Đề xuất phương pháp điều khiển dự báo dòng điện cải tiến cho nghịch lưu đa mức cầu h nối tầng

TẠP CHÍ KHOA HỌTCẠVPÀCCHÔÍNKGHNOGAHHỆỌC VÀ CÔNG NGHỆ JOURNALMOaFi VSăCnIECNhuCnEgAvNàDPThEùCnHgNTiOếnLODGuYy TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG HUNG VUONG UNIVERSITY Tập 30, Số 1 (2023): 90 - 100 Email: tapchikhoahoc@hvu.edu.vn Vol 30, No 1 (2023): 90 - 100 Website: www.jst.hvu.edu.vn ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO DÒNG ĐIỆN CẢI TIẾN CHO NGHỊCH LƯU ĐA MỨC CẦU H NỐI TẦNG Mai Văn Chung1,2*, Phùng Tiến Duy1,2 1Khoa Kỹ thuật - Công nghệ, Trường Đại học Hùng Vương, Phú Thọ 2Nhóm nghiên cứu Kỹ thuật - Công nghệ, Trường Đại học Hùng Vương, Phú Thọ Ngày nhận bài: 10/5/2022; Ngày chỉnh sửa: 03/6/2022; Ngày duyệt đăng: 06/7/2022 Tóm tắt Phương pháp điều khiển FCS - MPC với nguyên tắc xét đến tất cả các vector điện áp, để tìm ra vector điện áp tối ưu cho biến tần đa mức, trong một chu kỳ trích mẫu rất nhỏ là khó khả thi Bên cạnh đó, với việc không có khâu điều chế, việc tối ưu common-mode voltage, tối ưu đóng cắt, cân bằng điện áp trên tụ của biến tần đa mức cần được thực hiện trong hàm mục tiêu Để giải quyết vấn đề trên, bài báo đề xuất phương pháp lựa chọn 19 vector điện áp với bộ điều khiển dự báo dòng điện có trọng số để đảm bảo triệt tiêu điện áp common-mode và tối ưu đóng cắt Bằng việc sử dụng vector điện áp ở chu kỳ trước và 18 vector liền kề với nó để tìm ra vector điện áp có sai lệch dòng điện nhỏ nhất thông qua hàm mục tiêu Như vậy, biến tần với mức bất kỳ, hàm mục tiêu cũng sẽ thực hiện 19 lượt tính toán trong một chu kỳ trích mẫu Việc thực hiện tính toán được thực hiện trên kit FPGA cho phép thực hiện 19 phép tính của hàm mục tiêu song song, do đó thời gian thực hiện tính toán là nhỏ nhất Tính đúng đắn của thuật toán đề xuất được kiểm nghiệm bởi mô phỏng trên phần mềm MATLAB- Simulink áp dụng với bộ nghịch lưu cầu H nối tầng 11 mức Từ khóa: Điều khiển dự báo dòng điện (FCS - MPC), nghịch lưu đa mức cầu H nối tầng, điện áp common- mode (CMV), điều khiển dự báo giảm khối lượng tính toán 1 Đặt vấn đề trong công nghiệp [2] Để tiếp tục cải thiện về động học của phương pháp điều khiển FOC, các Hiện nay, hệ thống truyền động trung áp ngày phương pháp mới về thiết kế bộ điều khiển dòng càng được sử dụng phổ biến trong công nghiệp và điện đã được nghiên cứu: Phương pháp dùng giao thông vận tải Hệ thống này động cơ thường mạng nơ ron, điều khiển mờ, MPC đang được điều khiển theo phương pháp vector và được cấp nghiên cứu và phát triển [3] Trong đó, Phương nguồn bởi nghịch lưu đa mức Qua cấu trúc điều pháp MPC với một số ưu điểm như: Trực quan khiển này, nhận thấy rằng ngoài các bộ điều khiển khi tiếp cận, là bộ điều khiển đa biến MIMO momen, tốc độ và vị trí thì điều khiển nghịch lưu đa nhiều đầu vào đầu ra, có khả năng làm việc với mức cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm hệ phi tuyến trên miền thời gian, đáp ứng động bảo chất lượng truyền động điện Bởi vì bộ nghịch học nhanh, hàm mục tiêu giúp chiến lược điều lưu đa mức giúp cho quá trình sử dụng linh kiện khiển trở nên linh hoạt trong việc lựa chọn đối bán dẫn với kích thước nhỏ hơn, dễ dàng trong quá tượng điều khiển và bổ sung các ràng buộc Do trình thiết kế nhiệt của thiết bị, đưa ra dạng điện áp đó, phương pháp MPC đã nổi lên là phương pháp đầu ra có độ méo sóng hài (THD) thấp và tốc độ điều khiển thay thế đầy tiềm năng trong điện tử biến thiên điện áp dv/dt thấp [1] công suất và truyền động điện [4, 5] Việc loại bỏ khâu điều chế độ rộng xung giúp giảm đáng Trong các phương pháp điều khiển, FOC vẫn kể thời gian tính toán, độ phức tạp của thuật toán được coi là phương pháp điều khiển tiêu chuẩn 90 *Email: maichung@hvu.edu.vn TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Tập 30, Số 1 (2023): 90-100 điều khiển từ đó cải thiện đáp ứng động học của vector liền kề từ vector điện áp dự báo Điều này hệ thống Tuy nhiên, do không có khâu điều chế cũng tạo ra số lượng tính toán cố định với bất kỳ nên việc không thực hiện được các mục tiêu của mức nào của bộ điều khiển Tuy nhiên, việc giảm điện tử công suất đó là: Tối ưu common-mode, các lựa chọn vector điện áp của hàm mục tiêu sẽ tối ưu đóng cắt, cân bằng điện áp Do đó, việc làm ảnh hưởng đến chất lượng bộ điều khiển đặc thực hiện nhiệm vụ này phải được thực hiện biệt là quá trình quá độ, bên cạnh đó với hàm đa trong hàm mục tiêu [6, 7] mục tiêu bao gồm sai lệch dòng điện stator, tối ưu common-mode, tối ưu đóng cắt các phương Một trong những hạn chế của phương pháp pháp đề xuất là khó khả thi và sẽ làm cho chất điều khiển MPC là yêu cầu khả năng tính toán lượng hệ truyền động giảm xuống Do đó, các lớn của bộ điều khiển Đặc biệt, khi hệ truyền phương pháp trên mới thử nghiệm với hàm mục động được cấp nguồn bởi biến tần đa mức thì số tiêu không có trọng số lượng vector điện áp tăng nhanh theo số mức Do đó, khối lượng tính toán của phương pháp Vì vậy, trong nghiên cứu này tác giả sẽ đề sẽ tăng lên theo số tăng của vector điện áp Tuy xuất phương pháp FCS - MPC cải tiến cho động nhiên, khối lượng tính toán quá lớn có thể không cơ IM cấp nguồn bởi CHB: tối ưu sai lệch dòng thể thực hiện được do hạn chế tài nguyên của điện stator, tối ưu (triệt tiêu) điện áp common- thiết bị điều khiển Bên cạnh đó, việc tính toán mode, giảm số lần tính toán của hàm mục tiêu khối lượng quá lớn sẽ làm cho thời gian tính toán (sử dụng 19 vector điện áp) mà không tăng thời tăng lên, làm ảnh hưởng đến chất lượng bộ điều gian tính toán so với những thuật toán đã đề xuất; khiển Đã có khá nhiều nghiên cứu về vấn đề giảm tần số đóng cắt giảm số lượng tính toán của phương pháp điều khiển MPC Ở đề xuất phương pháp sử dụng 7 2 Nội dung, phương pháp vector điện áp không gian liền kề Bằng việc cố nghiên cứu định chỉ lựa chọn 1 trong 7 vector điện áp xung quanh vector điện áp ở chu kỳ trước Điều này đã 2.1 Thiết kế bộ điều khiển dự báo dòng điện đảm bảo là với bộ biến