1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

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

48 6 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

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
Thể loại báo cáo đồ án
Năm xuất bản 2018
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 48
Dung lượng 824,55 KB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ XOAY CHIỀU BA PHA (6)
    • 1.1 Cấu tạo động cơ điện KĐB (6)
      • 1.1.1 Stator(phần tĩnh) (7)
      • 1.1.2 Rotor(phần quay) (8)
    • 1.2. Nguyên lý làm việc của động cơ KĐB (9)
    • 1.3. Phân loại động cơ KĐB (10)
    • 1.4. Các đại lượng định mức của động cơ KĐB (11)
  • CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH HÓA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ XOAY CHIỀU BA PHA (12)
    • 2.1. Các phương trình cơ bản của động cơ không đồng bộ (12)
    • 2.2. Phép chuyển hệ tọa độ giữa abc và dq (13)
    • 2.3. Xây dựng mô hình toán học của động cơ trên hệ trục tọa độ d-q (15)
    • 2.4. Tính toán thông số động cơ (22)
  • CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KĐB BẰNG PHƯƠNG PHÁP FOC (25)
    • 3.1. Ý tưởng của phương pháp (25)
    • 3.2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển vecto động cơ KĐB (26)
    • 3.3. Phương pháp điều khiển (26)
    • 3.4. Thiết kế các bộ điều khiển (28)
      • 3.4.1 Cấu trúc điều khiển vector gián tiếp (29)
      • 3.4.2 Thiết kế bộ bù từ thông (29)
      • 3.6.3 Thiết kế bộ điều khiển dòng điện (31)
      • 3.4.4 Thiết kế bộ điều khiển tốc độ (37)
      • 3.4.5. Thiết kế bộ điều khiển từ thông (39)
      • 3.4.6. Khâu dẫn từ thông (40)
      • 3.4.7. Chống bão hòa tích phân (41)
  • CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG (42)
  • KẾT LUẬN (47)

Nội dung

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.

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

Lõi thép stator hình trụ được tạo thành từ các lá thép kỹ thuật điện, có thiết kế rãnh bên trong Các lá thép này được ghép lại để hình thành các rãnh theo hướng trục và được ép chặt vào 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 này, 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 Bên ngoài của lõi thép rotor được dập rãnh để lắp đặt dây quấn, trong khi ở giữa có các lỗ dập 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 đặt 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, tích hợp thanh dẫn, vành ngắn mạch, cánh tản nhiệt và cánh quạt làm mát Trong khi đó, các động cơ có công suất trên 100kW sử dụng thanh dẫn bằng đồng, được lắp đặt chắc chắn vào các rãnh rotor và gắn liền với 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 tiếp xúc với vành trượt để dẫn điện vào biến trở, giúp khởi động hoặc điều chỉnh tốc độ của động cơ.

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 n 1  60 f 1 p

Từ trường quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch trên lõi sắt rôto, tạo ra cảm ứng điện E2 trong dây quấn rôto Do rôto kín mạch, dòng điện I2 xuất hiện trong dây quấn Từ thông do I2 kết hợp với từ thông của stato tạo thành từ thông tổng ở khe hở Dòng điện trong dây quấn rôto tương tác với từ thông khe hở, sinh ra mômen, và mối quan hệ này gắn liền với tốc độ quay n của rôto Chế độ làm việc của máy sẽ khác nhau trong các phạm vi tốc độ khác nhau, và chúng ta sẽ nghiên cứu tác dụng của chúng trong ba phạm vi tốc độ.

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

 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 quét qua dây quấn rôto ngược lại dẫn đến việc sức điện động và dòng điện trong dây quấn rôto đổi chiều Kết quả là mômen M sẽ ngược chiều với n1, tức là ngược chiều của rôto, tạo thành mômen hãm.

Máy điện chuyển đổi cơ năng từ trục động cơ điện thành điện năng, nhờ vào động cơ sơ cấp kéo, cung cấp năng lượng cho lưới điện Điều này cho thấy máy điện hoạt động ở chế độ phát điện.

