Bài giảng điều khiển vector động cơ không đồng bộ

Chương ĐiỀU KHIỂN VECTOR ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Vector không gian – Hệ tọa độ abc αβ β Trục pha B A C B α Trục pha A B’ C’ A’ Trục pha C Hệ trục tọa độ abc hệ trục tọa độ αβ Vector không gian – Hệ tọa độ abc αβ A B 50 100 C 150 200 250 300 350 Sức từ động pha Vector không gian – Hệ tọa độ abc αβ β Trục pha B Các vector sức từ động trường hợp: θ = ω t = 0o F cs Fas α Trục pha A Fbs Trục pha C β Trục pha B Fbs Fcs Fas α Trục pha A Các vector sức từ động trường hợp: θ = ω t = 60o Trục pha C Vector không gian – Hệ tọa độ abc αβ β FSS FβSs Vector sức từ động tổng Fss định nghĩa là: F = Fas e s s j 0o + Fbs e j120o + Fcs e j 240o θ s = ωt FαSs α Vector sức từ động tổng Vector không gian – Hệ tọa độ abc αβ A B 50 100 C 150 200 250 300 350 Sức từ động pha hình sin cân Tín hiệu hệ trục tọa độ abc Vector không gian – Hệ tọa độ abc αβ β FSS θ s = ωt α Trong trường hợp dòng xoay chiều ba pha cân hình sin, vector Fss có biên độ không đổi quay với vận tốc ω tương ứng với tần số nguồn cung cấp Vector không gian – Hệ tọa độ abc αβ FαSs FβSs 50 100 150 200 250 300 350 Sức từ động hệ trục αβ Tín hiệu hệ trục αβ Vector không gian – Hệ tọa độ abc αβ Fbs Fas 50 100 Fcs 150 200 250 300 350 θ (ο ) Sức từ động pha hình sin + sóng hài bậc (5%) Tín hiệu hệ trục tọa độ abc Vector không gian – Hệ tọa độ abc αβ β FSS θ s = ωt α Trong trường hợp khác, ví dụ có hài bậc (cỡ 5%) sóng dịng điện, vector Fss có biên độ vận tốc quay thay đổi 10 Nguyên lý điều khiển vector ĐC KĐB τr e ds i Lm τr + p Φ edr x PLm 3Lr M e qs i Sơ đồ khối ĐC KĐB Φ eqr = 38 Nguyên lý điều khiển vector ĐC KĐB Hơn nữa, điều khiển cho: Φ edr = const  Động KĐB điều khiển tương tự động DC với chế độ từ thông không đổi 39 Nguyên lý điều khiển vector ĐC KĐB Từ thơng rotor Φ er = Φ edr điều khiển thơng qua thành phần dịng stator idse Ta có: Φ edr Lm G ( p) = e = ids τ r p + e qs i PLm 3Lr x M Φ edr G(p) e ds i 40 Nguyên lý điều khiển vector ĐC KĐB Tóm lại, điều khiển cho: Φ edr = const , động KĐB điều khiển động DC với phương trình momen: M = k Φ edr iqse Trong đó: • Từ thơng Φ edr điều khiển thơng qua thành phần dịng stator idse , • Momen động điều khiển thơng qua thành phần dòng stator iqse 41 Nguyên lý điều khiển vector ĐC KĐB Hai phương pháp kinh điển thường dùng điều khiển vector (điều khiển định hướng trường) động KĐB: • Điều khiển trực tiếp: dùng cảm biến đo trực tiếp từ thơng động cơ, • Điều khiển gián tiếp: suy từ thông động qua cảm biến đo vị trí rotor 42 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu trực tiếp Nguyên lý: • Đo từ thơng khe hở khơng khí động (dùng cảm biến), • Tính vector từ thơng rotor Φ er = Φ r ∠θ r • Góc θ r dùng công thức chuyển đổi hệ trục tọa độ αβ  dq ngược lại Như vậy, hệ trục tọa độ xoay dq quay đồng với vector từ thông rotor Φer , vector nằm trục d hệ tọa độ dq β ωS Φr θr d q H ệ trục t ọa độ dq H ệ trục t ọa độ αβ α 43 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu trực tiếp Tính vector từ thơng rotor Φ er từ vector từ thông khe hở không khí Φ mS : • Tính Φ rS từ Φ mS vector dịng stator i ss (tính tốn hệ trục tọa độ tĩnh αβ ): Lr S Φ = Φ m − Llr i ss Lm S r i SS v S S Rs pΦ Lls S S pΦ Llr S m Lm Rr pΦ S r i rS jωΦ rS 44 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu trực tiếp • Từ đây, suy thành phần Φ rS hệ trục tọa độ tĩnh αβ: Φ rS = ΦαS r + jΦ Sβ r ΦαS r = Φ • S βr Lr S Φα m − Llr iαs s Lm Lr S = Φ β m − Llr iβs s Lm Từ vector Φ rS tính được, phép chuyển hệ tọa độ vng góc sang hệ tọa độ cực, tính thành phần Φ r θ r Φ er 45 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu trực tiếp Φr Φα s Khâu tính θr Φr Φβs ias e* ds i iqse* iαe*s dq αβ e* βs ias* ibs* αβ i abc ibs ics* ics Hệ thống điều khiển vector 46 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu trực tiếp Φr Khâu tính θr - Φ*r M* e* ds i + e* qs i + - dq αβ e* αs i αβ e* βs i abc * as i ibs* ics* Φr Φα s Φβ s ias ibs ics M Khâu tính Momen θr Φr Điều khiển vector động KĐB với phương pháp điều khiển trực tiếp 47 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu gián tiếp Nguyên lý: • Trong phương pháp này, góc θ r tính tốn dựa vận tốc trượt ωsl* cần thiết • Nếu gọi ωS* vận tốc đồng cần thiết để trì hệ trục tọa độ xoay dq quay đồng với vector từ thông rotor Φer , góc θ r tính tốn sau: t t t 0 θ r = ∫ ωsl* dt + ∫ ω dt = ∫ ωsl* dt + θ • Trong θ góc quay rotor đo cảm biến gắn rotor • Giá trị ωsl* cần thiết tính từ dịng stator thơng số động 48 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu gián tiếp Do Φer = Φ edr , ta có: i = ( Φ edr − Lm i eS ) Lr e r Từ , suy ra: e Φ edr [ + τ r p ] = LmidS ωslτ r Φ edr = LmiqSe 49 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu gián tiếp Từ hệphương trình trên, chứng minh giá trị ωsl* tính sau: e* i qS ωsl* = , e* τ r idS Lm τr = Rr e* Các tín hiệu idS iqSe* tính từ giá trị từ thơng đặt Φ*r momen đặt M* sau: e* idS = τ r p +1 * Φr Lm * M e* iqS = k Φ*r 50 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu gián tiếp Φ*r M* τr Lm p+ idse* τr i dq iqse* kΦ*r e* αs αβ e* βs i αβ abc ias* ibs* * cs i ias ibs Cảm bi ến vị trí i cs θr ÷ ωsl* p θ sl* + + θ Điều khiển vector động KĐB với phương pháp điều khiển gián tiếp 51 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu gián tiếp So sánh với phương pháp điều khiển trực tiếp: • Phương pháp điều khiển gián tiếp đơn giản vị trí rotor đo cảm biến gắn ngồi • Tuy nhiên, độ trượt cần thiết ωsl* phụ thuộc vào thông số động Lm τr = Thơng số biến thiên đáng kể q trình vận hành Rr động 52