Nghiên cứu các phương pháp tiết kiệm điện năng trong hệ truyền động động cơ kđb 3 pha

vi C TRANG    i  ii  iii  iv,v  vi  ix,x,xi,xii,xii Danh sách các hình xiv,xv,xvi,xvii  xviii  1 1.1  1 1.2 L 1 1.3  2 1.4  2 1.5  2 1.6  3 1.7  3 1.8  3  5 2.1 T  5 2.2       10 :  KHÔNG  12 3.1   12 3.2   13 3.3 Ph n 16 vii  lý t 17 3.3.2   19 3.4 Các phng trình  Park 23 3.4.1Các ph 23 3.4.2 Các phng trình c 23 3.4.3 Các ph 24  -Simulink 24  -) 24 3.5.2 Mô     28    30  31  :           L  32 4.1   32   32  35 4.2 Các ph 41 4.2.1 Ph (FOC). 41 4.2.1.1. Các ph 42  44 4.2.1.3. và moment 44  ng pháp FOC: 45  ng mization algorithms LMA + FOC) 46 4.2.2.1 Phân tích : 47 viii  ng pháp LMA+ FOC 52   52 4.3.1 C 52 4.3.2   57 : U 60 5.1 Phng pháp  60 u công  không  63 5.2.1 G 65  74 5.2.3 G 83  :  93 6.1  96 6.2  98 6.3  100 6.4 m 102 6.5  103 :  104 7 104 7.2 H 104  105 ix   Gi KĐB  IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)  FOC (Field Orientated Control) u khing t thông rotor Loss minimization algorithms_LMA .  tu. n  f  f αs  f βs  f ds  f qs  p  , ,  .  d-q  R s  R r  R d  R q  i s  i ds  i qs  i r tor i dr  i qr  w a    m   x r   s   dm   dr   qr   r    r    ds   qs   s    s    j  L s  L   L   L r  L αr m rotor  L βr  L m  u s  u ds  u qs  u αs  u βs  u r  u dr  u qr  xi u αs  u βs  P  T e  R Fe  i Fe . T s  T r    db   s   P cu,s to R so  R ro   P fe  P e  P h    K h  K e  P core,s t P core,r  P core  s  m s  m r tor   ió xii η  P loss,rect    -link voltage) -link choke -link chokes    , ,  , ,  ,  ,   E(sw,on,T) ; E(sw,off,T)   ;  ;  A(sw,D) ; B(sw,D)  P(sw,on,T); P(sw,off,T)  P(sw,D)  fsw  E(con,n)  Dn  ch   R’ r  L’ s  xiii L’ m i P cu,s  P cu,r tor P total  I mr-opt  K  xiv DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình1: Phân bố lượng điện năng tiêu thụ cho các thiết bị năm 2003 tại Mỹ iv Hình 2.1 : Giản đồ tổn hao năng lượng trong động cơ KĐB . 5 Hình 2.2: Phân bố nguồn năng lượng sử dụng trong động cơ KĐB với các dạng Công suất và phụ tải khác nhau . 6 Hình 2.3: . Phân bố nguồn năng lượng tổn hao trong động cơ KĐB với các dạng Công suất và phụ tải khác nhau 6 Hình 2.4: Cấu tạo cơ bản của một hệ truyền động sử dụng động cơ KĐB 7 Hình 2.5: Hệ thống bơm không sử bộ điều khiển cơ, tốc độ động cơ không đổi, không có áp suất 8 Hình 2.6: Hệ thống bơm không sử bộ điều khiển cơ, tốc độ động cơ không đổi, có áp suất 8 Hình 2.7: Hệ thống bơm có điều khiển tốc độ, không có áp suất 9 Hình2.8: Hệ thống bơm có điều khiển tốc độ, có áp suất 9 Hình 2.9: Sự liên hệ về phân bố công suất giữa các thiết bị trong hệ thống bơm trong hình 1.5 đến 1.8 và hiệu suất của bơm và động cơ. 10 Hình 3.1: Động cơ KĐB ba pha . 12 Hình 3.2: Tiết diện mặt cắt ngang bố trí dây quấn đối xứng của động cơ. 13 Hình 3.3: Sơ đồ thay thế tương đương động cơ không đồng bộ lý tưởng. 17 Hình 3.4: Sơ đồ tương đương động cơ có xem xét tổn hao sắt từ và bão hòa từ 20 Hình 3.5: Sơ đồ mô phỏng dạng phương trình động cơ KĐB ba pha lý tưởng. . 27 Hình 3.6: Sơ đồ mô phỏng dạng khối động cơ KĐB ba pha lý tưởng. 27 Hình 3.7: Sơ đồ mô phỏng động cơ KĐB ba pha có xem xét ảnh hưởng tổn hao sắt từ và bão hòa từ. 30 Hình 4.1: Sơ đồ thay thế của động cơ không đồng bộ ba pha 32 Hình 4.2: Mô hình bộ Converter 35 xv Hình 4.3: Đặc tuyến làm việc của diodes và IGBT 38 Hình 4.4: : Tổn hao do đóng ngắt của diodes và IGBT . 39 Hình 4.5: Tổn hao tổng trong bộ Inverter dựa trên qúa trình đóng ngắt 40 Hình 4.6: Sơ đồ điều khiển trực tiếp từ thông rotor 43 Hình 4.7: Sơ đồ điều khiển gián tiếp từ thông rotor 44 Hình 4.8: Sơ đồ khối cơ bản của phương pháp FOC 46 Hình 4.9: Giản đồ vector mạch tương động cơ 47 Hình 4.10: Sơ vector không gian và góc từ trường rotor . 47 Hình 4.11:Mạch tương đương của động cơ bao gồm tổn hao trên điện trở sắt từ 48 Hình 4.12: Mạch tương đương ổn định tỉnh của động cơ: (a) trục d, (b) trục q 49 Hình 4.13 : Mô hình điều khiển tối ưu động cơ KĐB bằng giải thuật LMA+FOC.52 Hình 4.14: Dòng điện stator theo thành phần isd 54 Hình 4.15: Tổn hao đồng theo thành phần isd 54 Hình 4.16: Tổn hao đồng và lõi sắt theo thành phần isd 54 Hình 4.17: Tổng tổn hao theo thành phần isd 54 Hình 4.18: Hiệu suất của động cơ theo thành phần isd khi tải thay đổi 55 Hình 4.19: Tổng tổn hao của động cơ theo thành phần isd khi tốc độ thay đổi (M=0.5Mdm) 56 Hình 4.20: Hiệu suất của động cơ theo thành phần isd khi tốc độ thay đổi (M=0.5Mdm). 56 Hình 4.21: Điều khiển theo phương pháp FOC, V/f khi tải thay đổi, tốc độ là định mức. 58 Hình 4.22:. Điều khiển theo phương pháp FOC, V/f khi tải không đổi và tốc độ thay đổi 59 Hình 5.1: Phép chuyển trục abc-αβ-dq. 60 Hình 5.2: Sơ đồ điều khiển gián tiếp từ thông rotor. 62 Hình 5.3: Lưu đồ Giải thuật 1. 67 Hình 5.4: Mô hình điều khiển theo giải thuật1. 69 Hình 5.5: Động cơ không tải, tốc độ thay đổi. 70 [...]... các hệ truyền động sử dụng động cơ không đồng bộ có thể tiết kiệm được một lượng điện năng không nhỏ thông qua các phương pháp điều khiển chúng.Từ đây, mở ra hướng để nghiên cứu các phương pháp sử dụng năng lượng một cách hiệu quả trong động cơ và hệ truyền động thông qua mô hình, nguyên lý làm việc và các phương pháp điều khiển Nhằm tìm hiểu về động cơ không đồng bộ và các phương pháp điều khiển động. .. trong mô hình động cơ (KĐψ) γ pha - Tìm hiểu các phương pháp để tối ưu sao cho có thể tiết kiệm điện năng trong truyền tải động cơ (KĐψ) γ pha - Thiết kế và xây dưng các mô hình mô phỏng tiết kiệm điện năng trong truyền tải động cơ (KĐψ) γ pha trên matlab - Đưa ra các nhận xét 1.7 Đi măm iăc aăđ ătƠi Đư có nhiều phương pháp điều khiển động cơ tiết kiệm năng lượng đư được đề xuất như điều khiển theo... trong động cơ KĐB với các dạng Công suất và phụ tải khác nhau Quan trọng hơn, việc phân bố tổn hao năng lượng trong động cơ trên (hình 2.γ) 67% năng lượng tổn hao được gây ra bởi động cơ có công suất định mức dưới 5βkW.Từ đây ta thấy rằng, để tiết kiệm năng lượng hiệu quả thì nên nghiên cứu tiết kiệm cho các loại động cơ có công suất định mức dưới 5βkW Hình 2 .3: Phân bố nguồn năng lượng tổn hao trong động. .. cătiêuăvƠănhi măv - Nghiên cứu xây dựng giải thuật điều khiển tiết kiệm điện năng cho động cơ không đồng bộ γ pha có tính đến sự thay đổi của đặc tính năng lượng của động cơ phụ thuộc vào tần số của điện áp stator ωác giải thuật này dựa trên cơ sở điều khiển từ thông tối ưu phù hợp với các giá trị khác nhau của tải - Nghiên cứu xây dựng mô hình điều khiển tiết kiệm điện năng cho động cơ không đồng bộ γ pha 1.4... phí điện năng Việc áp dụng các phương pháp điều khiển tiết kiệm điện năng cho các động cơ không đồng bộ là rất cấp thiết và có thể đem lại nguồn lợi lớn về mặt kinh tế 1.2 Lịchăsửăphátătri năv tiết ki măđi nănĕngăchoăđ ngăc ă(KĐB) 3 pha Ý tưởng nghiên cứu các giải thuật giảm tổn hao công suất đư xuất hiện từ những năm 198γ với các phương pháp điều khiển đơn giản dễ thực hiện như điều khiển theo hệ. .. hiện chiếu các phương trình (γ.24), (3. 25) và (3. 30) lên trục α được các phương trình mô tả động cơ ở tọa độ này: Phương trình điện áp stator: uas  Rs ias  Ls u bs  Rs ibs  Ls dias dy am  dt dt dibs dt  (3. 31) dy bm (3. 32) dt Phương trình điện áp rotor: 0  Rr iar  Lr 0  Rr ibr  Lr diar dy am    Lr ibr y bm  dt dt dibr dt  dy bm dt   Lr iar  y am  (3. 33) (3. 34) Phương trình... cơ KĐψ Hình 2.4: cấu tạo cơ bản của một hệ truyền động sử dụng động cơ KĐB Để thấy rõ được khả năng tiết kiệm năng lượng trong hệ truyền động, ta xem xét một dạng tải điển hình (máy bơm) và khả năng tiết kiệm năng lượng bằng các phương phương pháp điều khiển khác nhau ψốn kiểu của hệ thống máy bơm được mô tả từ hình β.5 -2.8 Hai hình đầu là điều khiển cơ và tốc độ cố định.Hai hình sau sử dụng bộ điều... trình công nghệ (kéo các hệ truyền động) , phần còn lại là tổn hao dưới dạng nhiệt trên điện trở dây quấn stator (Pcu1), tổn hao trên điện trở sắt từ (PFe), tổn hao trên điện trở rotor (Pcu2)và các tổn hao cơ do ma sát và quạt gió (Pfrict) Hình 2.1: Giản đồ tổn hao năng lượng trong động cơ KĐB Để tiết kiệm được năng lượng của động cơ, chúng ta phải tìm hiểu về mục đích sử dụng của động cơ, công suất... sĩ CHƯƠNGă2 CƠăS ăLụăTHUY T 2.1 Tìmăhi uăv tiết ki mănĕngăl ng trong đ ngăc ăvƠ các h ătruy năđ ng: Như đư giới thiệu, đi cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hệ truyền động sử dụng động cơ không đồng bộ ngày càng được ứng dụng rộng rưi và tiêu thụ một lượng điện năng vô cùng lớn .Trong đó, khảng γ0% lượng điện năng này bị tổn hao vô ích trong động cơ, trong hệ truyền động và các thiết bị... pháp điều khiển động cơ không đồng bộ theo hướng tiết kiệm năng lượng, trong nội dung các chương tiếp theo sẽ tập trung nghiên cứu về các phương pháp điều khiển tiết kiệm năng lượng như: điều khiển động cơ theo thuật toán tối ưu (Loss minimization algorithms_LMA), điều khiển động cơ theo theo mô hình sử dụng FOω 11 Luận văn thạc sĩ CHƯƠNG 3 MÔăHÌNHăTOÁNăH CăC AăĐ NGăCƠă KHÔNGăĐ NGăB 3. 1ăNguyênălỦălƠmăvi . đồ mô phỏng dạng phương trình động cơ KĐB ba pha lý tưởng. . 27 Hình 3. 6: Sơ đồ mô phỏng dạng khối động cơ KĐB ba pha lý tưởng. 27 Hình 3. 7: Sơ đồ mô phỏng động cơ KĐB ba pha có xem xét ảnh. về phân bố công suất giữa các thiết bị trong hệ thống bơm trong hình 1.5 đến 1.8 và hiệu suất của bơm và động cơ. 10 Hình 3. 1: Động cơ KĐB ba pha . 12 Hình 3. 2: Tiết diện mặt cắt ngang bố. bố nguồn năng lượng sử dụng trong động cơ KĐB với các dạng Công suất và phụ tải khác nhau . 6 Hình 2 .3: . Phân bố nguồn năng lượng tổn hao trong động cơ KĐB với các dạng Công suất và phụ tải