 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, chiều suất điện động (sđđ), dòng điện và mômen sẽ tương tự như trong chế độ động cơ điện Tuy nhiên, mômen sinh ra 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

+ Kiểu kín + Kiểu bảo vệ + Kiểu hở

+ Một pha + Hai pha + Ba pha

 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 PHA

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° trong không gian, với các cuộn dây phân bố rải và đối xứng Để mô tả động cơ KĐB, ta sử dụng hệ phương trình vi phân bậc cao Để thiết kế các thuật toán hiệu quả, cần chấp nhận một số giả định gần đúng như: thành phần điện cảm L và điện trở R là hằng số, cuộn dây ba pha bố trí đối xứng, và khe hở không khí 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 f mô tả trên hệ tọa độ tựa theo từ thông, tương ứng với hệ tọa độ dq quay đồng bộ với vector từ thông s Đồng thời, r là đại lượng mô tả trên hệ tọa độ cố định với rotor, trong khi hệ tọa độ αβ được cố định với stator.

 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 r r

 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 = 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 điều khiển động cơ KĐB hiệu quả và phân tích phương pháp điều khiển, chúng ta sử dụng phép chuyển hệ tọa độ từ hệ tọa độ tĩnh abc sang hệ tọa độ quay dq, có chung gốc tọa độ Phép chuyển này, được gọi là phép chuyển Park, cho phép biểu diễn các đại lượng như điện áp, dòng điện và từ thông stator trong hệ tọa độ dq quay theo góc  s quanh hệ tọa độ cố định abc.

 Đại lượng điện áp stator trên hệ tọa độ abc chuyển sang hệ tọa độ dq

Phép chuyển tọa độ có thể áp dụng cho dòng điện và từ thông, với 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 tương ứng.

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 đảm bảo rằng các mô hình này phản ánh chính xác các tính năng của động cơ Việc phát triển các mô hình dựa trên phương trình toán học là cần thiết để tạo ra các thuật toán điều khiển, với sai lệch nằm trong phạm vi cho phép Những sai lệch này sẽ được khắc phục thông qua các phương pháp điều chỉnh hiệu quả.

Hệ tọa độ mới được hình dung với tốc độ góc  k, cho phép chuyển đổi các đại lượng giữa hệ tọa độ mới và hệ tọa độ của hệ thống cuộn dây Cụ thể, điện áp stator được biểu diễn bằng phương trình u s = u k e jk, dòng điện là i s = i k e jk, và từ thông là  s =  k e jk Ngoài ra, đạo hàm của từ thông theo thời gian được tính bằng công thức d s/dt = j  k e jk.

Thay thế các đại lượng mới vào phương trình điện áp stator, ta thu được phương trình trên hệ tọa độ quay với tốc độ góc ωk: uk = Rik + dψks/dt + jωiks.

Tuy nhiên, chúng ta cần áp dụng phương trình tổng quát cho một hệ tọa độ cụ thể, đó là hệ tọa độ cố định với stator αβ hoặc hệ tọa độ quay đồng bộ với từ thông rotor dq Khi thay thế, ta sẽ thu được mô hình tương ứng.

 s là tốc độ góc của các vector thuộc mạch điện stator và của vector từ thông rotor u f  R i f  d  f s  j  f s s s dt s s

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

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

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

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 :

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

Rotor có một khoảng tần số trượt  r, do đó nó sẽ phù hợp với hệ tọa độ tựa hướng từ thông rotor Sau khi thay thế  r vào phương trình, chúng ta thu được kết quả mong muốn.

Phương trình điện áp rotor trong hệ tọa độ dq đã được hoàn thiện, cùng với việc chuyển đổi các phương trình điện áp stator và rotor từ hệ thống cuộn dây ba pha sang hai hệ tọa độ dq và αβ Những phương trình này sẽ là nền tảng để xây dựng mô hình trạng thái liên tục của động cơ không đồng bộ trên hệ tọa độ dq và αβ.

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 :

Ta tìm cách khử dòng rotor phương trình và thu được : i f r

(không đo được) và từ thông stator  f s ra khỏi hệ

L 2 m hằng số thời gian rotor, stat or; hệ số từ tản toàn phần

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

 di sd  ( 1  1   )i   s i sq 1   ' rd  1    ' rq 1 sd

 dt s sd  T  T sq  rd  T rq  L sq

Với  ' rd   rd / L m ;  ' rq   rq / L m ;  s     r

Sau khi rút i f r từ hệ thống và thay vào hai phương trình mô men trong tài liệu, 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 ψ rq = 0 m = 3 z.

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

Tính toán thông số động cơ

Tại điểm làm việc định mức

 Tính toán i sd và i sq

 Từ thông rotor định mức

 dm  L m i sd  0.997 Ở dải tốc độ  (  n ;  n ) điều khiển

   dm  0.997 (Vs) z Ở dải tốc độ ngoài dải định mức, điều khiển  suy giảm theo tỷ lệ 1

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 của động cơ được điều khiển bởi dòng phần ứng, với công thức m M = k1 ψ kt.

