Động cơ PMSM được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp bởi các ưu điểm vượt trội so với các động cơ khác đó là hiệu suất cao, mật độ công suất cao, có vùng công suất không đổi lớn. Để đạt được hiệu suất cao trong điều khiển hướng từ thông thì thông tin chính xác về vị trí rotor, thường được đo bằng các các bộ bộ mã hóa và các bộ phân tích là không thể thiếu. Tuy nhiên, việc sử dụng các cảm biến sẽ làm tăng giá thành, kích thước, khối lượng và làm phức tạp hệ thống dây điện và sẽ giảm đi sức mạnh động cơ và giảm độ tin cậy của toàn hệ thống truyền động PMSM. Các hệ thống điều khiển động cơ PMSM không cảm biến được đề xuất để giảm thiểu nhược điểm của phương pháp điều khiển có cảm biến và đã thu được nhiều kết quả tích cực. Trong vấn đề điều khiển các hệ thống truyền động yêu cầu cần phải sử dụng các động cơ điều khiển song song nhiều động cơ có vận tốc giống nhau cùng phối hợp hoạt động như các hệ thống băng chuyền. Việc điều khiển các động cơ bởi các bộ điều khiển khác nhau gây ra nhiều trở ngại trong vấn đề phối hợp điều khiển, sự phức tạp phần cứng tăng cao, tăng giá thành sản phẩm. Giải pháp được đề xuất là đề xuất một bộ điều khiển có khả năng điều khiển cùng lúc hai hay nhiều động cơ. Luận văn đề xuất giải pháp điều khiển song song hai động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) từ một bộ điều khiển TMS320F28035.
TÓM TẮT Động PMSM đƣợc sử dụng rộng rãi ứng dụng công nghiệp ƣu điểm vƣợt trội so với động khác hiệu suất cao, mật độ công suất cao, có vùng công suất không đổi lớn Để đạt đƣợc hiệu suất cao điều khiển hƣớng từ thông thông tin xác vị trí rotor, thƣờng đƣợc đo các bộ mã hóa phân tích thiếu Tuy nhiên, việc sử dụng cảm biến làm tăng giá thành, kích thƣớc, khối lƣợng làm phức tạp hệ thống dây điện giảm sức mạnh động giảm độ tin cậy toàn hệ thống truyền động PMSM Các hệ thống điều khiển động PMSM không cảm biến đƣợc đề xuất để giảm thiểu nhƣợc điểm phƣơng pháp điều khiển có cảm biến thu đƣợc nhiều kết tích cực Trong vấn đề điều khiển hệ thống truyền động yêu cầu cần phải sử dụng động điều khiển song song nhiều động có vận tốc giống phối hợp hoạt động nhƣ hệ thống băng chuyền Việc điều khiển động điều khiển khác gây nhiều trở ngại vấn đề phối hợp điều khiển, phức tạp phần cứng tăng cao, tăng giá thành sản phẩm Giải pháp đƣợc đề xuất đề xuất điều khiển có khả điều khiển lúc hai hay nhiều động Luận văn đề xuất giải pháp điều khiển song song hai động đồng nam châm vĩnh cửu (PMSM) từ điều khiển TMS320F28035 Trong luận văn hai động PMSM đƣợc điều khiển lúc card điều khiển TMS320F28035 phƣơng pháp điều khiển không cảm biến dựa hƣớng từ thông (FOC) Luận văn trình bày vấn đề sau: - Các lý thuyết nguyên lý điều khiển động theo phƣơng pháp FOC - Nguyên tắc xây dựng phần khối phần mềm điều khiển FOC - Nguyên tắc điều khiển lúc hai động PMSM - Kết thực nghiệm mô hình i ABSTRACT Permanent-magnet synchronous machines (PMSMs) are widely used in industrial applications owing to their distinctive advantages, such as high efficiency, high power density, and wide constant power region To achieve high-performance field oriented control, accurate rotor position information, which is usually measured by rotary encoders or resolvers, is indispensable However, the use of these sensors increases the cost, size, weight, and wiring complexity and