đổi có mức bất kỳ thì số lượng tính toán là không đổi Ở [9, 10] lựa chọn 3 Hệ phương trình mô tả đầy đủ hệ thống điện của động cơ KĐB trên hệ tọa độ stator: ­° disD § 1 1V · 1V / 1V / 1 ° dt ¨  ¸ isD  \ rD  Z\ rE  usD © VTs VTr ¹ VTr V V Ls ° disE § 1 1 V · 1 V / 1 V / 1° ¨  ¸ isE  Z\ rD  \ rE  usE ° dt © VTs VTr ¹ V V Tr V Ls (1) ®/ ° d\ rD 1 1/ ° dt isD  \ rD  Z\ rE/ ° Tr Tr ° d\ / E 1 / 1/ r isE  Z\ rD  \ rE ° ¯ dt Tr Tr Trong đó: Lm: Hỗ cảm giữa rotor và stator Lr = Lm + Lσr: Điện cảm rotor Lσs: Điện cảm tiêu tán phía cuộn dây stator Lσr: Điện cảm tiêu tán phía cuộn dây rotor Ts = Ls : Hằng số thời gian stator Ls = Lm + Lσs: Điện cảm stator Rs Tr = Lr : Hằng số thời gian rotor Rr V 1 L2m : Hệ số tiêu tán tổng Ls Lr 91 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Mai Văn Chung và Phùng Tiến Duy Tiến hành rời rạc hóa các phương trình (1) Thu được phương trình dự báo dòng điện bằng cách lấy xấp xỉ tín hiệu: stator is và từ thông rotor ψr ở thời điểm k+1: dx | x  k 1  x k (2) Hệ phương trình (3), (4) là mô hình rời rạc dt T của dòng điện stator, đây là phương trình dự báo dòng điện stator của động cơ ở thời điểm t(k+1) ­ § T 1V · 1V / 1V / 1 °isD k 1 ¨1  T ¸ isD k  T \ rD k  T Z\ rE k  T usD k 1 ° © VTs VTr ¹ V Tr V V Ls °® § T 1V · 1V / 1V / 1 (3) °isE k 1 ¨1  T ¸ isE k  T Z\ rD k  T \ rE k  T usE k 1 ¯ © VTs VTr ¹ V V Tr V Ls °­\ rD/ k 1 T § T· / isD k  ¨1 ¸\ rD k  ZT\ rE k / ° ® Tr © Tr ¹ (4) °°\ r/E k 1 T § 1· / Từ đây ta có thể đưa ra hàm mục tiêu của bộ điều isE k  ZT\ rD k  ¨1 ¸\ rE k / khiển dự báo dòng điện như phương trình (5) ¯ Tr © Tr ¹ Nhìn vào phương trình dự báo ta thấy rằng giá trị dòng điện dự báo iab(k+1) phụ thuộc vào giá trị dòng điện đo về và giá trị vector điện áp u(k+1) g0 iD* >k @  iD >k 1@  2 iE* >k @  iE >k 1@2 (5) Hàm mục tiêu (5) sẽ được thực hiện cho từng Hình 1 Minh họa vector chuẩn có mức trạng thái vector điện áp có thể có của hệ thống (n3 vector có CMV=0 của nghịch lưu 5 mức cấu trúc cầu H điện áp với n là số mức của bộ nghịch lưu) Nghịch lưu 11 mức cầu H nối tầng có tổng cộng nối tầng 1.331 vector điện áp chuẩn Do đó (5) sẽ được xác định theo phương trình (6) Như đã đề cập thực hiện 1.331 lần trong mỗi chu kỳ trích mẫu trong [1, 11, 12] điện áp này gây ra ảnh hưởng Vector điện áp khiến cho hàm mục tiêu đạt cực xấu tới hoạt động của thiết bị Do đó, vấn đề tiểu thì sẽ được lựa chọn để đưa vào điều chế cho triệt tiêu điện áp common-mode là rất quan bộ nghịch lưu Sau đó, tùy theo cách chọn cầu H trọng, đặc biệt trong các các hệ thống điện áp tham gia điều chế để quyết định trạng thái đóng cao và công suất lớn cắt của các van, sao cho vector điện áp đầu ra đạt được như đã lựa chọn bên trên Từ những phân tích trên thấy rằng, với bộ điều khiển dự báo dòng điện thông thường và hàm mục tiêu ở (5) chưa giải quyết được vấn đề đặt ra của nghịch lưu đa mức cầu H nối tầng là triệt tiêu điện áp common-mode, tối ưu tần số đóng cắt Bên cạnh đó, khối lượng tính toán quá