu trữ lượng FEM Finite Element Method Phương pháp phần tử hữu hạn FESS Flywheel System IM Induction motor IMC Indirect Matrix converter Max Maximize Tối đa MC Matrix converter Bộ biến đổi ma trận MG Microgrid Lưới điện siêu nhỏ Min Minimize Tối thiểu PLL Phase-lock loop Vịng khóa pha PM Permanent magnet Nam châm vĩnh cửu PMSM Permanent Synchronous Machine 2D, 3D AC AFPM Động chiều không chổi than Bộ biến đổi BTB Energy Energy Storage Storage Hệ thống lưu trữ lượng tụ điện Hệ thống lưu trữ lượng bánh đà Động không đồng Bộ biến đổi ma trận điều chế gián tiếp Magnet Động đồng nam châm vĩnh cửu PWM Pulses With Modulation Điều chế độ rộng xung RFPM Radial flux permanent magnet motor Động từ thơng hướng tâm kích thích nam châm vĩnh cửu rpm Revolution per minute Vòng/phút VRM Variable Reluctance Motor Động từ trở biến thiên b/Danh mục tiếng Việt Ký hiệu NLTT Ý nghĩa tiếng việt Năng lượng tái tạo Danh mục ký hiệu Ký hiệu E Bmg D0 ddq Di g J lM Lrot lsat m N Nsl r TL  Wbi  L i   T C G P Đơn vị J T m m m m kg.m2 m m m kg vòng vòng m N.m Rad/s (vịng/phút) m Tesla H Ampe Vơn H/m N.m F N W Ý Nghĩa Năng lượng Mật độ từ thơng khe hở khơng khí Đường kính ngồi stator Đường kính dây quấn Đường kính ngồi stator Độ dày khe hở khơng khí Mơ men qn tính Độ dày nam châm Độ dày rotor Độ dày stator Trọng lượng bánh đà Số vòng dây pha Số vịng dây rãnh stator Bán kính Mơ men tải Vận tóc góc Độ dày gơng từ Từ thơng Điện cảm Dịng điện Điện áp Từ thẩm Mô men Tụ điện Trọng lực Công suất Ký hiệu Ý nghĩa kw m p q Hệ số dây quấn Số pha Số cặp cực Số rãnh pha cực dq abc Hệ toạ độ quay dq Hệ toạ độ abc Hệ toạ độ  Cuộn dây tương đương phía rotor Góc tạo véc tơ dịng điện Động M1 Động M2 Hệ số điều chế Góc pha Lực dọc trục Bán kính Độ che phủ nam châm Điện áp tụ  Nf i M1 M2 d  F R M Uc