nghiên cứu phân tích tổng hợp và mô phỏng truyền động điện xoay chiều điều khiển vec-tơ trên cơ sở ứng dụng Matlab Simulink

đề tài nghiên cứu phân tích tổng hợp và mô phỏng truyền động điện xoay chiều điều khiển vec-tơ trên cơ sở ứng dụng Matlab Simulink

1 Mở đầu Hiện nay, hệ truyền động điện dây truyền công nghệ đại, động không đồng ứng dụng rộng rãi có nhiều ưu điểm so với động chiều Tuy nhiên cấu trúc phi tuyến đa thông số, nên việc điều khiển đông không đồng gặp nhiều khó khăn Những năm gần đây, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, cơng nghệ vi điện tử, khoa học máy tính, công nghệ bán dẫn công suất kỹ thuật điều khiển tạo chuyển biến hướng cho giải pháp tự động hố cơng nghiệp, nhiều phương pháp điều khiển đại, hiệu đề xuất cho việc điều khiển động không đồng Đặc biệt, phương pháp điều khiển véc tơ phương pháp tin cậy hiệu để điều khiển hệ động khơng đồng nhờ thay dần động chiều Để đưa lý thuyết vào thực tế hiệu quả, nhằm giảm giá thành đảm bảo an toàn thực nghiệm, sử dụng công cụ mô mạnh để mô phỏng, đặc biệt Matlab Simulink Q trình phân tích mơ khơng làm sáng tỏ, tường minh trực quan vấn đề thuật toán mà lý thuyết đưa ra, công cụ tốt để nghiên cứu học tập mà cho phép nghiên cứu chất vật lý, trình điện từ xảy kênh lượng kênh điều khiển truyền động điện xoay chiều pha; giúp giảm chi phí q trình thực nghiệm cơng đoạn khơng thể thiếu quy trình áp dụng cơng nghệ từ lý thuyết vào thực tế Mục đích đề tài thể rõ qua tên đề tài nghiên cứu phân tích tổng hợp mô truyền động điện xoay chiều điều khiển vectơ sở ứng dụng Matlab Simulink nhằm sâu nghiên cứu phương pháp điều khiển động không đồng phương pháp điều khiển vec-tơ xây dựng mơ hình mơ khối điều khiển phần mềm Matlab Simulink Cấu trúc luận văn gồm: phần mở đầu; chương 1, 2, 4; phần kết luận chung; tài liệu tham khảo; phụ lục Nội dung luận văn: Chương chủ yếu nghiên cứu phương pháp điều khiển động không đồng ba pha Chương tập chung xây dựng động học hệ điều khiển vecto động điện xoay chiều ba pha Chương mang tính giơí thiệu Matlab- Simulink cơng cụ phân tích mơ hệ thống động học Chương xây dựng mô hình vật lý mơ truyền động điện ba pha điều khiển véc tơ Matlab – Simulink Trong trình làm luận văn, giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn TS Phạm Tuấn Thành thầy giáo môn kỹ thuật điện, khoa kỹ thuật điều khiển Đến nay, luận văn hoàn thành với đầy đủ nội dung, yêu cầu đề Tuy nhiên cố gắng khả kiến thức thân hạn chế, thời gian có hạn nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong giúp đỡ, bảo thầy giáo, góp ý chân thành bạn đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Trước hết, tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới giúp đỡ bảo, hướng dẫn tận tình Tiến sĩ Phạm Tuấn Thành Thầy gợi mở hướng nghiên cứu tận tình hướng dẫn với ý kiến cụ thể, sâu sắc, tạo điều kiện giúp bước hoàn thiện, nâng cao khả nghiên cứu q trình thực luận văn Tơi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo cán bộ, nhân viên thuộc Khoa Kỹ thuật Điều khiển, Học Viện Kỹ thuật Quân giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho thời gian thực luận văn Học Viện Tôi xin chân thành cảm ơn số đồng nghiệp, bạn lớp có đóng góp định cơng việc học tập, nghiên cứu thời gian qua Chương Tổng quan phương pháp điều khiển Động không đồng ba pha 1.1 Tổng quan động không đồng ba pha 1.1.1 Đặc điểm chung động xoay chiều ba pha Ngày nay, động xoay chiều ba pha sử dụng rộng rãi công nghiệp chiếm tỉ lệ lớn so với động khác ưu điểm động xoay chiều cấu tạo đơn giản, làm việc chắn, giá thành hạ, vận hành an tồn, chịu điều kiện làm việc mơi trường khắc nhiệt, nối trực tiếp với lưới điện áp xoay chiều ba pha nên không cần dùng đến biến đổi Tuy nhiên nhược điểm động hệ số cosϕ khơng cao, đặc tính điều chỉnh (khi mở, điều chỉnh tần số, ổn định khống chế tốc độ) phức tạp nên gặp khó khăn qúa trình điều chỉnh Trong năm gần đây, với phát triển mạnh mẽ điện tử công suất, vi xử lý, tin học, cho phép giải toán phức tạp vấn đề điều khiển động xoay chiều ba pha, đáp ứng thời gian thực với chất lượng điều khiển cao, khắc phục hạn chế trước (mở rộng dải điều chỉnh, điều chỉnh với độ xác cao) thay hệ truyền động chiều 1.1.2 Đặc tính động điện xoay chiều ba pha Khi coi ba pha động đối xứng, cấp nguồn xoay chiều hình sin ba pha đối xứng mạch từ động không bão hồ xem xét động qua sơ đồ thay pha Đó sơ đồ điện pha phía stator với đại lượng điện mạch rotor quy đổi stator, hình 1.1a,b Đường đặc tính động điện xoay chiều ba pha đường tương đối phức tạp gồm có hai đoạn AK BK (hình 1.1c) Trong đó: - Đoạn AK gần thẳng cứng Trên đoạn này, mơmen động tăng tốc độ động giảm Do vậy, động làm việc vùng đặc tính ổn định a, b, c, Hình 1.1 Đặc tính động điện xoay chiều ba pha sơ đồ thay tương đương Giả sử động làm việc điểm P với mơmen cản Mp xuống Mq động tăng tốc theo đặc tính từ P đến Q mơmen động giảm Tại điểm Q mơmen động MĐ = MQ động làm việc ổn định điểm làm việc (Q) với tốc độ ϖQ lớn trước (ϖQ > ϖP) Ngược lại tải tăng từ MP lên MS cách lý giải tương tự, động chuyến tới điểm làm việc S tốc độ thấp mômen lớn - Đoạn KB cong với độ dốc dương, đoạn động làm việc không ổn định Giả sử với MR, động làm việc điểm R đoạn NK đặc tính Khi tải bị biến động, chẳng hạn tải tăng lên tốc độ động bị giảm theo đặc tính phía B mơmen động lại giảm nên động lấy lại cân mômen động mômen tải Kết quả, động tiếp tục giảm tốc độ dừng (điểm B) Trên đường đặc tính tự nhiên điểm B ứng với tốc độ ϖ = (s=1) làm tròn nhiệm vụ mở máy Mmm M mm = [ 3U12ph R2' ϖ ( R1 + R2' ) + X nm ] K điểm giới hạn mà (1.1) dM =0 ds Điểm A ứng với mômen cản (MC=0) tốc độ đồng bộ: ϖ0 = 2πf1 p (1.2) Hệ số tới hạn: sth = R2' (1.3) R12 + X nm 1.1.3 Các đặc điểm điều chỉnh sử dụng biến tần Mơ hình tổng qt điều khiển động biến tần hình 1.2 Ulưới Biến tần ĐC XC3 P Hình 1.2 Mơ hình điều khiển động biến tần Tuỳ theo hệ điều khiển biến tần - động mà người ta phân biến tần thành hai loại chính: - Biến tần trực tiếp: loại biến tần có tần số đầu ln nhỏ tần số đầu vào (thường nhỏ 50Hz) dùng cho hệ truyền động công suất lớn Loại biến đổi thẳng dòng điện xoay chiều tần số f thành f2, không qua khâu chỉnh lưu (CL) nên hiệu suất cao loại biến tần độc lập (biến tần gián tiếp) việc thay đổi tần số khó khăn phụ thuộc vào tần số vào f1 - Biến tần gián tiếp nguồn áp: loại biến tần dùng cho hệ truyền động nhiều động cơ, điều khiển biến tần có thêm điều chế độ rộng xung cho chất lượng điều chỉnh điện áp cao Biến tần loại này, dòng điện xoay chiều tần số f1 chỉnh lưu thành dòng điện chiều (tần số f = 0), lại biến đổi thành dòng xoay chiều tần số f Đây loại biến tần dùng phổ biến tần số f cần phải có hồn tồn khơng phụ thuộc vào f mà phụ thuộc vào mạch điều khiển Biến tần cho phép ta thay đổi tần số nguồn cấp cho động không đồng bộ, tốc độ quay động xác định sau: ϖ= Trong đó: 2π (1 − s ) f s p (1.4) ϖ - tốc độ quay động p - số đôi cực s - độ trượt tần số fs - tần số nguồn cung cấp Từ biểu thức ta thấy thay đổi tần số nguồn cấp tốc độ ϖ thay đổi, động không đồng hệ biến tần - động coi đối tượng điều khiển có nhiều tham số Trong đại lượng đầu vào điện áp Us, tần số fs, đại lượng đầu tốc độ ϖ, mơmen vị trí, ngồi cịn có đại lượng mơmen tới hạn (Mth) Bài tốn điều khiển động khơng đồng gọi tốn phi tuyến có nhiều tham số: tốc độ, mơmen, dịng điện, từ thơng, điện áp, trở kháng, phụ thuộc vào tần số nguồn cung cấp Để đảm bảo tiêu đặc tính điều chỉnh ta thực điều chỉnh điện áp nguồn cấp cho đảm bảo tỉ số U = const f Đối với hệ điều khiển dùng biến tần nguồn áp cần đảm bảo cho mômen không đổi tổn thất nhỏ toàn dải điều chỉnh 1.2 Tổng quan phương pháp điều khiển Ta biết , tốc độ động khơng đồng điều chỉnh cách thay đổi thông số điện áp nguồn Cụ thể thay đổi biên độ điện áp đặt vào cuộn dây stator thay đổi tần số dịng điện stator Do ta chia phương pháp điều chỉnh thành phương pháp: phương pháp điều khiển biên độ điện áp phương pháp điều khiển tần số Sơ đồ tổng quát hệ Truyền động điện xoay chiều pha có biến đổi thơng số nguồn trình bày hình 1.3 Uđk Ulưới Bộ Biến đổi ĐC XC3 P Hình 1.3 Sơ đồ tổng quát hệ TĐĐ có điều chỉnh