Điều khiển định hướng trường động cơ không đông bộ 3 pha

iii LI C Sau mt thi gian hc tp và nghiên cu ti hm K thut Tp. H  hoàn thành lut nghip cao hc c c thành qu c rt nhiu s h tr và s  tn tình t quý th ch qun. Chân thành cy/cô  n  n t i hc m K thut Tp. H i hc Bách Khoa Tp. H n tình truyt kin thc cho tôi trong sut khóa hc ti ng. Tôi xin trân trng bin  tn tình trc ting dn tôi thc hin hoàn thành lu Tôi xin gi li cng nghip, b  tôi rt nhio cho tôi nim tin và c gng l l hoàn thành lung Ngh k Lo u kin tt cho tôi hoàn thành khóa hc. Xin chân thành co u ki và là ch da vng chc giúp tôi an tâm hc tt qua nhi gian qua. Xin chân thành c Tp. Hồ Chí Minh, tháng… năm 2012 Hc viên c iv TÓM TT Cuc cách mng khoa hc k thut trên th gin rt nhanh, n nhng yêu cu k thut m các thit b trong h thn công nghip, các dây chuyn sn xuu khin t  cm ng b i chi phí h bn cu trúc. Tuy nhiên, viu khit v c t là mt h phi tuyn, cn mt thuu khin cht ch.  u khiu khin n rt ph bin trong nh u khi ng (Field Oriented Control-FOC)  u khic lp t c s d u khi làm vic trong h thng yêu cu chính xác v t và nh mômen. Tác gi ng d   u khi   ng (  u khiTác gi ng dng m nhn dng t t qu cho thy phù hp vi yêu cu i hn ca lung dng m ng t  Các kt qu s c kho sát và phân tích c th bng vic mô phng dùng phn mm Matlab Simulink công ty MathWorks. T kt qu  dùng mng t  u khit hiu sut cao nht. v ABSTRACT The scientific and technical revolution in the world is developing very fast, always reach the new engineering requirements. Most of the devices in the power system industry, the production lines in factories is controlled from the induction motor asynchronous with affordable and reliable structure. However, motor asynchronous control is a difficult complex and problem, because the asynchronous motor is a nonlinear system, and requires a strict control algorithms. Base asynchronous machine control three-phase modern is vector method control which has grown very popular in recent years. In that method, field oriented control is able to be capable of independent flux motor and moment motor, and are used to control the engine while working in the system precising speed and torque stability. The author applies the methods of field oriented control to control motors asynchronous control three-phase. The author also applied neural networks to identify and estimate the rotor flux motor. The results showed that conformity with the requirements analysis. However, the limit of the thesis is not applied neural networks to estimate the motor speed. The results will be examined and detailed analysis by simulation using Matlab Simulink software company MathWorks. From anlysis results we can use neural networks combined with motor asynchronous control achieving the highest performance. vi MC LC TRANG Trang ta Quy tài Lý lch khoa hc i L iii Li c iv Tóm tt v Abstract vi Mc lc vii Danh sách các ch vit tt xi Danh sách các bng xiv Danh sách các hình xv NG QUAN V  TÀI 1 1.1. t v 1 1.2. S phát trin ca k thuu khi 1 1.3. u khing b 2 1.3.1. u khing) 3 u khin mômen trc tip (DTC) 3 u khinh ng (FOC) 4 1.4. Nhim v và phm vi nghiên cu 5 1.5. u 6 1.6. Ni dung ca lu 6 1.7. c tin ca lu 6 2: NG B BA PHA 8  ng b  2.1.1. Cu t 2.1.2. Nguyên tc ho ng b  vii 2.2.1. Khái quát 15 2.2.2 Xây d 15 2.2.2.1. Mô t vector trên h t c nh stator (h t  17 2.2.2.2. Mô t vector trên h t quay rotor (h t dq) 18 2.2.3. Mô hình cng b ba pha 20 2.2.3.1. H  trình trng thái c t  21 2.2.3.2. H ng thái c t t thông rotor (dq) 23 2.2.3. Phép chuyn h trc t 25 2.2.3.1. Phép chuyn h trc t abc sang h t c li 25 2.2.3.2. Phép chuyn h trc t abc sang h t c li 25 2.2.3.3. Phép chuyn h trc t  t c li 26 2.2.4. Kt lun 26 3: U KHING 27 3.1.  