Điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha ở chế độ tiết kiệm năng lượng

v  Tìm hiểu tổng quan về các phụ tiă đin thông dụng thuc nhóm HVAC (Heating, Ventilation and Air-Condition) và chứngă minhăđc kh nĕngă tiết kim nĕngălng bằngăcáchăđiều khiển biến tc. Trình bày vnăđề về tổn hao và các phơngăphápăđiều khiển tiết kimănĕngă lng củaăđngăcơăkhôngăđng b là kết qu tổng hp các nghiên cứu khác nhau trên thế giiăđể đaăraăcáiănhìnătổng quan toàn din về lƿnhăvực nghiên cứu. Xây dựng gii thutăđiều khiển tiết kimănĕngălngămàăđiătng chính là đngăcơăkhôngăđng b 3 pha. Dựa trên cơăsở phơngăpháp điều khiển đnhăhngă trngărotor giánătiếpă(Indirect Field Oriented Control)ăkếtăhpăviăvicătìmăraăgiáătră từăthôngărotorătiăuămụcăđíchăđểăgimăcácătổnăhaoătrongăđngăcơă tiếtăkimăđcă nĕngălng Thựcăhinămôăphỏngăgiiăthutătiếtăkimănĕngălngătrênăphầnămềm Matlab. Nhnăxét cácăthànhăphầnăchínhăcủaăđngăcơănh:ăđinăáp,ădòngăđin,ătcăđ,ămômen, từăthôngăvàăcôngăsutătiêuăthụ.ăSo sánh cácăkếtăquămôăphỏngăkhiăsửădụngăgiiăthută từăthôngărotorătiăuăviătừăthôngărotorăthamăchiếuă đnhămứcăđểătínhăđcălngă nĕngălngătiếtăkimăđc.ăVàăthựcăhinămôăphỏngălầnăltăviătừăthôngărotor tham chiếu,ătcăđăđặt rotor,ămômenătiăkhácănhauăđểăkiểmăchứng khănĕngătiếtăkimănĕngă lng. Đềă tài cũngă đaă raă hngă khácă nhằmă tiếtă kimănĕngă lngă trongă đngă cơă khôngăđngăb 3ăphaălàăđiềuăchếătừăthôngărotorătừăsựăcânăbằngăhaiăthànhăphầnătổnă haoăcôngăsutăphụăthucătừăthôngăvàăphụăthucămômen đinătừ.ăSoăsánhăkếtăquămôă phỏngăviăgiiăthutătừăthôngărotorătiăuăđểăkiểmăchứngăkhănĕngătiếtăkimănĕngă lngăcủaăhaiăgiiăthut vi ABSTRACT Learn an overview of the common electricity loads of group HVAC (Heating, Ventilation and Air-Condition) and demonstrate the potential energy saving by the variable speed control. Presenting loss problems and some control methods of energy saving of asynchronous motor was the collective results of different studies around the world to offer a comprehensive overview of research areas. Building energy saving control algorithm whose main object is three phase asynchronous motors. Based on the basis of the Indirect Field Oriented Control method combined with finding the optimal rotor flux value aims to reduce the motor loss to energy saving Implementation of energy saving algorithm simulation on Matlab software. Reviews the main components of the motor such as voltage, current, speed, torque, flux and consumed power. Comparison of simulation results when using optimal rotor flux algorithms with reference rotor flux to calculate the energy savings amount. And perform simulations in turn with reference rotor flux, rotor set speed, different load torque to verify the potential energy saving. Threads also give different direction to energy saving in three phase asynchronous motor is the rotor flux modulation from the balance of the two power loss components depend rotor flux and depend electromagnetic torque. Comparison of simulation results with the optimal rotor flux algorithm to verify the ability of the two energy saving algorithm vii  Trang tựa TRANG Quyếtăđnhăgiaoăđề tài Lý lch khoa hc i Liăcamăđoan ii Li cm t iii Tóm tắt iv Mục lục vii Danh sách các chữ viết tắt, kí hiu xii Danh sách các hình xv Danh sách các bng xix  1 1.1ăGiiăthiuătổngăquan 1 1.2ăCácănghiênăcứuătrongăvàăngoàiănc 2 1.2.1ăCácănghiênăcứuătrongănc 2 1.2.2ăCácănghiênăcứuăngoàiănc 2 1.3 Mụcăđíchănghiênăcứu 3 1.4 Nhimăvụănghiênăcứuăvàăgiiăhnăcủaăđềătài 3 1.4.1ăNhimăvụăcủaăđềătài 3 1.4.2ăGiiăhnăcủaăđềătài 4 1.5 Phơngăphápănghiênăcứu 4 1.6 Giáătrăthựcătinăcủaăđềătài 5 1.7 Băcụcăcủaălunăvĕnă 5 viii   6 2.1ăThngăkêăvềăsửădụngăcácăđngăcơăkhôngăđngăb 6 2.2ăĐiềuăkhiểnăhiuăquănĕngălngăcủaăcácăứngădụngăHVAC 9 2.3ăTiếtăkimănĕngălngătrongăcácăứngădụngăHVACăbằng điềuăkhiểnăbiến tc 11 2.4ăCácăứngădụngăviăkhănĕngătiếtăkimănĕngălngăbằngăđiềuăkhiểnătcăđ 14   16 3.1ăTổnăhaoătrongăhăthng đngăcơăkhôngăđngăb thayăđổi tcăđ 16 3.1.1ăBăbiếnătần 17 3.1.2ăĐngăcơăkhôngăđngăb 17 3.1.3ăTổnăhaoăliăviăhăthngăthayăđổi tcăđ 20 3.2ăTiăuăhóaănĕngălngăbằngăvicăgimătừăthôngămotor 21 3.3 Điềuăkhiểnătiăuănĕngălng băláiăVVFF 24 3.4 Điềuăkhiểnătiăuănĕngălng băláiăVVVF 25 3.5ăĐiềuăkhiểnătrngătháiăđơnăgină(SimpleăStateăControl) 27 3.5.1ăĐiềuăkhiểnăcos(  ) 27 3.5.2ăĐiềuăkhiểnătầnăsătrtărotor 28 3.6ăĐiềuăkhiểnădựaăvàoămôăhình 29 3.6.1 Điềuăkhiển vôăhng 29 3.6.2ăBăláiăđiềuăkhiểnăvectorăđnhăhngătựaătheoătrngă(FieldăOrientedăVectoră Controlled Drives) 31 3.7ăĐiềuăkhiểnătìmăkiếmă(SearchăControl) 32 3.7.1ăĐiềuăkhiểnătìmăkiếmătruyềnăthng 33 ix 3.7.2ăĐiềuăkhiểnătìmăkiếmădùng Logicămăvàămngăthầnăkinhănhânăto 35 3.8ăKếtălun 37    FOC ậ FIELD ORIENTED CONTROL   39 4.1ăNguyênălýăđiềuăkhiểnăđnhăhngătựaătheoătrng 39 4.2ăKếtălunăvàăhngănghiênăcứu 47    48 5.1 Thiếtăkếăgiiăthutăhăthngăđiềuăkhiểnă 48 5.1.1ăXâyădựngăthutătoán 48 5.1.2ăKếtălun 53 5.2 Xâyădựngăvàămôăphỏngăhăthngăđiềuăkhiểnă 54 5.2.1 Xâyădựngăhăthngăđiềuăkhiểnă 54 5.2.2 Môăphỏngăhăthngăđiềuăkhiểnă 61 5.3 Kếtăquămôăphỏng 65 5.3.1 Xácăđnhătừăthôngărotorătiăuă 65 5.3.2 Kếtăquămôăphỏngăviătừăthôngărotorătiău 65 5.3.3 Soăsánhăkếtăquămôăphỏngătừăthôngărotorătiăuăviătừăthôngărotorăthamăchiếuă đnhămứcă(TTRTCĐM) 67 5.3.3.1ăĐinăáp 68 5.3.3.2ăDòngăđin 68 5.3.3.3ăTcăđ rotor 69 5.3.3.4 Mômen đinătừ 69 x 5.3.3.5ăTừăthôngărotor 70 5.3.3.6ăCôngăsutătiêuăthụă(CSTT) 70 5.3.4 XétăcácăđăthăCSTTăkhiăđngăcơăhotăđngăởăcácăchếăđătừăthôngărotorăthamă chiếuă(TTRTC)ăkhácănhauă 71 5.3.5 XétăcácăđăthăCSTTăkhiăđngăcơăhotăđngăởăcácătcăđăđặtăkhácănhau 73 5.3.6 XétăcácăđăthăCSTTăkhiăđngăcơăhotăđngăởăcácămômenăti khác nhau 75 5.4ăKếtălun 77    78 6.1 Thiếtăkếăgiiăthutăđiềuăkhiển 78 6.2 Tính toán 2ăthànhăphầnătổnăhaoăcôngăsut 80 6.3 Sơăđămôăphỏngă 82 6.4 Kếtăquămôăphỏng 83 6.4.1 Kếtăqu 83 6.4.2 Soăsánhăkếtăquămôăphỏngă2ăgiiăthutătiếtăkimănĕngălngă(GTTKNL)ă TTRĐCă(chơngă6)ăviăTTRTUă(chơngă5)ă 85 6.4.2.1ăĐinăáp 86 6.4.2.2ăDòngăđin 86 6.4.2.3ăTcăđ rotor 87 6.4.2.4 Mômen đinătừ 87 6.4.2.5ăTừăthông rotor 88 6.4.2.6ăCôngăsutătiêuăthụ 88 6.4.3ăSoăsánhăđăthăCSTTăTTRĐCă(chơngă6)ăviăCSTTăTTRTUă(chơngă5)ăvàă CSTTăTTRTCĐM 89 6.4.3.1ăTrngăhpă1 89 xi 6.4.3.2ăTrngăhpă2 90 6.5ăKếtălună 92  93 7.1ăKếtălun 93 7.2ăCácăvnăđềăđưăthựcăhin 93 7.3ăCácăvnăđềăcònătnăđng 94 7.4ăHngăphátătriển 94  95 xii   ĐCKĐB Đngăcơăkhôngăđngăb TKNL Tiếtăkimănĕngălng GTTKNL Giiăthutătiếtăkimănĕngălng TUNL Tiăuănĕngălngă PPĐK Phơngăphápăđiềuăkhiển BCL Băchỉnhălu KĐM Khởiăđngămềm TTRTU