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

Phương pháp điều khiển này dựa trên nền tảng vi xử lý và biến tần Bài báo cáo này sẽ tập trung vào việc tìm hiểu thuật toán điều khiển FOC, mà không đi sâu vào phương pháp phát xung điều khiển.

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

Trong phương pháp điều khiển vector cho động cơ KĐB 3 pha, điều khiển được chia 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 kích từ độc lập Có hai phương pháp điều khiển vector: trực tiếp và gián tiếp, dựa trên việc chuyển đổi từ tọa độ tĩnh abc sang tọa độ quay dq Phân tích các thành phần chính bên phía stator như véc tơ điện áp và véc tơ dòng điện thành các véc tơ dòng và áp trong hệ tọa độ dq, kết hợp với việc chọn trục véc tơ từ thông rô to 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 rô to và trục dây quấn pha A của stator được xác định là góc  s Góc này được tính toán dựa trên tốc độ  đo được từ trục động cơ và tốc độ trượt  r, với công thức liên hệ cụ thể.

Vận tốc trượt tính theo phương trình sau:

L m 1  i  sq Ở chế độ xác lập

Thay vào phương trình trên ta được

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 véc tơ trực tiếp cho động cơ KĐB 3 pha xác định góc quay  s dựa vào từ thông rô to  r Từ thông rô to có thể được ước lượng thông qua điện áp và dòng điện của động cơ, hoặc thông qua dòng điện và tốc độ của động cơ Đồ thị góc điều khiển véc tơ trực tiếp được xây dựng để hỗ trợ trong quá trình này.

Từ đồ thị rút ra các phương trình sau:

Khi đó biên độ từ thông rô to là:

Hình vẽ cho thấy rằng cos và sin có thể xác định góc pha của từ thông rô to Véc tơ đơn vị quay để chỉ hướng dòng i s d theo trục d và dòng i s q 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 Để xác định hướng của véc tơ từ thông rô to, cần biết biên độ của véc tơ này, nhưng việc đo từ thông rô to gặp nhiều hạn chế.

Để ước lượng từ thông rô to, chúng ta cần dựa vào các đại lượng có thể đo được như dòng điện stator và tốc độ quay rô to Sơ đồ hệ điều khiển véc tơ trực tiếp dựa trên từ thông rô to sẽ sử dụng bộ quan sát từ thông để thực hiện quá trình này.

Thiết kế các bộ điều khiển

Động cơ KĐB rô to lồng sóc sử dụng phương pháp điều khiển véc tơ RFOC, bao gồm hai mạch vòng điều khiển: mạch vòng ngoài cùng kiểm soát tốc độ và mạch vòng trong kiểm soát dòng điện Mạch vòng trong có hai thành phần chính là mạch điều khiển dòng điện i_sd và mạch điều khiển dòng điện i_sq, tương tự như động cơ một chiều, với i_sd là dòng kích từ và i_sq là dòng phần ứng Mạch vòng điều khiển tốc độ có thời gian trễ lớn hơn nhiều so với hai mạch vòng trong Thông tin chi tiết 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 rõ ràng và 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

Thành phần i s q có nhiều yếu tố ảnh hưởng, trong đó thành phần từ thông  ' rd tác động đến dòng i sd Do đó, cần thiết kế bộ bì từ thông nhằm triệt tiêu 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   i   ( 1  1   )i  1   

Thành phần i s d là nhiễu, và thành phần từ thông ảnh hưởng đến 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 như sau: di sd  ( 1  1   )i

Laplace 2 vế của phương trình được: sI sd

 Hàm truyền của đối tượng dòng điện là

 L (1 sT K nl ) 1 T s s  nl 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

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 điện i sq như sau: di sq  ( 1  1   )i

Laplace 2 vế của phương trình được: sI sq   1

) 1 T s s  nl 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

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

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:

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  i Đối tượng từ thông rd 1 sT r sd

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   

Hình 15 Khâu dẫn từ thông

3.4.7 Chống bão hòa tích phân

Do tính khả thi trong việc thực hiện thiết bị, tín hiệu thường 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

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

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

 Ở vùng tốc độ trên cơ bản:

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

Ngày đăng: 23/12/2023, 22:41

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w