reduces the mechanical robustness and the reliability of the overall PMSM drive systems Sensorless PMSM drive systems were proposed to reduce disadvantage of sensored PMSM drive systems Currently, there are some electric drive systems required some motor were drived with the same speed for cooperating together such as conveyor belt Each motor with individual controller content complex controlling, more components, increasing cost An approach was proposed to overcome this problem is use a controller which can drive multiple PMSM simultaneously This thesis proposed a approach driving multiple PMSM simultaneously based on TMS320F28035 controller card Digital vector control algorithms were known as field orientated control (FOC) was applied in this thesis The thesis covers the following: - A theoretical background on field oriented motor control principle - Incremental build levels based on modular software blocks - Principle to control multiple PMSM simultaneously - Experimental results ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN Error! Bookmark not defined LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined TÓM TẮT i MỤC LỤC iii MỤC LỤC CÁC HÌNH vi GIỚI THIỆU I Đặt vấn đề II Mục tiêu luận văn III Nhiệm vụ luận văn IV Phạm vi nghiên cứu V Phƣơng pháp nghiên cứu VI Điểm luận văn VII Giá trị thực tiễn đề tài VIII Nội dung luận văn Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ ĐỘNG CƠ PMSM 1.1 Động đồng nam châm vĩnh cửu PMSM 1.2 Phân loại PMSM 1.3 Ứng dụng truyền động PMSM 1.4 Vật liệu làm nam châm vĩnh cửu 11 1.5 Phƣơng trình toán PMSM 12 1.5.1 Phƣơng trình toán miền pha abc 12 1.5.2 Phƣơng trình hệ tọa độ trực giao dq0 17 1.6 Các phƣơng pháp điều khiển vận tốc PMSM 19 1.6.1 Phƣơng pháp điều khiển theo V/f 19 1.6.2 Phƣơng pháp điều khiển mô men vận tốc vòng kín 21 1.7 Vấn đề loại bỏ cảm biến vị trí rotor 22 1.8 Hƣớng nghiên cứu luận văn 23 iii Chƣơng 2: ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC PMSM KHÔNG CẢM BIẾN 25 2.1 Kỹ thuật ƣớc lƣợng vị trí/vận tốc rotor cho PMSM 25 2.1.1 Phƣơng pháp cảm biến vị trí gián tiếp 26 2.1.2 Phƣơng pháp dựa mô hình 28 2.1.2.1 Mô hình động PMSM thƣờng gặp 29 2.1.2.2 Tính toán vòng hở 30 2.1.2.3 Bộ quan sát vòng kín 34 2.2 Phƣơng pháp điều khiển PMSM dựa hƣớng từ thông 37 2.2.1 Biến đổi Clark 38 2.2.2 Biến đổi Park 39 2.2.3 Điều khiển PI 39 2.2.4 Biến đổi Park ngƣợc 40 2.2.5 Biến đổi Clark ngƣợc 40 2.2.6 Điều chế vector không gian 41 2.3 Phƣơng pháp điều khiển FOC không cảm biến 42 2.3.1 Nguyên lý điều khiển FOC không cảm biến 42 2.3.2 Nguyên lý làm việc quan sát chế độ trƣợt 44 2.4 Điều khiển đồng thời nhiều PMSM 49 Chƣơng 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 51 3.1 Tổng quan điều khiển PMSM 51 3.2 Board công suất thiết bị ngoại vi 52 3.3 Động PMSM 55 3.4 Card điều khiển TMS320F28035 56 3.5 Sơ đồ khối chƣơng trình thực nghiệm 59 3.6 Mô hình chƣơng trình nhúng phần mềm Matlab 59 Chƣơng 4: THỰC NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN PMSM 61 4.1 Kết thực nghiệm động PMSM 61 4.1.1 Vận tốc động 600 rpm 61 4.1.2 Vận tốc động 800 rpm 61 iv 4.1.3 Vận tốc động 1000 rpm 62 4.1.4 Vận tốc động thay đổi 63 4.2 Kết thực nghiệm động PMSM 64 4.2.1 Vận tốc động 600 rpm 64 4.2.2 Vận tốc động 800 rpm 65 4.2.3 Vận tốc động 1000 rpm 66 4.2.4 Vận tốc động thay đổi 67 4.3 Thay đổi vận tốc