NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH : TỰ ĐỘNG HOÁ NGÀNH : TỰ ĐỘNG HOÁ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU Học viên : Người hướng dẫn khoa học: TS Võ Quang Vinh NGUYỄN ĐÌNH KHOÁT THÁI NGUYÊN - 2008 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Nguyễn Đình Khoát THÁI NGUYÊN - 2008 http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP ***** CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Trong vài năm gần có số nhà khoa học nước giới, quan tâm nghiên cứu hệ truyền động trực tiếp moment, chủ yếu tập trung vào động không đồng Đối với động đồng nam châm vĩnh cửu vấn đề quan tâm nghiên cứu, chưa có công trình khoa học công THUYẾT MINH bố cách đầy đủ có tính thực nghiệm LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết luận văn hoàn toàn trung thực ĐỀ TÀI: Tác giả luận văn NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU Học viên: Nguyễn Đình Khoát Lớp: CHK8 Chuyên ngành: Tự động hoá Người hướng dẫn khoa học:TS Võ Quang Vinh Ngày giao đề tài: 01/10/2007 Ngày hoàn thành:30/04/2008 KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC T.S.NGUYỄN VĂN HÙNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN TS VÕ QUANG VINH Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HỌC VIÊN NGUYỄN ĐÌNH KHOÁT http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.11 Kết luận chương MỤC LỤC trang Lời cam đoan 44 Chƣơng : Điều khiển trực tiếp moment tối ƣu dòng điện 46 3.1 Xây dựng quy luật điều khiển tỷ lệ tối ưu T/I (MTPA) 47 Mục lục 3.1.1 Xây dựng quy luật giới hạn dòng điện Các chữ viết tắt 3.1.2 Xây dựng quy luật giới hạn điện áp 48 Danh mục bảng 3.1.3 Cấu trúc điều khiển tỷ lệ tối ưu moment/ dòng điện (T/I) 51 Danh mục hình vẽ đồ thị 3.1.4 Xác định Moment số công suất không đổi 51 Mở đầu Chƣơng : Tổng quan hệ thống truyền động ĐCĐBNCVC 10 3.2 Các phương pháp xây dựng quy luật giới hạn I U 1.1 Khái quát 10 1.2 Động học động đồng nam châm vĩnh cửu 12 3.2.1.2 Vận hành để moment đạt giá trị cực đại 1.2.1 Phương trình ĐCĐBNCVC hệ tọa độ (a, b, c) 14 52 3.2.1 Vận hành từ thông tối ưu 3.2.1.1 Xây dựng giới hạn dòng điện điện áp 48 54 3.2.1.3 Vận hành từ thông tối ưu 54 54 55 3.2.2 Vận hành biến đổi PWM với máy bù áp 55 1.2.2 Phương trình ĐCĐBNCVC hệ tọa độ (d, q) 21 1.2.3 Phương trình ĐC hệ tọa độ từ thông stator (x, y) 22 3.2.2.1 Vận hành máy bù áp nghỉ 55 23 3.2.2.2 Sự vận hành với bù áp 55 1.3.1 Vấn đề chung điều khiển vectơ 23 3.2.2.3 Đặc tính vận hành biến đổi PWM với máy bù áp 56 1.3.2 Sơ đồ điều khiển vectơ dòng điện 25 1.3 Các sơ đồ điều khiển ĐCĐBNCVC * Kết mô 57 26 3.3 Kết luận chương 62 Chƣơng : Điều khiển trực tiếp moment ĐCĐBNCVC 27 Tài liệu tham khảo 63 2.1 Điều khiển từ thông stator 27 Phần phụ lục 66 2.2 Điều khiển moment 29 2.3 Lựa chọn vectơ điện áp 30 3.4 Ước lượng từ tông stator, moment điện từ 32 2.5 Thiết lập hiệu chỉnh từ thông 34 2.6 Thiết lập bảng chuyển mạch 36 2.7 Cấu trúc hệ thống điều khiển trực tiếp moment 37 2.8 Ảnh hưởng điện trở stator DTC 38 2.9 Bù ảnh hưởng điện trở stator 39 1.4 Kết luận chương 2.9.1 Sử dụng biến đổi PI 39 2.9.2 Ước lượng điện trở stator trạng thái nghỉ động 40 2.10 Mô so sánh kết 42 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình Ý nghĩa Trang DTC (Direct Torque Control): điều khiển trực tiếp 1.1 Mô hình động đồng ba pha với rotor có cấu trúc cực lồi ĐCĐB : động đồng 1.2 Mô hình động đồng ba pha với rotor có cấu trúc cực tròn NCVC : nam châm vĩnh cửu 1.3 Từ thông rotor stator hệ tọa độ PMSM (Permanent Magnet Synchronus Motor) : động đồng nam châm vĩnh cửu 2.1 Bộ biến tân MTPA (maximum torque-per-ampere): quy luật điều khiển tỷ lệ tối ưu moment/dòng điện 2.2 Vectơ điện áp tạo biến tần 2.3 Sai lệch vectơ từ thông stator 2.4 Sự lựa chọn vectơ điện áp tùy thuộc theo vùng, với S = DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.4 Sơ đồ điều khiển vectơ truyền động ĐCĐBNCVC 2.5 Thuận toán tính tích phân Hu Wu Trang Ý nghĩa 2.6 Cấu trúc ước lượng 2.1 Bảng lựa chọn vectơ điện áp điều khiển trễ moment vị trí 44 2.7 Hàm đầu hiệu chỉnh moment Thông số ĐCĐBNCVC nghiên cứu 80 2.8 Biến thiên moment sử dụng hiệu chỉnh trễ vị trí Thông số ĐCĐBNCVC nghiên cứu 80 2.9 Cấu trúc hệ thống DTC động đồng NCVC 2.10 Sơ đồ khối điều khiển trực tiếp moment động đồng NCVC 2.11 Sơ đồ cấu trúc DTC ĐCĐBNCVC có bù Rs 2.12 Cấu trúc bù điện trở PI 2.13 Mô matlab điều khiển vị trí 2.14 Các đặc tính động điều khiển trễ vị trí 3.1 Điều khiển quy luật T, S 3.2 Biểu diễn giá trị  với quy luật điều khiển 3.3 Cấu trúc điều khiển tỷ lệ tối ưu T/I 3.4 Lưu đồ thuật toán điều khiển moment số công suất không đổi 3.5 Biến đổi PWM sử dụng cho từ thông tối ưu 3.6 Giải pháp biến đổi PWM với máy bù áp 3.7 Quỹ đạo dòng điện phương pháp vận hành từ thông tối ưu 3.8 Quỹ đạo dòng điện phương pháp vận hành biến đổi PWM với máy bù áp Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.9 Biểu diễn đặc tính moment, dòng điện hãm tốc phương pháp MỞ ĐẦU vận hành từ thông tối ưu 3.10 Biểu diễn đặc tính moment, dòng điện hãm tốc phương pháp Nguyên tắc truyền động điều chỉnh động đồng biết đến từ thập niên 30 Tuy nhiên ứng dụng thập kỷ 60, vận hành biến đổi PWM với máy bù áp nhờ phát minh mới, cho phép thực truyền động điều chỉnh tốc độ mức độ hoàn chỉnh.tốc độ mức độ hoàn chỉnh Trong năm gần với phát triển mạnh mẽ ngành điện tử công suất, biến đổi công suất ngày nhanh hơn, mạnh mẽ mặt khác với phát triển ngành điện tử học điều khiển, ngành tin học tạo điều khiển dễ dàng cho việc ứng dụng chương trình số vào toàn hệ thống Máy điện đồng nam châm vĩnh cửu hợp với loại hình truyền động Loại máy ứng dụng vào hệ thống tự động, đòi hỏi đồng tuyệt đối, ứng dụng máy công cụ, tàu điện truyền động trực tiếp lĩnh vực tự động hóa Trong ứng dụng thế, số động đồng có công suất vài kilo Watts sử dụng rộng rãi Các động quay theo tần số áp đặt, với phương pháp cho phép tránh trục truyền dẫn học với khớp Một số lợi ích khác động đồng nam châm vĩnh cửu quan tâm Đặc tính tương quan moment ngẫu lực - moment quán tính, tương quan công suất - trọng lượng, động đồng nam châm vĩnh cửu tối ưu so loại máy điện khác Điều không làm ảnh hưởng đến hiệu hệ thống truyền động, có giá thành thấp, bảo quản dễ dàng phận cổ góp điện, sử dụng máy điện thích hợp thuận lợi môi trường có chất ăn mòn bụi bẩn Tuy nhiên loại máy có bất tiện, tính chất phức tạp điều khiển với phận biến đổi đòi hỏi mạch điện tử phức tạp, giá thành mức cao, điều dẫn đến giá thành toàn hệ thống truyền động cao Mặt khác tiến kỹ thuật cho phép thực biến đổi ngày tinh vi mạch điện ngày chắn Điều khiển vectơ Hass đề nghị năm 1969, Blaschke năm 1972, Bose năm 1986, cho phép điều khiển dòng điện xoay chiều gần điều khiển dòng liên tục Yêu cầu chung điều khiển điều chỉnh moment từ thông máy Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn điện, động học moment nhanh, từ phương pháp sở để Đóng góp có ý nghĩa luận văn đề xuất xây dựng quy luật điều khiển tỷ thực ứng dụng kỹ nghệ tay máy, người máy, máy công cụ, điều lệ tối ưu moment/dòng điện (T/I), kết mô chứng minh khiển tàu điện,… Tuy nhiên cấu trúc đòi hỏi phải biết xác, cách tuyết phục ý nghĩa thực tiễn đề tài Điều khiển trực quy cảm biến vị trí đất tiền làm giảm khả vận hành hệ thống luật, đáp ứng moment nhanh nhiều so với phương pháp điều vectơ (nhanh Trong năm gần đây, tiến lĩnh vực điện tử công suất, sử dụng máy điện xoay chiều, cho phép thực truyền động từ  lần), giảm tổn thất động Các chƣơng nội dung nhƣ sau : với tốc độ thay đổi mức độ cải thiện cao cho phép dễ dàng ứng dụng Chƣơng : Tổng quan hệ thống truyền động đồng NCVC máy điện vào hệ thống tự động hóa đòi hỏi đồng tuyệt chất lượng Chƣơng : Điều khiển trực tiếp moment động đồng NCVC truyền động cao, khả vận hành tốt, hệ thống truyền động sử dụng máy điện Chƣơng : Điều khiển trực tiếp moment ĐCĐBNCVC tối ƣu dòng điện đồng nam châm vĩnh cửu đáp ứng yêu cầu chuyên biệt Việc nghiên Trong trình thực luận văn, hướng dẫn Tiến sỹ Võ Quang cứu ứng dụng loại hình truyền động vấn đề có tính cấp thiết Vinh, tác giả nỗ lực thực để hoàn thành nội dung đề thuộc hướng lĩnh vực nghiên cứu quan trọng có tình thời nghiên cứu Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn thầy trước việc định Bằng cách chọn lựa chiến lược điều khiển trực tiếp moment xây dựng hướng rõ nét góp nhiều ý kiến quý báu cho luận văn quy luật điều khiển tỷ lệ tối ưu moment/dòng điện động đồng nam Do hạn chế thời gian kiến thức thân chắn châm vĩnh cửu, xem phát mới, kết thực luận văn nhiều khiếm khuyết, tác giả hạnh tiếp nhận mô thực nghiệm chứng minh tính khả thi đề tài ý kiến phê phán nội dung đề cập luận văn Các nghiên cứu lý thuyết trình bày xây dựng quy luật điều khiển tỷ lệ tối ưu moment/dòng điện xem phương pháp Trong điều khiển trực tiếp moment máy điện đồng với từ thông moment ước lượng trước Việc ước lượng từ thông moment thực cách đo điện áp chiều biến tần dòng stator Một chuyển mạch để lựa chọn vectơ điện áp mà đầu không phụ thuộc vị trí rotor đề nghị Như phương pháp điều khiển trực tiếp moment máy điện đồng không cần cảm biến để xác định vị trí rotor, mà phương pháp trước thực Những mô chiến lược điều khiển, áp dụng vào máy điện hỗ trợ đặc lực cách mô hình hóa toàn hệ thống, nhờ phần mềm Matlab kết hợp với Simulink Các tiến luật văn nhận thấy biến đổi, mạch điều khiển nhằm làm cho hệ thống gọn nhẹ thích nghi dễ dàng với ứng dụng, luận văn đề xuất xét ảnh hưởng điện trở stator đưa phương pháp R, tham số động cần đến điều hiển trực tiếp moment Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 11 Động đồng kích từ nam châm vĩnh cửu có ưu điểm hai loại Chƣơng TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ động chiều động xoay chiều không đồng nữa, NAM CHÂM VĨNH CỬU (ĐCĐBNCVC) có tách biệt phần cảm phần ứng nên dễ dàng điều chỉnh tốc độ moment  Tiêu chuẩn thiết kế động servo đồng dùng cho truyền động máy 1.1 Khái quát Để biến đổi điện thành động điện đồng - Mật