thơng số nguồn 1.2.1 Phương pháp điều khiển biên độ: Để điều chỉnh điện áp, người ta dùng biến đổi điện áp để có điện áp thay đổi tuỳ theo tín hiệu đặt điều khiển Uđk Trong thực tế có nhiều loại biến đổi điện áp xoay chiều: Biến áp tự ngẫu, khuếch đại từ, điều chỉnh tiristor, điều chỉnh xung Hệ TĐĐ dùng biến áp tự ngẫu có cấu trúc đơn giản, tiêu chất lượng khơng cao khó tự động hố, nên hệ ứng dụng Ba loại sau có cải thiện đặc tính điều chỉnh, cho phép khả tự động hoá nên sử dụng nhiều Phương pháp điều khiển điện áp bộc lộ nhiều nhược điểm như: tổn thất lớn, độ xác chưa cao Hệ truyền động điện dùng phương pháp điều áp nói chung có nhược điểm lớn, gặp nhiều khó khăn vấn đề đảo chiều động 1.2.2 Phương pháp điều khiển tần số Để thực điều tần người ta dùng biến tần để làm thay đổi tần số điện áp cấp cho stator theo quy luật tín hiệu đặt Ta chia biến tần thành loại: Biến tần dùng máy điện biến tần dùng van Nói chung, biến tần dùng máy điện phức tạp, sử dụng nhiều máy điện có máy điện chiều, công suất tổng cộng lớn, hiệu suất thấp khó điều chỉnh Do biến tần dùng máy điện thực tế sử dụng Các biến tần dùng van phân thành ba loại: biến tần trực tiếp, biến tần có khâu trung gian chiều biến tần có khâu trung gian xoay chiều Các biến tần sử dụng van điều khiển động lực (Thyristors) Khi sử dụng phương pháp điều tần cần ý rằng: máy điện chế tạo để làm việc tần số định mức, nên thay đổi tần số chế độ làm việc máy điện bị thay đổi tần số ảnh hưởng trực tiếp đến từ thơng máy điện Do dễ gây tượng tải dòng (khi tần số lớn) nóng máy (khi tần số nhỏ) Cho nên, điều tần người ta phải đồng thời thay đổi biên độ điện áp đặt lên stator Mặc dù phương pháp điều tần khắc phục nhiều nhược điểm so với phương pháp điều áp, là: nâng cao tiêu chất lượng, dễ 10 dàng việc đảo chiều động Tuy nhiên việc điều khiển tốc độ động xoay chiều gặp nhiều khó khăn, động xoay chiều phần tử phi tuyến mạnh, phần cảm phần ứng khơng tách biệt nên khó khăn điều chỉnh tốc độ mômen 1.2.3 Điều khiển điện áp - tần số không đổi Chế độ làm việc động điều khiển điện áp - tần số khơng đổi phân tích sở giả thiết: điện áp stato có dạng hình sin đối xứng ba pha, có trị số biên độ tần số khơng đổi Với giả thiết bỏ qua hiệu ứng bề mặt; điện trở stato không đổi, điện trở từ hố bỏ qua Sức điện động stato Es sinh từ thông khe hở nhỏ điện áp stato U s lượng sụt áp trở kháng tản từ stato Do bỏ qua thành phần sóng hài sức từ động nên từ thơng khe hở có dạng hình sin từ thơng móc vịng vịng dây hàm hình sin Từ thơng móc vịng vịng dây stato có dạng: Ψ = Ψm.sinωst ; (1.5) Trong đó: ωs = 2πfs – tần số góc điện áp nguồn cung cấp Sức điện động ứng với vòng dây stato là: es = dΨ dt = ωs.