Điều khiển giảm nhấp nhô mômen động cơ từ trở thay đổi 64

CHƯƠNG II CẤU HÌNH BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT CHO ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ THAY ĐỔI Do momen của SRM không phụ thuộc vào dấu của dòng điện nên bộ biến đổi công suất của động cơ có thể chỉ cần một khóa

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐIỀU KHIỂN GIẢM NHẤP NHÔ MOMEN CHO

ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ THAY ĐỔI 6/4

MỤC LỤC

Lời cam đoan

Danh mục các kí hiệu, chữ viết tắt

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Mở đầu

Chương I- Tổng quan về động cơ từ trở thay đổi (SRM)

1.1.Giới thiệu chung về động cơ 1

1.1.1.Động cơ điện hoạt động dựa trên nguyên lý về từ trở mạch từ 1 1.1.2.Cấu tạo và vận hành SRM 2

1.1.3.Nguyên nhân phát sinh momen 5

1.2 Phương trình động học 8 1.2 Phương trình động học 9 1.4 Đặc tính công suất của động cơ từ trở thay đổi 9

1.5.Ưu nhược điểm và ứng dụng của SRM 11

1.6 So sánh động cơ từ trở thay đổi với một số động cơ khác 12

1.7 Các vấn đề cần giải quyết 15

Chương II- Cấu hình bộ biến đổi điện tử công suất cho động cơ từ trở thay đổi 2.1 Cấu trúc chung và phân loại các bộ biến đổi điện tử công suất 16

2.2 Bộ biến đổi cầu không đối xứng 17

2.2.1 Chiến lược điều khiển đóng ngắt cả 2 chuyển mạch 18

2.2.2 Chiến lược điều khiển chỉ đóng cắt 1 chuyển mạch 20

2.3 Bộ biến đổi 1 chuyển mạch trên một pha 22

2.3.1 Loại R-dump 22

2.3.2 Loại 2 cuộn dây kép 24

2.3.3 Loại chia đôi nguồn cung cấp một chiều 26

2.4 Bộ biến đổi m chuyển mạch và 2m Diod 28

2.5 Bộ biến đổi m+1 chuyển mạch và diode 30

2.5 Bộ biến đổi 1.5m chuyển mạch 31

3.1 Các phương pháp điều khiển giảm nhấp nhô momen hiện nay 35

3.2 Phương pháp điều khiển DTC cho các động cơ thông thường 36

3.3 Phân biệt giữa FOC và DTC 40

3.4.Phương pháp DTC cho SRM 41

3.5 Xây dựng thuật toán DTC cho SRM 43

Chương IV- Xây dựng các khối trong Simulink và mô phỏng 4.1.Khối ước lượng momen 49

4.2 Khối ước lượng từ thông 51

4.3 Khối chuyển đổi hệ tọa độ abc→αβ 53

4.4 Khâu xác định sector 54

4.5 Khối chọn vector điện áp tối ưu 54

4.6 Khối phản hồi và trễ từ thông 55

4.7 Khối phản hồi và trễ momen 55

4.8 Thông số động cơ 56

4.9 Kết quả mô phỏng bằng phần mềm Matlab/Simulink 58

4.10 Bàn luận 59 Tài liệu tham khảo

Chương I: Tổng quan về động cơ từ trở thay đổi

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ THAY ĐỔI (SRM)

Nội dung chương I:

- Giới thiệu chung về động cơ: cấu tạo, đặc điểm, nguyên lý hoạt động

- Các phương trình và đường đặc tính của động cơ

- Phân loại, ứng dụng

- So sánh SRM với các động cơ khác

- Các vấn đề của SRM cần giải quyết

1.1.Giới thiệu chung về động cơ:

1.1.1.Động cơ điện hoạt động dựa trên nguyên lý về từ trở mạch từ:

Chúng ta đã quen biết với các động cơ điện hoạt động với nguyên lý sinh momen điện từ do sự tương tác giữa dòng điện phần ứng và từ trường phần cảm Động cơ một chiều là ví dụ điển hình với quan hệ sinh momen:

Te=Km.ψ.iu (1.1) Trong đó: Te Momen điện từ [Nm]

có các phương trình sinh momen khác, nhưng về cơ bản vẫn tuân theo nguyên lý tương tác giữa từ trường phần cảm và dòng điện phần ứng

Các loại động cơ loại này nhìn chung đều có điện cảm dọc trục và ngang trục (Ld

và Lq trong hệ tọa độ d-q) bằng nhau do cấu tạo cực ẩn, khe hở không khí đều Đối với động cơ có cấu tạo cực lồi ( như động cơ đồng bộ Roto dây quấn cực lồi), các điện cảm dọc trục và ngang trục này có sự khác biệt, sinh ra momen từ trở được coi

là momen phụ, momen điện từ chính phát động động cơ vẫn là momen sinh ra do tương tác giữa dòng điện phần ứng và từ trường phần cảm

cơ BLDC, động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ xoay chiều 3 pha), có từ trở

và điện cảm quan hệ tương ứng với nhau nên trong một số trường hợp chúng có thể được sử dụng như những giá trị tương đương

Bên cạnh các động cơ thông thường nói trên, còn có một loại động cơ hoạt động dựa trên sự khác biệt và biến thiên của từ trở mạch từ, được gọi là động cơ từ trở (Reluctance Motor) Động cơ từ trở được chia làm 2 loại chính: động cơ từ trở đồng

bộ (Synchronous Reluctance Motor) và động cơ từ trở kiểu đóng cắt ( Switched Reluctance Motor)

Hình 1.1 Mặt cắt cấu tạo động cơ từ trở đồng bộ

Động cơ từ trở đồng bộ với cấu tạo như trên hình 1.1 có nguyên lý sinh momen dựa trên sự khác biệt giữa điện cảm dọc trục và điện cảm ngang trục trong hệ tọa độ d-q

Việc điều khiển động cơ từ trở đồng bộ tương tự như điều khiển động cơ đồng bộ thông thường Tuy nhiên, động cơ này không phải là đối tượng nghiên cứu chính của luận văn

Động cơ từ trở kiểu đóng cắt SRM là loại động cơ có nguyên lý hoạt động khác với tất cả các loại động cơ khác Để tạo momen quay, SRM không cần hệ thống kích từ, mà chỉ cần một hệ thống cảm kháng phân bố không đều trên toàn bộ phạm

vi khe hở giữa Stator và Roto

Chương I: Tổng quan về động cơ từ trở thay đổi

Để hiểu nguyên lý hoạt động của SRM, ta xem xét phương trình momen của động

cơ đồng bộ kích từ bằng nam châm vĩnh cửu sau:

1.1.2.Cấu tạo và vận hành SRM:

a) SRM có cấu tạo đơn giản, bao gồm:

- Stator: dạng cực lồi, gồm các lá thép kĩ thuật điện ghép lại, trên mỗi cực có dây quấn kích thích

- Rotor: dạng cực lồi, gồm các lá thép kĩ thuật điện ghép lại, chỉ là một khối sắt không có nam châm, dây quấn

Hình 1.2 Cấu trúc mặt cắt một số loại SRM thông dụng

+ Vị trí lệch trục (Unaligned position)

Như đã thể hiện trên (hình 1.2) ta thấy khi 2 cực lồi của Stator và Rotor nằm ở vị trí

mà trục của chúng trùng nhau thì người ta gọi đó là “vị trí đồng trục” ( vị trí mà độ

tự cảm sinh ra giữa cực từ của Stator và Rotor là lớn nhất), còn khi 2 cực của Stator

và Rotor nằm lệch nhau hoàn toàn và không có phần thiết diện nào chồng lên nhau thì gọi đó là “vị trí lệch trục” ( vị trí mà độ tự cảm giữa cực từ của Stator và Rotor là

Qua nguyên tắc hoạt động, ta rút ra một số nhận xét như sau:

+ Tại mỗi thời điểm chỉ có một pha có dòng kích thích do đó momen được phát sinh dưới dạng xung ( do từng pha lần lượt sinh ra) Điều này làm cho momen tổng của

Chương I: Tổng quan về động cơ từ trở thay đổi

động cơ đập mạch, trong khoảng thời gian chuyển mạch giữa các pha có độ nhấp nhô cao

+ Mỗi pha dẫn dòng trong một khoảng thời gian tương ứng với 450 điện, do đó xung momen sinh ra cũng có độ rộng tương đương, điều này tạo ra sự khác biệt giữa động cơ từ trở và động cơ bước vì xung momen của động cơ bước tồn tại trong thời gian ngắn

+ Các pha của động cơ được kích thích lần lượt dựa vào vị trí Rotor Các pha lệch nhau một khoảng thời gian tương ứng với một góc gọi là “bước góc”, kí hiệu là θS

và được tính theo công thức:

2pqq.n

S R

= (1.3)

1.1.3.Nguyên nhân phát sinh momen:

Để có thể điều khiển được momen động cơ nhằm mục đích giảm được độ đập mạch của momen thì ta cần tìm hiểu nguyên nhân phát sinh momen của động cơ, qua đó thấy được momen phụ thuộc vào những yếu tố nào Sự sản sinh momen trong động cơ từ trở thay đổi có thể được giải thích qua nguyên tắc chuyển đổi năng lượng từ điện năng sang cơ năng trong cuộn dây

Khi Rotor ở vị trí lệch trục hoàn toàn so với cực từ được kích thích, điện cảm có giá trị nhỏ nhất Lmin Khi rotor ở vị trí đồng trục, điện cảm có giá trị lớn nhất Lmax

Trong suốt quá trình Rotor quay từ vị trí lệch trục hoàn toàn (U) tới vị trí lệch trục (J) tức vị trí mà Rotor và Stator bắt đầu gối lên nhau thì điện cảm của động cơ hầu như không đổi ở giá trị Lmin do từ trở của không khí rất lớn so với vật liệu sắt

từ Khi rotor và Stator bắt đầu gối lên nhau, điện cảm động cơ tăng dần theo mức độ gối giữa chúng và đạt giá trị lớn nhất Lmax tại vị trí đồng trục Một cách lý tưởng,

ta có thể coi quá trình biến thiên điện cảm theo vị trí Rotor này là tuyến tính như hình 1.4(a) Trong thực tế, quá trình trên là phi tuyến

Khi kích thích dòng điện ở sườn lên ( chiều tăng) của đặc tính điện cảm, momen sinh ra là momen phát động động cơ ( quy ước là momen dương, mang dấu (+) Cũng với dòng điện ấy, khi Rotor đi qua vị trí đồng trục, momen động cơ sẽ đảo

tính điện cảm trên hình 1.4(a) được lý tưởng hóa, đường đặc tính momen tĩnh trên hình 1.4(b) cũng là đường đặc tính lý tưởng

Việc lý tưởng hóa các đường đặc tính điện cảm và momen dựa trên những giả thiết sau:

+ Điện cảm biến thiên không phụ thuộc dòng điện, tức là không xét tính bão hòa của mạch từ

+ Bỏ qua hỗ cảm giữa các pha ( nếu động cơ có nhiều pha)

+ Bỏ qua ảnh hưởng của các viền từ thông quanh góc cực

+ Giả sử tất cả từ thông đi qua khe hở không khí đều có chiều tỏa tròn xuyên tâm

Hình 1.4.(a) Đặc tính lý tưởng biến thiên điện cảm theo vị trí Rotor (b) Đặc tính

lý tưởng momen động cơ tương ứng với sườn lên và sườn xuống

Với những giả thiết trên, ta xây dựng biểu thức tính momen từ phương trình cân bằng điện áp cơ bản:

Chương I: Tổng quan về động cơ từ trở thay đổi

RS Điện trở dây quấn [Ω]

L Điện cảm dây quấn [H]

= = + + (1.5)

Trong phương trình (1.5), ta thấy toán hạng thứ 2 không có ý nghĩa vật lý rõ ràng, biểu thức của công suất-một khái niệm vật lý rõ ràng-không nên chứa những toán hạng như vậy Để đưa (1.5) về dạng bao gồm các toán hạng đều lý giải được rõ ràng bằng vật lý, ta xét đạo hàm của năng lượng từ trường trong cuộn dây:

Từ biểu thức momen (1.9), ta rút ra một vài tính chất quan trọng của SRM như sau:

- Momen động cơ chỉ phụ thuộc vào giá trị, không phụ thuộc vào chiều của dòng điện kích thích, do vậy không thể đảo chiều động cơ bằng cách đảo chiều dòng điện,

và như thế ta chỉ cần dòng điện chảy theo một chiều trong cuộn dây

- Động cơ chỉ hoạt động( sinh momen) khi có sự biến thiên điện cảm theo vị trí Rotor, đây là sự khác biệt cơ bản giữa SRM và các động cơ thông thường

dt

= + + (1.10) Momen của động cơ bằng tổng momen do các pha sinh ra, đối với động cơ từ trở thay đổi m pha thì ta có momen của động cơ:

ej1

T là momen sinh ra bởi pha thứ J

J là momen quán tính của các thành phần gắn trên đầu trục động cơ

1.3 Mạch điện thay thế động cơ:

Chương I: Tổng quan về động cơ từ trở thay đổi

Từ phương trình (1.4) ta có, sức phản điện động trong cuộn dây pha

( , ).dL i w w

d

θ θ

Hình1.5: Mạch điện thay thế cho 1 pha Stator của động cơ từ trở thay đổi

1.4 Đặc tính công suất của động cơ từ trở thay đổi:

Giống như các loại máy điện khác, momen của động cơ từ trở thay đổi bị giới hạn bởi dòng điện cực đại cho phép và tốc độ của động cơ thì phụ thuộc vào độ rộng xung áp điều chế đặt vào cuộn dây Stator

Khi khởi động, ban đầu để tăng tốc độ động cơ, ta thay đổi độ rộng của xung áp điều chế kéo theo dòng điện trong cuộn dây pha cũng tăng dần Tuy nhiên ta chỉ có thể mở rộng bề rộng xung áp đặt lên cuộn dây pha Stator cho tới khi dòng điện trong cuộn dây Stator đạt tới giá trị giới hạn, khi đó momen của động cơ đạt cực đại

và tốc độ của động cơ đạt tới giá trị tốc độ cơ bản

Hình 1.6: Đặc tính công suất của động cơ từ trở thay đổi

Trong đặc tính làm việc của động cơ trên hình trên, ta thấy rõ có 3 vùng làm việc:

- Vùng 1 ( vùng momen không đổi):

Ý nghĩa của vùng này muốn chỉ ra rằng, nếu tốc độ còn nhỏ hơn tốc độ định mức, momen của động cơ sinh ra vẫn có thể đảm bảo không đổi trong thời gian dài, miễn là tải nhỏ hơn định mức Trong vùng này nếu muốn tăng tốc độ động cơ cần phải điều khiển tăng điện áp cấp vào cuộn dây pha Stator Tốc độ động cơ lớn nhất bằng tốc độ định mức, tại đó dòng điện và momen đạt định mức khi điện áp đạt định mức Trong vùng này điều khiển momen bằng cách điều khiển dòng điện

- Vùng 2 ( vùng công suất không đổi):

Khi tốc độ của động cơ lớn hơn tốc độ định mức và điện áp của động cơ không thể tăng hơn được nữa, do công suất của động cơ là không đổi p=Te.wm nên bắt buộc momen phải giảm đi Khi đó vùng làm việc trên tốc độ cơ bản là vùng công suất không đổi

- Vùng 3 ( vùng giảm công suất):

Đây là vùng có tốc độ rất lớn, làm cho sức phản điện động e trong động cơ lớn hơn nhiều so với điện áp nguồn cấp u vào cuộn dây pha Stator Để đảm bảo sự đúng đắn của biểu thức (1.4) dòng điện trong động cơ bắt buộc phải giảm đi, khi đó momen của động cơ giảm mạnh vì momen tỉ lệ với bình phương dòng điện Nếu đảm bảo động cơ phải sinh ra momen cản thì tốc độ động cơ phải giảm đi

1.5.Ưu nhược điểm và ứng dụng của SRM:

- Ưu điểm:

Chương I: Tổng quan về động cơ từ trở thay đổi

+ Momen của SRM tỷ lệ với bình phương dòng điện, do đó có khả năng sinh momen lớn, đặc biệt khi khởi động

+ Khác với những động cơ thông thường chỉ hoạt động trong vùng tuyến tính của đường đặc tính từ hóa, SRM có thể hoạt động trong cả vùng bão hòa của mạch từ,

do đó tận dụng tối đa khả năng của vật liệu sắt từ Điều đó dẫn đến mật độ công suất trên khối lượng của SRM cao hơn các loại động cơ khác

+ Rotor của SRM không có dây quấn, nam châm, chỉ là một khối sắt, do đó nó có kết cấu cơ khí rất vũng chắc, cho phép động cơ chạy ở tốc độ rất cao Hiện nay đã

có những mẫu động cơ được thiết kế với tốc độ định mức lên đến 30000 vòng/phút + Cũng với lý do không có dây quấn, nam châm, Rotor động cơ có thể được thiết kế với đường kính nhỏ, dẫn tới momen quán tính nhỏ, do vậy khả năng gia tốc của SRM lớn

+ Do tận dụng được tối đa khả năng của vật liệu sắt từ, mật độ công suất /khối lượng cao, do không cần dây quấn, nam châm ở Rotor nên SRM có thể được chế tạo với giá thành rẻ, khi ứng dụng rộng rãi sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao

+ SRM chỉ yêu cầu dòng điện chảy theo một chiều cho cả 4 góc phần tư trong miền làm việc nên nó có khả năng trả năng lượng về lưới mà không cần đảo chiều dòng điện Do vậy, với cấu hình thông thường của bộ biến đổi công suất, SRM sẽ dễ dàng hoạt động trong cả 4 góc phần tư Để làm được điều đó, các động cơ xoay chiều 3 pha thông thường cần được bổ sung một mạch chỉnh lưu độc lập hoặc sử dụng cấu hình bộ biến đổi đặc biệt với thuật toán điều khiển phức tạp như biến tần ma trận, biến tần 4-Q ( chỉnh lưu tích cực PWM)

+ Mỗi pha của SRM được cấp một nguồn riêng, độc lập với nhau về điện nên sự tương tác, ảnh hưởng lẫn nhau giữa các pha được giảm thiểu tối đa

+ Mặt khác, do các pha độc lập với nhau nên khi xảy ra sự cố mất pha, SRM vẫn có thể duy trì hoạt động, đây là một ưu điểm được tận dụng trong những ứng dụng yêu cầu độ an toàn cao

- Nhược điểm:

+ SRM là loại động cơ rất khó điều khiển Theo nguyên lý hoạt động đã trình bày

sơ bộ ở trên, việc điều khiển cơ bản SRM luôn cần có cảm biến đo góc tuyệt đối

pha Do vậy, ở những ứng dụng không yêu cầu điều chỉnh tốc độ, người ta không dùng SRM

+ Hệ truyền động SRM luôn có nhấp nhô momen lớn nên không được ứng dụng cho những hệ thống cần điều khiển vị trí ( các hệ servo) như Robot, máy công cụ CNC v v

+ Do nhấp nhô momen và sự biến đổi thường xuyên của lực xuyên tâm, tiếng ồn, độ rung sinh ra khi vận hành là một nhược điểm lớn của SRM

- Ứng dụng:

+ Với những ưu, nhược điểm được trình bày ở trên, SRM có những địa chỉ ứng dụng đặc thù, phát huy những ưu điểm vượt trội và hạn chế được những nhược điểm của nó

+ Ứng dụng trong máy giặt, máy nén khí, quạt gió, bơm Đây là những ứng dụng đòi hỏi tốc độ cao, khả năng sinh momen mạnh mẽ và có thể chấp nhận độ rung, tiếng ồn ở một mức độ nhất định

+ Ứng dụng cho hàng không, SRM là một sự lựa chọn lý tưởng cho ứng dụng trong hàng không với vai trò là động cơ sơ cấp khởi động động cơ phản lực-loại ứng dụng cần chạy ở tốc độ 27000-50000 vòng/phút Khi động cơ đã chạy ổn định, SRM giữ vai trò máy phát, làm nguồn cấp cho mạng điện máy bay

+ Ứng dụng làm động cơ phát động cho truyền động kéo tàu điện, xe điện, chân vịt tàu thủy, tàu ngầm

1.6 So sánh động cơ từ trở thay đổi với một số động cơ khác:

Bảng 1: So sánh giữa động cơ từ trở thay đổi với động cơ không đồng bộ:

Tỷ lệ P/kt Lớn Vừa phải Do cả Stator và

Rotor đều có cuộn dây nên

tỷ lệ này thấp hơn so với

Chương I: Tổng quan về động cơ từ trở thay đổi

động cơ SRM Quán tính

Rotor

Thấp Điểm thuận lợi cho đặc tính động

Cao Làm xấu đặc tính động của động cơ

Điều khiển Động cơ không thể hoạt động

trực tiếp với lưới điện 3 pha

mà chỉ có thể hoạt động khi

có mạch công suất và mạch điều khiển

Động cơ có thể hoạt động trực tiếp với lưới điện 3 pha khi hoạt động ở định mức Mạch công suất và mạch điều khiển chỉ cần thiết khi cần thay đổi tốc độ

Bảng 2: So sánh giữa động cơ từ trở thay đổi với động cơ một chiều thông thường

Đặc điểm SRM ĐC1C

Chuyển mạch Không có chổi than, vành

góp

Chuyển mạch có chổi than, vành góp

Bảo dưỡng Rất ít vì không dùng chổi

than

Cần bảo dưỡng định kì

Thời gian làm

việc

Lâu hơn Ngắn hơn

Dải tốc độ Cho phép hoạt động trên toàn

dải tốc độ

Ở tốc độ cao, ma sát gây

ra bởi chổi than và vành góp tăng, làm giảm momen hữu ích

Hiệu suất Cao Do không có điện áp rơi

trên chổi than

Vừa phải

Tỷ lệ P/kt Lớn Kích thước động cơ Vừa phải/ thấp Nhiệt

đặc tính nhiệt tốt Động cơ từ trở thay đổi có các cuộn dây Stator gắn trên trục động cơ nên khả năng tỏa nhiệt cao

tỏa ra ở khe hở và làm nóng khe hở Điều này làm hạn chế P/kt

Quán tính Rotor Thấp Do Rotor chỉ là các lá

thép mỏng ghép lại với nhau

Quán tính Rotor cao hơn giới hạn đặc tính động của động cơ

Dải tốc độ Rộng Do không bị giới hạn

về mặt cơ khí

Thấp Do bị giới hạn bởi mặt cơ khí của chổi than Nhiễu điện Rất thấp Chổi than và vành góp

khi hoạt động sinh ra các nhiễu điện từ ảnh hưởng tới các thiết bị xung quanh

Giá thành Rẻ hơn do cấu tạo đơn giản Bình thường

Điều khiển Phức tạp Đơn giản và rẻ

Yêu cầu về

điều khiển

Động cơ luôn phải đi kèm với mạch công suất và mạch điều khiển, nếu không thì động cơ sẽ không chạy

Động cơ có thể không cần bộ điều khiển khi hoạt động ở tốc độ định mức Bộ điều khiển chỉ cần thiết khi cần thay đổi tốc độ động cơ

Chương I: Tổng quan về động cơ từ trở thay đổi

- Cải tiến về hình dáng, kích thước động cơ, nghiên cứu các dạng động cơ mới để cực đại hóa momen trung bình và cực tiểu hóa nhấp nhô momen, giảm giá thành, tăng khả năng ứng dụng cho SRM

- Sử dụng các phương pháp phân tích và mô phỏng số, đặc biệt là phương pháp phần tử hữu hạn để phục vụ công việc thiết kế, mô hình hóa động cơ

- Các thuật toán điều khiển giảm nhấp nhô momen

- Các thuật toán điều khiển tốc độ động cơ ở vùng trên tốc độ cơ bản

- Điều khiển không dùng cảm biến (Sensorless)

- Ứng dụng các phương pháp thông minh ( Logic mờ, mạng Neuron, Giải thuật di truyền) để thiết kế, mô hình hóa và điều khiển SRM

- Các cấu hình bộ biến đổi mới cho SRM

Tuy nhiên, giới hạn trong luận văn này tập trung giải quyết vấn đề điều khiển giảm nhấp nhô momen

CHƯƠNG II CẤU HÌNH BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT CHO ĐỘNG CƠ

TỪ TRỞ THAY ĐỔI

Do momen của SRM không phụ thuộc vào dấu của dòng điện nên bộ biến đổi công suất của động cơ có thể chỉ cần một khóa công suất để điều khiển dòng điện cấp cho cuộn dây pha Stator, trong khi các động cơ xoay chiều phải cần ít nhất 2 khóa công suất cho mỗi pha để điều khiển dòng điện Ngoài ra đối với động cơ xoay chiều, các cuộn dây không mắc nối tiếp với các khóa công suất, điều này có thể gây

ra ngắn mạch Các cuộn dây pha Stator của SRM luôn được mắc nối tiếp với khóa công suất Trong trường hợp xảy ra ngắn mạch, điện cảm của cuộn dây hạn chế sự tăng dòng và tạo ra thời gian để khởi động Rơle bảo vệ do đó sẽ cách ly lỗi Các pha của động cơ từ trở thay đổi độc lập với nhau, nên trong trường hợp có một cuộn dây

bị hỏng, động cơ từ trở vẫn có thể hoạt động, mặc dù công suất đầu ra bị giảm nhiều

2.1 Cấu trúc chung và phân loại các bộ biến đổi điện tử công suất của SRM:

Động cơ từ trở thay đổi được điều khiển bởi một mạch vòng điều khiển có phản hồi Bộ biến đổi công suất thường được nuôi bởi nguồn áp một chiều và SRM chỉ cần dòng chảy theo một chiều cũng đủ để vận hành ở cả 4 góc ¼ ( chế độ vận hành 4Q)

Một vấn đề quan trọng là phương pháp điều khiển bộ biến đổi Việc lựa chọn đúng đắn góc đóng ngắt cho phép giảm tiếng ồn phát ra và nâng cao chất lượng truyền động của hệ Có 2 phương pháp kinh điển điều khiển bộ biến đổi;

- Sử dụng nguồn dòng:

Trong dải tốc độ thấp, SRM được nuôi bởi nguồn dòng được cấp dưới dạng khối nhờ điều chế bề rộng xung Momen quay sẽ ổn định về giá trị trung bình nhưng chứa nhiều hài với biên độ đáng kể Động cơ từ trở thay đổi với số pha m lớn hơn sẽ cấp ra momen chứa hài với biên độ bé hơn

- Sử dụng nguồn áp:

Chương II: Cấu hình bộ biến đổi cho động cơ từ trở thay đổi

Có thể nuôi động cơ từ trở thay đổi bằng điện áp cấp dưới dạng khối Khi tốc độ quay tăng dần, ảnh hưởng của thời gian đóng ngắt van bán dẫn càng rõ Khi sức phản điện động e bên trong đạt giá trị lớn hơn nhiều điện áp nguồn một chiều, khi

đó ta chỉ còn thuần túy đóng ngắt các cuộn dây pha Diễn biến dòng trở nên không thể chế ngự được và có biên độ hài khá lớn, gây nên momen lắc phụ

Hỗ cảm giữa các pha của động cơ từ trở thay đổi gần như không đáng kể Điều

đó dẫn đến sự hoàn toàn độc lập của các cuộn dây pha trong điều khiển và sản sinh momen Năng lượng từ trường sẽ cung cấp dòng điện theo chiều cũ trong cuộn dây pha khi van bán dẫn khóa, nhưng mặt khác nó cũng gây ra quá áp trên các van bán dẫn công suất và dẫn đến hỏng van Các phương pháp khắc phục điều đó dẫn đến nhiều hình dạng khác nhau của mạch công suất điều khiển động cơ từ trở thay đổi

Bộ biến đổi công suất có thể biến đổi năng lượng từ nguồn sang động cơ một cách

tự do: một phần chuyển hóa thành năng lượng cơ khí, một phần được chuyển thành năng lượng điện từ, một phần được tiêu tán trên điện trở dây dẫn pha Stator, hoặc năng lượng cũng có thể được trả về nguồn khi động cơ hoạt động ở chế độ hãm tái sinh, bằng biện pháp cơ học hay biến đổi điện từ

Phân loại bộ biến đổi công suất cho động cơ từ trở thay đổi như sau:

Hình 2.1: Phân loại bộ biến đổi công suất

2.2 Bộ biến đổi cầu không đối xứng:

Bộ biến đổi điện tử công suất cho SRM có rất nhiều cấu hình đa dạng, phong phú gồm khoảng hơn 20 loại Mỗi cấu hình có ưu, nhược điểm khác nhau và ảnh hưởng khá nhiều đến chất lượng hệ truyền động

2.2.1 Chiến lược điều khiển đóng ngắt cả 2 chuyển mạch:

Hình 2.2: Bộ biến đổi cầu không đối xứng cho SRM cho phép dòng chảy

một chiều, điện áp đảo chiều, tái sinh năng lượng

Mỗi pha động cơ được cấp nguồn riêng thành một nhánh như hình trên, với cấu trúc này, các pha hoàn toàn độc lập với nhau về điện cho phép điều khiển động cơ rất linh hoạt, phù hợp cho phương pháp điều khiển trực tiếp momen từng pha sẽ được trình bày ở chương về điều khiển

Khi dẫn dòng, cả 2 van Q1 và Q2 cùng ON, cuộn dây được cấp nguồn +Vdc cho pha a, dòng điện tăng dần Nếu dòng vượt quá giá trị đặt thì Q1 và Q2 sẽ cùng OFF Khi đó năng lượng từ trường tích trữ trong cuộn dây pha a sẽ giữ dòng theo chiều

cũ cho tới khi nó xả hết Khi đó 2 Diod D1-D2 thông sẽ mở dẫn dòng trả về nguồn, làm cho dòng điện trong cuộn dây pha a giảm dần Khi dòng điện trong cuộn dây pha a giảm xuống dưới giá trị đặt, hai van Q1-Q2 sẽ cùng ON cấp dòng trở lại cuộn dây pha a

Chương II: Cấu hình bộ biến đổi cho động cơ từ trở thay đổi

Hình 2.3 Đồ thị dòng, áp của cuộn dây pha a khi điều khiển cùng lúc 2

van bán dẫn công suất Q1-Q2

Ở hình trên, giả sử dòng điện chủ đạo có độ lớn Ip và chỉ tồn tại trong sườn dương của đường đặc tính tự cảm Sử dụng bộ điều khiển dòng điện trễ Giá trị dòng đặt ia* được so sánh với dòng phản hồi ia từ cuộn dây pha a Sai lệch dòng cho phép là ∆i Ban đầu khi 2 van bán dẫn Q1-Q2 cùng ON thì dòng điện chảy vào cuộn dây pha a, cường độ dòng điện ia tăng dần, từ năng được tích trữ trong cuộn dây pha a Khi sai lệch giữa giá trị dòng đặt ia* và dòng thực ia vượt quá giá trị - ∆i thì bộ điều khiển Rơle sẽ đưa ra tín hiệu OFF 2 van bán dẫn Q1-Q2 Khi 2 van Q1-Q2 cùng OFF, năng lượng từ trường tích trữ trong cuộn dây giữ cho dòng điện trong

cuộn dây pha a vẫn được duy trì theo chiều cũ, năng lượng này được xả dần, dòng điện ia trong cuộn dây pha a sẽ giảm dần Trong thời gian này, hai Diod D1-D2 được thông, dẫn dòng trở lại nguồn, trả năng lượng về lưới Khi sai lệch dòng vượt quá giá trị + ∆i thì bộ điều khiển sẽ đưa ra tín hiệu ON 2 van bán dẫn Q1-Q2 cấp dòng trở lại cuộn dây pha a Như vậy trong một chu kì ON, OFF của Q1-Q2 cuộn dây pha a phải chịu 2 lần thay đổi điện áp (ua=+Udc khi Q1-Q2 cùng ON và ua=-Udc

khi Q1-Q2 cùng OFF), làm ảnh hưởng xấu đến cách điện của cuộn dây, giảm tuổi thọ của động cơ Ngoài ra phương pháp điều khiển này còn gây ra tổn thất trên các van bán dẫn công suất do tần số ON, OFF cao Điện áp đặt lên 2 van bán dẫn có điều khiển Q1-Q2 khi nó OFF là Udc, vì vậy khi chọn van ta phải chọn loại chịu được điện áp lớn hơn điện áp nguồn một chiều Udc, tương tự như vậy điện áp ngược đặt lên Diod D1-D2 bằng Udc, dẫn tới việc ta phải chọn loại Diod chịu được điện áp lớn hơn Udc

2.2.2 Chiến lược điều khiển chỉ đóng cắt 1 chuyển mạch:

Vẫn là sơ đồ cầu không đối xứng như hình trên, nhưng bây giờ ta không OFF van Q1 và chỉ ON, OFF van Q2 Với phương pháp điều khiển này, năng lượng tích trữ trong cuộn dây pha a được giải phóng thông qua việc chỉ ON, OFF van Q2 Khi OFF van Q2, Điod D2 thông làm cho dòng điện đi theo vòng kín: cuộn dây pha a, Diod D2, van bán dẫn Q2 và trở về cuộn dây pha a Nếu bỏ qua sụt áp trên van Q2

và Diod D2 thì điện áp trên cuộn dây pha a bằng 0

Năng lượng sẽ không được trả về lưới mà sẽ được tiêu tán trên điện trở dây pha

a, do đó mà thời gian để đưa dòng điện từ giá trị Ip+∆i xuống giá trị Ip-∆i sẽ lâu hơn

so với phương pháp điều khiển trước, nhưng cũng chính vì vậy mà sẽ làm giảm tần

số ON, OFF van và do đó giảm tổn hao trên các van Khi dòng điện giảm từ Ip+∆i xuống 0 thì cả 2 van Q1-Q2 đều OFF Trong khoảng thời gian này dòng điện sẽ chảy qua 2 Diod D1-D2, trả năng lượng về nguồn, điện áp trên cuộn dây pha a lúc

đó sẽ bằng –Udc

Chương II: Cấu hình bộ biến đổi cho động cơ từ trở thay đổi

Hình 2.4 Đồ thị dòng và áp của cuộn dây pha khi chỉ đóng cắt van Q2

So với chiến lược điều khiển ON, OFF cả 2 chuyển mạch trên 1 pha thì điều khiển ON, OFF 1 chuyển mạch có ưu điểm là tạo được điện áp 0 trên cuộn dây pha, giảm tổn hao do tần số ON, OFF van, nhưng vì năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn dây chủ yếu được giải phóng thông qua tỏa nhiệt trên điện trở dây quấn pha Stator nên với chiến lược điều khiển này sẽ gây ra phát nóng dây quấn pha stator nhiều hơn so với chiến lược điều khiển trước, điện áp để chọn van phải lớn hơn điện

áp nguồn Udc

Nhìn chung khi sử dụng bộ biến đổi cầu không đối xứng ta sẽ không có lợi về mặt kinh tế nhưng bù lại có lợi về mặt điều khiển

2.3 Bộ biến đổi 1 chuyển mạch trên một pha:

Bộ biến đổi 1 chuyển mạch trên một pha sử dụng một van bán dẫn có điều khiển

và 1 Diod trên một pha Vì ít chuyển mạch nên bộ biến đổi này có ưu điểm là rẻ hơn

so với các loại khác, nhưng nhược điểm của nó là không tạo được điện áp 0 lên cuộn dây pha trong suốt quá trình dòng điện chạy qua Thí dụ, gây ra tổn thất lớn khi có sự trao đổi giữa máy điện với lưới làm giảm hiệu suất hơn thế nữa nó còn làm cho tốc độ thay đổi điện áp tăng gấp đôi, làm phá hủy cách điện và làm tăng độ

ồn Mặc dù có nhiều lỗi, nhưng một số lượng lớn các dạng bộ biến đổi một chuyển mạch trên một pha được thừa nhận và kiểm nghiệm, ứng dụng Chúng có một số thuận lợi cho một vài ứng dụng riêng Các dạng bộ biến đổi một chuyển mạch trên một pha được mô tả dưới đây

2.3.1 Loại R-dump:

Hình 2.5: Sơ đồ bộ biến đổi 1 chuyển mạch/ 1 pha loại R-Dump

Trên hình là cấu hình bộ biến đổi với một van bán dẫn có điều khiển và một chuyển mạch trên một pha Khi van T1 được ON, dòng sẽ chảy từ dương nguồn, qua cuộn dây pha a, van bán dẫn T1 và trở về âm nguồn, trong thời gian này từ năng được nạp vào cuộn dây pha a Khi T1 OFF, năng lượng tích trữ trong cuộn dây pha

Chương II: Cấu hình bộ biến đổi cho động cơ từ trở thay đổi

a bắt đầu được giải phóng làm cho dòng trong cuộn dây pha a vẫn chảy theo chiều

cũ, Diod D1 thông làm cho dòng điện chảy qua D1 nạp cho tụ điện Cs và sau đó chảy qua điện trở ngoài R, điện trở này sẽ tiêu tán một phần năng lượng điện dưới dạng nhiệt năng Như vậy, năng lượng tích trữ trong cuộn dây pha a sẽ không được trả lại nguồn mà được nạp vào tụ Cs và tiêu tán trên điện trở R, đây là nhược điểm

sẽ làm giảm hiệu suất của hệ truyền động

Hình 2.6 Thể hiện dạng sóng theo thời gian của bộ biến đổi R-Dump

Khi van T1 ON, điện áp nguồn được đặt vào cuộn dây pha a, dòng điện ia tăng dần Khi dòng điện ia vượt quá dòng đặt ia* một lượng sai lệch dòng –∆i thì van T1 được OFF, dòng điện ia sẽ giảm, lúc này cuộn dây pha a sẽ sinh ra sức điện động cảm ứng chống lại sự giảm của dòng điện và duy trì dòng điện theo chiều cũ Trong thời gian T1 OFF điện áp rơi trên điện trở R bằng ia.R, gây ra điện áp đặt trên van

uT1=Udc+ia.R (2.1) Như vậy, khi chọn van bán dẫn công suất T1 cho sơ đồ R-Dump ta phải chọn loại chịu được điện áp lớn hơn giá trị: Udc+(Ip+∆i.R)

Sự lựa chọn điện trở R sẽ quyết định giá trị năng lượng tiêu tán và chọn van T1, nếu chọn R quá lớn sẽ gây ra một điện áp lớn đặt lên van T1 trong thời gian nó OFF, nhưng nếu chọn R quá nhỏ thì sẽ làm cho năng lượng tiêu tán trên điện trở R

ít và dòng điện sẽ giảm lâu hơn, dễ sinh ra momen âm khi dòng không kịp về 0 trong vùng sườn âm của đặc tính tự cảm