lớn khi thiết kế với nghịch lưu mức cao sẽ làm cho thời gian tính toán tăng lên qua đó ảnh hưởng chất lượng bộ điều khiển 2.2 Triệt tiêu điện áp common-mode Điện áp common-mode được định nghĩa là chênh lệch điện thế giữa điểm trung tính của tải và điểm trung tính của bộ nghịch lưu, được 92 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Tập 30, Số 1 (2023): 90-100 Đối với phương pháp điều khiển FCS - MPC, là vector thỏa mãn đồng thời sai lệch dòng điện cho khâu điều chế độ rộng xung được ẩn đi Vì thế, việc phép và có điện áp common-mode nhỏ nhất Tương triệt tiêu điện áp common-mode là chưa được thực tự như khi có khâu điều chế, khi muốn triệt tiêu điện hiện khi áp dụng cho nghịch lưu đa mức cầu H nối áp common-mode thì bộ điều khiển dự báo dòng điện tầng Do đó, để xử lý vấn đề tối ưu điện áp common- chỉ lựa chọn các vector điện áp có common-mode mode, cần phải bổ sung thêm thành phần này trong bằng không mục tiêu của bộ điều khiển dự báo Phương trình (6) thực hiện vai trò triệt tiêu điện áp common- 2.3 Tối ưu số lần đóng cắt van bán dẫn mode của bộ điều khiển dự báo dòng điện Theo nguyên lý điều khiển FCS - MPC, vector g1 vZN >k @ (6) điện áp được chọn có thể là bất kỳ vector nào, miễn là thỏa mãn hàm mục tiêu theo phương trình (5) Do Vdc đó, số lần đóng cắt của van bán dẫn có thể rất lớn Điều này làm tăng tổn hao trên hệ thống do việc Trong đó, vZN[k] là điện áp common-mode tại đóng cắt van gây ra Đặc biệt, với bộ điều khiển dự thời điểm thứ k báo dòng điện yêu cầu tần số trích mẫu cao trong khoảng[13] Để kiểm soát số lần đóng cắt của van Với việc phương trình (6) được bổ sung trong bán dẫn, cần phải coi đây là một mục tiêu trong bộ việc tối ưu hóa hàm mục tiêu của bộ điều khiển dự điều khiển dự báo dòng điện Tối ưu số lần đóng báo, vector điện áp dự báo cho chu kỳ tiếp theo sẽ cắt van bán dẫn được đưa ra bởi phương trình (7) g2 kA >k @  kA >k 1@  kB >k @  kB >k 1@  kC >k @  kC >k 1@ (7) Trong đó, là mức điện áp đầu ra ba pha của mức cấu trúc cầu H nối tầng, với một mức điện nghịch lưu áp trên mỗi pha sẽ có nhiều cách sắp xếp mức của từng cầu H đơn khác nhau Do đó, để có thể Với việc phương trình (7) được bổ sung để tối tối ưu số lần đóng cắt làm việc hiệu quả, tương ưu hóa hàm mục tiêu của bộ điều khiển dự báo, ứng với mỗi mức điện áp pha, cần giữ cố định vector điện áp dự báo cho chu kỳ tiếp theo sẽ là cách lựa chọn số lượng cầu H tham gia điều chế vector thỏa mãn đồng thời sai lệch dòng điện cho cũng như cách lựa chọn van đóng cắt Cách lựa phép và số lần thay đổi mức trên mỗi pha là nhỏ chọn van chi tiết cho từng mức điện áp mỗi pha nhất Như vậy, bản chất phương trình (7) là để được thể hiện trong Bảng 1 xác định thay đổi mức trên mỗi pha giữa hai chu kỳ trích mẫu liên tiếp Tuy nhiên, nghịch lưu đa Bảng 1 Bảng trạng thái đóng cắt kx Sx1(Sx1,1;Sx1,3) Sx2(Sx2,1;Sx2,3) Sxi(Sxi,1;Sxi,3) Sx4(Sx4,1;Sx4,3) Sx5(Sx5,1;Sx5,3) 1(1;0) Sx3(Sx3,1;Sx3,3) 1(1;0) +5 1(1;0) 1(1;0) 1(1;0) 1(1;0) 1(1;0) 