ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG cơ KHÔNG ĐỒNG bộ BA PHA DÙNG PHƯƠNG PHÁP TUYẾN TÍNH HOÁ vào RA

MỤC LỤC Trang tựa Quyết định giao đề tƠi Lý lịch cá nhơn L̀i cam đoan ωảm tạ Tóm t t Mục lục Danh sách chữ viết t t Danh sách hình Danh sách bảng TRANG ωhương T NG QUAN V Đ TÀI 01 1.1 Đặt vấn đề 01 1.2 ωác kết nghiên ću đƣ công bố 02 1.3 Mục đích nghiên ću 02 1.4 Đối tượng vƠ phạm vi nghiên ću 03 1.5 Phương pháp nghiên ću 03 1.6 Ý nghĩa thực tiễn lu n văn 03 1.7 ωấu trúc lu n văn 04 ωhương MÔ HỊNH Đ NG ω KHÔNG Đ NG ψ ψA PHA 05 2.1 Giới thiê ̣u đô ̣ng không đông bô ̣ 05 2.2 ωớ u ta ̣o đô ̣ng không đông bô ̣ 05 2.3 ́ng dụng đ ng không đồng b 08 2.4 Mô hốnh đô ̣ng không đông bô ̣ lý tưởng 08 ωhương ĐI U KHI N Đ NH H NG T THÔNG ROTOR (FOω) 25 3.1 Gi i thiệu cấu trúc FOω 25 3.2 Nguyên lý điều khiển vector 26 3.3 ωác phương pháp điều khiển đ ng không đồng b ba pha 27 3.4 ψ điều chỉnh PID 30 3.5 Thu t toán điều khiển gán điểm cực 32 3.6 Tổ ng quan vê nghich ̣ lưu đa b c 32 3.7 ωác cấu trúc b nghịch lưu đa b c 33 3.8 Kỹ thu t điều chế đ r ng xung cho b nghịch lưu pha bơ ̣c 38 ωhương XỂY D NG ω U TRÚω ωÁω KH I ĐI U KHI N (FOω) 45 4.1 ωấu trúc phương pháp FOω 45 4.2 Sơ đồ mô ph ng FOω v i b điều khiển PID Simulink/Matlab 52 4.3 Kết mô ph ng điều khiển đ ng không đồng b phương pháp FOω 53 ωhương ĐI U KHI N TUY N TÍNH HịA Đ NG ω KHÔNG Đ NG ψ ψA PHA 65 5.1 Đặt vấn đề 65 5.2 Nô ̣i dung phương pháp điều khiển tuyến tính hóa vƠo 66 5.3 ́ng dụng n i dung phương pháp điều khiển tuyến tính hóa vƠo vƠo đối tượng cụ thể la đô ̣ng 72 5.4 Xơy dựng các khố i mô phỏng điêu khiể n tuyế n tốn ́ h hóa đô ̣ng không đô ng bô ̣ Simulink/Matlab 83 5.5 Kế t quả mô phỏng điêu khiể n tuyế n tố́nh hóa đô ̣ng không đông bô ̣ Simulink/Matlab 90 ωhương SO SÁNH Kể́T QUẢ MÔ PHỎNG Đ NG ω KHÔNG Đ NG ψ ψA PHA 104 6.1 So sánh tư thông đô ̣ng 104 6.2 So sánh tố c đô ̣ đô ̣ng 106 6.3 So sánh moment đô ̣ng 108 6.4 So sánh dong điê ̣n các pha đô ̣ng 110 6.5 So sánh các thông số đô ̣ng tăng moment tải (TL = 10,5 N.m) 115 6.6 So sánh các thông số đô ̣ng tăng moment quán tố́ nh (J = 0,0256 kg.m2) 120 ωhương Kể́T LUỆ̉N 127 7.1 Kế t luơ ̣n 127 7.2 Hướng phát triể n của đê tai 127 TÀI LỊU THAM KH̉O 128 PḤ Ḷω Luơ ̣n Văn Tha ̣c Sỹ GVHD: PGS.TS D DANH SÁωH ωÁω ωH NG HOAI NGHĨA VI T T T KĐψ: không đồng b FOC - Field Oriented ωontrol: điều khiển tựa trừng FLC - Feedback Linearization ωontrol: điều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa SMC - Sliding Mode ωontrol: điều khiển trượt DTC - Direct Torque ωontrol: điều khiển trực tiếp moment Lm: h cảm rotor vƠ stator Lσs: điện cảm tiêu tán phía cu n dơy stator Lσr: điện cảm tiêu tán phía cu n dơy rotor Ls: điện cảm stator Lr: điện cảm rotor Ts: số th̀i gian stator Tr: số th̀i gian rotor σ : hệ số tiêu tán tổng P (power): công suất đ ng Pc: (pole couple): số đôi cực Rs: điện tr̉ stator Rr: điện tr̉ rotor J: moment quán tính TL (Torque Load): moment tải : t thông ω : tốc đ Te (Torque electromagnetic): moment điện t I, V, f: dòng điện, điện áp, tần số HVTH: Hùnh Thanh Từng DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ đấu dơy vƠ điện áp stator ĐωKĐψ ba pha Hình 2.2: Vector không gian điện áp stator hệ tọa đ  TRANG 10 Hình 2.3: Vector không gian điện áp stator vƠ điện áp pha 11 Hình 2.4: ωhuyển hệ tọa đ cho vector không gian, t hệ tọa đ  sang hệ tọa đ dp vƠ ngược lại 12 Hình 2.5: ψiểu diễn vector không gian hệ tọa đ t thông rotor gọi lƠ hệ tọa đ dq 13 Hình 2.6: Mô hình đơn giản đ ng KĐψ ba pha 16 Hình 2.7: Mạch tương đương đ ng KĐψ ba pha 16 Hình 3.1: Đồ thị vector 26 Hình 3.2: Điêu khiể n thay đổ i tơn số nguôn áp 28 Hình 3.3: Điêu khiể n trực tiế p moment 29 Hình 3.4: Điêu khiể n đinh ̣ hướng tư thông rotor (trực tiế p) 29 Hình 3.5: Điêu khiể n đinh ̣ hướng tư thông rotor (gián tiế p) 30 Hình 3.6: ψ nghich lưu áp đa b c dạng ωascade Hình 3.7: ψ nghịch lưu áp dạng NPω Hình 3.8: ψ nghịch lưu áp dạng kẹp tụ Hình 3.9: ψ nghịch lưu lai năm b c ghép t b NPω b c Hình 3.10: Dạng sóng mang, sóng điều khiển vƠ xung kích điều chế liên tục Hình 3.11: Dạng sóng mang, sóng điều khiển vƠ xung kích điều chế gián đoạn Hình 3.12: Đừng đặc tuyến số m vƠ tỉ số biên đ sóng sin/sóng mang 34 35 36 37 39 40 40 Hình 3.13: Dạng sóng điều khiển vƠ sóng mang MSPWM 41 Hình 3.14: Dạng xung kích MSPWM 41 Hình 3.15: Giản đồ vector điện áp b nghịch lưu b c 44 Hình 4.1: Tư thông của đô ̣ng 52 Hình 4.2: Tố c đô ̣ của đô ̣ng 53 Hình 4.3: Moment đ ng 54 Hình 4.4: Dòng điện pha a đ ng 55 Hình 4.5: Dòng điện pha b đô ̣ng 55 Hình 4.6: Dòng điện pha c đ ng 55 Hình 4.7: Dòng điện ba pha đ ng 56 Hình 4.8: Tư thông của đô ̣ng (khi đảo chiêu quay) 56 Hình 4.9: Tố c đô ̣ của đô ̣ng (khi đảo chiêu quay) 56 Hình 4.10: Moment của đô ̣ng (khi đảo chiêu quay) 57 Hình 4.11: Dòng điện pha a đ ng (khi đảo chiêu quay) 57 Hình 4.12: Dòng điện pha b đ ng (khi đảo chiêu quay) 57 Hình 4.13: Dòng điện pha c đ ng (khi đảo chiêu quay) 58 Hình 4.14: Dòng điện ba pha đ ng (khi đảo chiêu quay) 58 Hình 4.15: Tư thông của đô ̣ng (khi tăng moment tải ) Hình 4.16: Tố c đô ̣ của đô ̣ng (khi tăng moment tải ) 58 59 Hình 4.17: Moment của đô ̣ng (khi tăng moment tải ) 59 Hình 4.18: Dòng điện pha a đ ng (khi tăng moment tải ) 59 Hình 4.19: Dòng điê ̣n pha b đ ng (khi tăng moment tải ) 59 Hình 4.20: Dòng điện pha c đ ng (khi tăng moment tải ) 60 Hình 4.21: Dòng điện ba pha đ ng (khi tăng moment tải) 60 Hình 4.22: Tư thông của đô ̣ng (khi tăng moment quán tố́nh) Hình 4.23: Tố c đô ̣ của đô ̣ng (khi tăng moment quán tính) 60 61 Hình 4.24: Moment của đô ̣ng (khi tăng moment quán tính) 61 Hình 4.25: Dòng điện pha a đ ng (khi tăng moment quán tính) 61 Hình 4.26: Dòng điện pha b đ ng (khi tăng moment quán tính) 62 Hình 4.27: Dòng điện pha c đ ng (khi tăng moment quán tính) 62 Hình 4.28: Dòng điện ba pha đ ng (khi tăng moment quán tính) 62 Hình 5.1: Sơ đô điêu khiể n tuyế n tốn ́ h hóa đô ̣ng Hình 5.2: Sơ đô điêu khiể n tuyế n tố́nh hóa đô ̣ng Matlab/Simulink Hình 5.3: Tư thông của đô ̣ng 79 86 88 Hình 5.4: Tố c đô ̣ của đô ̣ng 88 Hình 5.5: Moment của đô ̣ng 88 Hình 5.6: Dòng điện pha u đ ng 89 Hình 5.7: Dòng điện pha v đ ng 89 Hình 5.8: Dòng điện pha w đ ng 89 Hình 5.9: Dòng điện ba pha đ ng 90 Hình 5.10: Tư thông của đô ̣ng (khi đảo chiêu quay) 90 Hình 5.11: Tố c đô ̣ của đô ̣ng (khi đảo chiêu quay) 90 Hình 5.12: Moment của đô ̣ng (khi đảo chiêu quay) 91 Hình 5.13: Dòng điện pha u đ ng (khi đảo chiêu quay) 91 Hình 5.14: Dòng điện pha v đô ̣ng (khi đảo chiêu quay) 91 Hình 5.15: Dòng điện pha w đ ng (khi đảo chiêu quay) 92 Hình 5.16: Dòng điện ba pha đ ng (khi đảo chiêu quay) 92 Hình 5.17: Tư thông của đô ̣ng (khi tăng moment tải ) Hình 5.18: Tố c đô ̣ của đô ̣ng (khi tăng moment tải ) 92 93 Hình 5.19: Moment của đô ̣ng (khi tăng moment tải ) 93 Hình 5.20: Dòng điện pha u đ ng (khi tăng moment tải ) 93 Hình 5.21: Dòng điện pha v đ ng (khi tăng moment tải ) 94 Hình 5.22: Dòng điện pha w đ ng (khi tăng moment tải ) 94 Hình 5.23: Dòng điện ba pha đ ng (khi tăng moment tải ) 94 Hình 5.24: Tư thông của đô ̣ng (khi tăng moment quán tốn ́ h) Hình 5.25: Tố c đô ̣ của đô ̣ng (khi tăng moment quán tính) 95 95 Hình 5.26: Moment của đô ̣ng (khi tăng moment quán tính) 95 Hình 5.27: Dòng điện pha u đ ng (khi tăng moment quán tính) 96 Hình 5.28: Dòng điện pha v đ ng (khi tăng moment quán tính) 96 Hình 5.29: Dòng điện pha w đ ng (khi tăng moment quán tính) 96 Hình 5.30: Dòng điện ba pha đ ng (khi tăng moment quán tính) 97 Hình 6.1: Tư thông của đô ̣ng ̉ chế đ quay thu n (FOC) 100 Hình 6.2: Tư thông của đô ̣ng ở chế đô ̣ quay nghịch (FOC) 100 Hình 6.3: Tư thông của đô ̣ng ở chế đô ̣ quay thuơ ̣n (FLC) 101 Hình 6.4: Tư thông của đô ̣ng ở chế đô ̣ quay nghịch (FLC) 101 Hình 6.5: Tố c đô ̣ đ ng ̉ chế đ quay thu n (FOC) 102 Hình 6.6: Tố c đô ̣ đ ng ̉ chế đ quay nghịch (FOC) 102 Hình 6.7: Tố c đô ̣ đ ng ̉ chế đ quay thu n (FLC) 103 Hình 6.8: Tố c đô ̣ đ ng ̉ chế đ quay nghịch (FLC) 103 Hình 6.9: Moment đ ng ̉ chế đ quay thu n (FOC) 104 Hình 6.10: Moment đ ng ̉ chế đ quay nghịch (FOC) 104 Hình 6.11: Moment đ ng ̉ chế đ quay thu n (FLC) 105 Hình 6.12: Moment đ ng ̉ chế đ quay nghịch (FLC) 105 Hình 6.13: Dòng điện t ng pha vƠ dòng điện pha ở chế đô ̣ quay thuơ ̣n (FOC) Hình 6.14: Dòng điện t ng pha vƠ dòng điện pha ở chế đô ̣ quay nghịch (FOC) Hình 6.15: Dòng điện t ng pha vƠ dòng điện pha ở chế đô ̣ quay thuơ ̣n (FLC) Hình 6.16: Dòng điện t ng pha vƠ dòng điện pha ở chế đô ̣ quay nghịch (FLC) Hình 6.17: Tư thông của đô ̣ng (khi tăng moment tải FOC) Hình 6.18: Tố c đô ̣ của đô ̣ng (khi tăng moment tải FOC) 107 108 109 110 111 112 Hình 6.19: Moment của đô ̣ng (khi tăng moment tải FOC) 112 Hình 6.20: Dòng điện ba pha đ ng (khi tăng moment tải FOC) 112 Hình 6.21: Dòng điện pha a đ ng (khi tăng moment tải FOC) 113 Hình 6.22: Dòng điện pha b đ ng (khi tăng moment tải FOC) 113 Hình 6.23: Dòng điện pha c đ ng (khi tăng moment tải FOC) 113 Hình 6.24: Tư thông của đô ̣ng (khi tăng moment tải FLC) Hình 6.25: Tố c đô ̣ của đô ̣ng (khi tăng moment tải FLC) 114 114 Hình 6.26: Moment của đô ̣ng (khi tăng moment tải FLC) 114 Hình 6.27: Dòng điện ba pha đ ng (khi tăng moment tải FLC) 115 Hình 6.28: Dòng điện pha u đ ng (khi tăng moment tải FLC) 115 Hình 6.29: Dòng điện pha v đ ng (khi tăng moment tải FLC) 115 Hình 6.30: Dòng điện pha w đ ng (khi tăng moment tải FLC) 116 Hình 6.31: Tư thông của đô ̣ng (khi tăng moment quán tốn ́ h FOω) Hình 6.32: Tố c đô ̣ của đô ̣ng (khi tăng moment quán tính FOω) 117 117 Hình 6.33: Moment của đô ̣ng (khi tăng moment quán tính FOω) 117 Hình 6.34: Dòng điện ba pha đ ng (khi tăng moment quán tính FOω) 118 Hình 6.35: Dòng điện pha a đ ng (khi tăng moment quán tính FOω) 118 Hình 6.36: Dòng điện pha b đ ng (khi tăng moment quán tính FOω) 118 Hình 6.37: Dòng điện pha c đ ng (khi tăng moment quán tính FOω) 119 Hình 6.38: Tư thông của đô ̣ng (khi tăng moment quán tính FLω) Hình 6.39: Tố c đô ̣ của đô ̣ng (khi tăng moment quán tính FLω) 119 119 Hình 6.40: Moment của đô ̣ng (khi tăng moment quán tính FLω) 120 Hình 6.41: Dòng điện ba pha đ ng (khi tăng moment quán tính FLω) 120 Hình 6.42: Dòng điện pha u đ ng (khi tăng moment quán tính FLω) 120 Hình 6.43: Dòng điện pha v đ ng (khi tăng moment quán tính FLω) 121 Hình 6.44: Dòng điện pha w đ ng (khi tăng moment quán tính FLω) 121 DANH SÁCH CÁC B NG B NG B ng 4.1: Tham số mô phỏng đô ̣ng (phương pháp FOω) B ng 5.1: Tham số mô phỏng đô ̣ng (phương pháp FLω) TRANG 52 86 Luơ ̣n Văn Tha ̣c