Ψm.cosωst ; (1.6) trị số hiệu dụng sức điện động stato là: Es = ωs.Ψm.Kw.N1/ = 4,44.Kw.fs.N1.Ψm ; (1.7) Với N1 số vòng dây nối tiếp pha; Kw hệ số dây quấn Từ biểu thức (1.7) thấy Ψm tỉ lệ với tỉ số Es/ωs Es/fs Khi điều khiển tần số, giữ từ thông khe hở khơng đổi động sử dụng hiệu nhất, tức khả sinh mômen lớn Từ thông khe hở không đổi trì tỉ số Es/fs khơng đổi Nếu sụt áp tản từ bé bỏ qua sức điện động Es xấp xỉ điện áp Us Do từ thơng khe 90 Hình 4.23 Kết mơ khối biến đổi ngược Clarke 91 4.5 Mô hình mơ khối biến đổi thuận, ngược Park β q iβ d is id υ iq iα α Hình 4.24 Mối liên hệ hệ tọa độ αβ dq Khối biến đổi thuận, ngược Park có chức chuyển đổi hệ tọa độ tĩnh αβ sang hệ tọa độ quay dq ngược lại Theo kết chương 1, ta có hệ phương trình chuyển đổi dòng điện từ hệ αβ sang hệ tọa độ quay dq là: i d = i α cos υ + iβ sin υ   i q = −i α sin υ + iβ cos υ  (4.38a) Trong đó: υ góc hợp góc đứng yên α trục quay d i d   cos υ sin υ  i α  Hay viết dạng ma trận:   =    i q   − sin υ cos υ  iβ  (4.38b) Từ công thức (4-38b) ta biến đổi thu hệ phương trình chuyển đổi dịng điện từ hệ tọa độ quay dq sang hệ tọa độ αβ là: i α = i d cos υ − i q sin υ   iβ = i d sin υ + i q cos υ  i α   cos υ − sin υ i d  Hay viết dạng ma trận:   =     iβ   sin υ cos υ  i q  Tổng qt ta có: - Phương trình biến đổi thuận Park: (4.39a) (4.39b) 92  d = α cos υ + β sin υ   q = − α sin υ + β cos υ (4.40) - Phương trình biến đổi ngược Park:  α = d cos υ − q sin υ   β = d sin υ + q cos υ (4.41) Như vậy, công thức biến đổi thuận, ngược Park có tốn tử nhân tốn tử lượng giác sin cos Để thực toán tử nhân, tạo hàm Mult.m Hàm thực nhân biến với biến khác Để gọi hàm, sử dụng biểu thức k=Mult(m,n); m n số nhân, k kết nhân Khi tính hàm cos hàm sin phục vụ cho việc chuyển đổi hệ tọa độ cần thiết lập hàm phụ trợ SCTable.m Hàm bảng biểu diễn giá trị hàm cos khung phần tư thứ Bởi υ có bit liên tiếp nên nhận giá trị từ đến 225, cung phần tư thứ υ nhận giá trị từ đến 63 Sự phân chia biểu diễn bảng 4.4 Bảng 4.4 Bảng giá trị hàm cos với độ lớn biên độ 127 υ cosυ υ cosυ 127 32 90 127 33 88 127 34 85 127 35 83 126 36 81 126 37 78 126 38 76 125 39 73 93 125 40 71 124 41 68 10 123 42 65 11 122 43 63 12 121 44 60 13 120 45 57 14 119 46 54 15 118 47 51 16 117 48 49 17 116 49 46 18 115 50 43 19 113 51 40 20 112 52 37 21 111 53 34 22 109 54 31 23 107 55 28 24 106 56 25 25 104 57 22 26 102 58 19 27 100 59 16 28 98 60 12 29 96 61 30 94 62 31 92 63 Chương trình hàm SCTable.m phụ lục PL5 Đoạn chương trình viết xây dựng lên hàm cos ghi file Dcos.m phụ lục PL6 Và viết chương trình hàm sin: Dsin.m phụ lục PL7 94 Để mô giá trị đầu ta đưa vào hàm đơn điệu tăng với hệ số nghiêng 256*50, có nghĩa 0,02 s đầu tín hiệu nhận giá trị từ tới 256, đầu nhận hàm cos có biên độ 127 hình 4.21 hàm sin hình 4.20, cịn t > 0.02s đầu đầu vào lớn 256 Hình 4.25 Mơ hàm cos theo function Dcos.m Hình 4.26 Mơ hàm sin theo function Dsin.m 4.5.1 Khối biến đổi thuận park Xây dựng khối biến đổi thuận Park Smulink theo công thức (4.40) với đầu vào UAB góc lệch G hệ tọa độ tĩnh αβ với hệ tọa độ quay dq, đầu ta thu điện áp hệ tọa độ dq hình 4.27: Hình 4.27 Mơ hình khối biến đổi thuận Park Smulink Với hàm biến đổi Park.m phụ lục PL8 95 Giả sử đầu vào thứ điện áp hình sin U AB biên độ 127, tần số 50Hz, đầu vào thứ hai tín hiệu đơn điệu tăng có hệ số nghiêmg 256*40, đầu ta thu tín hiệu dạng sin biên độ 127, tần số 10Hz ( Hình 4.28a) Cịn đầu vào thứ hai tín hiệu dơn điệu tăng hệ số nghiêng 256*50 ( tương ứng tần số hàm sin tín hiệu ) ta thu tín hiệu dạng đường thẳng (Hình 4.28b) a, Khi hệ số nghiêng 256*40 b,Khi hệ số nghiêng 256*50 Hình 4.28 Kết mô khối biến đổi thuận Park 4.5.2 Khối biến đổi ngược Park Khối biến đổi ngược Park ( hình 4.29) chuyển hệ tọa độ dq sang hệ tọa độ αβ theo hệ phương trình (4.47) đoạn chương trình phụ lục PL9 Để mô khối biến đổi ngược Park ta lấy đầu vào thứ tín hiệu hình sin biên độ 127, tần số 10 Hz đầu vào thứ hai tín hiệu đơn điệu tăng, độ nghiêng 256*10, ta thu đầu khối tín hiệu hình sin biên độ 127, tần số 20Hz, có nghĩa tín hiệu hình sin đầu vào thứ có tần số tăng tương đối so với ban đầu10Hz, hình 4.29: 96 Hình 4.29 Kết mô khối biến đổi ngược Park 4.6 Mơ hình mơ khối biến đổi tương tự - số Nhiệm vụ khối biến đổi tín hiệu tương tự đầu vào thành tín hiệu dạng số đầu ra, ngồi cịn định tỷ lệ cho tín hiệu Trong hệ thống cho, biến đổi tương tự - số làm nhiệm vụ biến đổi giá trị dòng điện tốc độ vòng hồi tiếp để hiệu chỉnh thành phần điều khiển (hình 4.30) Hình 4.30 Mơ hình mơ khối biến đổi tương tự - số Hệ số tỷ lệ đặt 26 đầu vào dịng điện, cịn đầu vào tốc độ hệ số tỷ lệ 1/pi Để nhận tín hiệu số bít khối chặn (Saturation) đặt max = 127, = -127 4.7 Mơ hình mơ khối tính tốn véc tơ từ thơng 97 Trên hệ toạ độ dq, phương trình điện áp động không đồng stator rotor là: dΨ sd − ωe Ψ sq dt dΨ sq u sq = R sisq + − ωe Ψ sd dt dΨ rd u rd = = R ri rd + − ( ωe − ωr ) Ψ rq dt dΨ rq u rq = = R ri rq + + ( ωe − ωr ) Ψ rd dt u sd = R sisd + (4.42) Công việc mục ta phải xác định giá trị véc tơ từ thơng Ψr, ta cần phải biết hướng độ lớn - đại lượng khó xác định trực tiếp động Chính vậy, vấn đề ước lượng từ thông rotor dựa đại lượng đo theo cơng thức (4.42) động : dịng stator, điện áp stator tốc độ quay rotor xem giải pháp tối ưu để mô trình điều chỉnh từ thơng rotor Khi ta chọn trục d trùng với trục từ thơng rotor : Ψr = Ψrd ⇒ Ψrq = (4.43) Thay biểu thức (4.43) vào hai phương trình