1(1;0) 1(1;0) 0(0;0) 0(0;0) +4 1(1;0) 1(1;0) 1(1;0) 0(0;0) 0(0;0) 0(0;0) 0(0;0) 0(0;0) 0(0;0) +3 1(1;0) 0(0;0) 0(0;0) 0(0;0) 0(0;0) 0(0;0) 0(0;0) 0(0;0) 0(0;0) +2 1(1;0) 0(0;0) 0(0;0) -1(0;1) -1(0;1) 0(0;0) 0(0;0) -1(0;1) -1(0;1) +1 1(1;0) -1(0;1) -1(0;1) -1(0;1) -1(0;1) -1(0;1) -1(0;1) -1(0;1) 0 0(0;0) -1(0;1) -1(0;1) -1 0(0;0) -1(0;1) -2 0(0;0) -3 0(0;0) -4 0(0;0) -5 -1(0;1) 93 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Mai Văn Chung và Phùng Tiến Duy Trong Bảng 1, biến x ∈ {a, b, c} biểu thị xuống, đồng thời cũng không ảnh hưởng tới thời cho tên pha, i = 1 ÷ 5 biểu thị cho số thứ tự của gian thực thi của vi xử lý do các dòng FPGA hiện cầu H trong pha , là trạng thái của van 1 và 3 nay cho phép thực hiện các phép tính song song trong cầu H thứ của pha x, (Sxi,1;Sxi,3), là mức điện áp đầu ra của cầu H thứ của pha x, Sx, là Một ví dụ về nhóm 19 vector tham gia tính mức điện áp đầu ra của pha x toán hàm mục tiêu được minh họa trên Hình 2, vector V39 (hình tròn màu xanh) là vector được 2.4 Giảm khối lượng tính toán hàm mục tiêu lựa chọn trong chu kỳ trích mẫu trước, 18 vector của bộ điều khiển liền kề với nó là những vector biểu diễn bởi hình tròn màu cam Một cách định lượng hóa, thì tập Khi hệ thống vận hành ở chế độ ổn định, hợp 19 vector được xác định dựa vào khoảng vector điện áp V được lựa chọn tuần tự để tạo ra cách từ vector được lựa chọn trong chu kỳ trích dòng điện hình sin chuẩn Ở hai khoảng thời gian mẫu trước tới các vector khác, được tính theo trích mẫu liên tiếp, hai vector điện áp được lựa phương trình 2 chọn sẽ có biên độ và góc pha xấp xỉ nhau Do đó, trong mỗi chu kỳ trích mẫu Ts, thay vì sử dụng Hình 2 Minh họa một tập hợp 19 vector toàn bộ 331 vector (chọn theo điện áp common- mode nhỏ nhất) để tính toán hàm mục tiêu, ta chỉ cần lựa chọn các vector trong phạm vi nhỏ hơn Đã có một số nghiên cứu như đề xuất rằng chỉ lựa chọn 7 vector tham gia tính toán hàm mục tiêu Tuy nhiên, phương án này sẽ khiến cho thời gian đáp ứng của hệ thống tăng lên, làm giảm chất lượng của bộ điều khiển Vì vậy, ở đây đề xuất sử dụng phạm vi vector rộng hơn Cụ thể, mỗi một chu kỳ trích mẫu sẽ có một nhóm 19 vector tham gia tính toán hàm mục tiêu Nhóm này được tạo thành từ vector điện áp được chọn ở chu kỳ trích mẫu trước và 18 vector liền kề với vector này Phương án này sẽ giúp giảm thời gian đáp ứng 2 2 d vx , vy vxD  vyD  vxE  vyE (8) vy được gọi là một vector liền kề của vx 2.5 Phương pháp mô phỏng kiểm chứng nếu 4 Để chứng minh tính đúng đắn và hiệu quả của phương án đề xuất, mô phỏng trên phần d vx , vy d Vdc Bộ vector liền kề mềm Matlab - Simulink được thực hiện Trong 3 đó, động cơ không đồng bộ được mô phỏng bằng khối Asynchronous Machine trong thư viện tương ứng với từng vector của hệ thống sẽ được Simcape Khối Asynchronous Machine có đầy đủ tính chất của máy điện ba pha không đồng bộ, xác định sẵn và đưa vào cơ sở dữ liệu của bộ điều có thể làm việc ở cả hai chế độ máy phát và động