PMSM vận tốc PMSM cố định 68 4.4 Thay đổi vận tốc PMSM vận tốc PMSM cố định 70 4.5 Thay đổi vận tốc đồng thời hai PMSM 71 4.7 Nhận xét kết mô 74 4.8 Kết luận hƣớng phát triển đề tài 74 4.8.1 Kết luận 74 4.8.2 Hƣớng phát triển 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 v MỤC LỤC CÁC HÌNH Hình 1 Động PMSM Hình Minh họa kiểu PMSM bản: SPMSM IPMSM Hình Sơ đồ nguyên lý WECS biến đổi công suất toàn dùng PMSM 10 Hình Mô hình tƣơng đƣơng khí điện PMSM 12 Hình Ý tƣởng tự động cho PMSM dựa hồi tiếp vị trí rotor 19 Hình Giải pháp điều khiển V/f vòng hở dùng cho IPMSM với cuộn dây rotor lồng sóc 20 Hình phƣơng pháp điều khiển V/f cho PMSM trƣờng hợp cuộn dây rotor lồng sóc 21 Hình Sơ đồ khối nguyên lý điều khiển PMSM điều khiển kết hợp mô men vận tốc 21 Hình Phƣơng pháp điều khiển V/f cho PMSM không dùng cảm biến vị trí góc rotor 23 Hình 10 Nguyên lý điều khiển vận tốc mô men cho PMSM loại bỏ cảm biến vị trí góc rotor 23 Hình Mô tả ba phƣơng pháp để tính toán thông tin vị trí rotor không dùng cảm biến vị trí 26 Hình 2 Mối liên hệ tín hiệu điều khiển EMF ngƣợc [39] 27 Hình Phân bố thực tế thành phần hài bậc ba mật độ từ thông khe hở không khí máy điện cảm ứng hoạt động tốc độ định mức 27 Hình Định nghĩa hệ quy chiếu cho mô hình PMSM 29 Hình Mô tả quan sát vòng kín cho ƣớc lƣợng vị trí rotor 34 Hình Mô tả quan sát tuyến tính quan sát phi tuyến 36 Hình Sơ đồ khối điều khiển PMSM dựa hƣớng từ thông 38 Hình Biến đổi Clark 39 Hình Biến đổi Park 39 Hình 10 Nguyên tắc hoạt động khối điều chỉnh PI 40 Hình 11 Chuyển đổi Park ngƣợc 40 vi Hình 12 Biến đổi Clark ngƣợc 41 Hình 13 Điều chế vector không gian 42 Hình 14 Trung bình điều chế vector không gian 42 Hình 15 Nguyên lý điều khiển PMSM có cảm biến dựa FOC 43 Hình 16 Nguyên lý điều khiển PMSM không cảm biến dựa FOC 44 Hình 17 Mối liên hệ vị trí góc rotor sức điện động ngƣợc động 45 Hình 18 Sơ đồ tƣơng động PMSM pha 45 Hình 19 Nguyên lý hoạt động quan sát chế độ trƣợt 47 Hình 20 Nguyên lý ƣơc lƣợng vị trí góc rotor 47 Hình 21 Nguyên tắc ƣớc lƣợng vị trí vận tốc rotor 48 Hình 22 Nguyên lý hoạt động SMC 49 Hình 23 Mô hình điều khiển đồng thời hai động PMSM 50 Hình Tổng quan mô hình điều khiển đồng thời hai PMSM 52 Hình Bố trí linh kiện, thiết bị board mạch 54 Hình 3 Động PMSM đƣợc dùng mô 55 Hình Hình ảnh card điều khiển TMS320F28035 57 Hình Sơ đồ khối xây dựng hệ thống điều khiển PMSMError! Bookmark not defined Hình Sơ đồ khối phần nhúng cho TMS320F28035 từ MatLab/Simulink 60 Hình Vận tốc động PMSM 600 rpm 61 Hình Vận tốc động PMSM 800 rpm 62 Hình Vận tốc động PMSM 1000 rpm 63 Hình 4 Vận tốc động PMSM 800-600-1000-800-600 rpm 64 Hình Vận tốc động PMSM 600 rpm 65 Hình Vận tốc động PMSM 800 rpm 66 Hình Vận tốc động PMSM 1000 rpm 67 Hình Vận tốc động PMSM 800-600-1000-800-600 rpm 68 Hình Vận tốc PMSM thay đổi PMSM cố định 69 Hình 10 Vận tốc PMSM thay đổi PMSM cố định 71 Hình 11 Vận tốc hai PMSM thay đổi 72 vii Hình 12 Vị trí rotor ƣớc lƣợng đƣợc 73 Hình 13 Vận tốc rotor ƣớc lƣợng 73 Hình 14 Mô men động 73 Hình 15 Dòng điện ba pha động 73 Hình 16 Dòng điện stator tọa độ dq 73 viii GIỚI THIỆU I Đặt vấn đề Do có nhiều thuận lợi điều khiển vận tốc mô men, hệ thống truyền động máy điện DC đƣợc ƣu tiên ứng dụng nhiều lĩnh vực công nghiệp khác 100 năm qua Trong 30 năm trở lại đây, với phát triển điện tử công suất, điều khiển số (digital signal processor-DSP) công nghệ thiết kế có hỗ trợ từ máy tính, điều khiển động AC [1-3] dần thay điều khiển động DC có vai trò ngày quan trọng ứng dụng điều khiển tần số thay đổi Hiện tại, kiểu khác điều khiển AC dùng máy điện cảm ứng (induction machines-IM), động đồng nam châm vĩnh cửu (permanent magnet synchronous machines-PMSM), động từ trở chuyển mạch (switched reluctance machines-SRM) đƣợc dùng rộng rãi nhiều lĩnh vực công nghiệp Trong số truyền động động AC, hệ thống điều khiển PMSM đƣợc dùng nhiều nhất, chúng đƣợc sử dụng nhiều lĩnh vực công nghiệp nhƣ thiết bị nhà [4], hệ thống xe điện [5], hệ thống chuyển đổi lƣợng gió (wind energy conversion systems-WECS) [6], ƣu điểm vƣợt trội hiệu suất cao, mật độ công suất lớn vùng số công suất rộng Với việc giảm giá liên tục vật liệu nam châm vĩnh cửu phát triển công nghệ điều khiển, truyền động PMSM trở nên hấp dẫn cạnh tranh so với động khác [7] Ngoài ra, vấn đề toàn cầu ô nhiễm môi trƣờng an ninh lƣợng ngày đƣợc quan tâm ý, hệ thống chuyển đổi lƣợng gió xe chạy điện nhận đƣợc nhiều quan tâm học thuật ứng dụng công ty sản xuất Đây thị trƣờng rộng lớn cho công nghệ điều khiển PMSM Trong điều khiển PMSM có cảm biến, việc sử dụng cảm biến làm tăng giá thành, kích thƣớc, khối lƣợng làm phức tạp hệ thống dây điện giảm sức mạnh động giảm độ tin cậy toàn hệ thống truyền động PMSM Đây trở ngại không nhỏ việc ứng dụng PMSM vào sản xuất đời sống Để giải vấn đề phát sinh sử dụng cảm biến gây ra, hệ thống điều khiển động PMSM không cảm biến đƣợc đề xuất thu đƣợc nhiều kết tích cực qua nghiên cứu [8-12] Ngoài ra, vấn đề truyền động điện, nhiều ứng dụng yêu cầu phải có hai hay nhiều động hoạt động với mức vận tốc nhƣ ứng dụng băng chuyền, dây chuyền sản xuất thép… điều đòi hỏi phải có điều khiển phối hợp động PMSM với Chính điều nên luận văn tập trung vào việc điều khiển hai PMSM lúc phƣơng pháp điều khiển dựa hƣớng từ thông nhằm nâng cao hiệu hoạt động hệ thống giải vấn đề đa điều khiển điều khiển đại II Mục tiêu luận văn Mục tiêu nghiên cứu luận văn phát triển hệ thống điều khiển không cảm biến vị trí/vận tốc rotor thay cho hệ thống điều khiển có cảm biến cho động PMSM toàn dãy hoạt động Điều khiển không cảm biến cung cấp giải pháp hiệu để giải vấn đề phát sinh việc dùng cảm biến vị trí cấu điện tử hệ thống điều khiển PMSM Đầu tiên, cung cấp giải pháp thay cho điều khiển có cảm biến cho PMSM với việc giảm chi phí, kích thƣớc, khối lƣợng phức tạp phần cứng Thứ hai, đƣợc sử dụng nhƣ bổ sung (sao lƣu) hệ thống điều khiển dựa cảm biến Khi cảm biến gặp cố, điều khiển không cảm biến đảm bảo hệ thống điều khiển PMSM tiếp tục hoạt động cách xác Điều giúp tránh cho việc hỏng hóc thiết bị khác hƣ hỏng cảm biến hệ thống điều khiển Cuối cùng, vị trí vận tốc rotor đƣợc tính toán biến trạng thái khác PMSM đƣợc dùng để giám sát điều kiện cảm biến điện thành phần khác PMSM Giúp giảm tỉ lệ mức độ hƣ hỏng, tiết kiệm chi phí bảo trì cải thiện độ tin cậy hệ thống điều khiển PMSM Để thực đƣợc mục tiêu trên, mục tiêu luận văn đƣợc đƣa nhƣ sau: Hình 4 Vận tốc động PMSM 800-600-1000-800-600 rpm 4.2 Kết thực nghiệm động PMSM 4.2.1 Vận tốc động 600 rpm Khi vận tốc PMSM đƣợc đặt 600 rpm, kết đo vận tốc ngõ trục động đƣợc ghi nhận nhƣ hình 4.5 bên dƣới Qua kết thu đƣợc nhận thấy vận tốc PMSM bám sát vận tốc đặt Điều chứng tỏ giải thuật điều khiển