hệ thống điều khiển động cơ không đồng bộ, chương 3

chng 3: Tổng hợp hệ thống điều khiển vectơ 2-1 Mô tả toán học động không đồng ba pha: Đối với hệ truyền động điện đ-ợc số hoá hoàn toàn, để điều khiển biến tần ng-ời ta sử dụng ph-ơng pháp điều chế vectơ không gian Khâu điều khiển biến tần khâu nghép nối quan trọng thiết bị điều khiển/ điều chỉnh số với khâu chấp hành Nh- cần mô tả động thành ph-ơng trình toán học Quy -ớc : A,B,C thứ tự pha cuộn dây rotor a,b,c thứ tự pha cuộn dây stator Giả thiết : - Cuộn dây stato, roto đối xứng pha, rôto v-ợt góc - Tham số không đổi - Mạch từ ch-a bão hoà - Khe hở không khí đồng - Nguồn ba pha cấp hình sin đối xứng (lệch góc 2/3) U k I k Rk d k dt Ph-ơng trình cân điện áp cuộn dây k nh- sau: Trong :k thứ tự cuộn dây A,B,C rotor a,b,c stator :k từ thông cuộn dây thứ k k=Lkjij Nếu i=k: tự cảm, jk: hỗ cảm Ví dụ:a =L a a+L abi b+L aci c+L aAi A+L aBi B+L aCi C Vì ba pha đối xứng nên : Ra =Rb =Rc = Rs , RA =RB =RC =Rr L aa =L bb =L cc =L s1 , L AA =L BB =L CC =L r1 L ab =L ba =L bc =-M s , L AC =L BC =L AB =-M r L aA =L bB =L cC =L Aa = L Bb =L Cc =Mcos L aB =L bC =L cA =L Ba = L Cb =L Ac =Mcos(+2/3) L aC =L bA =L cB =L Ca = L Ab =L Bc =Mcos( -2/3) a b c s = _ is = ia ib ic A B r = C a b c = A B C iA iB iC ua ub uc _ , ir = _ , us = RS 0 RS [Rs] = 0 R S Rr 0 Rr 0 Rr [Rr] = LS1 -MS -MS [Ls] = -MS LS1 -MS -MS -MS LS1 Lr1 -Mr -Mr [Lr] = -Mr Lr1 -Mr -Mr -Mr Lr1 cos cos(+2/3) [Lm()]=M cos(-2/3) cos cos(+2/3) cos(-2/3) _ , cos(-2/3) cos(+2/3) cos uA uB uC ur = s r = RS LS us = d ur M i st [LS] [Lm()]t dt [Lm()] [Lr] d dt Ltm ( ) is x ir d L m ( ) dt d Rr Lr dt x is ir d {Lm ( )ir } d Các hệ ph-ơng trình hệ ph-ơng trình vi phân phi tuyến có hệ số biến thiên theo thời gian góc quay phụ thuộc thời gian: = 0+(t)dt Kết luận : mô tả toán học nh- rât phức tạp nên cần phải đơn giản bớt Tới năm 1959 Kôvacs(Liên Xô) đề xuất phép biến đổi tuyến tính không gian vectơ Park (Mỹ) đ-a phép biến đổi d, q 2-2 Phép biến đổi tuyến tính không gian vectơ Trong máy điện ba pha th-ờng dùng cách chuyển giá trị tức thời điện áp thành véc tơ không gian Lấy mặt phẳng cắt môtơ theo h-ớng vuông góc với trục biểu diễn từ không gian thành mặt phẳng Chọn trục thực mặt phẳng phức trùng với trục pha a +1() is Ia is +j() is a2 ic a.ib Hình2-1: T-ơng quan hệ toạ độ toạ độ ba pha a,b,c Ba véc tơ dòng điện stator ia, ib, ic tổng hợp lại đại diện véc tơ quay tròn is Véc tơ không gian dòng điện stator: is (ia aib a ic ) Muốn biết is cần biết toạ độ: is,is ae j hình chiếu lên trục i s is ji s i s Re{i s } (2ia ib ic ) i s Im{is } u (ib ic ) u Hình 2-2: Cuộn dây pha nhìn Theo cách thức chuyển vị từ ph-ơng trình (3 rôto, stato) thành nghiên cứu ph-ơng trình Phép biến đổi từ pha (a,b,c) thành pha (, ) đ-ợc gọi phép biến đổi thuận Còn phép biến đổi từ pha thành pha đ-ợc gọi phép biến đổi ng-ợc Đơn giản hơn, chiếu is lên x hệ trục xy quay với tốc độ k: k k =0 + kt Nếu k=0, 0=0 :đó phép Ia is k biến đổi với hệ trục , (biến đổi tĩnh) Nếu k=1, tự chọn a.ib (để đơn giản ph-ơng trình cho x trùng r để ry=0): phép biến đổi a2 ic y d,q Nếu k= - =r : hệ toạ độ cố định , rôto (ít dùng) Hìh 2-3: Chuyển sang hệ toạ độ quay Các hệ toạ độ đ-ợc mô tả nh- sau: pha B d q is is isd h-ớng trục rôto r isq S pha A is pha C Hình 2-4: Các đại l-ợng is , r động hệ toạ độ Các ph-ơng trình chuyển đổi hệ toạ độ: a,b,c : i s i a i s (ia ib ) d,q isd = iscos + issin isq = iscos - issin a,b,c: ia i s (i s 3.i s ) ic (i s 3.i s ) ib d,q is = isdcos - isqsin is = isdsin + isqcos ... -MS LS1 Lr1 -Mr -Mr [Lr] = -Mr Lr1 -Mr -Mr -Mr Lr1 cos cos(+2 /3) [Lm()]=M cos(-2 /3) cos cos(+2 /3) cos(-2 /3) _ , cos(-2 /3) cos(+2 /3) cos uA uB uC ur = s r = RS LS us = d ur M i st [LS] [Lm()]t... l-ợng is , r động hệ toạ độ Các ph-ơng trình chuyển đổi hệ toạ độ: a,b,c : i s i a i s (ia ib ) d,q isd = iscos + issin isq = iscos - issin a,b,c: ia i s (i s 3. i s ) ic (i s 3. i s ) ib... trùng r để ry=0): phép biến đổi a2 ic y d,q Nếu k= - =r : hệ toạ độ cố định , rôto (ít dùng) Hìh 2 -3: Chuyển sang hệ toạ độ quay Các hệ toạ độ đ-ợc mô tả nh- sau: pha B d q is is isd h-ớng trục