CHƯƠNG 5 điều KHIỂN VECTOR ĐỘNG cơ KHÔNG ĐỒNG bộ

Chương ĐiỀU KHIỂN VECTOR ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Vector không gian – Hệ tọa độ abc   Trục pha B A C B  Trục pha A B’ C’ A’ Trục pha C Hệ trục tọa độ abc hệ trục tọa độ  Vector không gian – Hệ tọa độ abc  A B 50 100 C 150 200 250 300 350 Sức từ động pha Vector không gian – Hệ tọa độ abc   Trục pha B Các vector sức từ động trường hợp:   t  0o Fcs Fas  Trục pha A Fbs Trục pha C  Trục pha B Fcs Fbs Fas  Trục pha A Các vector sức từ động trường hợp:   t  60o Trục pha C Vector không gian – Hệ tọa độ abc   FSS FSs Vector sức từ động tổng Fss định nghĩa là: F  Fas e s s j 0o  Fbs e j120o  Fcs e j 240o  s  t FSs  Vector sức từ động tổng Vector không gian – Hệ tọa độ abc  A B 50 100 C 150 200 250 300 350 Sức từ động pha hình sin cân Tín hiệu hệ trục tọa độ abc Vector không gian – Hệ tọa độ abc   FSS  s  t  Trong trường hợp dòng xoay chiều ba pha cân hình sin, vector Fss có biên độ không đổi quay với vận tốc  tương ứng với tần số nguồn cung cấp Vector không gian – Hệ tọa độ abc  FSs FSs 50 100 150 200 250 300 350 Sức từ động hệ trục  Tín hiệu hệ trục  Vector không gian – Hệ tọa độ abc  Fbs Fas 50 100 Fcs 150 200 250 300 350 o ( ) Sức từ động pha hình sin + sóng hài bậc (5%) Tín hiệu hệ trục tọa độ abc Vector không gian – Hệ tọa độ abc   FSS  s  t  Trong trường hợp khác, ví dụ có hài bậc (cỡ 5%) sóng dòng điện, vector Fss có biên độ vận tốc quay thay đổi 10 Nguyên lý điều khiển vector ĐC KĐB r e ds i - Lm r + p  edr x PLm 3Lr M e qs i Sơ đồ khối ĐC KĐB  eqr  38 Nguyên lý điều khiển vector ĐC KĐB Hơn nữa, điều khiển cho: edr  const  Động KĐB điều khiển tương tự động DC với chế độ từ thông không đổi 39 Nguyên lý điều khiển vector ĐC KĐB Từ thông rotor er  edr điều khiển thông qua thành phần dòng stator idse Ta có:  edr Lm G ( p)  e  ids  r p  e qs i PLm 3Lr x M  edr G(p) e ds i 40 Nguyên lý điều khiển vector ĐC KĐB Tóm lại, điều khiển cho: edr  const , động KĐB điều khiển động DC với phương trình momen: M  k edr iqse Trong đó:  Từ thông  edr điều khiển thông qua thành phần dòng stator idse ,  Momen động điều khiển thông qua thành phần dòng stator iqse 41 Nguyên lý điều khiển vector ĐC KĐB Hai phương pháp kinh điển thường dùng điều khiển vector (điều khiển định hướng trường) động KĐB:  Điều khiển trực tiếp: dùng cảm biến đo trực tiếp từ thông động cơ,  Điều khiển gián tiếp: suy từ thông động qua cảm biến đo vị trí rotor 42 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu trực tiếp Nguyên lý:  Đo từ thông khe hở không khí động (dùng cảm biến),  Tính vector từ thông rotor Φer  r r  Góc  r dùng công thức chuyển đổi hệ trục tọa độ   dq ngược lại Như vậy, hệ trục tọa độ xoay dq quay đồng với vector từ thông rotor Φ er , vector nằm trục d hệ tọa độ dq  S Φr r d q Hệ trục tọa độ dq Hệ trục tọa độ   43 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu trực tiếp Tính vector từ thông rotor Φ er từ vector từ thông khe hở không khí Φ mS :  Tính Φ rS từ Φ mS vector dòng stator i ss (tính toán hệ trục tọa độ tĩnh  ): Lr S Φ  Φm  Llr i ss Lm S r iSS v S S Rs pΦ Lls S S pΦ Llr S m Lm Rr pΦ S r i rS jΦ rS 44 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu trực tiếp  Từ đây, suy thành phần Φ rS hệ trục tọa độ tĩnh : ΦrS  S r  j S