có hiệu cao điều khiển vận tốc PMSM không cảm biến Qua hình 4.5 nhận thấy thời gian độ từ vị trí đứng yên lên vị trí 600 rpm diễn thời gian ngắn (dƣới 1s) Điều chứng tỏ động có khả thay đổi vận tốc nhanh Khi vận tốc động đạt 600 rpm, vận tốc đƣợc giữ nguyên suốt trình hoạt động Điều chứng tỏ giải thuật điều khiển vận tốc có hiệu cao việc trì vận tốc tham chiếu đƣợc đƣa vào 64 Hình Vận tốc động PMSM 600 rpm 4.2.2 Vận tốc động 800 rpm Khi vận tốc PMSM đƣợc đặt 800 rpm, kết đo vận tốc ngõ trục động đƣợc ghi nhận nhƣ hình 4.6 bên dƣới Qua kết thu đƣợc nhận thấy vận tốc PMSM bám sát vận tốc đặt Điều chứng tỏ giải thuật điều khiển có hiệu cao điều khiển vận tốc PMSM không cảm biến Qua hình 4.6 nhận thấy thời gian độ từ vị trí đứng yên lên vị trí 800 rpm diễn thời gian ngắn (dƣới 1s) Điều chứng tỏ động có khả thay đổi vận tốc nhanh Khi vận tốc động đạt 800 rpm, vận tốc đƣợc giữ nguyên suốt trình hoạt động Điều chứng tỏ giải thuật điều khiển vận tốc có hiệu cao việc trì vận tốc tham chiếu đƣợc đƣa vào 65 Hình Vận tốc động PMSM 800 rpm 4.2.3 Vận tốc động 1000 rpm Khi vận tốc PMSM đƣợc đặt 1000 rpm, kết đo vận tốc ngõ trục động đƣợc ghi nhận nhƣ hình 4.7 bên dƣới Qua kết thu đƣợc nhận thấy vận tốc PMSM bám sát vận tốc đặt Điều chứng tỏ giải thuật điều khiển có hiệu cao điều khiển vận tốc PMSM không cảm biến Qua hình 4.7 nhận thấy thời gian độ từ vị trí đứng yên lên vị trí 1000 rpm diễn thời gian ngắn (dƣới 1s) Điều chứng tỏ động có khả thay đổi vận tốc nhanh Khi vận tốc động đạt 1000 rpm, vận tốc đƣợc giữ nguyên suốt trình hoạt động Điều chứng tỏ giải thuật điều khiển vận tốc có hiệu cao việc trì vận tốc tham chiếu đƣợc đƣa vào 66 Hình Vận tốc động PMSM 1000 rpm 4.2.4 Vận tốc động thay đổi Khi vận tốc PMSM đƣợc đặt thay đổi liên tục theo hàm cho trƣớc với thứ tụ lần lƣợt 800-600-1000-800-600 rpm, kết đo vận tốc ngõ trục động đƣợc ghi nhận nhƣ hình 4.8 bên dƣới Qua kết thu đƣợc nhận thấy vận tốc PMSM bám sát vận tốc đặt Điều chứng tỏ giải thuật điều khiển có hiệu cao điều khiển vận tốc PMSM không cảm biến Qua hình 4.4 nhận thấy thời gian độ từ vị trí cũ sang vị trí diễn thời gian ngắn (dƣới 1s) Điều chứng tỏ động có khả thay đổi vận tốc nhanh Khi vận tốc động đạt vận tốc đặt mới, vận tốc đƣợc giữ nguyên suốt trình hoạt động có thay đổi vận tốc đặt trƣớc Điều chứng tỏ giải thuật điều khiển vận tốc có hiệu cao việc trì vận tốc tham chiếu đƣợc đƣa vào 67 Hình Vận tốc động PMSM 800-600-1000-800-600 rpm 4.3 Thay đổi vận tốc PMSM vận tốc PMSM cố định Mô trƣờng hợp động PMSM thay đổi vận tốc động PMSM không thay đổi vận tốc để đánh giá độc lập trình điều khiển hai động PMSM với Các kết thu đƣợc trƣờng hợp PMSM thay đổi vận tốc PMSM giữ nguyên vận tốc đƣợc trình bày nhƣ hình 4.9a 4.9b Trong hình 4.9a, vận tốc PMSM thay đổi lần lƣợt 1000-800-600-800-1000 rpm vận tốc PMSM giữ nguyên 750 rpm Qua kết hình 4.9a nhận thấy trình thay đổi vận tốc PMSM diễn hoàn toàn tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp PMSM thay đổi vận tốc chế độ hoạt động Mặt khác, thay đổi vận tốc động PMSM hoàn toàn không tác động đến điều khiển vận tốc PMSM vận tốc PMSM đƣợc giữ ổn định PMSM có hay thay đổi vận tốc 68 (a) (b) Hình Vận tốc PMSM thay đổi PMSM cố định Kết thu đƣợc 4.9b vận tốc PMSM thay đổi lần lƣợt 800-6001000-800-600 rpm vận tốc PMSM giữ nguyên 750 rpm Dựa vào kết chứng tỏ hai động PMSM đƣợc điều khiển độc lập hoàn toàn không tác động qua lại lẫn suốt trình hoạt động 69 4.4 Thay đổi vận tốc PMSM vận tốc PMSM cố định Mô trƣờng hợp động PMSM thay đổi vận tốc động PMSM không thay đổi vận tốc để đánh giá độc lập trình điều khiển hai động PMSM với Các kết thu đƣợc trƣờng hợp PMSM thay đổi vận tốc PMSM giữ nguyên vận tốc đƣợc trình bày nhƣ hình 4.10a 4.10b Trong hình 4.10a, vận tốc PMSM thay đổi lần lƣợt 1000-800-600-800-1000 rpm vận tốc PMSM giữ nguyên 750 rpm Qua kết hình 4.10a nhận thấy trình thay đổi vận tốc PMSM diễn hoàn toàn tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp PMSM thay đổi vận tốc chế độ hoạt động Mặt khác, thay đổi vận tốc động PMSM hoàn toàn không tác động đến điều khiển vận tốc PMSM vận tốc PMSM đƣợc giữ ổn định PMSM có hay thay đổi vận tốc (a) 70 (b) Hình 10 Vận tốc PMSM thay đổi PMSM cố định Kết thu đƣợc 4.10b vận tốc PMSM thay đổi lần lƣợt 800-6001000-800-600 rpm vận tốc PMSM giữ nguyên 750 rpm Dựa vào kết chứng tỏ hai động PMSM đƣợc điều khiển độc lập hoàn toàn không tác động qua lại lẫn suốt trình hoạt động 4.5 Thay đổi vận tốc đồng thời hai PMSM Trƣờng hợp hai động PMSM thay đổi vận tốc đƣợc thực nghiệm để chứng minh hiêu điều khiển độc lập hai PMSM với đƣợc điều khiển chung bô điều khiển Kết mô điều kiện hai PMSM thay đổi tốc độ đƣợc đƣa nhƣ hình 4.11 bên dƣới Qua kết hình 4.11 nhận thấy hai PMSM thay đổi vận tốc theo vận tốc đặt trƣớc Sự thay đổi vận tốc diễn nhanh chóng thời gian ngắn bám sát vận tốc đặt Khi đạt đƣợc mức vận tốc mới, hai PMSM trì tốt vận tốc có thay đổi vận tốc đặt Nhƣ vậy, với kết nhƣ hình 4.11 kết luận giải thuật điều khiển hai PMSM độc lập với tác động qua lại vận tốc chúng 71 (a) (b) Hình 11 Vận tốc hai PMSM thay đổi 4.6 Kết đo dòng điện động PMSM Trong phần này, số tín hiệu đƣợc ghi nhận qua máy sóng đƣợc thể nhƣ bên dƣới vận tốc động 750 rpm 72 Angle (rad) Time (10ms/div) Hình 12 Vị trí rotor ƣớc lƣợng đƣợc Torque (N.m) Hình 13 Vận tốc rotor ƣớc lƣợng 1.27 Time (10ms/div) Hình 14 Mô men động Current (A) -2 -4 Time (10ms/div) Hình 15 Dòng điện ba pha động Current (A) iqs -2 ids Time (10ms/div) Hình 16 Dòng điện stator tọa độ dq Qua kết cho ta thấy đƣợc khả điều khiển mạnh điều khiển TMS320F28035 điều khiển số Kết thu đƣợc cho thấy ổn định vận hành PMSM điều khiển PMSM 73 4.7 Nhận xét kết mô Qua kết thu đƣợc trình thực nghiệm điều khiển đồng thời hai động PMSM, số nhận xét đƣợc đƣa trƣờng hợp điều khiển PMSM có thực tế vận hành - Qua kết mô phỏng, nhận thấy giải thuật điều khiển đƣợc áp dụng cho thời gian độ từ thời điểm ban đầu đến vận tốc hoạt động nhỏ không giây chứng tỏ khả thay đổi vận tốc nhanh xác hoạt động - Khi đạt đƣợc vận tốc tham chiếu, vận tốc động đƣợc trì ổn định suốt thời gian hoạt động - Việc điều khiển hai động PMSM đƣợc thực độc lập với nhau, điều nâng cao độ linh hoạt điều khiển nhƣ ứng dụng khác - Khi động thay đổi vận tốc tác động tƣơng hỗ lên vận tốc động lại Điều chứng tỏ hai động hoạt động tốt theo yêu cầu điều khiển đề hoạt động ứng dụng khác 4.8 Kết luận hướng phát triển đề tài 4.8.1 Kết luận Qua kết thu đƣợc trình thực luận văn, số kết luận sau đƣợc đƣa ra: Về ƣu điểm: - Tìm hiểu động đồng nam châm vĩnh cửu qua ứng dụng cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phƣơng trình toán học tƣơng đƣơng PMSM - Tìm hiểu tổng quan phƣơng pháp điều khiển