Từăthôngărotorătiău TTRĐC Từăthôngărotorăđiềuăchế TTRTC Từăthôngărotorăthamăchiếu TTRTCĐM Từăthôngărotorăthamăchiếuăđnhămức HVAC Heating, Ventilation, Air-Condition LCC Life Cycle Costs PC Pump Characteristic SC System Characteristic PWM-VSI Pulse Width Modulated Voltage Source Inverter PWM Pulse Width Modulation THD Total Harmonic Distortion VVFF Variable Voltage Fixed Frequency VVVF Vaiable Voltage Variable Frequency xiii ASD s Adjustable Speed Drives FOC Field Oriented Control IRFOC Indirect Field Oriented Control DC Direct Curent  ,, sa sb sc i i i Dòng pha stator , , , sd sq rd rq i i i i Dòng stator, rotor trụcădq , ss ii  Dòngăstatorătrụcăαβ , ff sr ii  Véctơădòngăstator,ărotorătrênătrụcădq r r i  Véctơădòng rotor trên trụcărotor , sd sq uu Đinăápăstatorătrụcădq r r u  Véctơăđinăápărotorătrênătrụcărotor , , , sd sq rd rq     Từăthôngăstator,ărotorătrụcădq es , opt t rr  Từ thôngărotorătiău,ăTừăthôngărotorăcălng , r rN  Từăthôngărotorătiătầnăsălàmăvicăvàăđnhămức m  Từăthôngăkheăhởăkhôngăkhí , em TT Mômenăđinătừ,ămômenăti , , , s r sl     Tcăđăgócăcơ,ămchăstator,ămchărotor,ătrt sN  Tcăđăgócăstatorăđnhămức r  Gócătừăthôngărotor ,, N sl f f f Tầnăsălàmăvic,ătầnăsăđnhămức,ătầnăsătrt xiv s Hăsătrt S Toánătử Laplace J Mômen quán tính F Sứcătừăđng p Săđôiăcực , r  Hằngăsăthiăgianărotor,ăhăsătừătnătoànăphần z k Hăsăthànhăphầnătổnăhaoăphụ , sr RR Đinătrởăstator,ărotor ,, s r m L L L Đinăcmăstator,ărotor,ăhổăcm , ls lr LL Đinăcmăriêngăstator,ărotor cu P Tổnăhaoăđng , fe feN PP Tổnăhaoăsắtătừătiătầnăsălàmăvicăvàăđnhămức , fe feN RR Đinătrởăsắtătừăti tầnăsălàmăvicăvàăđnhămức [...]... các động cơ không đồng bộ hoạt động ở các chế độ tiết kiệm năng lượng 2 Đề xuất phương pháp thiết kế bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ở chế độ tiết kiệm năng lượng 3 Thiết kế giải thuật điều khiển động cơ không đồng bộ ở chế độ tiết kiệm năng lượng 4 Xây dựng mô hình mô phỏng trên phần mềm bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ở chế độ tiết kiệm năng lượng 5 Đánh giá và so sánh kết quả mô phỏng CBHD:... pháp điều khiển tối ưu theo hướng tiết kiệm năng lượng ứng dụng trong điều khiển động cơ không đồng bộ Đề tài tập trung giải quyết vấn đề giảm tổn hao năng lượng trong động cơ không đồng bộ là đối tượng được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng 1.4 Nhiệmăv ănghiênăc uăvàăgi iăhạnăc aăđ ătài 1.4.1ăNhiệmăv ăc aăđ ătài 1 Nghiên cứu đối tượng là các động cơ không đồng bộ hoạt động ở các chế độ. .. hoạt động của bộ điều 2 ng dụng thiết kế chi tiết thiết bị điều khiển động cơ điện ở chế độ tiết khiển kiệm năng lượng 3 Tài liệu và kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để phục vụ các nghiên cứu ở mức độ cao hơn 1.7 B ăc c c aălu năvĕn Chương 2: Tổng quan phụ tải điện và khả năng tiết kiệm năng lượng Chương 3: Vấn đề về tổn hao và tổng quan các phương pháp điều khiển tối ưu năng lượng cho động cơ không. .. tiến mới, các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho phép các động cơ không đồng bộ có thể tiết kiệm điện khoảng 20% tổng khối lượng điện năng tiêu thụ Gần đây trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về giải thuật điều khiển giảm tổn hao cho động cơ không đồng bộ đem lại hiệu quả cao Với sự phổ biến được sử dụng rộng rãi của động cơ không đồng bộ, kết hợp với tính năng tiết kiệm điện năng CBHD: TS NguyễnăThanhăPhương... toán về tiết kiệm năng lượng luôn được đặt ra trong tất cả các hệ thống sản xuất và luôn là ưu tiên hàng đầu Trong thực tế, các động cơ điện tiêu thụ khoảng 55.6% tổng năng lượng điện, trong đó các động cơ không đồng bộ chiếm 96% [6, tr.1] Điều này chứng tỏ rằng khoảng 53% tổng điện năng được tiêu thụ bởi các động cơ không đồng bộ Do vậy vấn đề tiết kiệm năng lượng cho động cơ không đồng bộ là rất quan... tủ lạnh Không phải tất cả các động cơ điện đều là ĐCKĐB Một lượng nhỏ năng lượng được tiêu thụ bởi các loại động cơ khác, bao gồm các động cơ đồng bộ, các động cơ 1 chiều (DC – Direct Curent) và các động cơ bước Dựa trên số liệu bán động cơ tại Mỹ năm 1989 được ước tính trong, 96% các động cơ công suất hàng ngựa là ĐCKĐB Dù con số này có thể hơi khác tại Châu Âu, có thể chắc chắn rằng một lượng rất... phương pháp điều khiển tối ưu năng lượng cho động cơ không đồng bộ Chương 4: Nguyên lý điều khiển định hướng tựa theo trường và hướng nghiên cứu Chươngă5: Thiết kế giải thuật, mô phỏng và kết quả của hệ thống điều khiển động cơ không đồng bộ ở chế độ tiết kiệm năng lượng Chương 6: Phương án khác tiết kiệm năng lượng cho động cơ không đồng bộ Chương 7: Kết luận CBHD: TS NguyễnăThanhăPhương 5 HVTH:... lại dẫn đến tổn hao đồng stator vì tăng dòng kích từ Đối với động cơ khởi động trực tiếp sẽ gặp vấn đề khi giảm điện trở rotor vì tăng dòng khởi động và mômen khởi động bị giảm, nhưng nếu động cơ được khởi động bằng một bộ converter thì sẽ không sao Để cải thiện cách duy nhất là sử dụng quạt làm mát động cơ tuy nhiên chỉ thích hợp cho 1 vài ứng dụng và không thích hợp cho động cơ tiêu chuẩn Bạc đạn... lắp đặt cơ khí, có thể giảm đi bằng cách tăng kích thước vùng đệm, ví dụ như một bể nước và máy bơm Nếu thiết bị hoạt động ở tải định mức khi động cơ được bật, điều khiển on/off sẽ cho hiệu suất năng lượng tốt, nhưng nếu ngược lại thì hiệu suất năng lượng sẽ giảm  Điều khiển từng bước (stepwise) một hệ thống điều khiển động cơ lớn được chia thành các bộ phận nhỏ, mỗi bộ phận sử dụng điều khiển on/off... trình được điều khiển một cách liên tục và chất lượng của điều khiển on/off và điều khiển stepwise không đáp ứng được Động cơ không đồng bộ được kết nối trực tiếp với lưới điện Thông số đầu ra (ví dụ áp suất) được điều khiển bằng cơ khí, chẳng hạn bằng các van, van tiết lưu hay một nhánh hồi tiếp Nhược điểm chính của PPĐK này là điều khiển cơ khí sẽ tạo ra thêm những mất mát năng lượng không thể tránh . đối tượng là các động cơ không đồng bộ hoạt động ở các chế độ tiết kiệm năng lượng 2. Đề xuất phương pháp thiết kế bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ở chế độ tiết kiệm năng lượng 3. Thiết. giải thuật điều khiển động cơ không đồng bộ ở chế độ tiết kiệm năng lượng 4. Xây dựng mô hình mô phỏng trên phần mềm bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ở chế độ tiết kiệm năng lượng. 5 và kết quả của hệ thống điều khiển động cơ không đồng bộ ở chế độ tiết kiệm năng lượng ng 6: Phương án khác tiết kiệm năng lượng cho động cơ không đồng bộ ng 7: Kết luận