cơ và có thông số: khiển MPC Với phương án thực hiện như vậy, hàm mục tiêu chỉ được thực hiện 19 lần trong mỗi chu kỳ trích mẫu, giảm được một lượng lớn so với khi xét đến toàn bộ các vector Con số này sẽ không đổi cho dù số mức của bộ nghịch lưu là bất kỳ 94 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Tập 30, Số 1 (2023): 90-100 Công suất định mức Pdm 2,2 kW Điện cảm stator Ls 1,134 H Tải định mức 1,134 H Dòng định mức Mdm 7,3 N.m Điện cảm rotor Lr 2880 rpm Điện áp định mức 0,0018 kg.m2 Tần số Idm 2,7A Tốc độ định mức ndm 100 V Số đôi cực Udm 690 V Momen quán tính J 1 ms Điện trở stator Điện trở rotor f 50 Hz Điện áp Vdc 50 1,094 H zp 1 Chu kỳ trích mẫu mạch vòng tốc độ Tw Rs 6 Ω Chu kỳ mạch vòng dòng điện (FCS-MPC) Ts Rr 6 Ω Điện cảm Lm Lm 3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận phương pháp điều khiển FCS - MPC cải tiến với hàm mục tiêu bổ sung thành phần triệt tiêu điện 3.1 Hàm mục tiêu của thuật toán MPC cải tiến áp common-mode và tối ưu đóng cắt Cấu trúc Để giải quyết hạn chế của phương pháp FCS - của phương pháp điều khiển dự báo dòng điện đề xuất được thể hiện như Hình 3 MPC truyền thống, trong nghiên cứu này đề xuất ªkA º Với: V[k] Vi ««kB »» là vector không gian của điện áp tại thời điểm thứ k (8) ¬«kC ¼» Sx,ij là van thứ j của cầu thứ i trong pha x (x ∈ {A, B, C}; i = 1 ÷ 5; j = 1 ÷ 4) Hàm mục tiêu đề xuất của phương pháp điều khiển tốt nhất Ví dụ, trong điều kiện quá độ thì khiển FCS - MPC cải tiến cho nghịch lưu đa mức sai lệch dòng điện là lớn do đó trong điều kiện cấu trúc cầu H nối tầng như sau: này sai lệch dòng điện có tỷ trọng lớn trong hàm mục tiêu Vì vậy, bộ điều khiển sẽ lựa chọn các g = g0 + lcmg1 + lswg2 (9) giá trị điện áp làm cho sai lệch dòng điện nhỏ nhất Trong điều kiện ổn định, sai lệch dòng điện Trong đó: lcm là trọng số của triệt tiêu điện áp nhỏ đi thì các mục tiêu về tối ưu common-mode, common-mode tối ưu đóng cắt sẽ tác động để đạt được mục tiêu đặt ra của bộ điều khiển lsw là trọng số của tối ưu đóng cắt 3.2 Kết quả mô phỏng kiểm chứng Như vậy, hàm mục tiêu gồm 3 yêu cầu: Trong khoảng từ 0,2 - 0,3s hàm mục tiêu có Yêu cầu 1: Tối ưu sai lệch giữa dòng điện đặt lcm = 0; lsw = 0 Với các điều kiện này chất lượng bộ điều khiển rất tốt với mô men động cơ đập và dòng điện dự báo được thực hiện bởi g0 7,35 − 7, 25 Yêu cầu 2: Tối ưu common-mode được thực = mạch ∆M = 100 1,36% thể hiện như hiện bởi 7, 3 Yêu cầu 3: Tối ưu đóng cắt được thực hiện bởi Hình 4 (b) Với hàm mục tiêu có trọng số: Các trọng số Trong khoảng từ 0,3 - 0,4s hàm mục tiêu trong hàm mục tiêu là hằng số được xác định qua có lcm = 0,01; lsw = 0 Với các điều kiện này, thử sai Tuy nhiên, trong các quá trình hoạt động nhận thấy rằng tốc độ vẫn bán rất sát tốc độ khác nhau, tuy trọng số không đổi nhưng đầu vào đặt Điện áp common-mode đã giảm rõ rệt như sai lệch sẽ khác nhau đã làm cho hàm mục tiêu Hình 4 (c) Độ đập mạch momen đã tăng lên sẽ đưa ra ưu tiên tối ưu khác nhau để có bộ điều 95 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Mai Văn Chung và Phùng Tiến Duy Hình 3 Cấu trúc điều khiển của thuật toán MPC cải tiến cho hệ thống nghịch lưu đa mức nối tải động cơ 7,39 − 7, 2 điều kiện này đã triệt tiêu commom-mode, giảm = ∆M = 100 2,6% Độ đập mạch của mô tần số đóng cắt van bán dẫn, nhưng độ đập mạch momen đã tăng lên khá lớn 7, 3 men trong điều kiện này vẫn rất tốt Trong khoảng từ 0,6 - 0,7s hàm mục tiêu có lcm = 0,05; lsw = 0,15 Với các điều kiện này, nhận Trong khoảng từ 0,4 - 0,5s hàm mục tiêu có thấy rằng tốc độ vẫn bán rất sát tốc độ đặt, điện lcm = 0,05; lsw = 0 Với các điều kiện này, nhận áp common-mode đã bị triệt tiêu, độ đập mạch thấy rằng tốc độ vẫn bán rất sát tốc độ đặt như Hình 4 (a) điện áp common-mode đã bị triệt 8 − 6, 7 tiêu Hình 4 (b), độ đập mạch momen tương mome= n ∆M = 100 17,8% Từ Hình 4 (d) tự như trường hợp trên ∆M =2,6% Như vậy bộ điều khiển trong điều kiện này đã triệt tiêu 7, 3 commom-mode thấy rằng tần số đóng cắt của van bán dẫn đã giảm rất lớn Như vậy bộ điều khiển trong điều Trong khoảng từ 0,5 - 0,6s hàm mục tiêu có kiện này đã triệt tiêu commom-mode, giảm tần lcm = 0,05; lsw = 0,05 Với các điều kiện này, nhận số đóng cắt van bán dẫn, nhưng độ đập mạch thấy rằng tốc độ vẫn bán rất sát tốc độ đặt, điện momen lớn áp common-mode đã bị triệt tiêu, độ đập mạch Bên cạnh đó, nghiên cứu này cũng mô phỏng 7,55 − 7, 05 trong cùng điều kiện với thuật toán 7 vector liền m= omen ∆M = 100 6,8% Từ Hình kề để so sánh và đánh giá với thuật toán đề xuất Kết quả thể hiện như Bảng 2 7, 3 4 (d) thấy rằng tần số đóng cắt của van bán dẫn đã giảm đánh kể Như vậy bộ điều khiển trong 96 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Tập 30, Số 1 (2023): 90-100 Hình 4 Kết quả mô phỏng vơi với thuật toán đề xuất: (a) Đáp ứng tốc tộ; (b) Đáp ứng momen; (c) Điện áp common-mode; (d) Tần số đóng cắt 97 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Mai Văn Chung và Phùng Tiến Duy Bảng 2 Kết quả mô phỏng của phương pháp đề xuất và phương pháp theo [8] Trọng số %DM Common-mode Số lần tính Số lần chuyển mức pha toán A trong 0,02s lcm = 0 1,36 1/3Udc lsw = 0 lcm = 0,01 2,6 Tiến đến 0 213 lsw = 0 (lớn hơn 331 vector) 19 vector lcm = 0,05 2,6 0 19 213 (đề xuất) lsw = 0 62 lcm = 0,05 8,6 0 lsw = 0,005 lcm = 0,05 15 0 38 lsw = 0,015 lcm = 0 1,36 1/3Udc lsw = 0 lcm = 0,01 2,7 1/3Udc 118 lsw = 0 7 Vector lcm = 0,05 14,6 1/3Udc 7 31 [8] lsw = 0 (có giảm nhưng rất ít) lcm = 0,05 18,2 1/3Udc 24 lsw = 0,005 (có giảm nhưng rất ít) lcm = 0,05 41 1/3Udc 22 lsw = 0,015 (có giảm nhưng rất ít) Từ Bảng 2 có thể thấy rằng với phương pháp tối đa 19 lượt tính toán của hàm mục tiêu với đề xuất thời gian tính toán không tăng nhưng đã biến tần có mức bất kì, các phép tính được thực triệt điêu được hoàn toàn điện áp common-mode hiện song song làm cho thời gian tính toán là Với yêu cầu chất lượng của bộ điều khiển là sai nhỏ nhất (tương đương khi thực hiện 1 lượt lệch tốc độ