thứ ba thứ tư biểu thức (4.44), ta : Rrird + dΨr/dt =0; Rrirq + (ωe-ωr)Ψr =0 Lại có : Ψ rq = L ri rq + Mi sq = ⇒ i rq = − (4.44) M i sq Lr Ψ − Misd Ψ rd = L ri rd + Mi sd ⇒ i rd = rd Lr Kết hợp hai biểu thức (4.44) (4.45) ta : (4.45) 98 Rr M dΨ r Ψ r − R r isd + =0 Lr Lr dt −R r M isq + ( ωe − ωr ) Ψ r = Lr (4.46) Từ ta có biểu thức tính tốn véctor từ thơng sau : dΨ r M R = R r isd − r Ψ r dt Lr Lr Và tốc độ trượt ωs: ωs = ωe − ωr = (4.47) R r Misq Lr Ψ r (4.48) Từ (4.48) suy ωe = ωs + ωr (ωr- tốc độ góc rotor) Góc pha υ véctor từ thơng Ψr tính biểu thức : υ = υ0 + ∫ ωe dt (4.49) Trong đó: υ0 góc vị trí ban đầu Ψr, thơng thường υ0 = ; Trên sở công thức vừa nêu ta mô khối điều chỉnh véctơ từ thơng Simulink (hình 4.31) Hình 4.31 Mơ hình mơ khối điều chỉnh từ thơng Tham số vào khối bao gồm dòng stator biểu diễn hệ toạ độ từ thông roto dq (id, iq) tốc độ góc roto (ωr), đầu ta thu véctor từ thơng rotor Ψr góc υ (trong chương trình ký hiệu G e) Chương trình tính tốn véctơ từ thơng mơ Matlab Flux.m phụ lục PL10 Để lấy kết mô khối điều chỉnh từ thơng hình 4.32 4.33, ta lấy tín hiệu idq từ dịng is động cho qua biến đổi ADC có 99 hệ số khuếch đại 26, qua biến đổi Clarke thuận cho qua tiếp biến đổi Park thuận (có đầu vào thứ hai góc υ hồi tiếp từ khối điều chỉnh từ thông đầu vào thứ hai wr lấy từ wm động cho qua ADC với hệ số khuếch đại 2/pi Hình 4.32 Đầu vào khối biến đổi thuận Park có hồi tiếp góc υ 100 Hình 4.33 Kết mơ khối từ thơng (góc υ (Ge) Ψr) 4.8 Mơ hình mơ khối điều chỉnh dòng Khâu điều chỉnh dòng thực biến đổi dòng thành điện áp Điện áp động hệ toạ độ từ thông rôto dq biểu diễn theo biểu thức sau: Vd = KPT ( Id − I d ) = KPT.∆Id * Vq = KPT ( Iq − Iq ) = KPT.∆Iq * (4.51) Với : Vd, Vq - điện áp stato KPT – hệ số điều chỉnh dòng I* , I* - dịng điện tạo từ khâu điều chỉnh mơmen d q Id, Iq - dịng điện từ thơng rơto đơng Mơ hình tốn học khối điều chỉnh dịng Simulink hình 4.34 a, b, Hình 4.34 Mơ hình mơ khối điều chỉnh dịng 101 Như khối điều chỉnh dòng thực qui đổi sang dòng điện, với hệ số biến đổi KPT = Đầu khối thực hạn chế tín hiệu, với biên 127, biên - 127 4.9 Mơ hình mơ khối điều chỉnh mômen Khối điều chỉnh mômen thực biến đổi mômen động véctơ từ thơng rơto thành dịng điện stato hệ toạ độ từ thông rôto dq Một cách phổ biến để xác định chế độ làm việc cho mạch khuếch đại công suất động cần dòng stato nhỏ tương ứng với tổn hao công suất nhỏ chống lại tổn hao dây quấn stato khoá bán dẫn mạch khuếch đại cơng suất Từ biểu thức (4.52) ta có: dΨ r =0 dt Ψ r − Misd = ⇒ isd = Ψr M (4.52) Biểu diễn mômen điện từ qua dòng điện, kết hợp biểu thức (4.12) (4.13) ta : M e= ( ) 3 p ( Lsisd + Mi rd ) i sd − ( Lsisq + Mi rq ) isd = pM ( i rdi sq − i