vận tốc PMSM - Nghiên cứu phƣơng pháp điều khiển trƣợt áp dụng phƣơng pháp điều khiển trƣợt điều khiển vận tốc PMSM - Nghiên cứu Board điều khiển Multi-Axis Digital Motor Control kit Card điều khiển Piccolo TMX320F28055 điều khiển PMSM 74 - Thực nghiệm điều khiển động PMSM phƣơng pháp điều khiển FOC với quan sát theo chế độ trƣợt nhiều phƣơng pháp điều khiển số khác - Đánh giá kết đạt đƣợc qua việc điều khiển song song hai PMSM thực nghiệm để đánh giá Về khuyết điểm: - Do thời gian hạn chế nên tìm hiểu hết đƣợc tính ƣu việt kit điều khiển vận dụng hết tính để áp dụng vào luận văn nhằm nâng cao hiệu điều khiển - Do hạn chế thời gian kiến thức nên trình bày hết vấn đề liên quan đến đề tài Trong luận văn trình bày đƣợc vấn đề liên quan đến luận văn 4.8.2 Hướng phát triển Với ƣu nhƣợc điểm nêu trên, luận văn đề xuất số công việc phải làm để hoàn thiện vấn đề nghiên cứu: - Tiếp tục nghiên cứu ứng dụng điều khiển điều khiển Multi-Axis Digital Motor Control kit nhằm nâng cao hiệu hoạt động PMSM thực tiếp thực nghiệm chƣa hoàn thành luận văn - Nghiên cứu sâu giải thuật điều khiển đề xuất ứng dụng cụ thể thực tế thông qua sản phẩm thị trƣờng - Tiến hành nghiên cứu sâu card điều khiển TMX320F28055 MultiAxis Digital Motor Control kit để tự thiết kế điều khiển PMSM đơn giản rẻ tiền cách loại bớt thành phần không dùng đến trình điều khiển PMSM - Dựa vào kinh nghiệm kiến thức thu nhận đƣợc, đề xuất ý tƣởng điều khiển cho thiết bị điện khác nhƣ BLDC, ACI nhằm nâng cao hiệu thiết bị 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S.-K Sul, Control of Electric Machine Drive Systems, 1st Edition, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2011 [2] D W Novotny and T A Lipo, Vector Control and Dynamics of AC Drives, Oxford University Press Inc., New York, 1996 [3] W Leonhard, Control of Electrical Drives, 3rd Edition, Springer, Berlin, 2001 [4] S Chi, Z Zhang, and L Xu, “Sliding-mode sensorless control of direct-drive PM synchronous motors for washing machine applications,” IEEE Trans Industry Applications, vol 45, no 2, pp 582-590, Mar.-Apr 2009 [5] K T Chau, C C Chan, and C Liu, “Overview of permanent-magnet brushless drives for electric and hybrid electric vehicles,” IEEE Trans Industrial Electronics, vol 55, no 6, pp 2246-2257, June 2008 [6] M Chinchilla, S Arnaltes, and J C Burgos, “Control of permanent-magnet generators applied to variable-speed wind-energy systems connected to the grid,” IEEE Trans Energy Conversion, vol 21, no 1, pp 130-135, March 2006 [7] S T Lee, “Development and analysis of interior permanent magnet synchronous motor with field excitation structure,” Ph.D dissertation, Dept Elect Eng., University of Tennessee, Knoxville, TN, 2009 [8] Zhaowei Qiao, Xiangning He New Sliding-Mode Observer for Position Sensorless Control of Permanent-Magnet Synchronous Motor IEEE transactions on industrial electronics, vol 60, no 2, february 2013 [9] Marco Tursini, Roberto Petrella, Francesco Parasiliti Adaptive Sliding-Mode Observer for Speed-Sensorless Control of Induction Motors IEEE transactions on industry applications, vol 36, no 5, september/october 2000 [10] Hyun Lee and Jangmyung Lee Design of Iterative Sliding Mode Observer for Sensorless PMSM Control IEEE transactions on control systems technology, vol 21, no 4, july 2013 76 [11] Yue Zhao, Wei Qiao, Long