Nghiên cứu các bộ biến đổi cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm (IPM motor) ứng dụng trong ô tô điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ====&==== VŨ MINH VƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC BỘ BIẾN ĐỔI CHO ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU CỰC CHÌM IPM MOTOR ỨNG DỤNG TRONG Ô TÔ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

====&====

VŨ MINH VƯƠNG

NGHIÊN CỨU CÁC BỘ BIẾN ĐỔI CHO ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU CỰC CHÌM (IPM MOTOR)

ỨNG DỤNG TRONG Ô TÔ ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

VŨ MINH VƯƠNG

NGHIÊN CỨU CÁC BỘ BIẾN ĐỔI CHO ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU CỰC CHÌM (IPM MOTOR)

ỨNG DỤNG TRONG Ô TÔ ĐIỆN

Chuyên ngành: Điều khiển và Tự động hóa

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS TẠ CAO MINH

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bản Luận văn cao học với đề tài: “Nghiên cứu các bộ biến

đổi cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm (IPM motor) dùng trong ô tô điện” do em tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của Thầy hướng dẫn, PGS

TS TẠ CAO MINH Các số liệu và kết quả hoàn toàn trung thực

Để hoàn thành Luận văn cao học này, ngoài các Tài liệu tham khảo đã dẫn ra

ở cuối Luận văn, không sao chép các công trình hoặc thiết kế tốt nghiệp của người khác

Nếu phát hiện có sự sai phạm với điều cam đoan trên, em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Học viên

Vũ Minh Vương

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ Ô TÔ ĐIỆN 1 

1.1.  Lược sử phát triển của ô tô điện 1 

1.2.  Những ưu điểm và điểm còn tồn tại của ô tô điện 5 

1.3.  Cấu tạo chung của một hệ truyền động ô tô điện 7 

1.4.  Các động cơ điện có thể sử dụng trong ô tô điện 8 

CHƯƠNG 2 ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU CỰC CHÌM (IPM MOTOR) 11 

2.1.  Giới thiệu chung về IPM 11 

2.2.  Đặc tính góc-momen của động cơ 13 

2.3.  Mô hình toán học và phương pháp điều chỉnh động cơ 14 

2.3.1.  Mô tả toán học động cơ IPM trong hệ tọa độ cực 14 

2.3.2.  Mô tả toán học động cơ IPM trong hệ tọa độ cố định 0αβ 15 

2.3.3.  Mô tả toán học động cơ IPM trên hệ tọa độ d-q 16 

2.4.  Đặc tính các vùng điều chỉnh 18 

2.4.1.  Vùng momen không đổi 19 

2.4.2.  Vùng công suất không đổi 19 

2.4.3.  Vùng tích công suất và tốc độ không đổi 19 

2.5.  Các phương pháp điều khiển động cơ IPM 20 

2.5.1.  Điều khiển vector định hướng theo từ thông rotor FOC 20 

2.5.2.  Điều khiển trực tiếp momen DTC 21 

2.5.3.  Lựa chọn phương án điều khiển 22 

CHƯƠNG 3 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI CHO ĐỘNG CƠ IPM 24 

3.1.  Các bộ nghịch lưu 24 

3.1.1.  Phân loại nghịch lưu 24 

3.2.  Các phương pháp điều biến 27 

3.2.1.  Phương pháp điều biến PWM sóng hình sin 27 

3.2.2.  Nghịch lưu ba pha sử dụng phương pháp điều chế SVM 32 

3.3.  Đặc thù của các bộ biến đổi cho ô tô điện 36 

3.3.1.  Chuyển mạch mềm (soft-switching) 37 

3.3.2.  Bộ biến đổi đa mức (multilevel inverter) 43 

3.4.  Bộ nghịch lưu ba mức diode kẹp (3L-NPC) 55 

CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 68 

4.1.  Mô hình bộ nghịch lưu 68 

4.2.  Mô phỏng hệ thống 68 

4.2.1.  Bộ điều chỉnh tốc độ 70 

4.2.2.  Khối tính id* 70 

4.2.3.  Khối điều chỉnh dòng điện có bù chéo 71 

4.2.4.  Khối phát xung 71 

4.3.  Kết quả mô phỏng 74 

KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 80 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 

PHỤ LỤC 83 

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1-1: Mô hình chiếc xe điện đầu tiên trên thế giới 1

Hình 1.1-2: Camille Jenatzy trong chiếc Jamais Contente năm 1899 2

Hình 1.1-3: Electrovair II (1966) 4

Hình 1.1-4: Phiên bản EV1 của General Motor 4

Hình 1.3-1: Cấu hình cơ bản của một hệ truyền động ô tô điện 7

Hình 2.1-1: Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm 12

Hình 2.2-1: Đồ thị vector động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm 13

Hình 2.2-2: Đặc tính góc-momen của động cơ 14

Hình 2.3-1: Sơ đồ thay thế động cơ IPM trong hệ tọa độ quay đồng bộ 18

Hình 2.4-1: Các chế độ làm việc của động cơ 18

Hình 2.5-1: Sơ đồ phương pháp điều khiển DTC 21

Hình 2.5-2: Sơ đồ khối phương pháp điều khiển FOC thông thường 23

Hình 3.1-1: Nghịch lưu nguồn dòng ba pha 25

Hình 3.1-2 Nghịch lưu nguồn dòng ba pha, có diode cách ly 25

Hình 3.1-3: Sơ đồ nghịch lưu nguồn áp ba pha 27

Hình 3.2-1: Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển nghịch lưu áp ba pha điều chế PWM sóng hình sin 28

Hình 3.2-2: Dạng tín hiệu điều khiển và dạng điện áp ra PWM 29

Hình 3.2-3: Quan hệ giữa điện áp đầu ra và điện áp sóng chuẩn khi cải biến 31

Hình 3.2-4 Vector không gian và các vector biên chuẩn 34

Hình 3.3-1: Mô hình điều khiển động cơ của một ô tô 36

Hình 3.3-2: Mô hình khóa chuyển mạch mềm 39

Hình 3.3-3: Cấu tạo của bộ nghịch lưu QPRDCL 40

Hình 3.3-4: Mạch tương đương của bộ nghịch lưu QPRDCL 41

Hình 3.3-5: Các chế độ hoạt động 42

Hình 3.3-6: Các dạng sóng thành phần của các khóa chuyển mạch 42

Hình 3.3-7: Dạng điện áp của khóa Sa1 và Sa2 42

Hình 3.3-8: Bộ nghịch lưu diode kẹp 3 mức 44

Hình 3.3-9: Trạng thái, điện áp điều khiển các chuyển mạch và điện áp ra 45

Hình 3.3-10: Điện áp pha và điện áp dây của bộ nghịch lưu 3L-NPC 46

Hình 3.3-11: Quá trình chuyển mạch từ trạng thái O sang P với dòng điện tải iA > 0 47

Hình 3.3-12: Quá trình chuyển mạch từ trạng thái O sang P với dòng điện tải iA < 0 47

Hình 3.3-13: Bộ nghịch lưu dạng flying capacitor 3 mức 49

Hình 3.3-14: Quá trình chuyển mạch từ trạng thái O sang P, iA>0 50

Hình 3.3-15: Quá trình chuyển mạch từ trạng thái O sang P, iA<0 50

Hình 3.3-16: Bộ nghịch lưu 5 mức kiểu cầu H nối tầng 52

Hình 3.3-17: Quá trình chuyển mạch từ trạng thái 1=>4=>7=>14=>16, iA>0 53

Hình 3.3-18: Quá trình chuyển mạch từ trạng thái 1=>4=>7=>14=>16, iA<0 54

Hình 3.4-1: Cấu trúc bộ nghịch lưu 3 mức (3L-NPC) 56

Hình 3.4-2: Phân vùng vector điện áp không gian của bộ nghịch lưu 58

Hình 3.4-3: Phân chia các vùng và các vector cơ bản 58

Hình 3.4-4: Các vector điện áp vùng I 59

Hình 3.4-5: Ví dụ về quan hệ V rref và dwell time 61

Hình 3.4-6: Các khu vực được phân chia trong sector I 61

Hình 3.4-7: Thứ tự chuyển mạch trong vùng I-4 62

Hình 4.1-1: Bộ phát xung và inverter 68

Hình 4.2-1: Mô hình hệ thống 69

Hình 4.2-2: Bộ điều chỉnh tốc độ 70

Hình 4.2-3: Bộ tính id* 70

Hình 4.2-4: Khối điều chỉnh dòng điện có bù chéo 71

Hình 4.2-5: Khối điều chế (phát xung) 71

Hình 4.2-6: Khâu tạo điện áp ba pha 72

Hình 4.2-7: Khâu đổi tọa độ αβ 72

Hình 4.2-8: Khâu xác định sector 72

Hình 4.2-9: Khâu chuyển đổi sector 1 72

Hình 4.2-10: Khâu Xác định tam giác điện áp 73

Hình 4.2-11: Khâu tính thời gian tác động các van cơ bản 73

Hình 4.2-12: Khâu tính toán thời gian chuyển mạch 73

Hình 4.2-13: Khâu phát xung chuyển mạch 74

Hình 4.3-1: Điện áp đầu ra pha A của bộ nghịch lưu 75

Hình 4.3-2: Điện áp đầu ra pha A của bộ nghịch lưu sau lọc 75

Hình 4.3-3: Điện áp đầu ra 3 pha của bộ nghịch lưu sau lọc 76

Hình 4.3-4: Điện áp đầu ra ba pha của bộ nghịch lưu sau khi lọc 76

Hình 4.3-5: Hệ số méo dạng điện áp 77

Hình 4.3-6: Đáp ứng tốc độ 77

Hình 4.3-7: Đáp ứng dòng điện Ia, Ib, Ic 78

Hình 4.3-8: Hệ số méo dạng điện áp 78

Hình 4.3-9: Đáp ứng momen của động cơ 79

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3-1: Bảng trạng thái van 33

Bảng 3.2: Bảng trạng thái chuyển mạch (pha A) của bộ nghịch lưu 3L-NPC 49

Bảng 3.3: Quá trình dẫn dòng của các khóa trong pha A của bộ nghịch lưu 3L-NPC 52

Bảng 3.4: Bảng trạng thái chuyển mạch (pha A) của 3L-FLC 53

Bảng 3.5: Quá trình dẫn dòng của các khóa trong pha A của bộ nghịch lưu 3L-FLC 55

Bảng 3.6: Bảng trạng thái chuyển mạch (pha A) của 5L-CHB 56

Bảng 3.7: Trạng thái của ba vector không 61

Bảng 3.8: Thời gian tác động của vector Vref trong vùng I 63

Bảng 3.9: Vector điện áp và các trạng thái chuyển mạch 63

Bảng 3.10: Thời gian và thứ tự chuyển mạch của các khóa trong vùng I-2a 67

Bảng 3.11: Trình tự chuyển mạch giữa các vùng I~VI 68

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DC-motor Direct Current Motor Động cơ điện một chiều

BLDC Brushless Direct Current

Motor

Động cơ một chiều không chổi than

SPMSM Surface Permanent Magnet

Tranzito có cực điều khiển cách ly

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, thực tế phát triển của ngành công nghiệp phải đối mặt với hai sự thay đổi chính là nguồn năng lượng và bảo vệ môi trường Công nghiệp phát triển

và nhu cầu đi lại gia tăng kéo theo hàng loạt phương tiện giao thông vận tải cũng phát triển, khí thải từ các phương tiện giao gian tăng, theo số liệu ước tính khoảng

thông, đặc biệt là ô tô Để làm giảm khí thải có hại tới môi trường, các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu và phát triển hệ thống phương tiện giao thông phát sinh

ít khí thải, đó là ô tô điện, trong đó sử dụng động cơ điện thay thế động cơ đốt trong

sử dụng xăng dầu

Động cơ điện là vấn đề then chốt khi nghiên cứu về ô tô điện Có nhiều loại động cơ điện có thể được sử dụng cho ô tô điện, tuy nhiên đáng chú ý và đang được quan tâm nghiên cứu nhiều hiện nay là động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm (IPM)

Động cơ IPM có nhiều ưu điểm vượt trội, khả năng sinh momen/dòng điện rất cao, tuổi thọ lớn, kích thước gọn,… Nhưng để sử dụng được động cơ này cần phải

có bộ biến đổi hợp lý, đáp ứng được yêu cầu hoạt động của động cơ và phù hợp với đặc điểm của ô tô điện

Với mục đích nghiên cứu bộ biến đổi thích hợp với động cơ IPM ứng dụng

trong ô tô điện đã thôi thúc học viên lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu các bộ biến đổi

cho động cơ nam châm vĩnh cửu cực chìm (IPM motor) dùng trong ô tô điện”

Đề tài được thực hiện gồm 04 chương:

Chương 1: Giới thiệu về ô tô điện

Chương 2: Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm (IPM)

Chương 3: Các bộ biến đổi cho động cơ IPM

Chương 4: Mô phỏng và đánh giá kết quả

Kết luận và đề xuất hướng phát triển đề tài

Trong quá trình thực hiện đề tài, trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, học viên đã

sử dụng công cụ mô phỏng Matlab/Simulink để tiến hành mô phỏng, phân tích, đánh giá và so sánh các kết quả thu được cuối cùng là kết luận về phương án lựa chọn bộ biến đổi phù hợp cho động cơ IPM

Do thời gian thực hiện đề tài hạn hẹp cũng như hạn chế về kiến thức và điều kiện thực nghiệm, luận văn chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, học viên kính mong nhận được những lời nhận xét, đánh giá và góp ý của các Thầy,

Cô để bản luận văn này được hoàn thiện hơn

Học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy giáo, PGS TS Tạ Cao Minh đã hết lòng giúp đỡ và chỉ bảo tận tình cho học viên trong thời gian thực hiện luận văn này Nếu không có sự hướng dẫn nhiệt tình của Thầy thì chắc chắn học viên không thể hoàn thành tốt luận văn được

Học viên cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các Thầy giáo, Cô giáo của Viện Đào Tạo Sau Đại Học đã tạo điều kiện hết sức thuận lợi để học viên có thể hoàn thành luận văn đúng thời hạn

Hà Nội, ngày 28 tháng 09 năm 2011

Học viên

Vũ Minh Vương

Chương 1: Giới thiệu về ô tô điện

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ Ô TÔ ĐIỆN

1.1 Lược sử phát triển của ô tô điện

Đứng trước những thách thức về vấn đề khí thải gây hiệu ứng nhà kính và khả năng cạn kiệt các nguồn năng lượng tự nhiên dưới lòng đất như dầu mỏ, khí đốt, than đá,… thế giới đang tích cực nghiên cứu thế hệ phương tiện tiếp theo sử dụng năng lượng điện – xe điện (Electric Vehicle - EV), trọng tâm là ô tô điện Ô tô điện

đã có lịch sử phát triển lâu đời, từ những năm 90 của thế kỷ trước đã trở thành trọng điểm nghiên cứu của nhiều quốc gia, đơn vị, tổ chức và nhà khoa học

Đầu năm 1820, Faraday đã phát hiện ra nguyên lý cảm ứng điện từ, khi phát hiện ra khung dây mang dòng điện quay xung quanh từ trường của nam châm vĩnh cửu Đây là tiền đề cho việc phát minh ra nguyên lý chạy của động cơ điện sau này Chiếc xe điện đầu tiên được phát minh là chiếc xe mang tên xe Jedik, sản xuất khoảng năm 1828, tại Hungary Hiện nó đang được đặt tại bảo tàng của Hungary

Hình 1.1-1: Mô hình chiếc xe điện đầu tiên trên thế giới

Chiếc xe này chỉ có thể chạy được tối đa 4m/h và không thể mang theo bất kỳ một tải trọng nào Nhưng nó được coi là chiếc xe có dáng dấp của động cơ điện đầu tiên trên thế giới Năm 1831, Faraday phát minh ra nguyên lý hoạt động của động

ô tô điện sau này Năm 1838, một nhà phát minh người Scotland tên là Robert Davidson xây dựng thành công đầu máy xe lửa chạy điện, nhưng tốc độ của nó chỉ

có thể đạt 6km/h và ông là người đầu tiên sử dụng pin không xạc lại cho xe điện Năm 1851, công nghệ sử dụng pin không xạc được các nhà chế tạo áp dụng, dần dần tăng vận tốc và khả năng chịu tải của xe điện lên Thời kỳ này vận tốc xe điện tốt nhất đạt được là 19km/h Năm 1865, nhà phát minh người Pháp tên là Gaston Plante đã cải tiến khả năng lưu trữ của pin Sau đó, ông cùng một đồng nghiệp người Pháp tên là Camille Faure nâng cao khả năng lưu trữ của pin vào năm

1881, mở ra thời kỳ phồn thịnh cho phương tiện giao thông điện tử Pháp và Anh là những nước đầu tiên hỗ trợ việc phổ biến và phát triển phương tiện giao thông chạy điện trong thế kỉ XIX Năm 1899, một nhà phát minh người Bỉ tên là Camille Jenatzy xây dựng thành công ô tô điện có tên: “La Jamais Contente”, đạt kỉ lục về tốc độ tại thời điểm bấy giờ, 100km/h Sau đó vào ngày 29 tháng 4 năm 1899, ông còn đưa ra một phiên bản mới cho xe điện có hình dạng giống quả Rocket, có thể chạy với vận tốc tối đa lên tới 105,88km/h Năm 1900, có 4200 ô tô được bán ra thị trường, trong đó có 40% là xe chạy bằng động cơ hơi nước, 38% xe chạy bằng động

cơ điện và 22% xe chạy bằng động cơ xăng dầu Cũng trong năm này, một công ty

về xe điện của Pháp tên là B.G.S đã chế tạo thành công xe điện với tốc độ lớn nhất

có thể đạt là 64km/h, và có thể chạy được khoảng 150km sau mỗi lần sạc

Hình 1.1-2: Camille Jenatzy trong chiếc Jamais Contente năm 1899

Chương 1: Giới thiệu về ô tô điện

Đầu thể kỉ XX là thời kỳ hoàng kim trong nền công nghiệp ô tô của nước Mỹ Các loại ô tô sử dụng động cơ hơi nước, động cơ điện, động cơ xăng dầu ngày càng trở nên phổ biến Nhưng ô tô điện là phương tiện có lợi thế hơn các đối thủ cạnh tranh vì chúng không rung, không có tiếng ồn, không mùi, không cần cơ cấu sang

số cũng như phải chờ thời gian khởi động của các dòng xe khác Giá thành của các loại xe điện cũng rẻ hơn so với xe cùng loại Lúc đó khoảng 3000$ một chiếc xe Những từ năm 1920 trở đi, ô tô điện dần dần vắng bóng, nhường chỗ cho sự hưng thịnh của ô tô chạy bằng động cơ đốt trong

Nguyên nhân của sự suy tàn này là do:

phố với nhau và cũng yêu cầu các xe chạy được đoạn đường dài nhất định

lợi cho người sử dụng

động của xe

tạo ra hàng loạt các xe ô tô rộng rãi, giá cả phải chăng từ 500$ đến 1000$ Trong khi các thiết bị điện, điện tử ngày càng tăng giá

xăng được bán phổ biến ở khắp mọi nơi

Năm 1960, ô tô điện bắt đầu được quan tâm trở lại, nguyên nhân là do hiểm họa môi trường mà động cơ đốt trong đem lại Các công ty lớn của ngành ô tô như General Motor và Ford đã đầu tư vào việc nghiên cứu và phát triển ô tô điện

General Motor đã đầu tư cho chương trình ô tô điện được gọi là Electrovair và Electrovan với hai dòng xe điện đặc biệt là Electrovair I (1964) và Electrovair II (1966) có đặc trưng:

- Khoảng cách đi được sau hai lần sạc liên tiếp khoảng 150km

Hình 1.1-4: Phiên bản EV1 của General Motor

Trong phiên bản này, General Motor sử dụng:

Chương 1: Giới thiệu về ô tô điện

Cùng với sự đầu tư mạnh mẽ của General Motor, các hãng ô tô khác như Toyota, Honda, Nissan, Tesla… cũng đầu tư rất mạnh vào thị trường đầy tiềm năng này

Hãng Toyota trong thập kỷ 90 của thế kỷ trước họ đã giới thiệu rất nhiều loại

xe điện và xe lai điện tiết kiệm nhiên liệu và đã trở thành nhà sản xuất xe điện hàng đầu thế giới Một số loại xe tiêu biểu như Toyota Prius, Toyota Rav4 – EV, Toyota Hybrid,…

Về phía Việt Nam, tình hình xe điện nói riêng và ngành công nghiệp ô tô nói chung chưa phát triển Trong những năm qua, hầu hết các loại ô tô trong nước đều nhập khẩu các linh kiện ở nước ngoài rồi về Việt Nam lắp ráp Các loại xe điện hiện nay mà nước ta có đang trong mức độ thử nghiệm Một số đã được thương mại hóa như xe đạp điện, còn lại vẫn còn trong giai đoạn trong phòng thí nghiệm Chúng ta chủ yếu chỉ sản xuất được xe đạp mang động cơ điện, xe lăn điện hoặc xe 3 bánh điện Còn những loại xe khác như xe máy điện hay ô tô điện thì hầu hết nhập khẩu

từ Trung Quốc hoặc nhập toàn bộ linh kiện từ nước ngoài về lắp ráp

Do những lý do trên, yêu cầu phát triển một dòng xe điện mang thương hiệu Việt Nam ngày càng cần thiết

1.2 Những ưu điểm và điểm còn tồn tại của ô tô điện

Bằng việc dùng động cơ điện, ô tô điện có nhiều ưu điểm so với các loại xe khác:

gian đáp ứng momen khoảng 100-200ms trong khi động cơ điện cho đáp ứng momen chỉ từ 1-2ms Không những thế, momen của động cơ điện có thể được

điều khiển một cách chính xác, nhờ đó nâng cao tính an toàn cho cả xe và người điều khiển

điện có kích thước nhỏ gọn, có thể được tích hợp trực tiếp hoặc truyền động cho từng bánh xe thông qua một bộ truyền với một tỉ số truyền duy nhất Vì thế, ta có thể loại bỏ bộ truyền truyền thống gồm: trục cardan, bộ ly hợp, bộ vi sai, các bán trục cardan,… nhờ đó, giảm bớt kích thước và trọng lượng của xe

điện dễ điều khiển và có hiệu suất cao hơn nhiều so với động cơ đốt trong Các vấn đề trong chuyển động của xe như trượt, mất ổn định bên có thể được giải quyết bằng khéo léo điều khiển động cơ điện, trong khi ở xe chạy động cơ đốt trong, các vấn đề đó chỉ có thể được giải quyết bằng giải pháp cơ khí

động cơ điện là nó không hề phát sinh khí thải – nhược điểm lớn nhất của động cơ đốt trong Bên cạnh đó, động cơ điện hoạt động êm, không rung ồn làm cho xe điện chạy ổn định và không ồn như xe chạy động cơ đốt trong

động cơ mà còn có thể chạy ở chế độ máy phát Điều này tạo ra khả năng tái sinh năng lượng dư thừa về nguồn, qua đó góp phần tiết kiệm năng lượng cho

xe

Tuy nhiên, xe điện cũng có những còn tồn tại:

quá lâu Từ khi pin có thể sạc lại ra đời cách đây gần 200 năm đến nay, người

ta đã không ngừng nghiên cứu tìm cách rút ngắn thời gian này lại Hiện nay, thời gian ngắn nhất mà con người cần để sạc đầy pin là 10 phút – quá lâu so với thời gian đổ đầy bình xăng

vấn đề lớn của xe điện Hiện nay, xe điện chưa phổ biến nên vẫn chưa có các trạm sạc pin công cộng trong khi dung lượng pin thì có hạn Quãng đường dài

Chương 1: Giới thiệu về ô tô điện

nhất mà xe điện chạy được ở thời điểm hiện tại khoảng 370km cho một lần sạc đầy

trọng lượng pin cũng là một vấn đề nhức nhối không kém Trong những mẫu

xe hiện nay, trọng lượng pin chiếm gần một nửa trọng lượng cả xe, vượt quá những gì nó tiết kiệm được từ việc loại bỏ bộ truyền cơ khí

Người ta đang cố gắng cải tiến công nghệ chế tạo pin để tăng dung lượng, giảm trọng lượng, rút ngắn thời gian sạc pin để từ đó kéo dài tầm hoạt động của xe Ngoài dùng pin, người ta đang nghiên cứu dùng một số nguồn năng lượng khác như: năng lượng mặt trời, năng lượng gió, siêu tụ, pin nhiên liệu,… để nâng cao khả năng lưu trữ và rút ngắn thời gian sạc

Tuy nhiên, những nghiên cứu này vẫn đang còn trong phòng thí nghiệm và vẫn chưa hoàn thiện để có thể triển khai trong thực tế

1.3 Cấu tạo chung của một hệ truyền động ô tô điện

Hình 1.3-1: Cấu hình cơ bản của một hệ truyền động ô tô điện

Một hệ thống truyền động trong xe điện ngày nay có hai thành phần cơ bản:

Xe ô tô điện có các cấu hình: 1 động cơ, hai động cơ và bốn động cơ

Hiện nay, những mẫu xe điện phổ biến trên thị trường thường dùng cấu hình một động cơ điện và sử dụng nguồn điện một chiều từ ắc quy Cấu hình này rất đơn giản và dễ chế tạo nhưng không phát huy được hết ưu điểm của xe điện Khả năng sinh momen nhanh và chính xác của động cơ điện không được tận dụng tối đa; khả năng tái sinh năng lượng bị hạn chế; không tiết kiệm được không gian cho xe Ngoài ra, việc có thêm bộ truyền động cơ khí nặng nề làm tăng trọng lượng của xe, qua đó, tăng công suất của động cơ Cấu hình này sẽ dần dần được thay thế bởi cấu hình ô tô điện 2 động cơ (ở hai bánh) và 4 động cơ (ở bốn bánh) trong tương lai

Ở các cấu hình như vậy, động cơ truyền động trực tiếp cho bánh xe Các động

cơ được điều khiển độc lập, hoạt động của chúng được điều phối qua một máy tính trung tâm, bảo đảm tính ổn định và an toàn trong chuyển động của xe Bên cạnh đó, việc tích hợp các động cơ đến từng bánh xe sẽ loại bỏ cấu hình bộ truyền cơ khí, giảm bớt trọng lượng của xe, qua đó, giảm bớt công suất động cơ, giảm bớt giá thành cho xe

1.4 Các động cơ điện có thể sử dụng trong ô tô điện

Hệ truyền động sử dụng động cơ điện là trái tim của ô tô điện Hiện nay, những loại động cơ sau có khả năng áp dụng làm động cơ truyền động cho xe điện: động cơ một chiều (DC), động cơ không đồng bộ (IM), động cơ từ trở (SRM), động

cơ một chiều không chổi than (BLDC), động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chìm (IPM)

Ưu, nhược điểm, khả năng ứng dụng và lựa chọn động cơ được luận giải cơ bản như sau:

Động cơ một chiều (DC motor): động cơ DC có ưu điểm nổi bật là rất dễ

điều khiển, hiệu suất cao Khi công nghệ bán dẫn và kĩ thuật điều khiển chưa phát triển, động cơ DC là sự lựa chọn hàng đầu cho những ứng dụng cần điều khiển tốc

Chương 1: Giới thiệu về ô tô điện

độ, moomem Nhược điểm của động cơ DC là cần bộ vành góp, chổi than có tuổi thọ thấp, đòi hỏi bảo trì, bảo dưỡng thường xuyên, không phù hợp với điều kiện nóng ẩm, bụi bặm Khi công nghệ bán dẫn, kĩ thuật điều khiển phát triển mạnh, động cơ DC dần bị thay thế bởi các loại động cơ khác

Động cơ không đồng bộ (Induction motor – IM): động cơ IM có ưu điểm rẻ

tiền, thông dụng, dễ chế tạo Với kĩ thuật hiện nay, hoàn toàn có thể thực hiện các thuật toán điều khiển vector tiên tiến cho động cơ IM, đáng ứng các yêu cầu công nghệ cần thiết Nhược điểm của động cơ IM là có hiệu suất thấp nhất trong các loại động cơ kể trên, đặc biệt khi chạy ở vùng tốc độ thấp Các hãng xe của Hoa Kỳ như

GM phần lớn sử dụng động cơ IM làm động cơ truyền động, lý do là xe của Mỹ chủ yếu chạy trên đường cao tốc, khoảng cách dài, đường trong đô thị cũng rộng và thoáng; khi đó động cơ IM sẽ phát huy được tối đa hiệu suất của mình, tổn thất không lớn Ở Việt Nam, đường của chúng ta chủ yếu là nhỏ, hẹp, đông đúc, xe chạy

ở tốc độ thấp và hay phải dừng, đỗ Với môi trường hoạt động như vậy, động cơ IM

sẽ phải thường xuyên chạy ở tốc độ dưới định mức gây hiệu suất thấp, momen khởi động nhỏ không tốt khi cần khởi động nhiều, không thể phát huy tối đa hiệu suất và gây ra tổn thất lớn

Động cơ từ trở (Switched Reluctance Motor - SRM): động cơ từ trở có cấu

tạo chắc chắn, đơn giản, kích thước nhỏ, không có chổi than và vành góp, dây quấn chỉ có ở stator, không có dây quấn hay nam châm ở rotor do vậy tiết kiệm được vật liệu Hơn nữa dây chỉ quấn quanh một cực và không bị phân tán như trong các động

cơ xoay chiều khác nên rõ ràng kinh tế hơn, giá thành thấp Do có cấu tạo rất chắc chắn, đơn giản và phần lớn tổn hao trên stator nên việc làm mát dễ dàng, có thể làm việc tốt trong môi trường khắc nghiệt, nhiệt độ cao, rung động, mắt khác không có nam châm vĩnh cửu nên nhiệt độ cho phép và tuổi thọ của động cơ cao hơn các động cơ khác Động cơ SRM có thể hoạt động trên cả bốn góc phần tư, momen hiệu xuất cao do tỷ lệ với bình phương dòng điện, khả năng làm việc với tốc độ cao đến 100000v/phút Tuy nhiên: momen đập mạch lớn, khi hoạt động gây ra nhiều tiếng

ồn, động cơ từ trở rất phức tạp trong vận hành và không thể đơn giản cấp điện cho

dây quấn stato và động cơ sẽ quay như các loại động cơ khác Hiện nay SRM mới chỉ dừng lại ứng dụng cạnh tranh trong một số ít lĩnh vực công suất trung bình trở xuống

Động cơ một chiều không chổi than (BLDC): động cơ BLDC có đặc tính cơ

giống động cơ một chiều, mật độ công suất/khối lượng lớn, khả năng sinh momen cao Nhược điểm cơ bản của động cơ BLDC là có nhấp nhô momen lớn, xuất hiện 6 xung momen trong 1 chu kỳ, tuy nhiên, có thể sử dụng các thuật toán điều khiển để giảm nhấp nhô momen Với những ưu điểm của mình, động cơ BLDC được sử dụng nhiều bởi các hãng xe của Nhật Bản và Hàn Quốc Đây cũng là loại động cơ

có nhiều tiềm năng ứng dụng cho xe điện và có thể được nghiên cứu thiết kế, chế tạo tại Việt Nam

Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm (Interior Permanent Magnet Motor – IPM): động cơ IPM có những ưu thế gần như tuyệt đối trong ứng

dụng cho xe điện Động cơ nam châm vĩnh cửu thông thường có nam châm được gắn trên bề mặt rotor (SPM) vốn đã có đặc tính điều khiển rất tốt Động cơ IPM có nam châm được gắn chìm bên trong rotor, dẫn tới sự khác biệt giữa điện cảm dọc trục và điện cảm ngang trục, từ đó tạo khả năng sinh momen từ trở cộng thêm vào momen vốn có của động cơ Đặc tính này khiến động cơ IPM có khả năng sinh momen/dòng điện rất cao, đặc biệt phù hợp cho xe điện Mặc dù động cơ IPM hiện nay có giá thành rất cao do chưa được sản xuất hàng loạt rộng rãi và còn đang trong quá trình hoàn thiện nghiên cứu về cấu trúc, nhưng đây là động cơ phù hợp nhất để

sử dụng cho xe điện hiện nay và tương lai

Chương 1: Giới thiệu về ô tô điện

CHƯƠNG 2 ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU

CỰC CHÌM (IPM MOTOR)

Qua tổng hợp và phân tích các ưu điểm, nhược điểm và khả năng ứng dụng của từng loại động cơ trong Chương 1, nhận thấy rằng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm (Interior Permanent Magnet Motor – IPM) đáp ứng tốt nhất các yêu cầu trong ô tô điện

2.1 Giới thiệu chung về IPM

Về cấu tạo động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, cuộn dây stator giống như ở động cơ đồng bộ rotor dây quấn, nhưng cuộn kích từ của rotor được thay thế bằng nam châm vĩnh cửu Ưu điểm của động cơ này là triệt tiêu tổn thất đồng ở rotor, nhưng lại mất đi sự linh hoạt trong điều khiển từ thông so với động cơ đồng bộ rotor dây quấn Với những loại nam châm vĩnh cửu có mật độ năng lượng cao như NdFeB, kích thước động cơ sẽ nhỏ hơn với momen quán tính thấp hơn, rất thuận lợi cho nhiều ứng dụng truyền động

Dù giá thành động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu đắt hơn, nhưng bù lại nó có hiệu suất cao hơn Trong vài năm trở lại đây, giá thành NdFeB có xu hướng giảm dẫn đến động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm càng được ứng dụng rộng rãi Dải công suất sử dụng thường là trung bình và thấp và thường nhỏ hơn 100kW Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có thể chia ra làm hai loại đó là: động

cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực tròn (SPMSM: Surface Permanent Magnet Synchronous Motor) và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm (IPMSM: Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)

không khí lớn, đồng bộ Do đó điện cảm đồng bộ ngang trục và dọc trục xấp xỉ

cảm từ hóa nhỏ, mật độ từ thông khe hở không khí phân phối đều, do vậy độ đập mạch momen nhỏ

Chương 2: Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm (IPM motor)

vượt trội, ảnh hưởng của khe hở không khí nhỏ và khá bền vững Động cơ IPM có những ưu điểm khiến ta phải chú ý như: khả năng momen sinh ra lớn hơn, tốc độ cao hơn, điều chỉnh từ thông được nhiều hơn

Hình 2.1-1: Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm

Vật liệu dùng để sản xuất nam châm vĩnh cửu khá đa dạng, đầu tiên là thép cứng Nam châm được làm từ thép dễ dàng bị từ hóa Tuy nhiên, chúng chỉ có thể mang năng lượng rất nhỏ và dễ dàng bị khử từ

Hiện nay, các nhà khoa học đã nghiên cứu và chế tạo được các vật liệu làm nam châm mới như Aluminum Nickel, thép Cobalt (ALNICO), Strontium Ferrite hoặc Barium Ferrite, Samarium Cobalt (SmCo), Neodymium – Iron – Boron (NdFeB) Trong số các vật liệu này, nam châm làm từ Neodium – sắt – Boor

do đó giảm trọng lượng của máy điện Vật liệu này ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp

Với các tính năng như trên, IPM khẳng định là giải pháp rất đáng quan tâm trong việc sử dụng động cơ điện trong ô tô điện

2.2 Đặc tính góc-momen của động cơ

Trong hệ truyền động động cơ đồng bộ, người ta thường sử dụng đặc tính momen M = f(δ) Đặc tính góc–momen biểu diễn mối quan hệ giữa momen của động cơ với góc lệch giữa vector điện áp pha stator và vector sức điện động cảm ứng trong dây quấn stator do từ trường nam châm vĩnh cửu sinh ra

góc-Hình 2.2-1: Đồ thị vector động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm Đặc tính M = f(δ) được xây dựng dựa trên đồ thị vector của mạch stator với

Suy ra: P= 3U s(I sqcosδ −I sdsinδ)

3 sin

q d

q d s d

f s

X X

X X U X

E U

+

Chương 2: Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm (IPM motor)

Hay:

X X

X X U X

E U p T

q d

q d s d

f s

e

p e

sin2

sin2

q d

q d s d

f s

e

p

e

L L

L L L

p

động cơ IPM Thành phần thứ nhất của phương trình được sinh ra bởi từ thông nam

nghĩa như thành phần momen từ trở, phát sinh do đặc điểm của động cơ cực chìm với Ld < Lq

Hình 2.2-2: Đặc tính góc-momen của động cơ

2.3 Mô hình toán học và phương pháp điều chỉnh động cơ

2.3.1 Mô tả toán học động cơ IPM trong hệ tọa độ cực

Hệ phương trình điện áp ba pha cuộn dây stator:

u R i

dt d

u R i

dt

ψψψ

Với Rs là điện trở cuộn dây stator; Ψa, Ψb, Ψc là từ thông stator trên các trục pha a, pha b và pha c của dây quấn stator Hệ phương trình (2-9) là hệ phương trình

cơ bản trong không gian ba pha Khi chuyển sang hệ tọa độ cực ta có phương trình

mô tả toán học động cơ như sau:

ψψ

châm vĩnh cửu):

f s

d J T

p

r L

2.3.2 Mô tả toán học động cơ IPM trong hệ tọa độ cố định 0αβ

Bằng cách thành lập các đại lượng vector không gian trên hệ tọa độ cố định 0αβ, ta có hệ phương trình mô tả toán học động cơ IPM trong hệ tọa độ 0αβ như sau [4]:

u R i

dt p

Chương 2: Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm (IPM motor)

hóa trên trục 0α và điện cảm từ hóa trên trục 0β

Nhận xét:

có hướng xác định

từ hóa ở các vị trí trong khe hở không khí là khác nhau, do vậy giá trị điện

Do vậy, rất khó khăn để tính toán cũng như đề xuất thuật toán điều khiển tối

ưu trên trên các hệ trục tọa độ cực và cố định 0αβ

2.3.3 Mô tả toán học động cơ IPM trên hệ tọa độ d-q

a Phương trình mô tả toán học

Phương trình mô tả toán học động cơ IPM trên hệ tọa độ quay đồng bộ d-q:

usd, usq là hai thành phần trên trục d và q của vector điện áp stator, tương tự isd,

Thế phương trình (2-17) vào phương trình momen ở hệ (2-16) ta được:

Phương trình (2-18) cho ta nhận xét rằng momen động cơ IPM gồm có hai

ra gọi là thành phần momen cơ bản, thành phần thứ hai là do sự chênh lệch giá trị

điện cảm hai trục d-q sinh ra gọi là momen từ trở Vì có thành phần thứ hai mà

momen động cơ IPM lớn hơn động cơ nam châm vĩnh cửu SPM cùng khối lượng

Hay nói cách khác thành phần thứ hai không xuất hiện ở động cơ đồng bộ nam

châm vĩnh cửu SPM

b Sơ đồ thay thế động cơ IPM trong hệ d-q

trên ta có sơ đồ thay thế động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm trong hệ tọa

độ quay đồng bộ như sau:

Chương 2: Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm (IPM motor)

(a)

(b) Hình 2.3-1: Sơ đồ thay thế động cơ IPM trong hệ tọa độ quay đồng bộ

cấu, có giá trị tương đương với dòng điện gây ra từ trường nam châm vĩnh cửu, tính bởi: Ψf =LmdIf [4]

2.4.1 Vùng momen không đổi

Vùng momen không đổi hay còn gọi là vùng tốc độ cơ bản là vùng mà tốc độ

Trong vùng này, ta vẫn quen thuộc với phương pháp điều khiển vector động cơ

là đơn giản, dễ thực hiện, khả năng đáp ứng tốt

Tuy nhiên nếu sử dụng phương pháp này sẽ không tận dụng được tính chất không đẳng trị về điện cảm ngang trục và dọc trục của động cơ, khiến momen sinh

(2-18), vì vậy momen sinh ra không được tối ưu

2.4.2 Vùng công suất không đổi

Vùng công suất không đổi, hay còn gọi là vùng giảm từ thông hoặc vùng tốc

nào đó thay đổi để phù hợp với sự thay đổi của tốc độ

Khi xem xét tất cả các tham số tại điểm làm việc định mức thì điện áp và công suất không thể tăng tiếp được vì u phụ thuộc vào bộ biến đổi và công suất động cơ

đã đạt đến giá trị tới hạn Như vậy muốn tăng tiếp tốc độ, ta dùng biện pháp giảm từ thông ψ, cũng có nghĩa là giảm momen

2.4.3 Vùng tích công suất và tốc độ không đổi

Vùng tích công suất và tốc độ không đổi hay còn gọi là vùng tốc độ siêu cao,

Vùng này là vùng rất khó điều chỉnh bởi khi tốc độ tiếp tục tăng, ta phải điều chỉnh sao cho điện áp đầu ra bộ biến đổi giữ nguyên ở giá trị định mức, dòng điện

Chương 2: Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm (IPM motor)

và công suất lúc này phải điều chỉnh giảm tỷ lệ nghịch với tốc độ, còn từ thông và momen phải điều chỉnh sao cho giảm tỷ lệ với nghịch đảo bình phương của tốc độ

2.5 Các phương pháp điều khiển động cơ IPM

Mục này sẽ trình bầy các phương pháp điều khiển động cơ IPM hiện có và lựa chọn phương pháp điều khiển hợp lý nhất cho động cơ nam châm vĩnh cửu cực chìm

Đối với động cơ IPM hiện nay có hai phương pháp điều khiển chủ yếu là:

2.5.1 Điều khiển vector định hướng theo từ thông rotor FOC

Phương pháp điều khiển vector định hướng từ thông rotor được đưa ra lần đầu tiên vào năm 1970 và phương pháp này có thể chứng minh động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có thể được điều khiển giống như điều khiển động cơ một chiều kích

từ độc lập bởi sự định hướng của vector từ thông hoặc dòng điện stator theo từ thông rotor để đạt được yêu cầu đề ra

Nội dung của phương pháp điều khiển tựa theo vector từ thông rotor là dựa trên cơ sở điều khiển toàn phần vector dòng điện cả về biên độ và góc pha, giúp tạo được hệ thống điều khiển từ thông hoàn hảo mà không cần cảm biến từ thông

a Ưu điểm

b Nhược điểm

điều chỉnh chậm

2.5.2 Điều khiển trực tiếp momen DTC

Phương pháp điều khiển trực tiếp momen DTC được trình bầy lần đầu tiên vào năm 1980 điều khiển momen và từ thông của động cơ không đồng bộ Vào năm

1990, nó được phát triển cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

Động cơ

Inverter

Bảng chọn vector điện áp

-M

Hình 2.5-1: Sơ đồ phương pháp điều khiển DTC

Nguyên lý của phương pháp điều khiển trực tiếp momen là chọn trực tiếp vector điện áp theo sự khác nhau giữa giá trị đặt và giá trị thực của momen và từ thông rò Sai lệch momen và từ thông được so sánh với một khâu tạo trễ, tạo ra tín hiệu điều khiển bộ phát xung vào van công suất

a Ưu điểm

phụ thuộc vào khả năng đóng cắt của biến tần

thể bù được

b Nhược điểm

Chương 2: Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm (IPM motor)

2.5.3 Lựa chọn phương án điều khiển

Theo những phân tích ở trên thì động cơ đồng bộ IPM có yêu cầu rất cao về điều chỉnh tốc độ trên cả 3 vùng Muốn làm được điều này ta phải có phương pháp điều khiển tối ưu có thể kiểm soát được toàn bộ các mạch vòng dòng điện và mạch vòng tốc độ, tạo đáp ứng nhanh khi có bất kỳ sự thay đổi nào

Trong 3 phương pháp điều khiển động cơ đồng bộ, để động cơ hoạt động tốt ở

cả 3 vùng, phương án điều chỉnh vector định hướng từ thông rotor là có ưu thế hơn

cả Mặt khác, với sự phát triển của khoa học công nghệ ngày nay, các lĩnh vực điện

tử công suất và vi xử lý ngày càng được cải tiến đáp ứng tốt các yêu cầu điều khiển, điều chỉnh động cơ

Bởi vậy, xu hướng điều khiển vector ngày càng phổ biến Kích thước các bộ biến tần gọn nhẹ, chất lượng điều khiển tốt Với những lý do đó, phương án lựa chọn để điều khiển động cơ đồng bộ IPM là phương án điều khiển vector (FOC) Động cơ IPM được điều khiển theo phương pháp FOC hay còn gọi là phương pháp tựa từ thông rotor FOC (Rotor Flux Orient Control) lại chia thành hai hướng điều khiển chính:

- Hướng điều khiển FOC thông thường dùng cảm biến tốc độ

- Hướng điều khiển nâng cao FOC không dùng cảm biến tốc độ mà dùng bộ ước lượng tốc độ góc và vị trí rotor

Phương pháp dùng bộ ước lượng vị trí và tốc độ góc lại có nhiều hướng giải quyết khác nhau

Sơ đồ khối hai phương pháp này được đưa ra chi tiết như sau:

* abc

V

abc

i d

i

* d

i

q

i

* q

Hình 2.5-2: Sơ đồ khối phương pháp điều khiển FOC thông thường

biết vị trí và tốc độ quay của rotor Cảm biến sử dụng ở đây thường là encoder hoặc Resolver

lượng bằng các thuật toán như: dùng bộ lọc Kalman hoặc khâu quan sát theo chuẩn Luenberger

Cả hai hướng điều khiển trên đều có chung các có chung mô hình mô tả các khâu chỉ khác khâu ước lượng tốc độ và vị trí của động cơ Do vậy, bước tiếp theo

ta sẽ đi mô tả toán học các khâu trong sơ đồ điều khiển và đưa ra đánh giá phương pháp nào điều khiển tốt hơn khi mô phỏng trên cả 3 vùng cần điều khiển

Do thời gian có hạn nên em triển khai điều khiển động cơ IPM theo phương án điều khiển dùng phương pháp FOC thông thường

Chương 2: Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm (IPM motor)

CHƯƠNG 3 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI CHO ĐỘNG CƠ IPM

Động cơ điện được được cấp nguồn bởi bộ biến đổi, là thiết bị thay đổi điện áp một chiều (của ắc quy) thành điện áp xoay chiều có điều khiển, đảm bảo các chế độ hoạt động của ô tô điện Mạch lực bao gồm các thiết bị bán dẫn đã mang đến sự phát triển mạnh mẽ trong vòng ba thập kỷ vừa qua Các thiết bị công suất lớn được tích hợp sẵn các thành phần điều khiển ngày nay cho phép các nhà chế tạo có thể tạo ra các bộ điều khiển linh hoạt, giảm trọng lượng và nâng cao mức độ hiệu quả

Sự phát triển của vi xử lý tín hiệu số cho phép thực hiện các luật điều khiển phức tạp với độ chính xác cao

3.1 Các bộ nghịch lưu

3.1.1 Phân loại nghịch lưu

a Nghịch lưu nguồn dòng

Dạng cơ bản của nghịch lưu nguồn dòng ba pha được thể hiện trên hình 3.1-1

song song với phụ tải đóng vai trò là các tụ chuyển mạch

Về nguyên lý hoạt động và các tham số cơ bản của sơ đồ cũng giống như ở sơ

đồ cầu một pha Yêu cầu cơ bản trong nghịch lưu dòng song song là công suất phản kháng của tụ phải bù hết công suất phản kháng của tải và dôi một phần để tạo góc trượt trước giữa dòng điện và điện áp