rdi sd ) (4.53) 2 Biểu thức mơmen (4 51) thay vào biểu thức tính dịng (4 45) : Me =  Ψ − Mi sd  M M pM  r isd + isqisd ÷ = p Ψ ri sq Lr Lr   Lr (4.54) Kết hợp biểu thức (4.50) (4.52) ta giá trị dòng stato hệ toạ độ dq : L r M* Ψr * Iq = = M Ψr M * * Với : Id ,Iq - giá trị dòng stato M* - giá trị momen động I* d (4.55) 102 Do giá trị từ thông Ψr đầu vào khối tăng thêm 26 lần so với giá trị thực (hệ số dòng khối A/D), chia Ψr cho 26 Để điều khiển hệ số dòng stato 26, ta được:  Ψr  26 ÷ = Ψ r I = 26  0.624  M ÷  ÷    *  * * *  L r M ÷ = 26.26.2.0,7015 M ≈ 253 M Iq = 26  3p M Ψ r ÷ 3.2.0,624 Ψr Ψr  ÷ 26   * d (4.56) Mơ hình mơ khối điều chỉnh mơmen Simulink hình 4.35 a, b, Hình 4.35 Mơ hình mơ khối điều chỉnh mơmen Chương trình để thực chức điều chỉnh từ thông thể hàm MATLAB RM.m phụ lục PL11 4.10 Mô hình mơ khối điều chỉnh tốc độ Tin hiệu đầu vào khối điều chỉnh tốc độ tốc độ trượt ω Khối điều chỉnh tốc độ đảm bảo việc điều chỉnh tốc độ động theo cơng thức tính mơmen viết sau: t t     1 M = K PC  ( ω − ωm ) + ∫ ( ω − ωm ) dt ÷ = K PC  ∆ω + ∫ ∆ω.dt ÷  ÷  ÷ Tp Tp     * Với : KPC - hệ số hiệu chỉnh tốc độ Tp - chu kỳ điều chỉnh; ω - giá trị tốc độ roto; (4.57) 103 ωm - giá trị tốc độ stato; Giá trị KPC, TP kết thu động làm việc Mơ hình mơ khối điều chỉnh tốc độ Simulink hình 4.36 a, b, Hình 4.36 Mơ hình mơ khối điều chỉnh tốc độ Chương trình để thực chức điều chỉnh tốc độ, với đầu vào độ chênh lệch tốc độ đặt tốc hồi tiếp từ động thể hàm MATLAB RS.m phụ lục PL12 4.11 Mơ hình mơ kết mơ toàn hệ thống Bằng khối thực mục trên, ta xây dựng mơ hình mơ hệ thống động khơng đồng ba pha đièu khiển véctơ môi trường Simulink hình 4.37 104 Hình 4.37 Mơ hình mơ hệ thống ĐCKĐB3P điều khiển véctơ Sau cài đặt thông số mô cần thiết đặt tốc quay roto đầu vào 35 Chạy mô toàn hệ thống ta thu kết phụ lục PL13 Kết luận chương Trong chương xây dựng mơ hình vật lý cấu trúc điều khiển hệ thống động không đồng xoay chiều ba pha sở phương pháp điều khiển véc tơ Mơ hình hố mơ khối động không đồng xoay chiều ba pha Matlab - Simulink, từ xây dựng mơ tồn hệ thống cơng cụ mơ Matlab - Simulink ... pháp điều khiển động không đồng ba pha Chương tập chung xây dựng động học hệ điều khiển vecto động điện xoay chiều ba pha Chương mang tính giơí thiệu Matlab- Simulink cơng cụ phân tích mô hệ... ứng khơng tách biệt nên khó khăn điều chỉnh tốc độ mômen 16 - hệ truyền động điện xoay chiều ba pha, áp dụng phương pháp điều khiển véc tơ việc điều khiển từ thông momen quay động tương tự động. .. tạo thành hệ thống điện áp xoay chiều pha đặt lên động điều khiển Điện áp dây nghịch lưu xung chữ nhật thoả mãn điều kiện phân tích chuỗi điều hồ Fourier Véc tơ điện áp điều khiển khoảng thời