độ từ thông khe hở không khí cao thiết bị điện sử dụng rộng rãi công nghiệp Hệ truyền động điều khiển tốc độ động đồng ba pha ngày sử dụng rộng rãi với giải công suất từ vài trăm W đến hàng trăm MW Nó chiếm vị trí quan trọng hệ truyền tự động Ở giải công suất lớn cực lớn hoàn toàn chiếm ưu Tuy công suất nhỏ vừa phải cạnh tranh với truyền động động đồng công suất nhỏ ý nghiên cứu ứng - Tỷ số "công suất/trọng lượng" cao (công suất lớn có thể/ khối lượng động cơ) - Tỷ số "moment/quán tính" lớn (để đạt gia tốc lớn) - Moment (đập mạch moment nhỏ) tốc độ thấp (để đạt độ xác cao vị trí) - Có thể điều khiển moment mở máy dụng thay động chiều động không đồng Đặc biệt máy điện đồng nam châm vĩnh cửu sử dụng rộng rãi truyền động secvô công suất nhỏ máy công cụ (thí dụ động trục - Tốc độ vận hành cao - Có khả sinh moment lớn (thời gian tăng tốc, giảm tốc ngắn) - Hiệu suất cao hệ số cos cao chính, truyền động vị trí,…) kỹ thuật rôbôt Động đồng có ưu điểm định so sánh với động không đồng lĩnh vực truyền động Đông đồng kích thích dòng điện chiều nên làm việc với cos = 1, không cần lấy công suất phản kháng từ lưới điện Hệ số công suất lưới điện nâng lên, giảm điện áp rơi tổn hao công suất đường dây So với hệ truyền động động không đồng bộ, động đồng nam châm vĩnh cửu không gây tổn hao đồng rotor có hiệu suất cao Do tổn thất đồng tổn thất sắt thấp tập trung stator nên việc làm mát thuật tiện Do hiệu suất cao nên cho phép giảm kích thước, đặc tính máy thay đổi nhiều tùy thuộc vào loại nam châm cách bố trí chúng rotor So với động chiều, động đồng nam châm vĩnh cửu không cần vành trượt chổi than đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hệ làm việc tin cậy, phải bảo dưỡng Động đồng nam châm vĩnh cửu có khả làm việc với tốc độ thấp cao vùng tốc độ mà truyền động động chiều khó đạt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên công cụ, tay máy robot phải thỏa mãn yêu cầu sau : http://www.lrc-tnu.edu.vn - Cấu trúc vững Có thể thỏa mãn yêu cầu sử dụng điều khiển vector máy điện đồng nam châm vĩnh cửu Nguyên lý làm việc: ĐCĐBNCVC làm việc dựa tương tác từ trường quay cuộn stator tư trường nam châm vĩnh cửu đặt rotor tạo nên Khi số đôi cực từ trường stator rotor nhau, vận tốc quay từ trường (chế độ đồng bộ), xuất lực kéo điện từ cực từ stator rotor hình thành mômen điện từ Động khởi động tác dụng moment không đồng hình thành tương tác từ trường rotor dòng điện dây quấn stator Khi đạt tới vận tốc gần đồng bộ, nhờ tác dụng từ trường quay stator cực từ nam châm vĩnh cửu, rotor kéo vào đồng Động đồng nam châm vĩnh cửu, khởi động không đồng có nhiều ưu điểm so với động đồng phản kháng động đồng từ trễ Chỉ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 12 13 số lượng (, cos) cao hơn, trọng lượng kích thước máy bé d có công suất, khả tải ổn định tần số quay lớn  1.2 Động học động đồng nam châm vĩnh cửu Máy điện đồng ba pha kích thích vĩnh cửu có kết cấu phía stator giống ĐCKĐB: Đó hệ thống cuộn dây nhận nguồn cung cấp điện ba pha Khi đặt điện áp xoay chiều ba pha lên hệ thống cuộn dây phía stator tạo dòng stator, gây Cuộn dây pha V  usv isv q nên điện áp cảm ứng phía rotor xuất dòng rotor Dòng phía stator có tác dụng tạo nên từ thông stator, rotor nguyên nhân sinh mômen rotor quay máy điện Điều kiện để xảy cảm ứng tạo moment