2.3.2 Loại 2 cuộn dây kép:

Hình 2.7: Bộ biến đổi 1 chuyển mạch trên một pha loại 2 cuộn dây kép

Trên hình 2.7 là bộ biến đổi với một van bán dẫn có điều khiển và Diod nhưng 1 pha Stator của động cơ có cấu tạo với 2 cuộn dây có cực tính như trên hình 2.6, cuộn dây mắc nối tiếp với van bán dẫn có điều khiển sẽ là cuộn chính còn cuộn mắc nối tiếp với Diod sẽ là cuộn phụ Năng lượng từ trường sẽ được tích trữ và trả về nguồn thông qua 2 cuộn dây có cực tính này

Hình (2.8) thể hiện dạng sóng dòng điện và điện áp trên cuộn dây và van bán dẫn T1 Khi van T1 ON dòng điện sẽ chảy từ cực dương của nguồn qua cuộn dây chính,

Chương II: Cấu hình bộ biến đổi cho động cơ từ trở thay đổi

van bán dẫn T1 và trở về cực âm của nguồn, dòng ia1 tăng dần, trong thời gian này năng lượng được nạp vào cuộn dây chính Khi dòng ia1 vượt quá dòng đặt ia* một lượng –∆i thì van T1 được OFF Khi van T1 được OFF, do tính chất hỗ cảm giữa 2 cuộn dây chính và phụ, nên trên cuộn dây phụ sẽ xuất hiện một sức điện động cảm ứng, sức điện động này

Hình 2.8 Dạng sóng dòng điện và điện áp của bộ biến đổi 2 cuộn dây kép

làm thông Diod D1, dòng ia2 sẽ trả lại năng lượng cho nguồn Khi dòng ia2 nhỏ hơn giá trị dòng đặt ia* một lượng +∆i thì van T1 được ON, làm Diod D1 khóa, quá trình lại diễn ra tương tự Trong khoảng thời gian T1 OFF, thì giá trị điện áp đặt lên van

uT1=Udc+a.Udc=(1+a).Udc (2.2) Trong đó: a là tỉ số của số vòng cuộn dây phụ trên số vòng cuộn dây chính Từ công thức (2.2) ta thấy rằng, điện áp để chọn van T1 sẽ lớn hơn nhiều giá trị điện áp nguồn Udc Một nhược điểm nữa của bộ biến đổi này là phải cần 2 cuộn dây trên một pha, như vậy sẽ không có lợi về mặt kinh tế, kỹ thuật đối với động cơ công suất lớn

2.3.3 Loại chia đôi nguồn cung cấp một chiều:

Hình 2.9 Sơ đồ bộ biến đổi chia đôi nguồn cung cấp một chiều

Sơ đồ bộ biến đổi này được thể hiện trên (hình 2.9) Khi van T1 ON, dòng điện ia

tăng dần, chảy khép mạch qua van T1, cuộn dây pha a, tụ C1 Khi van T1 OFF, năng lượng từ trường tích trữ trong cuộn dây pha a lúc này sẽ được xả, giữ cho dòng

Chương II: Cấu hình bộ biến đổi cho động cơ từ trở thay đổi

điện ia trong cuộn dây pha a vẫn chảy theo chiều cũ, dòng ia sẽ chảy khép mạch qua

tụ C2, diod D2, trong quá trình này, tụ C2 được nạp năng lượng điện trường và do

đó năng lượng trong cuộn dây pha a được giải phóng rất nhanh Sự hoạt động cho pha b là tương tự

Dạng sóng dòng điện, điện áp của bộ biến đổi này được thể hiện như trên (hình 2.10) Sử dụng bộ điều khiển dòng điện trễ với sai lệch cho phép ∆i, điện áp đặt lên cuộn dây pha Stator là Udc/2 Khi T1 ON hoặc OFF thì dòng điện chảy trong cuộn dây pha a đều giẽ nguyên dấu, nhưng điện áp đặt lên cuộn dây pha a sẽ đổi dấu (

ua=+Udc/2 khi T1 ON, ua=-Udc/2 khi T1 OFF) Điện áp đặt lên van T1 trong thời gian pha a không được kích thích là Udc/2 và khi pha a là pha kích thích và T1 OFF

là Udc Trong khoảng thời gian T1 ON diod D2 sẽ chịu một điện áp ngược là Udc, còn khi pha a không phải là pha kích thích thì điện áp ngược đặt lên Diod D2 sẽ là

Hình 2.10 Dạng sáng dòng điện và điện áp của sơ đồ BBD hình 2.9

2.4 Bộ biến đổi m chuyển mạch và 2m Diod:

Trên (Hình 2.11) là một cấu hình khác của bộ biến đổi một chuyển mạch trên một pha Trong đó D1-D2-D3-D4 là các Diod nhanh, còn các D5-D6-D7-D8 là các diod chậm Sự hoạt động của mạch được giải thích như sau:

Pha a sẽ được cấp dòng bằng việc ON 2 van bán dẫn T1 và T4, khi đó dòng điện

sẽ chảy từ cực dương nguồn qua van T4 –pha a-Diod D5-van T1 và trở về âm nguồn Nếu dòng điện thực ia vượt quá giá trị dòng đặt ia* một lượng –∆i thì 2 van

Chương II: Cấu hình bộ biến đổi cho động cơ từ trở thay đổi

bán dẫn T1 và T4 sẽ đồng thời được OFF, năng lượng tích trữ trong cuộn dây pha a

sẽ giữ cho dòng điện ia vẫn chảy theo chiều cũ

Hình 2.11 Một dạng cấu hình khác của bộ biến đổi 1 chuyển mạch trên

một pha

Khi đó diode và thông, trả năng lượng về nguồn, điện áp đặt lên cuộn dây

pha a lúc này bằng Dạng sóng dòng điện và điện áp của sơ đồ bộ biến đổi này được thể hiện trên hình (2.12)

