Các phương pháp điều khiển động cơ xoay chiều hiện đại

Chương Các phương pháp điều khiển động xoay chiều đại 7.1 Cơ sở điều khiển động xoay chiều đại 7.2 Véctơ không gian 7.3 Hệ tọa độ trường chuyển đổi hệ tọa độ 7.4 Điều khiển động chiều kích từ độc lập 7.5 Mơ hình động KĐB hệ tọa độ trường 7.6 Mơ hình động Đồng hệ tọa độ trường Chương Các phương pháp điều khiển động xoay chiều đại 7.7 Một số vấn đề xây dựng cấu trúc hệ thống điều khiển vectơ hay tựa theo từ trường 7.8 Phương pháp điều chế vectơ không gian 7.9 Chọn lựa biến tần 7.10 Cài đặt hệ thống truyền động biến tần - động 7.1 Cơ sở điều khiển động xoay chiều đại • Lý thuyết điều khiển động chiều • Lý thuyết vectơ khơng gian (space vector) • Lý thuyết chuyển đổi tọa độ (coordinates transformation) → Phương pháp điều khiển hướng trường (tựa theo từ trường – Field Oriented Control – FOC, điều khiển vectơ (vector control) Tg: Hasse, Blaschke,… • Mục tiêu phân tách (decoupling) tuyến tính hóa (linearization ) hệ phương trình mơ tả động → Phương pháp điều khiển phi tuyến đại (modern nonlinear control ) Tg: A Isdori, H.Nijmeijer, Van de Schaft, 7.1 Cơ sở điều khiển động xoay chiều đại • Lý thuyết chuyển đổi phi tuyến biến trạng thái động (nonliear transformation of the motor ) → Phương pháp điều khiển tuyến tính hóa phản hồi (feedback linearization control, FLC) phương pháp phân tách đầu vào đầu (Input-Output decoupling) → Mơ hình đa vơ hướng động KĐB (multiscalar model of the IM) Tg: Mario, Krzeminski,… Phân loại phương pháp điều khiển đại 7.1 Cơ sở điều khiển động xoay chiều đại • Phương pháp điều khiển dựa tính thụ động (Passivity-based control) Tg: R Ortega, A Loria,… • Phương pháp điều khiển trực tiếp momen (Direct Torque Control DTC) Tg: Depenbrock, Takahashi, Nogouchi,… So sánh chất lượng số hệ TĐĐ 7.2 Véctơ khơng gian a • G/s pha đối xứng: ia(t) + ib(t) + ic(t) = với ia(t) = |is| cos(ωst) β Im ib(t) = |is| cos(ωst+120o) b ic(t) = |is| cos(ωst+240o) c • Xây dựng vectơ không gian: α R e 2 j120 j240  jγ i s ( t ) = i a (t) + i b (t)e + i c (t)e =| i s | e  3  7.2 Véctơ khơng gian 7.2 Véctơ khơng gian 7.5.3 Mơ hình động mô tả hệ tọa độ cố định stato αβ Phương trình mơmen động cơ, viết lại hệ tọa độ stato: 3 m M = p c (ψ s × i s ) = − p c (ψ r × i r ) 2  s  s s m M = − p c  ψ r × (ψ r − is L m )  Lr   Lm s s = pc (ψ × is ) r Lr Ta biết: L2m = pc ( ψ r/ α i sβ − ψ r/ β i sα ) Lr ψs = is Ls + i r L m  ψ r = is L m + i r L r 7.5.3 Mơ hình động mơ tả hệ tọa độ cố định stato αβ mT usαα σLs Tσ 1+ s.Tσ isαα 1+s.Tr ψ/ rα α 1− σ σ.Tr usββ Tσ 1+ s.Tσ isββ 2.Lr mM Tr 1− σ σ 1− σ s.Tr σLs 3pcL2m 1+s.Tr ψ/rββ pc sJ ω 7.5.3 Mơ hình động mô tả hệ tọa độ cố định stato αβ Viết dạng vectơ không gian trạng thái: s dx s s s s = A x + B us dt s us (t ) B s d xs (t ) dt s x (t ) ∫ A s 7.5.3 Mơ hình động mơ tả hệ tọa độ cố định stato αβ s us (t ) s B1 diss (t ) dt s A 11 ∫ s is ( t ) A s21 s A 12 dψs/ s (t ) dt ∫ As22 /s ψs (t ) 7.5.3 Mơ hình động mơ tả hệ tọa độ cố định stato αβ động cấp nguồn từ BT nguồn dòng dψsr   s Lm s =  jω − ψ r + is dt  Tr  Tr  dψ / rα = − ψ / − ωψ / + i  rα sα r β Tr Tr  dt  /  dψ rβ / / = ωψ rα − ψ rβ + isβ  Tr Tr  dt 7.5.3 Mơ hình động mơ tả hệ tọa độ cố định stato αβ mT isαα isββ Tr Tr Tr 1+s.Tr Tr 1+s.Tr ψ/rαα 3pcL2m 2.Lr mM ψ/rββ pc sJ ω 7.6 Mơ hình động đồng roto nam châm vĩnh cửu Đặc điểm: • Phương thức sản sinh từ thơng roto • Từ thơng roto ln phân cực, có hướng qn cố định → không cần ước lượng biên độ từ thông roto • Tốc độ trượt ωr = → dễ dàng tính góc từ thơng Thuận tiện ⇒ s d ng h t a đ t a theo t thông roto-h t a đ dq 7.6 Mô hình động đồng roto nam châm vĩnh cửu Hệ phương trình mơ tả động cơ: s s s dψ s u s = Rs is + dt Quan sát hệ tọa độ dq, trục d trùng với trục từ thông rôto vĩnh cửu: f f f dψs u s = Rs is + + jωs ψsf Trong đó: dt f f f ψ s = L s is + ψ p ψ fp vectơ từ thông roto, có thành phần thực 7.6 Mơ hình động đồng roto nam châm vĩnh cửu Do đặc điểm cấu tạo roto → có khác biệt điện cảm stato trục d q, nên từ thông stato: ψsd = isd Lsd + ψ p  ψsq = isq Lsq disd  usd = Rsisd + Lsd dt − ωsL sq isq  u = R i + L disq + ω L i + ω ψ s sq sq s sd sd s p  sq dt 7.6 Mơ hình động đồng roto nam châm vĩnh cửu Phương trình momen chuyển động: m M = p c (ψ s × is ) = p c (ψsd isq − ψsq isd ) = p c ψ p isq + isd isq (Lsd − Lsq )    ψ p = p c  + isd Lsd isq − Lsq isd isq   Lsd   J dω m M − mT = p c dt [ ] 7.6 Mơ hình động đồng roto nam châm vĩnh cửu • Cấu trúc sơ hệ thống điều khiển vectơ động ĐB roto NCVC (xem sách TĐĐ xoay chiều đại/thông minh-Nguyễn Phùng Quang, thảo luận lớp) 7.7 Một số vấn đề liên quan cấu trúc hệ thống điều khiển: - Khử tác động ngang thành phần dọc trục d ngang trục q - Ước lượng biên độ từ thơng ψ góc từ thơng θ - Ước lượng tốc độ quay động - Hiệu chỉnh mơ hình - vấn đề thơng số mạch thay đổi (đặc biệt Tr) - Khâu quan sát, lọc Kalman (phần sinh viên tự đọc nhà giải đáp lớp) 7.8 Phương pháp điều chế vectơ khơng gian cho biến tần • Xem file “PWM Methods.pdf” chương trình mơn ĐTCS • Thảo luận lớp 7.9 Chọn lựa biến tần • Xem chương “Selection of AC converters” tài liệu [11] Malcolm Barnes, Practical Variable Speed Drives and Power Electronics, NXB Newnes, 2003 • Thảo luận lớp nội dung 7.10 Cài đặt hệ thống biến tần-động • Xem chương “Installation and Commissioning” tài liệu [11] Malcolm Barnes, Practical Variable Speed Drives and Power Electronics, NXB Newnes, 2003 • Thảo luận lớp nội dung ... hướng động KĐB (multiscalar model of the IM) Tg: Mario, Krzeminski,… Phân loại phương pháp điều khiển đại 7.1 Cơ sở điều khiển động xoay chiều đại • Phương pháp điều khiển dựa tính thụ động (Passivity-based... (linearization ) hệ phương trình mơ tả động → Phương pháp điều khiển phi tuyến đại (modern nonlinear control ) Tg: A Isdori, H.Nijmeijer, Van de Schaft, 7.1 Cơ sở điều khiển động xoay chiều đại • Lý thuyết...Chương Các phương pháp điều khiển động xoay chiều đại 7.7 Một số vấn đề xây dựng cấu trúc hệ thống điều khiển vectơ hay tựa theo từ trường 7.8 Phương pháp điều chế vectơ không gian