Số ̃ GVHD: PGS.TS D NG HOAI NGHĨA ωhương T NG QUAN V Đ TÀI 1.1 Đặt vấn đề: ωùng v i phát triển ngƠy cƠng l n mạnh ngƠnh công nghiệp, đặc biệt lƠ ngƠnh điều khiển tự đ ng, yêu cầu chất lượng đối v i loại máy móc ngƠy cƠng cao: cấu máy móc đòi h i phải đạt đ nhanh, nhạy, xác cao, lượng phải sử dụng có hiệu Đ ng tuyến tính (Linear Motor) th́c công nh n t năm 1970 nhiên chúng không sử dụng r ng rƣi b̉i có khó khăn mƠ chúng mang lại: khó điều khiển vƠ chất lượng thấp Tuy nhiên, v i phát triển mạnh m công nghệ chế tạo thiết bị bán d n công suất vƠ b vi xử lý có khả xử lý mạnh m , khó khăn đƣ kh c phục Đ ng tuyến tính xem lƠ công nghệ m i V i ưu điểm đ ng tuyến tính xem lƠ m t giải pháp cho vấn đề đƣ nêu ̉ M t số ưu điểm b t đ ng tuyến tính: Tốc đ cao Đ xác cao Đáp ́ng nhanh Đ bền học cao ωác hệ truyền đ ng sử dụng đ ng tuyến tính ́ng dụng nhiều lĩnh vực: V n chuyển (tƠu cao tốc), công nghệ robot vƠ gia công v t liệu, thiết bị nơng, thiết bị nén vƠ bơm, thiết bị phóng tên lửa, loại cửa trượt… Tùy theo ́ng dụng cụ thể, việc điều khiển đ ng không đồng b chia thƠnh hai cấp: 1.1.1 Điều khiển cấp thấp: không cần đ xác cao, gồm m t số phương pháp thay đổi cách đấu b dơy quấn đ ng (thay đổi số cực t ) thêm b t m t vƠi phần tử nƠo (điện tr̉, điện kháng) vƠo mạch rotor để thay đổi đừng đặc tính đ ng thay đổi nguồn cung cấp (thay đổi áp) ̉ ḿc đ đơn giản HVTH: Hùnh Thanh Từng Trang Luơ ̣n Văn Tha ̣c Số ̃ GVHD: PGS.TS D NG HOAI NGHĨA 50 40 30 20 Ia(A) 10 -10 -20 -30 -40 0.5 1.5 Time 2.5 3.5 Hình 6.21 Dòng điện pha a đ ng (khi tăng moment tải ) 50 40 30 20 Ib(A) 10 -10 -20 -30 -40 -50 0.5 1.5 Time 2.5 3.5 Hình 6.22 Dòng điện pha b đ ng (khi tăng moment tải ) 50 40 30 20 Ic(A) 10 -10 -20 -30 -40 0.5 1.5 Time 2.5 3.5 Hình 6.23 Dòng điện pha c đ ng (khi tăng moment tải ) 6.5.2 Phương pháp FLω HVTH: Hùnh Thanh Từng Trang 117 Luơ ̣n Văn Tha ̣c Số ̃ GVHD: PGS.TS D NG HOAI NGHĨA 1.4 1.2 Firef Fi (Webe) 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.5 1.0 1.5 2.0 time (s) 2.5 3.0 3.5 4.0 Hình 6.24 Tư thông của đô ̣ng (khi tăng moment tải ) 150 Wref W (rad/s) 100 50 0 0.5 1.0 1.5 2.0 time (s) 2.5 3.0 3.5 4.0 Hình 6.25 Tố c đô ̣ của đô ̣ng (khi tăng moment tải ) 12 10 MLref ML (N.m) -2 0.5 1.0 1.5 2.0 time (s) 2.5 3.0 3.5 4.0 Hình 6.26 Moment của đô ̣ng (khi tăng moment tải ) HVTH: Hùnh Thanh Từng Trang 118 Luơ ̣n Văn Tha ̣c Số ̃ GVHD: PGS.TS D NG HOAI NGHĨA 30 25 20 Iuvw (A) 15 10 -5 -10 0.5 1.0 1.5 2.0 time (s) 2.5 3.0 3.5 4.0 Hình 6.27 Dòng điện ba pha của đô ̣ng (khi tăng moment tải ) 30 25 20 Iu (A) 15 10 -5 -10 0.5 1.0 1.5 2.0 time (s) 2.5 3.0 3.5 4.0 Hình 6.28 Dòng điện pha u đ ng (khi tăng moment tải ) 20 15 Iv (A) 10 -5 -10 0.5 1.0 1.5 2.0 time (s) 2.5 3.0 3.5 4.0 Hình 6.29 Dòng điện pha v đ ng (khi tăng moment tải ) HVTH: Hùnh Thanh Từng Trang 119 Luơ ̣n Văn Tha ̣c Số ̃ GVHD: PGS.TS D NG HOAI NGHĨA 20 15 Iw (A) 10 -5 -10 0.5 1.0 1.5 2.0 time (s) 2.5 3.0 3.5 4.0 Hình 6.30 Dòng điện pha w đ ng (khi tăng moment tải ) 6.5.3 Nhơ ̣n xét (khi tăng moment tải ậ TL = 10,5 N.m) - Phương pháp FOω + Đáp ứng tư thông , tố c đô ̣, moment thay đổ i không đáng kể va bám theo giá tri đă ̣ ̣t + Dòng điện pha tăng lên (khoảng 20A) so với dong không tải thơi gian đóng tải - Phương pháp FLω + Đáp ứng tư thông, moment thay đổ i không đáng kể va bám theo giá tri ̣ đă ̣t + Đáp ứng tố c đô ̣ dao đô ̣ng ta ̣i thơi điể m đóng cắ t tải vỡn bám theo giá tri đă ̣ ̣t + Dòng điện ph a tăng lên (khoảng 1A) so với dong không tải thơi gian đóng tải - Tóm lại : Sự thay đổ i moment tải cho chúng ta thớ y đă ̣c tốn ́ h đô ̣ng của hai phương pháp điêu khiể n : tăng tải, dòng điện ba pha đ ng tăng 6.6 So sánh thông số đ ng tăng moment quán tính (J = 0,0256 kg.m2) 6.6.1 Phương pháp FOω HVTH: Hùnh Thanh Từng Trang 120 Luơ ̣n Văn Tha ̣c Số ̃ GVHD: PGS.TS D NG HOAI NGHĨA 1.8 Tu thong dat Tu thong dap ung 1.6 1.4 Firef Fi (Webe) 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.5 1.5 time (s) 2.5 3.5 Hình 6.31 Tư thông của đô ̣ng (khi tăng moment quán tốn ́ h) 150 Toc dat Toc dap ung 100 Wref W(rad/s) 50 -50 -100 -150 0.5 1.5 time (s) 2.5 3.5 Hình 6.32 Tố c đô ̣ của đô ̣ng (khi tăng moment quán tốn ́ h) 100 Momen dat Momen dap ung 80 MLref ML (Nm) 60 40 20 -20 0.5 1.5 time (s) 2.5 3.5 Hình 6.33 Moment củ a đô ̣ng (khi tăng moment quán tố́nh) HVTH: Hùnh Thanh Từng Trang 121 Luơ ̣n Văn Tha ̣c Số ̃ GVHD: PGS.TS D NG HOAI NGHĨA 600 Dong dien Ia Dong dien Ib Dong dien Ic 400 Iabc (A) 200 -200 -400 -600 0.5 1.5 time (s) 2.5 3.5 Hình 6.34 Dòng điện ba pha đ ng (khi tăng moment quán tốn ́ h) 400 300 200 Ia(A) 100 -100 -200 -300 0.5 1.5 Time 2.5 3.5 Hình 6.35 Dòng điện pha a đ ng (khi tăng moment quán tốn ́ h) 400 300 200 Ib(A) 100 -100 -200 -300 -400 0.5 1.5 Time 2.5 3.5 Hình 6.36 Dòng điện pha b đ ng (khi tăng moment quán tố́nh) HVTH: Hùnh Thanh Từng Trang 122 Luơ ̣n Văn Tha ̣c Số ̃ GVHD: PGS.TS D NG HOAI NGHĨA 400 300 200 Ic(A) 100 -100 -200 -300 -400 0.5 1.5 Time 2.5 3.5 Hình 6.37 Dòng điện pha c đ ng (khi tăng moment quán tố́nh) 6.6.2 Phương pháp FLω 1.4 1.2 Firef Fi (Webe) 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.5 1.0 1.5 2.0 time (s) 2.5 3.0 3.5 4.0 Hình 6.38 Tư thông của đô ̣ng (khi tăng moment quán tốn ́ h) 150 Wref W (rad/s) 100 50 0 0.5 1.0 1.5 2.0 time (s) 2.5 3.0 3.5 4.0 Hình 6.39 Tố c đô ̣ của đô ̣ng (khi tăng moment quán tính) HVTH: Hùnh Thanh Từng Trang 123 Luơ ̣n Văn Tha ̣c Số ̃ GVHD: PGS.TS D NG HOAI NGHĨA 10 MLref ML (N.m) -2 0.5 1.0 1.5 2.0 time (s) 2.5 3.0 3.5 4.0 Hình 6.40 Moment của đô ̣ng (khi tăng moment quán tốn ́ h) 30 25 20 15 Iuvw (A) 10 -5 -10 -15 0.5 1.0 1.5 2.0 time (s) 2.5 3.0 3.5 4.0 Hình 6.41 Dòng điện ba pha đ ng (khi tăng moment quán tố́nh) 30 25 20 15 Iu (A) 10 -5 -10 -15 0.5 1.0 1.5 2.0 time (s) 2.5 3.0 3.5 4.0 Hình 6.42 Dòng điện pha u đ ng (khi tăng moment quán tốn ́ h) HVTH: Hùnh Thanh Từng Trang 124 Luơ ̣n Văn Tha ̣c Số ̃ GVHD: PGS.TS D NG HOAI NGHĨA 20 15 Iv (A) 10 -5 -10 0.5 1.0 1.5 2.0 time (s) 2.5 3.0 3.5 4.0 Hình 6.43 Dòng điện pha v của đô ̣ng (khi tăng moment quán tốn ́ h) 20 15 Iw (A) 10 -5 -10 0.5 1.0 1.5 2.0 time (s) 2.5 3.0 3.5 4.0 Hình 6.44 Dòng điện pha w đ ng (khi tăng moment quán tốn ́ h) 6.6.3 Nhơ ̣n xét (khi tăng moment quán tố́nh ậ J = 0,0256 kg.m2) - Phương pháp FOω + Tư thông đô ̣ng thay đổ i không đá ng kể va bám theo giá tri ̣đă ̣t + Tố c đô ̣ của đô ̣ng gơn với thực tế xuớ t hiê ̣n thơi gian trễ ta ̣i thơi điể m ham ̃ đô ̣ng + Moment đô ̣ng dao đô ̣ng đáng kể ta ̣i thơi điể m khởi đô ̣ng đô ̣ng va ham ̃ đô ̣ng vỡ n bám sát giá tri ̣đă ̣t + Dòng điện ba pha đ ng tăng gần dòng kh̉i đ ng th̀i điể m ham ̃ đô ̣ng - Phương pháp FLω + Đáp ứng tư thông, tố c đô ̣ đô ̣ng thay đổ i không đáng kể va bám theo giá trị đặt HVTH: Hùnh Thanh Từng Trang 125 Luơ ̣n Văn Tha ̣c Số ̃ GVHD: PGS.TS D NG HOAI NGHĨA + Moment đô ̣ng dao đô ̣ng đáng kể th̀i điểm khởi đô ̣ng đô ̣ng va ham ̃ đô ̣ng vỡn bám theo giá tri ̣đă ̣t + Dòng điện ba pha của đô ̣ng không đổ i - Tóm lại : Sự thay đổ i moment quán tính cho ta thớ y đă ̣c tốn ́ h đô ̣ng củ a hai phương pháp điêu khiể n : tăng moment quán tố́nh sẽ gơy sự dao đô ̣ng lớn của moment đô ̣ng ta ̣i thơi điể m khởi đô ̣ng va ta ̣i thơi điể m ham ̃ đô ̣ng HVTH: Hùnh Thanh Từng Trang 126 Luơ ̣n Văn Tha ̣c Số ̃ GVHD: PGS.TS D NG HOAI NGHĨA ωhương K T LU N 7.1 Kết lu n: T trình khảo sát phương pháp điều khiển tuyến tính hóa đ ng không đồng b ba pha vƠ qua kết mô ph ng Matlab cho thấy m t cách tổng quan phương pháp nƠy: - Tốc đ vƠ t thông đ ng đáp ́ng nhanh, không vọt lố, không dao đ ng - Moment đ ng bám sát giá trị đặt - Dòng điện kh̉i đ ng hai lần dòng xác l p - Việc đóng c t tải không gơy ảnh hửng đáng kể đến tốc đ vƠ t thông đ ng - Việc thay đổi tốc đ không ảnh hửng đến t thông đ ng - Đáp ́ng t thông vƠ moment c lượng ắb c lượng” - Sự thay đổi moment tải vƠ moment quán tính đ ng cho thấy đặc tính đ ng phương pháp FLω: + Khi tăng moment tải, dòng điện ba pha đ ng tăng + Khi tăng moment quán tính s gơy dao đ ng l n moment đ ng th̀i điểm kh̉i đ ng vƠ th̀i điểm hƣm đ ng + Khi thay đổi moment tải vƠ moment quán tính, đáp ́ng t thông c lượng dòng vƠ áp thay đổi không đáng kể Phơn tích kết mô ph ng so sánh v i phương pháp FOω, sử dụng phương pháp FLω điều khiển đ ng KĐψ ba pha đạt yêu cầu (dựa giống đáp ́ng ̉ hai phương pháp) 7.2 Hư ng phát triển đề tƠi: - Thực hệ thực - Sử dụng b điều khiển PI m̀ thay cho vòng điều khiển tuyến tính phương pháp điều khiển tuyến tính hóa đ ng HVTH: Hùnh Thanh Từng Trang 127 Luơ ̣n Văn Tha ̣c Số ̃ GVHD: PGS.TS D NG HOAI NGHĨA TÀI LI U THAM KH O TÀI LI U TI NG VI T [1] Nguyễn Phùng Quang, ắĐiêu khiể n tự đô ̣ng truyên đô ̣ng điê ̣n xoay chiêu ba pha ”, nhƠ xuất giáo dục, 1996 [2] Dương Hoai Nghốã , ắωác phương pháp điều khiển phi tuyến điều ển đ ng không đông bô ̣”, ψáo cáo tổng kết đề tƠi nghiên ću khoa học cấp b 2008 [3] Nguyễn Phùng Quang, ắMatlab & Simulink”, NXψ Khoa ho ̣c va kỹ thuơ ̣t HƠ N i 2008 [4] Nguyễn Hữu Phúc, ắMáy điện 2-Phần máy điện quay”, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2007 [5] Nguyễn Đ́c Thành, ắMatlab ́ng dụng điều khiển”, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2005 [6] Trần Công Binh, ắHệ Thống Điều Khiển Số”, NXB Đại Học Bách Khoa TP.HCM, 2007 [7] Nguyễn Văn Hòa, ắωơ s̉ tự đ ng điều khiển trình”, NXB Giáo Dục, 2004 HVTH: Hùnh Thanh Từng Trang 128 Luơ ̣n Văn Tha ̣c Số ̃ GVHD: PGS.TS D NG HOAI NGHĨA TÀI LI U TI NG ANH [1] Erik Etien, Sébastien Cauet, Laurent Rambault, Gérard Champenois ắControl of an induction motor using sliding mode linearization”, Int J Appl Math Comput Sci., 2002 [2] Oscar Barambones, Patxi Alkorta, Aitor J Garrido, I Garrido and F.J Maseda, ắAn adaptive sliding mode control scheme for induction motor drives”, Issue 1, Vol 1, 2007 [3] Rachid Beguenane, Mohand A Ouhrouche, Andrzej M Trzynadlowski, ắStator Resistance Tuning in an Adaptive Direct Field-Orientation Induction Motor Drive at Low Speeds”, The 30th Annual ωonference of the IEEE Industrial Electronics Society, November - 6, 2004 [4] Shuo Chen, Mineo Tsuji, Shin-ichi Hamasaki, Tatsunori Motoo ắA Mechanical Sensorless Vector-Controlled Induction Motor System with Parameter Identification by the Aid of Image Processor”, The 30th Annual ωonference of the IEEE Industrial Electronics Society, November - 6, 2004 [5] Sifat Shah, A Rashid, MKL Bhatti ắDirect Quadrate (D-Q) Modeling of 3-Phase Induction Motor Using MatLab / Simulink”, Canadian Journal on Electrical and Electronics Engineering Vol 3, No 5, May 2012 [6] K L Shi, T F Chan, Y K Wong and S L Ho ắModelling and Simulation of the Three-Phase Induction Motor Using Simulink”, Int J Elect Enging Educ., Vol 36, pp 163ậ172 Manchester U.P., 1999 [7] Alnasir, Z.A., Almarhoon A.H ắDesign of Direct Torque Controller of Induction Motor (DTω)”, ISSN : 0975-4024, Vol No Apr-May 2012 [8] LiuKou Road, Yangliuqing Town, Xiqing District, Tianjin ắDesign and Simulation of PMSM Feedback Linearzation ωontronl System”, e-ISSN: 2087-278X, Vol.11, No.3, March 2013 [9] Gerald Christopher Raj, Dr P Renuga, M Arul Prasanna ắImproved Indirect Rotor Flux Oriented ωontrol of PMW Inverter Fed Induction Motor Drivers”, Vol 01, No 03, Dec 2010 HVTH: Hùnh Thanh Từng Trang 129 Luơ ̣n Văn Tha ̣c Số ̃ GVHD: PGS.TS D NG HOAI NGHĨA [10] K L SHI, T F ωHAN, Y K WONG and S L HO, ắModelling And Simulation of The Three Phase Induction Motor Using Simulink”, Vol 36, pp 163±172 Manchester U.P., 1999 [11] Sifat Shah, A Rashid, MKL ψhatti, ắDirect Quadrate (D-Q) Modeling of 3-Phase Induction Motor Using MatLab / Simulink”, Canadian Journal on Electrical and Electronics Engineering Vol 3, No 5, May 2012 [12] T.S Kwon, M.H Shin, D.S.Hyun, ắSpeed Sensorless Flux_Oriented Control of Induction Motor in the Field weaking Region Using Luenberger Observer”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol 20, no 4, July 2005 [13] S.H Kim, T.S Park, J Y Yoo, G T Park ắ Speed Sensorless Vector Control of an Induction Motor Using Neural Network Speed Estimation” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.48, no.3, pp.609-614, June 2001 [14] D.Ponce Cruz, J.J.R Rivas, ắInduction Motor Space Vector Control Using Adaptive Reference Model Direct and Indirect Methods; IEEE Press, 2000 [15] A.M Trzynadlowski ắ The Orientation Principle in Control of Induction Motors” Kluwer Academic Publishers, 1994 [16] H Tsai, A.Keyhani, J.A decko, D.A.Selin, ắDevelopment of a Neural Network Based Saturation Model for Synchronous Generator Analysis”, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol 10, no 4, pp 617-624, Dec.1995 [17] G Kohlrusz, D Fodor, ắωomparison Of Scalar And Vector Control Strategies Of Induction Motors”, Vol 39(2) pp 265-270 (2011) [18] Meziane.Salima, Toufouti.Riad, Benalla.Hocine ắ Applied Input-Output Linearizing Control For Hight-Performance Induction Motor”, 2008 Jatit [19] Alan Mullane, G Lightbody and R Yacamini ắωomparison Of ωascade and Feedback Linearisation Scheme For DC Link Voltage Control in a Grid Connected Wind Turbine”, Rev Energ Ren : Power Engineering (2011) [20] Kanungo Barada Mohanty, Madhu Singh, ắFeedback Linearizing Control of Induction Motor Drive by P-I Controlers in RTDS Environment”, Vol 1, no 4, December 2013 HVTH: Hùnh Thanh Từng Trang 130 S K L 0 [...]... isd 3.3 ωác phương pháp điều khiển đ ng cơ không đồng b ba pha [4]: 3.3.1 Đại cương về các phương pháp điều khiển đ ng cơ KĐψ ba pha: Trong chương nƠy, tác giả t p trung tìm hiểu các phương pháp điều khiển đ ng cơ đang được sử dụng phổ biến hiện nay: - Điều khiển đ ng cơ không đồng b bằng cách thay đổi tần số nguồn áp (V/f = const) - Điều khiển trực tiếp moment đ ng cơ không đồng b : Phương pháp DTω (Direct... Control) - Điều khiển định hư ng t thông rotor đ ng cơ không đồng b : Phương pháp FOω (Flux Oriented Control) Trong đó phương pháp FOω được tìm hiểu sơu trong lu n văn nƠy vì đơy lƠ phương pháp đang phổ biến trong lĩnh vực truyền đ ng điện xoay chiều ba pha Đồng th̀i kết quả mô ph ng điều khiển đ ng cơ bằng phương pháp FOω lƠ cơ s̉ để so sánh v i phương pháp điều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa FLω (Feedback... chóng Trong lý thuyết điều khiển hiện đại, đ ng cơ không đồng b ba pha được xem lƠ m t đối tượng phi tuyến (vì mô hình toán học của đ ng cơ không đồng b được mô tả bằng các phương trình vi phơn b c cao) Để điều khiển đ ng cơ m t cách chính xác, ta phải áp dụng các phương pháp điều khiển phi tuyến như: điều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa (Feedback linearization control - FLω), điều khiển trượt (sliding... hình đ ng cơ không đồng b lý tưởng 2.4.2 Xơy dựng vector không gian: ψiểu diễn vector không gian cho các đại lượng ba pha Đ ng cơ không đồng b (ĐωKĐψ) ba pha có ba cu n dơy stator bố trí trong không gian như hình v sau: Hình 2.1: Sơ đồ đấu dơy vƠ điện áp stator của ĐωKĐψ ba pha ψa điện áp cấp cho ba đầu dơy của đ ng cơ t lư i ba pha hay t b nghịch lưu, biến tần; ba điện áp nƠy th a mƣn phương trình:... ba pha rotor lồng sóc Sử dụng phần mềm Matlab/Sinmulink để mô ph ng hệ thống Phạm vi nghiên ću: Nghiên ću các phương pháp điều khiển đ ng cơ không đồng b , trong đó có phương pháp điều khiển định hư ng trừng (FOω) để lấy kết quả lƠm m u so sánh Đề tƠi nƠy t p trung nghiên ću, xơy dựng giải thu t điều khiển tuyến tính hóa dựa trên mô hình toán học của đ ng cơ vƠ mô ph ng phương pháp điều khiển tuyến. .. sử dụng để điều khiển đ ng cơ, có hai phương pháp chính: + Điều khiển định hư ng trừng (FOω) bao gồm: phương pháp điều khiển vector trực tiếp vƠ phương pháp điều khiển vector gián tiếp [3] + Điều khiển trực tiếp moment đ ng cơ: DSω (Direct self control) và DTC (Direct torque control) NgƠy nay, cùng v i sự phát triển mạnh m của lý thuyết điều khiển tự đ ng, kỹ thu t điều khiển đ ng cơ không đồng b cũng... thể điều khiển tốc đ của đ ng cơ     i  sd  i  T   e  sq (2.4.18) Khi đó phương pháp mô tả ĐωKĐψ ba pha giống như đối v i đ ng cơ m t chiều ωho phép xơy dựng hệ thống điều chỉnh truyền đ ng ĐωKĐψ ba pha tương tự như trừng hợp sử dụng đ ng cơ điện m t chiều Điều khiển tốc đ ĐωKĐψ ba pha thông qua điều khiển hai phần tử của dòng điện isd và isq 2.4.3 Xơy dựng mô hình mô tả đ ng cơ KĐψ ba pha: ... ng cơ điện dùng trong công nghiệp, nông nghiệp, lơm nghiệp,… đều lƠ đ ng cơ điện không đồng b vì nó cấu tạo đơn giản, dễ v n hƠnh, giá thƠnh r Máy điện không đồng b cũng có tính thu n nghịch, t́c lƠ có thể lƠm việc ̉ hai chế đ : đ ng cơ vƠ máy phát, nhưng chủ yếu dùng ̉ chế đ đ ng cơ vì ̉ chế đ máy phát máy điện không đồng b có đặc tính lƠm việc không tốt l m so v i máy điện đồng b Máy điện không đồng. .. thu t điều khiển hệ thống điều khiển FOω của ĐωKĐψ ba pha rotor lồng sóc Nghiên ću lý thuyết và xơy dựng giải thu t điều khiển tuyến tính hóa vƠo hệ thống điều khiển ĐωKĐψ ba pha rotor lồng sóc So sánh kết quả mô ph ng bằng Matlab/Simulink của phương pháp điều khiển tuyến tính hóa (FLω) v i phương pháp điều khiển định hư ng trừng (FOω) là phương pháp đang được sử dụng phổ biến hiện nay Tìm hiểu phần... áp dụng các phương pháp ph́c tạp vƠ điều khiển đ ng cơ không đồng b ngƠy cƠng trở nên dể dƠng hơn M t trong những phương pháp tối ưu hiện nay lƠ phương pháp điều khiển định hư ng t thông (field oriented control-FOC) Phương pháp FOω gồm các loại sau: điều khiển định hư ng theo t thông stator vƠ điều khiển định hư ng theo theo t thông rotor Tuy nhiên phương pháp điều khiển định hư ng theo t thông rotor