tồn usw "sự trượt" định chuyển động quay rotor vetor từ thông isw stator, nguyên tắc hoạt động ĐCKĐB máy điện đồng ba pha Cuộn dây pha W kích thích vĩnh cửu có hệ thống nam châm vĩnh cửu gắn chặt bề mặt usu stator Trục chuẩn isu Cuộn dây pha U Nghĩa là: Từ thông luôn tồn tại, không nhu cầu trượt tốc độ để cảm ứng từ stator sang rotor máy điện hoạt động hoàn toàn đồng Hình 1.1 Mô hình động đồng ba pha với rotor có cấu trúc cực lồi Mô hình động đồng nam châm vĩnh cửu minh họa hình 1.1 hình 1.2 d  Cuộn dây pha V  usv isv q usu usw Cuộn dây pha W isw stator Trục chuẩn isu Cuộn dây pha U Hình 1.2 Mô hình động đồng ba pha với rotor có cấu trúc cực tròn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 14 15 Sự khác ĐCKĐB ĐCĐB khác phương Trong từ thông as, bs, cs, xác định sau : thức sản sinh từ thông rotor Từ thông rotor ĐCKĐB tạo nên as = Lasasias + Lasbsibs + Lascsics + asm dòng kích từ isd, thành phần dòng stator, từ thông rotor ĐCĐB bs = Lbsasias + Lbsbsibs + Lbscsics + bsm tạo nên cuộn kích thích biệt lập với cuộn dây stator, cs = Lcsasias + Lcsbsibs + Lcscsics + csm phiến nam châm vĩnh cửu bố trí đặn bề mặt rotor, lý (1.2) Viết dạng ma trận sau : dòng điện stator dòng tạo mômen quay isd không dòng kích từ Uabcs = rsiabcs + ĐCĐB sử dụng cuộn kích từ biệt lập có cấu trúc học hình 1.1 (còn d abcs dt gọi ĐCĐB cực lồi), loại kích thích nam châm vĩnh cửu hình 1.2 (còn gọi ĐCĐB cực tròn hay ẩn)  U as  rs 0  U   0 r  s  bs     U cs  0 rs  Qua mô hình động đồng nam châm vĩnh cửu ta thấy: từ thông rotor phân cực, có hướng quán cố định Tính định hướng quán phụ thuộc vào cấu trúc học máy điện làm đơn giản nhiều việc xây  d as    i as   dt  i    dbs   bs   dt  i cs   d   cs   dt  (1.3) Các dây quấn stator lệnh góc 1200 từ thông asm, bsm, csm tạo dựng mô hình điều khiển/ điều chỉnh động Nếu ĐCKĐB ta phải tìm cách ước lượng biên độ từ thông rotor nam châm vĩnh cửu có dạng hàm tuần hoàn độ dời góc rotor r, giả sử theo luật hình sin, biên độ từ thông m tạo nam châm vĩnh cửu, ta có: ĐCĐB biên độ biết trước asm = m sin r Nếu ĐCKĐB ta phải tìm cách tính góc pha từ thông rotor để điều chỉnh điều khiển tựa theo nó, ĐCĐB góc pha ban đầu biết trước liên tục theo dõi xác máy đo tốc độ quay rotor Hình 1.1 hình 1.2 cho phép áp dụng cách thuận lợi phương       csm = m sin   r    pháp điều chỉnh tọa độ dq mà không cần quan tâm đến tọa độ  Hệ thống kích thích cuộn kích dòng kích tương ứng đó, điều cho phép   bsm = m sin   r    Trong : r : độ dời góc rotor m : biên độ từ thông tạo NCVC ta cần xét đến loại ĐCĐB nam châm vĩnh cửu kiểu cực tròn đầy đủ 1.2.1 Phƣơng trình động hệ tọa độ (a, b, c) Phƣơng trình từ thông : Phƣơng trình điện áp : as = L ls  L m  L cos 2 r i as    L m  L m cos   r     i bs    Sử dụng định luật Kirchhoff2, có phương trình vi phân Trường hợp riêng cho dây quấn stator, phương trình cân điện áp sau: Uas = Rsias + d as dt d bs Ubs = Rsibs + dt      1   L m  L m cos   r     i cs + m sin r    +         L m  L m cos   r     i cs   L ls  L m  L m cos   r    i bs       bs =   (1.1)     L m  L m cos  r  i cs   m sin   r        +  d cs Ucs = Rsics + dt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên  http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 16  1   17  1    L ls  L m  L m  L m    1 Ls =  L m L ls  L m  L m       L m  L m L ls  L m     cs =   L m  L m cos   r     i cs    L m  L m cos  r  i bs           +  L ls  L m  L m cos   r    i bs   m sin   r         Viết vectơ từ thông dạng ma trận từ thông diễn tả sau : abcs = Ls iabcs + m  i as  x i bs  i cs    bs = 1   L m i as  L ls  L m i cs  L m i cs   m sin   r    2   cs = 1   L m i as  L m i cs  L ls  L m i bs   m sin   r    2         (1.7)     Đối với động đồng nam châm vĩnh cửu rotor hình tròn đường sức từ theo trục d, q giống nhau, ta có : Rmq = Rmd Vì : s 2N 2N  Lm = 3R mq 3R md Ma trận Ls trở thành :  1  L ls  L m  L m  L m   L  L  L  L ls m m  m  1  L m  L m L ls  L m            sin   r   i as  i    sin           r  bs     i cs     sin   r       (1.10) Từ ta có phương trình cân điện áp dạng vectơ sau : Uabcs = rs iabcs + d abcs / dt Uabcs = rs iabcs + Ls diabcs / dt + dm / dt (1.11) Ở :    cos   r r    d m     m  r cos   r    dt        r cos   r        (1.12) Bằng cách dùng ma trận đảo L s1 biến đổi phương trình ta : di abcs d m  Ls1 rs i abcs  Ls1  Ls1 U abcs dt dt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên (1.9) abcs = Ls iabcs + m = (1.6)  1  1    L ls  L m  L m cos  r  L m  L m cos   r     L m  L m cos   r          1     Ls =  L m  L m cos   r    L ls  L m  L m cos 2  r     L m  L m cos  r       1      L m  L m cos   r     L m  L m cos  r L ls  L m  L m cos 2  r         Lm  : Mặt trận điện cảm stator Ls sau : s  as = L ls  L m i as  L m i cs   m sin  r  1  1      Lls  Lm  Lm cos  r  Lm  Lm cos  r     Lm  Lm cos  r                  Lm  Lm cos  r    Lls  Lm  Lm cos  r     Lm  Lm cos  r  3        1      L  L cos    L  L cos  L  L  L cos          m m r m m r ls m m r 3        sin   r        sin   r           sin   r       (1.8) http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên (1.13) http://www.lrc-tnu.edu.vn 72 73 #include ssSetNumSampleTimes( S, 1); ssSetNumIWork( S, 2); #ifndef MATLAB_MEX_FILE ssSetNumRWork( S, 1); #include ssSetNumPWork( S, 0); #include  #include #endif static void mdlInitializeSampleTimes(SimStruct *S)  /* input argument access macros */ #define NUM_IN_ARGS #define AMPLE_TIME #define pi real_T sampleTime=(real_T) SAMPLE_TIME; (maxGetPr(ssGetSFcnParam(S, 0))0 3.14159265 /* set sample time from parameter list */ if (sampleTime==-1.0) /* inherited*/ static void mdlInitializes(SimStruct *S)   ssSetSampleTime(S, ), INHERITED_SAMPLE_TIME); ssSetNumSFcnParams(S, NUM_IN_ARGS); ssSetOffsetTime(S, 0, FIXED_IN_MINOR_STEP_OFFSET); if(ssGetNumSFcnParams(S) !=ssGetSFcnParamsCount(S))   else if ((sampleTIme==0.0)) /* continuous */ # ifndef MATLAB_MEX_FILE  rti_msg_error_set(RTI_SFUNCTION_PARAM_ERROR); # endif ssSetSampleTime(S, 0,CONTIUOUS_SAMPLE_TIME); ssSetOffsetTime(,0, FIXED_IN_MINOR_STEP_OFFSET); } else /* discrete*/ { ssSetSampleTimes(S, 0, samleTime); ssSetOffsetTime(S, 0, 0.0); } } #define MDL_INITIALIZE_CONDITIONS #if defined(MDL_INITIALIZE_CONDITIONS) static void mdlIntitializeConditions(SimStruct*S) { return;  ssSetNumContStates( S, 0); ssSetNumDiscStates( S, 1); ssSetNumInputPorts( S, 1); ssSetNumOutputPorts( S, 1); ssSetInputPortWidth( S, 0, 1); ssSetOutputPortWidth( S, 0, 1); } #endif ssSetInputPortDirectFeedThrough(S, 0, 1); Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 74 75 static void mdlOurputs(SimStruct *S, int_ T tid) { InputRealPtrsType uPtrs = ssGetInputPortReslSignalPtrs(S,0); real_T * y = ssGetOutputPortRealSignal(S,0); real_T temp; temp = (*uPtrs0; if((temp>=-pi/6)&&(temp=-pi/6)&&(temp=-pi/2)&&(temp=-pi)&&(temp=-5*pi/6)&&(temp-pi/2)&&(temp Tmax(n) #include "cg_sfun.h" Tmax(n) = T; #endif luuId(n) = Id; Phụ lục 5: Chương trình mô điều khiển tỷ lệ tối ưu moment/ luuIq(n) = Iq; luuIgh(n) = Igh; dòng điện (T/I) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 96 97 end; m = 1; Id = Id + buocve; Wr = Wrgh1; end while Wr < Wrgh2 Igh = Igh + 10* buocve; syms x y; end f1 = x.^2+y.^2 - Imax^2; f2 = (((x+F/Ld)*Ld*Wr*(P/2))/(E/sqrt(2)))^2+ % Tim goc Wr gioi han tren (diem lam viec momen cuc dai) (y*Lq*Wr*(P/2)/(E/sqrt(2)))^2 - 1; Id = luuId(n); [x y] = solve(f1, f2); % Diem giao giua duong Elipse voi duong tron Iq = luuIq(n); x = eval(x); syms We x y; y = eval(y); [We] = solve('(((Id+F/Ld)*Ld*We)/(E/sqrt(2)))^2+ for i = 1: length(y) (Iq*Lq*We/(Esqrt(2)))^2 = 1'); if(imag(y(i)==0&(rela(y(i)) > 0) Wegh = eval(We); Idw(m) = x(i); for i = 1: length(Wegh) Iqw(m) = y(i); if Wegh(i) > end; Wrgh1 = Wegh(i)/(P/2); end; end; Tw(m) = (P/2)*(F+Ld*Idw(m))*Iqw(m)-Lq*Idw(m)*Iqw(m)); end; luu2Wr(m) = Wr; %Tim goc Wr gioi han duoi ung voi Iq = (diem lam viec nam trn truc hoanh) % Luu cac gia tri Wr tu Wrgh1 den Wrgh2 (buoc nhay la 200*buocve) de ve thi m = m +1; Iq = 0; Wr = Wr + 200* buocve; Id = -Imax; end; [We] = solve('(((Id+F/Ld)*Ld*We)/(E/sqrt(2)))^2+ Idw(m) = -Imax; (Iq*Lq*We/(Esqrt(2)))^2 = 1'); % Ung voi truong hop Wrgh2 - la truong hop giao truc hoanh Wegh = eval(We); Iqw(m) = 0; for i = 1: length(Wegh) Tw(m) = 0; if Wegh(i) > luu2Wr(m) = Wrgh2; Wrgh2 = Wegh(i)/(P/2); %========== HIEN THI CAC DUONG DAC TINH end; axis ([Xmax Ymin Ymax]); end; hold on; % Tinh toan cac gia tri T va Id, Iq theo Wr de ve cac dac tinh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn grid; Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 98 99 % Duong tron gioi han dong dien syms x y; f1 = @(x,y) (x.^2+y.^2 - Imax^2); f2 = (((x+F/Ld)*Ld*Wr*(P/2))/(E/sqrt(2)))^2+ h = ezplot(f1,[Xmin Xmax Ymin Ymax]); (y*Lq*Wr*(P/2)/(E/sqrt(2))^2 - 1; set(h,'Color", 'b'); h = ezplot(f2,[Xmin Xmax Ymin Ymax]); %======================== set(h,'Color'.'b'); Duong cong cac diem momen cuc dai Id = Xmin: buocve:Xmax; h = plot(luuId,luuIq) Iq = 2*Tw(i)./(P*F+P*Id*(Ld-Lq); set(h,'LineWidth','3,'Color','r'); plot(Id,Iq); % Mot so hyperbol momen khong doi end buoc=round(Tmax(n)/soduong); % Tinh buoc nhay giua cac duong Wr = Wr + 200*buocve; T = 0; end while T[...]... 105rad/s T= 6.9 Nm 8.1 A Đ-ờng tròn giới hạn dòng điện T= 4.6 Nm T= 2.3 Nm Miền I 5.3 A 2.7 A Miền hằng số công suất id[A] Toàn bộ quy luật của dòng điện stator Hình 3.7: Quỹ đạo dòng điện của ph-ơng pháp vận hành từ thông tối -u iq[A] Miền hằng số momentt (miền II, điểm A) r=0 80rad/s A iq[A] Đ-ờng hyperbolas Moment không đổi Đ-ờng tròn Moment giới hạn dòng điện đạt cực đại 10.6 (miền III) r=80 rad/s Miền... dòng điện 10.6 Moment đạtcực đại A T= 9.165Nm T= 8 Nm T= 6 Nm T= 4 Nm T= 2 Nm id[A] Miền moment hằng số iq[A] Đ-ờng elip giới hạn điện áp Đ-ờng hyperbolas Moment không đổi A T= 9.1Nm T= 8.65Nm T= 6.86Nm T= 3.66Nm 105rad/s 101.9rad/s 93.9rad/s 85.9rad/s 79.96rad/s id[A] Miền công suất không đổi S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 58 59 iq[A] Đ-ờng elip giới hạn điện. .. v mỏy bự in ỏp iu khin in ỏp mt chiu Khi hot ng tc cao thỡ ngun n ỏp khụng , mỏy bự ỏp phi tng in ỏp mt chiu lờn giỏ tr cn thit iu khin dũng in ng c H thng cú mt vi c im nh sau: H thng hot ng m khụng cn dũng lm gim t thụng nam chõm ca rotor Vỡ vy s khụng cú tn tht ng do dũng in gõy ra Nu bt ng mt tớn hiu iu khin cỏc van khi ang hot ng tc cao, biờn ca sc in ng phn hi do t trng quay rotor sinh... hyperbolas Moment không đổi Đ-ờng tròn Moment giới hạn dòng điện đạt cực đại 10.6 (miền III) r=80 rad/s Miền I A T= 9.165Nm T= 8 Nm T= 6 Nm id[A] T= 4 Nm Toàn bộ quy luật của dòng điện stator T= 2 Nm id[A] Hình 3.8: Quỹ đạo dòng điện của ph-ơng pháp vận hành bằng bộ biến đổi PWM với máy tăng áp Miền moment hằng số S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm... r[rad/s] r[rad/s] [A] [A] Idq Idq Iq Iq Id Id 80rad/s 80rad/s r[rad/s] Hình 3.9: Biểu diễn đặc tính moment, dòng điện hãm tốc của ph-ơng pháp vận hành từ thông tối -u S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn r[rad/s] Hình 3.10: Biểu diễn đặc tính moment, dòng điện hãm của ph-ơng pháp vận hành bằng bộ biến đổi PWM với máy tăng áp S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn... hn, theo Hu v t thụng Hiu sut ca h thng iu khin ph thuc vo s chớnh xỏc trong Wu thỡ iu ny c bit thớch hp khi tớnh tớch phõn bin cú hai thnh phn kiu vic c lng cỏc giỏ tr ny s phc nh t thụng trong mỏy in xoay chiu Trong cu trỳc tớnh c trỡnh 2.4 c lng t thụng stator, moment in t by, cú s dng hai khõu chuyn i to , to th nht l to c cc sau C s thc hin vic c lng t thụng stator l biu thc tớnh tớch phõn khi... biờn t thụng bng mt khõu khỏc, cú chc nng gii hn nhng cng cú F-alpha . U Re U Im Complex to Magnitude-Angle Real-Imag to Complex kh nng d dng thay i giỏ tr gii hn iu ny c bit cn thit trong iu khin ng c xoay chiu núi chung v trong phng phỏp iu khin trc tip Saturation Im(U) tr gii hn ZL khụng cú kh nng thay i theo Tuy nhiờn trong bi toỏn c th ang xột thỡ iu ny khụng hon ton ỳng, bi vỡ ta cú th thay i khõu... lng khụng ỳng v do vy lm b iu khin thc hin la statorAng s U0 Tớnh toỏn biờn v gúc quay t thụng T Tớnh 3 Ua, Ub chn vect chun cng khụng ỳng, dn n cht lng iu khin xu, h thng 2 mt n nh Khi hot ng di tc cao thỡ thnh phn in ỏp ri trờn in tr stator RS l rt bộ so vi thnh phn in ỏp v vỡ vy nh hng l khụng ỏng k, cú th b qua Tớnh toỏn moment 2.9 Bự nh hng ca in tr stator Hỡnh 2.10: S khi iu khin trc tip moment... xỏc, thỡ sai lch gia t thụng c lng v t thụng thc l: Hỡnh 2.12: Cu trỳc bự in tr PI Sai lch gia t thụng stator t vi t thụng stator c lng c i qua b lc thụng thp cú tn s ct ln nhm lm suy gim thnhphn tn s cao ca giỏ tr t thụng c c lng, tớn hiu sau b lc a qua b PI c lng giỏ tr thay i ca RS (do nhit hay tn s), giỏ tr thay i ca in tr stator sau ú c cng vi giỏ tr in tr stator chu k trc, giỏ tr in tr stator... nhiu moment, dũng in nh hn Vic ỏp dng iu khin trc tip moment, trong truyn ng ng c ng b nam chõm vnh cu ó c kho sỏt trong lun vn, ó c chng minh mt c ng b nam chõm vnh cu iu khin trc tip moment Vy nõng cao cht lng ca h thng, lun vn ó a ra gii phỏp nghiờn cu chng 3 l: Xõy dng quy lut iu khin t l ti u moment/ dũng in (M/I), gim tn tht cụng sut cỏch toỏn hc s gia tng moment in t, trong ng c nam chõm vnh