Wu An Adaptive Quasi-Sliding-Mode Rotor Position Observer-Based Sensorless Control for Interior Permanent Magnet Synchronous Machines IEEE transactions on power electronics, vol 28, no 12, december 2013 [12] Thiago Bernardes, Vinícius Foletto Montagner, Hilton Abílio Gründling, Humberto Pinheiro Discrete-Time Sliding Mode Observer for Sensorless Vector Control of Permanent Magnet Synchronous Machine IEEE transactions on industrial electronics, vol 61, no 4, april 2014 [13] R Krishnan, Permanent Magnet Synchronous and Brushless DC motor Drives, 1st Edition, CRC press, Taylor & Francis Group, FL, 2009 [14] A Vagati, G Pellegrino, and P Guglielmi, “Comparison between SPM and IPM motor drives for EV application,” in Proc International Conference on Electrical Machines, Sept 2010, pp 1-6 [15] A M EL-Refaie and T M Jahns, “Comparison of synchronous PM machine types for wide constant-power speed range operation,” in Proc IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, vol 2, Oct 2005, pp 1015-1022 [16] Department of Energy, “EV Everywhere: Grand Challenge Blueprint,” 2013, [17] Department of Energy, “EV Everywhere Grand Challenge: Traction Drive System,” 2012, [18] C C Chan, “The state of the art of electric and hybrid vehicles,” Proceedings of the IEEE, vol 90, no 2, pp 247-275, Feb 2002 [19] C C Chan, “The state of the art of electric, hybrid, and fuel cell vehicles,” Proceedings of the IEEE, vol 95, no 4, pp 704-718, April 2007 [20] A Emadi, Y -J Lee, and K Rajashekara, “Power electronics and motor drives in electric, hybrid electric, and plug-in hybrid electric vehicles,” IEEE Trans Industrial Electronics, vol 55, no 6, pp 2237-2245, June 2008 [21] M Ehsani, K M Rahman, and H A Toliyat, “Propulsion system design of electric and hybrid vehicles,” IEEE Trans Industrial Electronics, vol 44, no 1, pp 19–27, Feb 1997 77 [22] Z Q Zhu and D Howe, “Electrical machines and drives for electric, hybrid, and fuel cell vehicles,” Proceedings of the IEEE, vol 95, no 4, pp 746-765, April 2007 [23] T M Jahns, G B Kliman, and T Neumann, “Interior permanent-magnet synchronous motors for adjustable-speed drives,” IEEE Trans Industry Applications, vol IA-22, no 4, pp 738-747, July 1986 [24] S Morimoto, M Sanada, and Y Takeda, “Wide-speed operation of interior permanent magnet synchronous motors with high-performance current regulator,” IEEE Trans Industry Applications, vol 30, no 4, pp 920-926, Jul/Aug 1994 [25] M Olszewski, Evaluation of the 2010 Toyota Prius Hybrid Synergy Drive System, Oak Ridge National Laboratory, U.S Department of Energy, USA, 2011, [Online] Available: http://info.ornl.gov/sites/publications/files/Pub26762.pdf [26] “The World Wind Energy Association: Half-year Report 2013,” [Online] Available: http://www.wwindea.org [27] A.D Hansen, F Iov, F Blaabjerg, and L.H Hansen, “Review of contemporary wind turbine concepts and their market penetration,” J Wind Eng., vol 58, no 4, pp 1081-1095, Apr 2011 [28] M Liserre, R Cardenas, M Molinas, and J Rodriguez, “Overview of multi-MW wind turbines and wind parks,” IEEE Trans Industrial Electronics, vol 58, no 4, pp 1081-1095, Apr 2011 [29] “Wind Energy-The Facts,” [Online] Available: http://www.wind-energy-thefacts.org [30] “Siemens 6.0 MW Offshore Wind http://www.energy.siemens.com 78 Turbine,” [Online] Available: