Cải thiện chất lượng truyền động điện động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc ở vùng trên tốc độ đồng bộ bằng phương pháp điều khiển phi tuyến

B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI INH ANH TUN CI THIN CHT LNG TRUYN NG IN NG C KHễNG NG B ROTOR LNG SểC VNG TRấN TC NG B BNG PHNG PHP IU KHIN PHI TUYN LUN N TIN S K THUT H NI 2012 B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI INH ANH TUN CI THIN CHT LNG TRUYN NG IN NG C KHễNG NG B ROTOR LNG SểC VNG TRấN TC NG B BNG PHNG PHP IU KHIN PHI TUYN Chuyờn ngnh: Thit b v h thng iu khin t ng Mó s: 62.52.60.10 LUN N TIN S K THUT NGI HNG DN KHOA HC: GS TSKH NGUYN PHNG QUANG PGS.TS PHM NGC TIP H NI 2012 LI CM N Tỏc gi xin c by t li cm n chõn thnh v lũng kớnh trng i vi cỏc thy hng dn: GS TSKH Nguyn Phựng Quang, PGS.TS Phm Ngc Tip bi nhng ch dn quý bỏu v phng phỏp lun v nh hng nghiờn cu lun ỏn c hon thnh Tỏc gi cng by t li cm n i vi Trung tõm nghiờn cu v trin khai cụng ngh cao Trng i hc Bỏch Khoa H Ni ó to iu kin thun li v c s vt cht v thi gian tỏc gi hon thnh lun ỏn Tỏc gi xin trõn trng cm n cỏc nh khoa hc v cỏc ng nghip ó phn bin, lý lun, úng gúp cỏc ý kin xõy dng v trao i v cỏc lý thuyt cng nh thc tin lun ỏn c hon thin Cui cựng tỏc gi xin by t li cm n sõu sc nht n gia ỡnh v ngi thõn ó luụn chia s, gỏnh nhng khú khn cng nh dnh nhng tỡnh cm v l ngun c v, ng viờn tinh thn khụng th thiu i vi tỏc gi sut quỏ trỡnh thc hin lun ỏn ny LI CAM OAN Tụi xin cam oan lun ỏn ny l cụng trỡnh nghiờn cu khoa hc ca tụi v khụng trựng lp vi bt k cụng trỡnh khoa hc no khỏc Cỏc s liu trỡnh by lun ỏn ó c kim tra k v phn ỏnh hon ton trung thc Cỏc kt qu nghiờn cu tỏc gi xut cha tng c cụng b trờn bt k no n thi im ny ngoi nhng cụng trỡnh ca tỏc gi H Ni, ngy thỏng nm 2012 Tỏc gi lun ỏn inh Anh Tun DANH MC CC CễNG TRèNH CễNG B CA LUN N [1] inh Anh Tun, Nguyn Phựng Quang (2010), Ci thin cht lng truyn ng khụng ng b bng cu trỳc tỏch kờnh trc tip, s dng Kalman Filter quan sỏt t thụng, Tp Khoa hc v Cụng ngh, tr.56-61, Cỏc Trng H K Thut [2] inh Anh Tun, Nguyn Phựng Quang, Phm Ngc Tip (2010), Ci thin cht lng truyn ng khụng ng b cỏc c cu chp hnh cú hin tng bóo hũa t, Hi ngh c in t 2010, 24-25/10/2010, H Bỏch Khoa TP HCM [3] Tuan D.A, Quang N.P and Duc L.M (2010), A New and Effective Controller for Induction Motors applying Direct-Decoupling Methodology based on Exact Linearization Algorithm and Adaptive Backstepping Technology, International Conference on Control, Automation and Systems 2010, pp.1941-1945, Oct 27-30, 2010 in KINTEX, Gyeonggi-do, Korea [4] Tuan D.A, Quang N.P and Quan D.M (2011), A New and Effective Controller for Induction Motors applying Direct-Decoupling Methodology based on Exact Linearization Algorithm and Kalman Filter, Ship Power Plants: Sc.-Tech Col 2011.- No 28 Odessa National Maritime Academy DANH MC CC CễNG TRèNH CễNG B CA LUN N [1] Ci thin cht lng truyn ng khụng ng b bng cu trỳc tỏch kờnh trc tip, s dng Kalman Filter quan sỏt t thụng, Tp Khoa hc v Cụng ngh, tr.56-61, Cỏc Trng H K Thut, 2010 [2] Ci thin cht lng truyn ng khụng ng b cỏc c cu chp hnh cú hin tng bóo hũa t, Hi ngh c in t 2010, 24-25/10/2010, H Bỏch Khoa TP HCM [3] A New and Effective Controller for Induction Motors applying Direct-Decoupling Methodology based on Exact Linearization Algorithm and Adaptive Backstepping Technology, International Conference on Control, Automation and Systems 2010, pp.1941-1945, Oct 27-30, 2010 in KINTEX, Gyeonggi-do, Korea [4] A New and Effective Controller for Induction Motors applying Direct-Decoupling Methodology based on Exact Linearization Algorithm and Kalman Filter, Ship Power Plants: Sc.-Tech Col - 2011.- No 28 Odessa National Maritime Academy MC LC DANH MC CC Kí HIU V CH VIT TT DANH MC CC BNG DANH MC HèNH NH, TH M U 10 TNG QUAN 14 1.1 t 14 1.2 Tng quan cỏc phng phỏp iu khin ng c KB, cỏc cũn tn ti v cn tip tc nghiờn cu 16 Mễ HèNH TON HC NG C KHễNG NG B ROTOR LNG SểC 23 2.1 Mụ hỡnh húa ng c khụng ng b khụng xột n hin tng bóo hũa t thụng 23 2.2 Mụ hỡnh húa ng c khụng ng b cú xột n hin tng bóo hũa t thụng 26 2.2.1 Thnh lp cỏc phng trỡnh t thụng stator v rotor 28 2.2.2 nh ngha tham s c trng cho hin tng bóo hũa t ca ng c 29 2.2.3 Thnh lp mụ hỡnh iu khin cho ng c khụng ng b cú xột n hin tng bóo hũa t thụng 30 TUYN TNH HểA CHNH XC V PHNG PHP THIT K ADAPTIVE BACKSTEPPING 36 3.1 Tng quan v phng phỏp tuyn tớnh húa chớnh xỏc h phi tuyn 36 3.1.1 í tng tuyn tớnh hoỏ chớnh xỏc 36 3.1.2 Vector bc tng i ca h thng phi tuyn MIMO vuụng 37 3.1.3 Tuyn tớnh hoỏ chớnh xỏc quan h vo/ra i tng phi tuyn MIMO 37 3.1.4 Tuyn tớnh húa chớnh xỏc v gỏn im cc 40 3.2 Thit k b iu khin theo phng phỏp cun chiu - Backstepping 41 3.2.1 Khỏi quỏt v lý thuyt n nh Lyapunov 41 3.2.2 Phng phỏp thit k b iu chnh cun chiu - Backstepping 43 3.3 Kh nng tỏch kờnh trc tip mụ hỡnh dũng ng c KB 45 3.3.1 Kh nng tuyn tớnh hoỏ chớnh xỏc mụ hỡnh dũng ng c KB cú xột n hin tng bóo hũa t thụng 45 3.3.2 Tỏch kờnh trc tip v thc hin iu khin gỏn im cc mụ hỡnh dũng ng c KB 50 3.4 Tuyn tớnh húa chớnh xỏc thớch nghi 52 3.4.1 Tuyn tớnh húa chớnh xỏc thớch nghi bng b iu khin bự thnh phn bt nh 52 3.4.2 Tuyn tớnh húa chớnh xỏc thớch nghi mụ hỡnh dũng ng c KB 54 THIT K CU TRC IU KHIN PHI TUYN CHO DềNG IN NG C KHễNG NG B 57 4.1 Thit k b iu chnh dũng Lyapunov iàd, iàq liờn tc 58 4.2 a thờm thnh phn tớch phõn vo b iu khin dũng Lyapunov kh sai lch tnh 59 4.3 Tng hp b iu khin thớch nghi cho thnh phn iàd, iàq 61 4.4 Quan sỏt t thụng rotor 68 4.4.1 Vai trũ ca tớnh toỏn chớnh xỏc giỏ tr t thụng rotor 68 4.4.2 Quan sỏt t thụng rotor ng c KB s dng b lc Kalman 68 4.5 Thit k cỏc b iu chnh vũng ngoi 71 H THNG Mễ PHNG, TH NGHIM V KT QU 74 5.1 H thng mụ phng 74 5.2 H thng thớ nghim 75 5.3 Kt qu mụ phng v thớ nghim 76 5.3.1 Khi ng, o chiu ng c vi ti thay i 76 5.3.2 Mụmen ti a v t thụng ti u 86 5.3.3 Cỏc kt qu thớ nghim 92 KT LUN V KIN NGH 99 TI LIU THAM KHO 101 DANH MC CC CễNG TRèNH CễNG B CA LUN N 105 PH LC 106 DANH MC CC Kí HIU V CH VIT TT s , r Tc gúc ca cỏc vector thuc mch in stator, rotor Tc gúc c hc ca rotor is Vector dũng stator isd , isq , is , is Cỏc thnh phn ca vector dũng stator trờn h ta dq v ir Vector dũng rotor ird , irq , ir , ir Cỏc thnh phn ca vector dũng rotor trờn h ta dq v ià Vector dũng t húa ià d , ià q , ià , ià Cỏc thnh phn ca vector dũng t húa trờn h ta dq v Vector t thụng múc vũng chớnh d , q Cỏc thnh phn ca vector t thụng múc vũng chớnh trờn h ta dq d , q s Cỏc thnh phn ca vector t thụng múc vũng chớnh ban u trờn h ta dq Vector t thụng stator sd , sq Cỏc thnh phn ca vector t thụng stator trờn h ta dq r Vector t thụng rotor s , r Vector t thụng tn phớa stator v rotor rd , rq Cỏc thnh phn ca vector t thụng stator trờn h ta dq us Vector in ỏp stator usd , usq Cỏc thnh phn ca vector in ỏp stator trờn h ta dq Ma trn h thng Ma trn u vo Ma trn tng tỏc phi tuyn u Vector bin u vo x Vector bin trng thỏi y Vector bin u r Vector bc tng i L ( x) Ma trn tỏch kờnh Lm H cm gia stator v rotor Lm ,0 , Lm , sat H cm vựng tuyn tớnh v vựng bóo hũa Ls , Lr in cm stator v rotor L s , L r in cm tn phớa stator v rotor Md , Mq Cỏc thnh phn h cm dc trc d, q M dq Thnh phn h cm ngang trc gia d v q Rs , Rr k ; kr nr , ks ns in tr stator v rotor Cỏc thụng s c trng cho t l ca cỏc thnh phn dũng i s ; i r i m Tham s t trng tnh zp H s t tn ton phn mM , mT Mụmen quay ca ng c, mụmen ti J Mụmen quỏn tớnh c KB Khụng ng b TTHCX CVTKG CD C TTR LK K QS PI FRT RTI GAS MIMO PC ISA DSP IGBT Tuyn tớnh húa chớnh xỏc iu ch vector khụng gian iu chnh dũng iu chnh T thụng rotor i lng iu khin iu khin Quan sỏt Proportionalintegral controller Finite respone time Real time interface Globally asymptotically stable Multi-Input Multi-Output Personal computer Integrated Systems Architecture Digital signal processor Insulated gate bipolar transistor S cp cc TI LIU THAM KHO [1] Cao Xuõn Tuyn (2008), Tng hp cỏc thut toỏn phi tuyn trờn c s phng phỏp Backstepping iu khin mỏy in d b ngun kộp h thng mỏy phỏt in sc giú, Lun tin s, HBK H Ni [2] ng Anh c (2005), Kim tra kh nng s dng khõu quan sỏt h thng iu khin tuyn tớnh húa chớnh xỏc ng c khụng ng b - Rotor lng súc nuụi bng bin tn ngun dũng, Lun cao hc, HKTCN Thỏi Nguyờn [3] Dng Hoi Nam, Nguyn Phựng Quang, (2004), V trin vng ng dng phng phỏp tuyn tớnh húa chớnh xỏc iu khin ng c khụng ng b rotor lng súc, Chuyờn san K thut iu khin t ng S 11 Tp t ng húa ngy nay, tr.10-15 [4] Lờ Anh Tun (2003), V trin vng ca phng phỏp thit k phi tuyn Backstepping iu khin ng c khụng ng b Rotor lng súc Lun cao hc H Bỏch Khoa H Ni [5] Lờ Tin Dng (2009), S dng b lc Kalman nhn dng hng s thi gian Rotor TR cu trỳc iu khin cú tỏch kờnh trc tip (Direct Decoupling) cho ng c khụng ng b Rotor lng súc, Lun cao hc HBK Nng [6] Nguyn Doón Phc, Phan Xuõn Minh, Hỏn Thnh Trung (2003), Lý thuyt iu khin phi tuyn, Nh xut bn Khoa hc v K thut, H Ni [7] Nguyn Doón Phc (2007), Lý thuyt iu khin nõng cao, Nh xut bn Khoa hc v K thut H Ni [8] Nguyn Doón Phc (2005), Mt phng phỏp thit k b iu khin thớch nghi n nh tim cn ton cc cho bi toỏn iu khin thớch nghi khỏng nhiu, Tuyn cỏc bỏo cỏo khoa hc Hi ngh ton quc ln th VI v T ng húa, tr.414419 [9] Nguyn Doón Phc (2005), Thit k b iu khin tuyn tớnh húa chớnh xỏc bng phng phỏp cun chiu (backstepping), Tuyn cỏc bỏo cỏo khoa hc Hi ngh ton quc ln th VI v T ng húa, tr.420425 [10] Nguyn Phựng Quang (2004), Matlab & Simulink dnh cho k s iu khin t ng Nh xut bn Khoa hc v K thut, H ni [11] Nguyn Phựng Quang, A Dittrich (2002), Truyn ng in thụng minh Nh xut bn Khoa hc v K thut, H ni [12] Nguyn Phựng Quang (1998), iu khin t ng truyn ng in xoay chiu ba pha, Nh xut bn Giỏo Dc 101 [13] Nguyn Quang Tun; Phm Lờ Chi; Nguyn Phựng Quang (2005), Cu trỳc tỏch kờnh trc tip iu khin h thng mỏy phỏt in khụng ng b ngun kộp Chuyờn san K thut iu khin t ng, tr.28-35 [14] Nguyn Th Cng; Nguyn Phựng Quang (2004), ng dng phng phỏp tuyn tớnh hoỏ chớnh xỏc iu khin ng c ng b - kớch thớch vnh cu Chuyờn san K thut iu khin t ng, tr.21-26 [15] Trnh Vn Tun (2003), S dng b lc Kalman quan sỏt t thụng Rotor cu trỳc iu khin cú tỏch kờnh trc tip (Direct Decoupling) cho ng c khụng ng b Rotor lng súc Lun cao hc, HBK H Ni [16] Trng Thu H (2003), V trin vng ca phng phỏp tuyn tớnh húa chớnh xỏc iu khin ng c khụng ng b Rotor lng súc nuụi bng bin tn ngun dũng, Lun cao hc, HKTCN Thỏi Nguyờn [17] C.K Chui (1990), Kalman filtering with Real-time application 2th edition Springer series in Information sciences [18] Chiasson, J.N.(2005) Modeling and high performance control of electric machine Int A John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey [19] Quang, Ng.Ph, Andreas Dittrich (2008), Vector Control of Three-Phase AC Machines System Development in the Practice Spinger [20] B Mohanty (2007), Input-output linearizing and decoupling control of an induction motor drive, Journal of the Institution of engineer (INDIA), Vol 88, pp.4551 [21] Bhakti M Joshi, M.C Chandorkar (2010), Feedback linearization control of induction machine: effect of rotor resistance variation, National Power Electronics Conference, 2010, pp.1-8 [22] Campeanu A (1995), Transient performance of the saturated induction machine Springer Verlag in electrical engineering 78, pp.241-247 [23] Chiasson, J.N.(1995) A new approach to dynamic feedback linearisation control of induction motors In: 34th IEEE-CDC NewOrleans, LA Pp.21732178 [24] Emil Levi, V Vuckovic, S Vukosavic (1989), Study of main flux saturation effects in field-oriented induction motor drives IEEE-PAS p.219-224 [25] Emmanuel Delaleau, Jean-Paul Louis, Romeo Ortega (2001), Modeling and control of induction motors, Int J Appl Math Comput Sci., Vol 11, No 1, 105-129 [26] F Malrait, A.K Jebai, P Martin, P Rouchon (2009), Using Halmintonians to Model Saturation in Space Vector Representations of AC Electrical Machines, IEEE trans, pp 1-7 [27] H Chekireb, M Tadjine, M Djemaù (2003), Robustness analysis on sliding mode control of induction motor, Asian Journal of control, Vol 5, No 4, pp 605-613 102 [28] Heinmann, G And W Leonhard (1990) Self-tuning eld-oriented control of an induction motor drive In: Proc.1990 Int PowerElect Conf Tokyo, Japan [29] H Ouadi, F.Giri, F Ikhouane (2002), Backstepping Control of Saturated Induction Motors, 15th Triennial World Congress, pp 1-6, Barcenola, Spain [30] Horst Grotstollen and Josef Wiesing (1995), Torque capability and control of a saturated induction motor over a wide range of flux weakening, IEEE transactions on industrial electronics, Vol 42 No 4, pp 374-381 [31] J.C Moreira, T Lipo (1992), Modeling of saturation ac machines including air gap flux harmonic components, IEEE Trans Ind Applicat., Vol.28, pp 343-349 [32] J Hu, M Dawsonand Z Q (1994) Adaptivetracking control of an induction motor with robustness to parametric uncertainty IEEE Proc Electrical Power Appl 141, 621633 [33] Jul-Ki Seok, Seung-Ki Sul (1999), Optimal flux selection of an induction machine for maximum torque operation in Flux-Weakening region, IEEE transaction on power electronics, vol 14, no.4, pp 1-3 [34] K.S Sandhu, Vivek Pahwa (2009), Simulation study of three-phase induction motor with variations in moment of inertia, ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, pp 72-77 [35] Lan, Ph.Ng (2006), Linear and nonlinear control approach of doubly fed induction generator in wind power generation, Ph.D thesis, TU-Dresden [36] Levent U Gokdere, Marwan A Simaan and Charles W Brice (1997), Nonlinear controllers for saturation AC motor, IECON97, pp 159-163, New Orleans, LA [37] Levi E., V Vuckovic, S Vukosavic (1990), Saturation compensation schemes for vector controlled induction motor drives IEEE-PAS p.591-598 [38] MA Denai, SA Atia (2002), Fuzzy and neural control of an induction motor, Int J Appl Math Comput Sci, Vol.12, No.2, pp 221-223 [39] Mikaela Ranta, Marko Hinkkanen, Anna-Kaisa Repo (2007), Small-Signal analysis of a saturated induction motor, Conf Rec IEEE-IAS Annu, New Orleans, LA, pp.1-8 [40] M.P Papadopoulos, S.A Papathanassiou, S.T Tentzerakis (1996), Modelling of induction machine main flux saturation in the arbitrary reference frame A case study on wind turbine self-excitation, Nation Technical University of Athens [41] M Bodson, J Chiasson, RT Novonak, (1995), Nonlinear Servo Control of an Induction Motor with Saturation, in Proc 33rd IEEE conf Decision Contr., New Orleans, LA, Dec, pp 1832-1837 [42] Patrick L Jansen, Robert D Lorenz (1996), Transducerless field orientation concepts employing saturation induced saliencies in induction machines, IEEE transactions on industry applications, vol 32, no 6, pp 1-7 103 [43] P Vas (1981), Generalized Analysis of Saturated AC Machines, Springer Verlag, pp.57-62 [44] Quang, Ng.Ph (2004), Nonlinear Control Structures: New Application Perspective in Three-Phase AC Drives, The 8th International Conference on Mechatronics Technology, Hanoi, pp.213219 [45] Quang, Ng.Ph; Andreas Dittrich; Lan, Ph.Ng (2005), Doubly-Fed Induction Machine as Generator in Wind Power Plant: Nonlinear Control Algorithms with Direct Decoupling Chuyờn san K thut iu khin t ng thỏng 12/2005, tr 11-16 [46] R Mario, S Peresada, P Valigi (1993), Adaptive input-output linearizing control of induction motor, IEEE trans Automat Contr., Vol.38, pp.208-221 [47] Robert T Novonak, John Chiasson, Marc Bodson (1999), High-Performance Motion Control of an Induction Motor with Magnetic Saturation, IEEE Transaction on control systems technology, Vol.7, No.3, pp 315-327 [48] Robert D Lorenz and Donald W Novotny (1990), Saturation effects in field oriented induction machines, IEEE transactions on industrial electronics, Vol 26 No 2, pp 283-289 [49] Sullivan, C.R and S.R Sanders (1996) Control Systems for Induction Machines with Magnetic Saturation IEEE transactions on industrial electronics, Vol 43, No 1, pp 142-152 [50] Sullivan, C.R and S.R Sanders (1995), Models for induction machines with magnetic saturation of the main flux path IEEE transactions on industrial electronics, Vol 31, pp 907-917 [51] Tan, H and J Chang (1999) Adaptive backstepping control of induction motor with uncertainties In: IEEE-ACC SanDiego, pp 213-218, California [52] Vas, K.E Hallenius, J.E Brown (1986) Cross saturation in smooth air-gap electrical machines IEEE Trans On Energy Conversion Ec-1, pp.103112 104 DANH MC CC CễNG TRèNH CễNG B CA LUN N [1] inh Anh Tun, Nguyn Phựng Quang (2010), Ci thin cht lng truyn ng khụng ng b bng cu trỳc tỏch kờnh trc tip, s dng Kalman Filter quan sỏt t thụng, Tp Khoa hc v Cụng ngh, tr.56-61, Cỏc Trng H K Thut [2] inh Anh Tun, Nguyn Phựng Quang, Phm Ngc Tip (2010), Ci thin cht lng truyn ng khụng ng b cỏc c cu chp hnh cú hin tng bóo hũa t, Hi ngh c in t 2010, 24-25/10/2010, H Bỏch Khoa TP HCM [3] Tuan D.A, Quang N.P and Duc L.M (2010), A New and Effective Controller for Induction Motors applying Direct-Decoupling Methodology based on Exact Linearization Algorithm and Adaptive Backstepping Technology, International Conference on Control, Automation and Systems 2010, pp.1941-1945, Oct 27-30, 2010 in KINTEX, Gyeonggi-do, Korea [4] Tuan D.A, Quang N.P and Quan D.M (2011), A New and Effective Controller for Induction Motors applying Direct-Decoupling Methodology based on Exact Linearization Algorithm and Kalman Filter, Ship Power Plants: Sc.-Tech Col 2011.- No 28 Odessa National Maritime Academy 105 PH LC Ph lc 1: Thụng s ca ng c dựng cho mụ phng v thớ nghim ng c dựng mụ phng v thớ nghim l ng c khụng ng b rotor lng súc ca Siemens, vi cỏc thụng s (di bóo hũa t thụng) nh sau: Cụng sut nh mc P = 5,5kW; Biờn in ỏp danh nh U = 350V; Tn s danh nh f = 50Hz; H s cos = 0,838; S ụi cc zp = 2; Tc danh nh nN = 1485 vũng/phỳt (157rad/s); Dũng pha danh nh IN = 12A Hỡnh 6.1 ng c KB ca Siemens, in tr stator Rs = 2,52195; Model: 1PH7103-2HF00-0BA0 in tr rotor Rr = 0,976292; in cm stator Ls = 0,1825148H; in cm stator Lr = 0,1858366H; H cm gia stator v rotor Lm = 0,1763H; Mụmen quỏn tớnh J = 0,117kGm2; H s t tn = 0,0836206658; Hng s thi gian rotor Tr = 0,13406s; H s trt danh nh s = 0,02699; Trong ú cú tớch hp sn incremental encoder H01 loi 1024 xung trờn vũng cú bng gii thớch cỏc u v u gic ca encoder nh sau: S chõn Chc nng B- +5V Sense R+ R- A+ Hỡnh 6.2 Mt ngoi ca u ni incremental encoder 6FX2003-0CE12 106 A- U as B+ Khụng s dng 10 0V 11 0V Sense 12 +5V Ph lc 2: Cỏc chng trỡnh mụ phng trờn Matlab Chng trỡnh mụ phng trờn Matlab bao gm cỏc chng trỡnh trờn Simulink, Plecs Ngoi ra, cũn cú cỏc chng trỡnh trờn file.m v trờn file.c Hỡnh 6.3 Mụ hỡnh tng th ca h thng trờn Matlab/Simulink 107 Hỡnh 6.4 Mụ hỡnh ng c KB cú bóo hũa t thụng trờn Matlab/Simulink/Plecs Hỡnh 6.5 B iu chnh vũng ngoi t thụng v tc trờn Matlab/Simulink 108 Hỡnh 6.6 Mụ hỡnh b quan sỏt t thụng trờn Matlab/Simulink Hỡnh 6.7 B iu chnh dũng Adaptive Backstepping v mụ hỡnh tỏc kờnh trc tip cho ng c khụng bóo hũa t thụng trờn Matlab/Simulink 109 Hỡnh 6.8 B iu chnh dũng Adaptive Backstepping v mụ hỡnh tỏc kờnh trc tip cho ng c cú bóo hũa t thụng trờn Matlab/Simulink Hỡnh 6.9 B iu chnh dũng Adaptive Backstepping trờn Matlab/Simulink 110 Hỡnh 6.10 Mụ hỡnh tớnh toỏn cỏc tham s ca hin tng bóo hũa t thụng trờn Matlab/Simulink Ph lc 3: Cỏc thụng s khỏc ca h thng thớ nghim 3.1 Thụng s ng c dựng lm ti to mụmen cn cho ng c KB nhm thc hin cỏc thut toỏn iu chnh thỡ ng c ny c ni trc vi mt ng c ng b v úng vai trũ thit b to ph ti di dng mụmen cn cho h Do ú, b bin tn DRIVE500 c cu hỡnh iu khin ng c ng b ch iu khin mụmen Giỏ tr mụmen ti cú th c t v c phn hi v t cỏc u vo/ra tng t trờn DRIVE500, cỏc tớn hiu ny cú th c chnh nh v giỏm sỏt trờn mụi trng Matlab/Simulink thụng qua cỏc tớn hiu ADC v DAC 10V ca card DS1103 Tc quay ca c h c o thụng qua mt Incremental Encoder 1024 xung gn ng trc vi 02 ng c ng c ng b cng ca hóng Siemens c s dng lm ph ti c ni ng trc vi ng c KB cn nghiờn cu, vi model: 1FT6102-8AB71-1TB0 Trong ú cú tớch hp sn phanh EBD-4B, 24V/31W S chõn Chc nng U Pha U V Pha V W Pha W + Ngun (+) ca phanh - Ngun (-) ca phanh Hỡnh 6.11 Mt ngoi ca u ni ng c ti s dng connector size 1,5 111 Bin tn lm vic ch hóm dựng iu khin ti vi model: REFU elektronik, drive 500; RD524B5.5L-1; RD52.1-4B-005-L-V1-FW 3.2 Thụng s ca b DSP - DS1103 B DSP - DS1103 l b sn phm x lý tớn hiu s hóng Dspace ca c sn xut c tớch hp thao tỏc trờn phn cng (Card DS1103), phn mm (Control Desk v Simulink) to thnh b iu khin, tớnh toỏn to tc cao mụ phng thi gian thc v thao tỏc trc tip h thng Trong thc t, DSP1103 c ng dng nhiu cỏc lnh vc nh: iu khin Robot, iu khin ng c truyn ng, iu khin cỏc cu trỳc mm Hỡnh 6.12 Hỡnh nh Card DS1103 Hỡnh 6.13 Cu trỳc kt ni gia Matlab/Simulink, Control Desk v DS1103 Card DS1103 l mt b iu khin s DSP/RISC hn hp cho phộp x lý mnh m cỏc phộp toỏn s thc cng nh cho phộp nhiu gii phỏp ghộp ni tớn hiu vo Card DS1103 c cm vo khe m rng ISA ca motherboard mỏy tớnh Tớn hiu trờn card c ni ti mt hp trung gian CP1103 thụng qua ng cỏp riờng bit, hp trung gian cú chc nng cỏch ly chng nhiu ngoi vi thõp nhp vo mỏy tớnh Cu trỳc phn cng ca DS1103 chia lm phn chớnh: Phn MASTER: iu khin cỏc ngoi vi iu khin v I/O MASTER: chip VXL PPC Khi ngoi vi iu khin: Timer A, Timer B, Interrupt Khi I/O: bin i ADC, DAC, giao tip ni tip, xut nhp bit Phn SLAVE: l phn PPC v iu khin ngai vi cú th truy cp c Cn c vo nhim v hot ng m Slave c chia lm hai cú chc nng khỏc nhau: giao tip CAN v x lý tớn hiu s Di õy l nhng c im ni bt ca b iu khin s ny: CPU chớnh loi PowerPC 604e ca Motorola chy tc 333Mhz; CPU h thng ph loi TI's TMS320F240; 32 ng vo/ra s, 12 kờnh PWM; 16 kờnh ADC, 16 bit, 4s, 10V; kờnh ADC, 12 bit, 800ns, 10V; kờnh DAC, 14bit, 6s, 10V; kờnh giao din Incremental Encoder; 112 Cụng c phn mm phỏt trin: Matlab/Simulink, RTI, RTW, TDE, Control Desk Phn mm ControlDesk Standard cung cp cỏc cụng c mnh nht mụ phng cỏc mụ hỡnh Chỳng c thit k hin th cỏc thụng s v mụ phng vic iu khin thit b Vic xõy dng cỏc thit b trờn mt hay nhiu ca s khỏc Chỳng c gi l layout windows Th vin cụng c Instrumentation Navigator cú th cho phộp chỳng ta xem v ly ton b cỏc cụng c mụ phng cỏc thit b Vic xõy dng panel thit b qua bao gm bc nh sau: To layout, to mt panel thit b ngi dựng phi to mt layout; sau ú chn, sp xp cỏc thit b v ni cỏc thit b vi cỏc tham s mụ phng trờn layout ny Ngi s dng cú th lu file cha panel thit b vi cỏc d liu ó c np thnh mt file c lp hoc ging nh l mt phn ca h thng thớ nghim Nh vy, ngi dựng cú th xem li v sa cỏc thụng s trờn panel ny Sau ú kt ni cỏc thit b vi cỏc tham s mụ phng ca h thng thớ nghim Sau õy l bng cỏc chõn (pin) u ni ca card DS1103 c s dng lun ỏn: Bng 6.1 Cỏc chõn ni incremental encoder c s dng trờn card DS1103: S chõn trờn card S chõn trờn Sub-D Chc nng S dng Khi hm RTI P3-93 P3B-49 VCC2(+5V) +5V P3-45 P3B-41 PHI0(1) A+ P3-46 P3A-41 /PHI0(1) A- DS1103ENC_POS_C1 P3-47 P3B-25 PHI90(1) B+ DS1103ENC_SET_POS_C1 P3-48 P3A-25 /PHI90(1) B- P3-99 P3B-50 GND 0V Bng 6.2 Cỏc chõn ni PWM cho ba pha c s dng trờn card DS1103: S chõn trờn card S chõn trờn Sub-D Chc nng S dng P2-65 P2B-28 SPWM1 PWM pha u P2-67 P2B-12 SPWM3 PWM pha v P2-69 P2B-45 SPWM5 PWM pha w Khi hm RTI/Matlab DS1103L_DSP_PWM3 DS1103L_DSP_PWMSV Bng 6.3 Cỏc chõn ni ADC cho in ỏp DC v mụmen c s dng trờn card DS1103: S chõn trờn card S chõn trờn Sub-D Chc nng S dng Khi hm RTI/Matlab P1-3 P1B-34 ADCH1 in ỏp DC DS1103MUX_ADC_CON1 P1-4 P1A-34 ADCH2 Mụmen DS1103MUX_ADC_CON2 113 Bng 6.4 Cỏc chõn ni ADC cho dũng in ba pha c s dng trờn card DS1103: S chõn trờn card S chõn trờn Chc nng Sub-D S dng Khi hm RTI/Matlab P1-35 P1B-23 ADCH17 Dũng pha u DS1103ADC_C17 P1-36 P1A-23 ADCH18 Dũng pha v DS1103ADC_C18 Bng 6.5 Cỏc chõn ni PWM cho phanh c s dng trờn card DS1103: S chõn trờn card S chõn trờn Chc nng Sub-D S dng P2-71 P2B-29 SPWM7 PWM phanh P2-75 P2B-46 GND GND Khi hm RTI/Matlab DS1103SL_DSP_PWM Bng 6.6 Cỏc chõn ni I/O cho cỏc u vo/ra s c s dng trờn card DS1103: S chõn trờn card S chõn trờn Chc nng Sub-D S dng P2-5 P2B-18 IO0 Enable P2-6 P2A-18 IO1 Reset P2-7 P2B-2 IO2 Brake FB P2-1 P2B-1 GND GND Khi hm RTI/Matlab DS1103BIT_IN_Gx DS1103BIT_OUT_Gx 3.3 Khi in t cụng sut BAUMĩLLER bus623 Khi cụng sut BUS623 l b bin tn c iu khin bi tớn hiu PWM dng TTL cho 06 van cụng sut IGBT v mt tớn hiu kớch hot cỏc cng iu khin van Bn thõn BUS623 tớch hp nú nhiu chc nng v kh nng bo v nh: kh nng nhn dng mch lc, bo v ngn mch DC trung gian, bo v ngn mch phớa pha, bo v quỏ ỏp, quỏ nhit ca cụng sut Trờn BUS623 c b trớ mt IC nh 93C66 lu thụng tin nhn dng mch lc Khi mch iu khin c ch to phự hp vi mt gii cụng sut mch lc, trc hot ng nú cn nhn dng mch lc Vic nhn dng cú th theo hai cỏch: nhn dng s v nhn dng analog Khi nhn dng s, mch s dng 04 chõn sau: LT_OUT, LT_IN, LT_SEL, LT_CLKIN l cỏc chõn tng ng vi 93C66 Ngoi ra, BUS623 cũn cung cp cỏc tớn hiu tng t nh in ỏp mch DC trung gian, dũng mt chiu trung gian v c bit l tớn hiu dũng in pha iA, iB, iC thụng qua hai sensor LEM dũng in Cỏc tớn hiu c bn c s dng lun ỏn bao gm: Tớn hiu PWM, trờn BUS cung cp chõn tớn hiu PWM, tng ng vi 06 van cụng sut Cỏc tớn hiu ny u thuc kiu TTL; Tớn hiu o dũng cỏc pha: quan sỏt trờn mch thc t cho thy cú hai sensor LEM o dũng thc t hai pha, dũng pha cũn li l phộp cng hai dũng pha ó o v o du; 114 Ba pha u ca b BUS623 c a tớn hiu o dng ỏp liờn tc trờn u ni X60 Phn nhn dng mch ng lc cú cỏc tớn hiu iu khin, bỏo trng thỏi v bỏo li; Tớn hiu o in ỏp v dũng in mt chiu trung gian UDC, IDC; V cỏc tớn hiu o khỏc nh: o nhit trờn cỏc tm tn nhit, o cụng sut 3.4 Mt s hỡnh nh ca h thng thc nghim Hỡnh 6.14 Mụ hỡnh tng th h thng thớ nghim bao gm bao gm: (1) Induction motor 5.5 KW, 1450 rpm; (2) PC/Matlab/Simulink + Card DS1103; (3) Mch cụng sut: Baumỹller BUS623; (4) Ti: Drive REFU500 + Synchronous motor 5.5 KW, 1500 rpm Hỡnh 6.15 Mụdule giao din gia DS1103 vi thit b ngoi vi Hỡnh 6.16 Phn ng lc v in t cụng sut Baumỹller BUS623 115 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  ∗  ĐINH ANH TUẤN CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTOR LỒNG SÓC Ở VÙNG TRÊN TỐC ĐỘ ĐỒNG BỘ BẰNG PHƯƠNG... điện động không đồng rotor lồng sóc vùng tốc độ đồng phương pháp điều khiển phi tuyến Đối tượng nghiên cứu: Động điện không đồng ba pha rotor lồng sóc có mối quan hệ - điện - từ phức tạp làm... việc phi tuyến với điều kiện gia tốc nhanh, tốc độ đồng bị giới hạn giá trị dòng/áp Trong đó, vấn đề điều khiển ổn định, nâng cao chất lượng động học động không đồng có phương trình động học