u khing (FOC) 27 3.2. u khing 27 3.3. u khing 31 u khin trc tip 31 u khin gián tip 31 3.4. Mt s ng t thông rotor 32 ng t thông rotor t dòng và áp hi tip 32 ng t thông rotor t dòng và t hi tip 33 ng t thông rotor t dòng, áp và t hi tip 34 4: CÔNG NGH TÍNH TOÁN MM 35 4.1. Mo (ANN) 35 c 35 4.1.2. Mô o 36 4.1.3. Mo 38 viii  38 4.1.3.2. Kin trúc mng  39 4.1.4. Hun luyn mo 41 4.1.4.1. Lut hc có giám sát 41 4.1.4.2. Lut hc không có giám sát 42 4.1.4.3. Lut hng 42 4.1.5. Gii thut lan truyc 43 4.1.5.1. Chun b d liu cho gii thut lan truyc 43 4.1.5.2. Chon la s nút n, lp n 44 4.1.5.3. Gii thut hun luyn 45 m ca m 46 4.1.7. Phm vi ng dng 46 4.1.8. Tóm tt 47 NG CU TRÚC CÁC KHU KHIN 48 5.1.  mô phng FOC c n 48 5.1.1. Khi mng tính dòng (MTi) 48 5.1.2. Khu chnh dòng i sd và i sq 49 5.1.3. Khi mng tính áp (MTu) 49 5.1.4. Khi chuyn t áp (CTDu) 50 5.1.5. Khng b ba pha 51 5.1.6. Khi chuyn t n (CTDi) 53 5.1.7. Khng t thông rotor 53 5.2.  mô phng FOC vi b u khin PID 54 5.4.  mô phng FOC vng t thông rotor dùng m 55 T QU MÔ PHNG 56 6.1. Thông s c 56 6.2. So sánh kt qu mô phng FOC và FOC vng t thông dùng mng  56 6.2.1. Thông s b u khin PID 56 ix 6.2.2. Hun luyn mng nng t thông 57 ng có ti 64 ng có ti, t o chiu quay 67 6.3. Kt lun 70 NG PHÁT TRIN C TÀI 71 7.1. Kt lun 71 7.2. ng phát trin c tài 71 TÀI LIU THAM KHO 72 x DANH SÁCH CÁC CH VIT TT FOC : u khing ng DTC : u khin trc tip mômen  : ng b DC : Mt chiu GA : Thut toán di truyn ANN : Mo f : Tn s p : S c s s i : Vector dòng stator quan sát trên h t  s r i : Vector dòng rotor quan sát trên h t  f s i : Vector dòng stator quan sát trên h t dq f r i : Vector dòng rotor quan sát trên h t dq s s u : Vector áp stator quan sát trên h t  s r u : Vector áp rotor quan sát trên h t  f s u : Vector áp stator quan sát trên h t dq f r u : Vector áp rotor quan sát trên h t dq s s  : Vector t thông stator quan sát trên h t  s r  : Vector t thông rotor quan sát trên h t  f s  : Vector t thông stator quan sát trên h t dq f r  : Vector t thông rotor quan sát trên h t dq i  : Thành phn dòng n stator trong h t - trên tr i  : Thành phn dòng n stator trong h t - trên tr i  : Thành phn dòng n rotor trong h t - trên tr xi i  : Thành phn dòng n rotor trong h t - trên tr i sd : Thành phn dòng n stator trong h t dq - trên trc d i sq : Thành phn dòng n stator trong h t dq - trên trc q i rd : Thành phn dòng n rotor trong h t dq - trên trc d i rq : Thành phn dòng n rotor trong h t dq - trên trc q u  : Thành phn n áp stator trong h t - trên tr u  : Thành phn n áp stator trong h t - trên tr u rd : Thành phn n áp rotor trong h t dq - trên trc d u rq : Thành phn n áp rotor trong h t dq - trên trc q R s : n tr stator R r : n tr  i v stator L s : n cm stator L r : n cm rotor L m : H cm gia rotor và stator  : Góc to bi gia rotor và trc chun  : Vn tc góc rotor  s : Vn tc góc ca h quy chiu bt k  r : Vn tc góc ca t thông rotor T e : n t  T L : Mômen ti J : Mômen quán tính  : H s tiêu tán tng L s : n cm tiêu tán cun dây stator L r : n cm tiêu tán cun dây rotor T s : Hng s thi gian stator T r : Hng s thi gian rotor MTi : Khi mng tính dòng Mtu : Khi mng tính áp CTDi : Khi chuyn t dòng xii CTDu : Khi chuyn t áp PID : B u khin PID [...]... khiển định hướng trường để điều khiển động cơ KĐψ, cung cấp những kiến thức về cách thức tiếp cận lý thuyết định hướng trường ng dụng cơng nghệ tính tốn mềm trong điều khiển định hướng trường để điều khiển động cơ KĐψ Xây dựng các mơ h̀nh động cơ điện, thiết kế các thành phần của bộ điều khiển và mơ h̀nh hóa bằng các cơng cụ trong Simulink và ωontrol System Toolbox dùng phần mềm Matlab của cơng ty MathWorks... điều khiển động cơ KĐψ 3 pha theo định hướng trường được áp dụng vào thực tế, cho phép điều khiển chính xác mơ men và tốc độ động cơ Ngày nay động cơ KψĐ được sử dụng trong nhà máy, sử dụng cho các dây chuyền sản xuất thay thế các động cơ một chiều 1.4 Nhiệm v và phạm vi