Hình 2.12 Đồ thị dòng điện và điện áp của sơ đồ bộ biến đổi m chuyển mạch và

2m diode

2.5 Bộ biến đổi m+1 chuyển mạch và diode

Bộ biến đổi m+1 chuyển mạch được thể hiện như trên hình (2.13) Để cung cấp dòng cho pha a, 2 van bán dẫn và sẽ được ON đồng thời, điện áp nguồn một

chiều được đặt lên cuộn dây pha a, dòng điện tăng dần Khi dòng vượt quá

giá trị đặt, một trong 2 van (hoặc ) sẽ được OFF Khi đó, năng lượng từ trường

tích trữ trong cuộn dây pha a sẽ được giải phóng làm cho dòng điện trong cuộn

dây vẫn chảy theo chiều cũ, kết quả là dòng điện sẽ chảy qua và (hoặc

và ), điện áp trên cuộn dây pha a lúc này sẽ bằng 0 Nếu đồng thời 2 van và

Chương II: Cấu hình bộ biến đổi cho động cơ từ trở thay đổi

được OFF, thì điện áp đặt lên cuộn dây pha a sẽ là Nhìn chung để làm giảm

dòng điện trong cuộn dây pha a thì có 2 phương án để lựa chọn: ON, OFF đồng thời cả 2 van hoặc chỉ đóng cắt một van Đối với các pha b và c quá trình cũng diễn

ra tương tự Các linh kiện tham gia vào quá trình điều khiển cấp dòng cho pha b

gồm các van có điều khiển , và các diode , và đối với pha c là , ,

,

Hình 2.13.Sơ đồ bộ biến đổi m+1 chuyển mạch

Đối với bộ biến đổi m+1 chuyển mạch, thì sự điều khiển độc lâp dòng giữa các

pha với nhau là không thật sự rõ dàng Sơ đồ bộ biến đổi hình (2.13) chỉ có thể áp dụng cho động cơ từ trở thay đổi loại 3 pha 6/4, đối với các động cơ có nhiều hơn 3 pha thì bắt buộc ta phải thêm các van bán dẫn có điều khiển và thêm diode, ví dụ như để điều khiển động cơ từ trở thay đổi có 4 pha 8/6 thì ta phải thêm 1 van bán dẫn có điều khiển và 1 diode

2.5 Bộ biến đổi 1.5m chuyển mạch

Hình (2.14) là một biến thể của bộ biến đổi với ít hơn 2 chuyển mạch trên một pha nhưng vẫn đảm bảo sự độc lập trong điều khiển giữa các pha Đối với bộ biến đổi này, ta sẽ sử dụng 3 chuyển mạch và 3 diode cho 2 pha Cấu hình bộ biến đổi

này bị hạn chế bởi số pha của động cơ từ trở thay đổi phải là số chẵn Các chuyển mạch và sẽ mang dòng của 2 pha trong một chu kỳ chuyển mạch do đó tần suất đóng cắt của chúng sẽ cao hơn các chuyển mạch pha , , Trên hình (2.15) là dạng sóng dòng điện và điện áp của bộ biến đổi Để cung cấp dòng cho

cuộn dây pha a ta ON đồng thời 2 van và , khi đó nguồn điện áp một chiều

sẽ được đặt lên 2 đầu cuộn dây pha a, dòng điện sẽ đi từ cực dương của nguồn qua van , cuộn dây pha a, van và trở về cực âm của nguồn, dòng tăng dần

Khi dòng vượt quá giá trị dòng đặt một lượng thì van được OFF, lúc này

năng lượng tích trữ trong cuộn dây pha a được giải phóng, giữ cho dòng điện trong cuộn dây pha a vẫn chảy theo chiều cũ, dòng điện sẽ chảy khép kín từ a đến a’ qua

van , diode , nếu bỏ qua sụt áp trên van và diode thì điện áp trên cuộn

dây pha a lúc này sẽ bằng 0 và trong quá trình này không có sự trả năng lượng về

về nguồn, năng lượng tích lũy trong cuộn dây pha a được giải phóng qua điện trở

dây dẫn, vì vậy mà dòng điện sẽ giảm chậm hơn so với khi năng lượng được trả

về nguồn

Hình 2.14 Bộ biến đổi 1.5 chuyển mạch trên 1 pha

Khi dòng điện nhỏ hơn dòng đặt một lượng + thì van được OFF, quá

trình dẫn dòng cho cuộn dây pha a lại diễn ra tương tự Đến cuối sườn dương của

Chương II: Cấu hình bộ biến đổi cho động cơ từ trở thay đổi

đường đặc tính điện cảm thì cả 2 van và đều được OFF, lúc này năng lượng trong cuộn dây pha được giải phóng trả về nguồn thông qua 2 diode và và do

đó dòng điện trong cuộn dây pha a nhanh chóng giảm về 0 trước khi động cơ quay

sang sườn âm của đặc tính điện cảm, tránh tình trạng sinh ra mômen âm Quá trình

điều khiển cấp dòng cho các pha b, c, d cũng diễn ra tương tự Van sẽ có nhiệm

vụ đóng cắt cho pha a và c còn van sẽ có nhiệm vụ đóng cắt cho pha b và d

Điện áp đặt lên các van khi nó khóa sẽ bằng do vậy điện áp để lựa chọn van

phải lớn hơn điện áp nguồn một chiều

Hình 2.15 Đồ thị dòng điện và điện áp cho bộ biến đổi 1.5 chuyển mạch

trên 1 pha

Bộ biến đổi 2m phải cần tới 2m van bán dẫn có điều khiển và 2m diode công suất cho động cơ từ trở thay đổi có m pha, do đó sẽ gây tốn kém van bán dẫn ngoài ra

điện áp để chọn van bán dẫn phải lớn hơn điện áp nguồn một chiều , nên bộ biến đổi này không có lợi về mặt kinh tế nhưng bù lại cấu hình bộ biến đổi đơn giản, tách biệt giữa các pha với nhau, việc tách biệt này sẽ có lợi về mặt điều khiển cho động cơ từ trở thay đổi

Các bộ biến đổi 1m chỉ cần dùng m van bán dẫn có điều khiển và m diode để điều khiển cho động cơ từ trở thay đổi có m pha, so với bộ biến đổi 2m ta tích kiệm được

1 nửa số van bán dẫn nên sẽ có lợi về mặt kinh tế hơn nhưng mặt khác sơ đồ bộ biến đổi không phân ly và điện áp để lựa chọn van bán dẫn phải lớn hơn rất nhiều

so với điện áp nguồn cấp Giải pháp dung hòa tốt sẽ là sơ đồ 1.5m Tuy nhiên vì lý

do thuận lợi cho điêu khiển nên trong các chương tiếp theo của đồ án này tác giả sẽ

sử dụng bộ biến đối công suất 2m (với chiến lược điều khiển đóng cắt đồng thời cả

2 van) trong mô phỏng và tổng hợp các bộ điều chỉnh cho động cơ từ trở thay đổi

2.7 Yêu cầu truyền động

Dựa vào các thông số của động cơ được sử dụng ta đặt ra các yêu cầu truyền

động:

* Đặc tính cơ của tải: Việc lựa chọn hệ truyền động động cơ từ trở và phương pháp điều khiển phải dựa trên sự phù hợp giữa đặc tính cơ của hệ truyền động và đặc tính

cơ của tải

* Yêu cầu đảo chiều quay: không đảo chiều quay

* Tốc độ quay và dải điều chỉnh tốc độ: tốc độ quay quy đổi về trục động cơ là 1000