r S r  r S  Lr S  m  Llr is s Lm Lr S    m  Llr is s Lm Từ vector Φ rS tính được, phép chuyển hệ tọa độ vuông góc sang hệ tọa độ cực, tính thành phần  r  r Φ er 45 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu trực tiếp r  s Khâu tính r r s ias e* ds i iqse* ie*s dq  ias* ibs*  e* s i abc ibs ics* ics Hệ thống điều khiển vector 46 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu trực tiếp r  s Khâu tính r - *r M* e* ds i + e* qs i + - dq  e* s i  e* s i abc * as r s ias i ibs* ics* ibs ics M Khâu tính Momen r r Điều khiển vector động KĐB với phương pháp điều khiển trực tiếp 47 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu gián tiếp Nguyên lý:  Trong phương pháp này, góc  r tính toán dựa vận tốc trượt sl* cần thiết  Nếu gọi S* vận tốc đồng cần thiết để trì hệ trục tọa độ xoay dq quay đồng với vector từ thông rotor Φ er , góc  r tính toán sau: t t t 0  r   sl* dt    dt   sl* dt    Trong  góc quay rotor đo cảm biến gắn rotor  Giá trị sl* cần thiết tính từ dòng stator thông số động 48 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu gián tiếp Do Φer  edr , ta có: i  (  edr  Lm i eS ) Lr e r Từ , suy ra: e  edr 1   r p   LmidS sl r  edr  LmiqSe 49 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu gián tiếp Từ hệ phương trình trên, chứng minh giá trị sl* tính sau: e* i qS sl*  , e*  r idS Lm r  Rr e* Các tín hiệu idS iqSe* tính từ giá trị từ thông đặt *r momen đặt M* sau: e* idS   r p 1 Lm *r M* i  k *r e* qS 50 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu gián tiếp *r M* r p Lm idse* e* s i dq r iqse* k*r  e* s i  abc ias* ibs* * cs i ias ibs Cảm biến vị trí ics r  sl* p  sl* + +  Điều khiển vector động KĐB với phương pháp điều khiển gián tiếp 51 Điều khiển vector ĐC KĐB kiểu gián tiếp So sánh với phương pháp điều khiển trực tiếp:  Phương pháp điều khiển gián tiếp đơn giản vị trí rotor đo cảm biến gắn  Tuy nhiên, độ trượt cần thiết sl* phụ thuộc vào thông số động Lm Thông số biến thiên đáng kể trình vận hành r  Rr động 52 [...]... điều khiển độc lập từ trường và dòng phần ứng của động cơ  Có thể điều khiển độc lập từ thông và momen động cơ Vì vậy, động cơ DC có chất lượng đáp ứng rất cao 33 Nguyên lý điều khiển vector ĐC KĐB Tương tự động cơ DC, động cơ KĐB cũng có:  Rotor tương đương với mạch phần ứng của động cơ DC  Stator tương đương với mạch kích từ của động cơ DC Tuy vậy, do cấu trúc của động cơ KĐB, dòng rotor thường không. .. Tuy vậy, do cấu trúc của động cơ KĐB, dòng rotor thường không thể điều khiển trực tiếp Hơn nữa, phương trình momen của động cơ là phi tuyến Điều khiển vector nhằm điều khiển động cơ KĐB như một động cơ DC, nghĩa là từ thông và momen động cơ có thể điều khiển độc lập với nhau 34 Nguyên lý điều khiển vector ĐC KĐB Phương trình momen động cơ KĐB (biểu thị qua dòng stator và từ thông rotor): M 2 P Lm e... dr  p  r r  e qr Lm Trong đó:  r  Rr 35 Nguyên lý điều khiển vector ĐC KĐB  Phương trình momen động cơ KĐB cho thấy sự phức tạp khi điều khiển động cơ vì mô hình động cơ là phi tuyến và các biến có quan hệ lẫn nhau (cross coupling)  Nếu có thể điều khiển một số biến sao cho chúng luôn bằng zero, mô hình động cơ có thể trở nên tuyến tính và dễ điều khiển hơn 36 ... đồng bộ, : tốc độ quay của rotor sl: tốc độ trượt = s- Phương trình momen: 2 2 e e e e M  PLm ( iqsidr  idsiqr )  PLm Im ( i es i er* ) 3 3 32 Nguyên lý điều khiển vector ĐC KĐB Với động cơ DC:  Phương trình momen động cơ DC: M  K iu  Momen sinh ra trong động cơ là kết quả tương tác giữa dòng phần ứng và từ trường sinh ra trong phần kích từ của động cơ  Cấu tạo của động cơ DC cho phép điều. .. ss  1 .5 2Iˆs e jS t i rs  1 .5 2Iˆr e jS t 25 Mạch tương đương xác lập của động cơ KĐB suy ra từ mô hình động Thay các đại lượng vector trên vào phương trình điện áp mô tả động cơ, lưu ý là: ( ) ( ) d s d i s  1 .5 2 Iˆs e jS t  jS 1 .5 2 Iˆs e jS t dt dt d s d i r  1 .5 2 Iˆr e jS t  jS 1 .5 2 Iˆr e jS t dt dt Và: v rs  0 26 Mạch tương đương xác lập của động cơ KĐB suy ra từ mô hình động Ta... is r   s  Rr  pLr  i r  Lưu ý là với động cơ không đồng bộ, thông thuờng rotor đuợc ngắn mạch nên: v rs  0  vs r  0; vs r  0 20 Phương trình momen động cơ Momen động cơ tính theo công thức: 2 M  PLm ( is sis r  is sis r ) 3 Hay: 2 M  PLm Im ( i ss i rs* ) 3 21 Mô hình động của động cơ KĐB Phương trình biểu diễn điện áp động cơ trong hệ tọa độ  :  v ss   Rs  pLs  s... Phương trình biểu diễn từ thông động cơ trong hệ tọa độ  : Φ ss   Ls  s   Φr   Lm Lm  i ss    Lr  i rs  22 Mô hình động của động cơ KĐB Các phương trình này có thể mô tả bằng sơ đồ mạch điện như hình: iSS v S S Rs pΦ Lls S S Llr Lm i Rr pΦ S r S r jΦ rS 23 Mô hình động của động cơ KĐB Lưu ý đây là mạch tương đương mô hình động của động cơ không đồng bộ (có thể áp dụng để phân tích... xác lập của động cơ) Mạch tương đương của động cơ ở trạng thái xác lập có thể suy ra từ mô hình này với giả thiết là dòng, áp 3 pha trong động cơ ở chế độ xác lập, có dạng hình sin và cân bằng 24 Mạch tương đương xác lập của động cơ KĐB suy ra từ mô hình động Khi dòng/áp 3 pha trong động cơ có dạng hình sin và cân bằng, vector dòng/áp có thể biểu diễn bằng vector quay như sau: v ss  1 .5 2Vˆs e jS.. .Vector không gian – Hệ tọa độ abc và  FSs 0 FSs 50 100 150 200 250 300 350 400 o ( ) Sức từ động trong hệ trục  Tín hiệu trong hệ trục  11 Vector không gian – Hệ tọa độ abc và  Khái niệm vector không gian có thể mở rộng cho các đại lượng khác Vector dòng stator: i  i e s s s as j 0o Vector dòng stator: v  v e s s s as i e j 0o s bs v e s bs Vector từ thông stator:... Momen động cơ ở trạng thái xác lập: ( ) M  3PLm Im Iˆs Iˆr* 28 Phương trình động cơ trong hệ tọa độ xoay dq  Trong điều kiện vận hành xác lập, các thành phần của vector dòng/áp biểu thị trong hệ tọa độ  có dạng xoay chiều với tần số s  Các hệ thống điều khiển thường dùng các tín hiệu đặt có dạng một chiều thay đổi theo thời gian  Vì vậy, các đại lượng dòng/áp xoay chiều này không thích hợp khi điều ... eqr  38 Nguyên lý điều khiển vector ĐC KĐB Hơn nữa, điều khiển cho: edr  const  Động KĐB điều khiển tương tự động DC với chế độ từ thông không đổi 39 Nguyên lý điều khiển vector ĐC KĐB Từ thông... lý điều khiển vector ĐC KĐB Hai phương pháp kinh điển thường dùng điều khiển vector (điều khiển định hướng trường) động KĐB:  Điều khiển trực tiếp: dùng cảm biến đo trực tiếp từ thông động cơ, ... với mạch kích từ động DC Tuy vậy, cấu trúc động KĐB, dòng rotor thường điều khiển trực tiếp Hơn nữa, phương trình momen động phi tuyến Điều khiển vector nhằm điều khiển động KĐB động DC, nghĩa