nghiên cứu T̀m hiểu lý thuyết điều khiển định hướng trường, phương pháp ước lượng từ thơng Xây dựng mơ h̀nh động cơ KĐψ 3 pha, FOω... với động cơ Dω ωấu trúc rotor lồng sóc chắc chắn nên có thể vận hành ở tốc độ cao ωùng với những ưu điểm của động cơ KĐψ và với sự phát triển của cơng nghệ bán dẫn Điện tử cơng suất tiền thân của các kỹ thuật điều khiển động cơ KĐψ 3 pha từ đơn giản như điều khiển V/f (Voltage/frequency), đến các kỹ thuật điều khiển hiện đại như điều khiển định hướng trường (FOω – Field oriented control), điều khiển. .. mơ men tương tự như động cơ Dω kích từ độc lập Điều khiển định hướng trường FOω có các đặc điểm sau: - Định hướng được từ thơng, tối ưu được mơ men - Điều khiển vòng kín, mơ men được điều khiển gián tiếp u điểm: - Điều khiển chính xác vận tốc - Đáp ứng mơ men - Ngun lý điều khiển tương tự động cơ Dω Nhược điểm: - Phải có hồi tiếp từ thơng trong giải thuật điều khiển - Q tr̀nh điều khiển phải chuyển đổi... giữa rotor và stator động cơ khơng đồng bộ, khe hở này rất nhỏ (từ 0,2 đến 1 mm) trong máy cơng st nh ỏ và vừa Mơ hình hồn chỉnh của động cơ khơng đồng bộ rotor lồng sóc như H̀nh 2.8 Hình 2.8 Mặt cắt dọc của động cơ khơng đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc - 12 - Chương 2 Mơ hình tốn đ ng cơ khơng đ ng b 3 pha So sánh động cơ khơng đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc và rotor dây quấn: – Động cơ rotor lồng sóc có... triển thêm các kiến thức về kỹ thuật điều khiển động cơ và các thuật tốn điều khiển về lĩnh vực điều khiển thơng minh mạng nơron nhân tạo (ANN-Artifical Neural Networks) để làm thực nghiệm điều khiển động cơ KĐψ đạt hiệu suất tối ưu nhất -7- Chương 2 Mơ hình tốn đ ng cơ khơng đ ng b 3 pha Chương 2 MƠ HỊNH Đ NG C KHƠNG Đ NG B 3 PHA Xây dựng một mơ h̀nh tốn động cơ KĐψ 3 pha đòi hỏi phải mơ tả chính xác... điều khiển động cơ KĐψ theo định hướng trường tập trung vào 3 loại chính là: Định hướng từ thơng rotor (RFOω – rotor flux oriented control), định hướng từ thơng stator (SFOω – stator flux oriented control) và định hướng từ thơng khe hở khơng khí (AFOω – air gap flux oriented control) Tuy sử dụng các vector định hướng khác nhau nhưng chúng có cùng mục đích là điều khiển mơ men và từ thơng của động cơ. .. thơng của động cơ KĐψ ba pha Trong đó RFOω đã được sử dụng phổ biến hơn bởi v̀ khối lượng tính tốn ít, dễ dàng thực hiện trong điều khiển Phương pháp điều khiển động cơ KĐψ 3 pha theo định hướng trường được áp dụng vào thực tế, cho phép điều khiển chính xác mơ men và tốc độ động cơ Ngày nay động cơ KψĐ được sử dụng trong nhà máy, sử dụng cho các dây chuyền sản xuất thay thế các động cơ một chiều 1.2 S phát... liên tục - ωần phải điều chế độ rộng xung, phụ thuộc vào bộ điều khiển dòng hay áp và thơng số đầy đủ của động cơ Hầu hết các động cơ điện KĐψ đều được cung cấp nguồn từ lưới điện xoay chiều 3 pha ωác hệ thống cần điều khiển tốc độ động cơ theo u cầu chính xác, -5- Chương 1 T ng quan v đ tài mơ men ổn định, chúng phải được cung cấp nguồn thơng qua bộ biến tần để điều khiển động cơ Ngày nay biến tần... truyền động, việc điều chỉnh tốc độ quay động cơ dùng động cơ KĐψ ba pha rotor ngắn mạch được ni bằng biến tần nguồn áp hoặc nguồn dòng Phương pháp điều khiển đã được đề xuất chia thành hai loại: Điều khiển trực tiếp và gián tiếp Tuy nhiên, cả hai phương pháp đòi hỏi các kiến thức về thơng số máy Hiện nay điều khiển động cơ KĐψ theo định hướng trường tập trung vào 3 loại chính là: Định hướng từ thơng . 3. 2. u khing 27 3. 3. u khing 31 u khin trc tip 31 u khin gián tip 31 3. 4 t hi tip 34 4: CÔNG NGH TÍNH TOÁN MM 35 4.1. Mo (ANN) 35 c 35 4.1.2. Mô o 36 4.1 .3. Mo 38 viii . ng 20 Hình 3. 1: Quan h gia các h trc 29 Hình 3. 2:  u khin trc tip 31 Hình 3. 3:  u khin gián tip 32 Hình 4.1:  khn cc 35 Hình 4.2: