Điều khiển động cơ không đồng bộ bằng phương pháp điều khiển moment trực tiếp không dùng cảm biến có xem xét tổn hao sắt từ

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HUỲNH CÔNG KHÔI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MOMENT TRỰC TIẾP KHƠNG DÙNG CẢM BIẾN CĨ XEM XÉT TỔN HAO SẮT TỪ Chuyên ngành: Thiết bị, Mạng Nhà Máy Điện LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2007 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : ………………………………………… (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : ………………………………………… (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : ………………………………………… (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 200 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày 05 tháng năm 2007 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Huỳnh Cơng Khơi Giới tính : Nam / Nữ Ngày, tháng, năm sinh : 30/12/1978 Nơi sinh : Cần Thơ Chuyên ngành : Thiết bị, Mạng Nhà máy điện Khoá (Năm trúng tuyển) : 2005 1- TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MOMENT TRỰC TIẾP KHÔNG DÙNG CẢM BIẾN CÓ XEM XÉT TỔN HAO SẮT TỪ 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Mô điều khiển moment trực tiếp động khơng đồng có khơng có xem xét tổn hao sắt từ - Mơ điều khiển moment trực tiếp động không đồng kỹ thuật khơng cảm biến (MRAS) có khơng có xem xét tổn hao sắt từ - Mơ điều khiển moment trực tiếp động không đồng kỹ thuật không cảm biến (MRAS) cải thiện từ thông vùng vận tốc thấp trường hợp lý tưởng 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05/7/2007 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 5/11/2007 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ): Tiến sĩ Phạm Đình Trực Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn tơi, Tiến sĩ Phạm Đình Trực, người trực tiếp hướng dẫn, hỗ trợ lời động viên tơi suốt q trình thực luận văn Tôi xin cảm ơn đến thầy cô Khoa Điện – Điện tử thầy hướng dẫn mơn học khác khóa học hướng dẫn cung cấp kiến thức chuyên ngành liên quan tạo môi trường học tập chủ động trình học Xin cảm ơn quý anh chị Phòng Đào Tạo Sau Đại Học, Thư viện hướng dẫn hỗ trợ thủ tục, tài liệu học tập khóa học Xin cảm ơn tác giả tài liệu tham khảo cung cấp kiến thức thơng tin khoa học hữu ích Tôi xin gửi lời cảm ơn đến bạn học viên khóa 2005 lớp hịa đồng giúp đỡ tơi khóa học Tơi xin cảm ơn quan chủ quản tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập cơng tác Cảm ơn bạn đồng nghiệp cựu sinh viên học viên cao học trường Đại học Bách Khoa TPHCM cho lời khuyên hỗ trợ tài liệu hữu ích Cuối cùng, tơi xin cảm ơn đặc biệt đến cha mẹ anh chị em gia đình thương yêu, động viên hỗ trợ tinh thần vật chất học tập sống Huỳnh Cơng Khơi TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Sự đời phát triển động không đồng với phát triển kỹ thuật điều khiển tiến vượt bậc công nghệ bán dẫn điện tử cơng suất góp phần vào phát triển công nghệ sản xuất công nghiệp đại Những thuận lợi máy điện chiều việc điều khiển đáp ứng nhanh tốc độ moment việc điều khiển chúng cách độc lập thực động khơng đồng bộ, vốn điều khiển phức tạp, nhờ phương pháp điều khiển đại phương pháp điều khiển tựa trường (FOC, RFOC), phương pháp điều khiển moment trực tiếp (DTC) … Để đáp ứng yêu cầu truyền động kỹ thuật cao (như điều khiển trạm rada quân sự, điều khiển xe điện, …), phương pháp điều khiển cho động có đáp ứng hiệu suất tốt nhất, phương pháp phương pháp điều khiển moment trực tiếp (DTC) với việc điều khiển trực tiếp moment từ thông cách độc lập Và để hệ thống làm việc tin cậy, việc điều khiển cần có thơng tin phản hồi điều khiển, phương pháp DTC, việc điều khiển tốc độ thông qua tốc độ hồi tiếp thực nhờ cảm biến tốc độ, nhiên việc sử dụng cảm biến tốc độ làm giảm độ tin cậy sai số thiết bị giảm tốc độ xử lý Với kỹ thuật ước lượng khơng cảm biến giải vấn đề này, kỹ thuật ước lượng khơng cảm biến mơ hình thích nghi theo mẫu chuẩn (MRAS) sử dụng thơng qua phương trình tốn rõ ràng động Trong giới hạn luận văn, kỹ thuật DTC MRAS sử dụng để điều khiển động không đồng trường hợp giả định số điều kiện lý tưởng xem xét trường hợp tổn hao sắt từ Đặc biệt, với ứng dụng điều khiển moment trực tiếp xe điện việc xem xét tổn hao có ý nghĩa lớn giải thuật điều khiển ý nghĩa lượng trình vận hành động Qua giải thuật điều khiển DTC, việc suy giảm từ thông vùng vận tốc thấp cải thiện thông qua cải tiến bảng đóng cắt khảo sát Tuy nhiên, giới hạn luận văn việc khảo sát tổn hao sắt từ dừng lại việc xem xét tượng vật lý có mặt tổn hao sắt từ với sóng hài mà việc phân tích sâu mặt tốn học thay đổi thơng số q trình vận hành chưa thực Các kết khảo sát thực thông qua mô Matlab Simulink CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN ψ i (i = x, y): vector từ thông hệ tọa độ xy f : tần số i Fe : vector khơng gian dịng điện tổn hao mạch từ im : vector khơng gian dịng điện mạch từ us : vector không gian áp hệ quy chiếu đứng yên stator ur : vector không gian áp hệ quy chiếu quay rotor is : vector khơng gian dịng hệ quy chiếu đứng yên stator ir : vector không gian dòng hệ quy chiếu quay rotor ψr : vector không gian từ thông rotor hệ quy chiếu quay rotor ψs : vector không gian từ thông stator hệ quy chiếu đứng yên stator γ : góc vector từ thơng stator rotor α : góc vector từ thơng dịng stator σ : hệ số tiêu tán tổng ε : ký hiệu sai số ωa : tốc độ góc hệ quy chiếu ρr : góc vector từ thơng rotor với trục α ωr : tốc độ góc rotor αs : góc vector dịng điện stator với trục α ρs : góc vector từ thông stator với trục α βs : góc vector từ thơng stator với trục α hệ tọa độ đứng yên (hay trục d hệ tọa độ quay dq) ∆t : biến thiên thời gian tức thời fi (i = a, b, c): ký hiệu dùng biểu thức hệ tọa độ ABC fj (j = α, β): ký hiệu dùng dùng hệ tọa độ đứng yên αβ fx (x = d, q): ký hiệu dùng dùng hệ tọa độ quay dq iαr : thành phần dòng điện rotor hệ tọa độ đứng yên stator (αβ) trục α iβr : thành phần dòng điện rotor hệ tọa độ đứng yên stator (αβ) trục β idr : thành phần dòng điện rotor hệ quy chiếu quay dq trục d ids : thành phần dòng điện stator hệ tọa độ quay dq trục d iqr : thành phần dòng điện rotor hệ quy chiếu quay dq trục q iqs : thành phần dòng điện stator hệ tọa độ quay dq trục q J : moment quán tính Lσr : hỗ cảm dây quấn rotor Lσs : hỗ cảm dây quấn stator Lm : hỗ cảm tổng động Lr : điện tự cảm tổng rotor Ls : điện tự cảm tổng stator P : số đôi cực RFe : điện trở tổn hao Rr : điện trở dây quấn rotor Rs : điện trở dây quấn stator te : moment điện từ tức thời Te : moment lệnh dùng mô TL : moment tải Tr : số thời gian rotor uαs : thành phần điện áp stator hệ tọa độ đứng yên stator (αβ) trục α uβs : thành phần điện áp stator hệ tọa độ đứng yên stator (αβ) trục β uds : thành phần điện áp stator hệ tọa độ quay dq trục d uqs : thành phần điện áp stator hệ tọa độ quay dq trục q VDC : điện áp nguồn chiều nghịch lưu HÌNH VÀ BẢNG BIỂU Hình 1-1 “Động điện” cải tiến Faraday [30] Hình 1-2 Động Tesla 1883 Hình 1-3 Các giai đoạn vận hành xe điện Toyota [Stéphan Astier, ESC 21/04/2006] Hình 2-1 Tiết diện mặt cắt ngang bố trí dây quấn đối xứng động [25] Hình 2-2 Sơ đồ thay tương đuơng động trường hợp lý tưởng [9] Hình 2-3 Sơ đồ thay tương đương động có xem xét tổn hao sắt từ [26] 11 Hình 2-4 Biểu đồ tổn thất cơng suất tính tốn thực nghiệm [26] 13 Hình 2-5 Mơ hình mơ lý tưởng động không đồng Matlab Simulink 16 Hình 2-6 Mơ hình mô chi tiết động không đồng Matlab Simulink 17 Hình 2-7 Đáp ứng tốc độ moment mơ hình máy lý tưởng không tải 17 Hình 2-8 Dịng pha A stator mơ hình máy lý tưởng không tải 18 Hình 2-9 Moment tải đáp ứng tốc độ mơ mơ hình máy lý tưởng đóng cắt tải 18 Hình 2-10 Đáp ứng moment điện từ dòng pha A stator mơ hình máy lý tưởng đóng cắt tải 19 Hình 2-11 Mơ hình mơ động có xem xét tổn hao sắt từ RFe Matlab Simulink 20 Hình 2-12 Mơ hình mơ chi tiết động có xem xét tổn hao sắt từ RFe Matlab Simulink 21 Hình 2-13 Đáp ứng tốc độ rotor moment trường hợp khơng tải có RFe 22 Hình 2-14 Dịng pha A stator giá trị tổn hao R Fe trường hợp không tải 22 Hình 2-15 Moment tải đáp ứng tốc độ rotor có xem xét tổn hao RFe đóng cắt tải 22 Hình 2-16 Đáp ứng moment dịng stator động đóng cắt tải có xem xét R Fe 23 Hình 2-17 Giá trị RFe đóng cắt tải mơ động 23 Hình 2-18 So sánh kết đáp ứng tốc độ mơ hình động có khơng có RFe – TH khơng tải 24 Hình 2-19 So sánh kết đáp ứng moment mơ hình động có khơng có R Fe – TH khơng tải 24 Hình 2-20 So sánh kết dịng pha stator mơ hình động có khơng có R Fe – TH khơng tải 25 Hình 2-21 So sánh đáp ứng tốc độ rotor có khơng có R Fe – TH đóng cắt tải 25 Hình 3-1 Sơ đồ khối minh họa phương pháp điều khiển tần số sử dụng PWM – [2] 26 Hình 3-2 Sơ đồ khối minh họa phương pháp điều khiển vector từ thông sử dụng PWM – [2] 26 Hình 3-3 Sơ đồ khối minh họa phương pháp điều khiển moment trực tiếp – [2] 27 Hình 3-4 Vector khơng gian dịng từ thơng stator [25][8] 29 Hình 3-5 Vector khơng gian dịng, từ thơng stator từ thơng rotor [25] 29 Hình 3-6 Sơ đồ điều khiển moment trực tiếp DTC – Chế độ điều khiển moment [25][10] 31 Hình 3-7 Sơ đồ điều khiển moment trực tiếp DTC – Chế độ điều khiển tốc độ [25] 32 Hình 3-8 Tám trạng thái chuyển mạch vector không gian áp nghịch lưu 33 Hình 3-9 Quỹ đạo vector từ thông vector chuyển mạch nghịch lưu [25] 34 Hình 3-10 Vị trí vector từ thông stator lựa chọn vector chuyển mạch tối ưu [3] 35 Hình 3-11 Mơ hình tra bảng điều khiển DTC Matlab Simulink 37 Hình 3-12 Sơ đồ nghịch lưu nguồn áp ba pha [24] 37 Hình 3-13 Mơ hình nghịch lưu Matlab Simulink 39 Hình 3-14 Mơ hình ước lượng moment từ thông Matlab Simulink 40 Hình 3-15 Mơ hình so sánh từ thông moment Matlab Simulink 41 Hình 3-16 Mơ hình xác định vị trí vector từ thơng Matlab Simulink 41 Hình 3-17 Mơ hình mơ DTC chế độ điều khiển moment trường hợp lý tưởng 42 Hình 3-18 Moment tải moment đặt DTC – Chế độ điều khiển moment – TH lý tưởng 43 Hình 3-19 Biên độ vector từ thơng stator quay DTC – Chế độ điều khiển moment – TH lý tưởng 43 Hình 3-20 Đáp ứng tốc độ rotor moment điện từ DTC - Chế độ điều khiển moment – TH lý tưởng 43 Hình 3-21 Dịng pha A stator DTC – Chế độ điều khiển moment – TH lý tưởng 44 Hình 3-22 Bộ bù PI khơng có Anti-Windup 45 Hình 3-23 Bộ bù PI có Anti-Windup 45 Hình 3-24 Mơ hình mơ DTC lý tưởng – Chế độ điều khiển tốc độ 46 Hình 3-25 Tốc độ đặt moment tải mô DTC – Chế độ điều khiển tốc độ - TH lý tưởng 46 Hình 3-26 Biên độ vector từ thông quay DTC – Chế độ điều khiển tốc độ - TH lý tưởng 47 Hình 3-27 Đáp ứng moment điện từ tốc độ rotor DTC – Chế độ điều khiển tốc độ - TH lý tưởng 47 Hình 3-28 Dịng pha A stator DTC – Chế độ điều khiển tốc độ - TH lý tưởng 47 Hình 3-29 Moment tải tốc độ đặt mô đảo chiều quay DTC – TH lý tưởng 49 Hình 3-30 Biên độ vector từ thông mô đảo chiều quay DTC – TH lý tưởng 49 Hình 3-31 Đáp ứng tốc độ rotor moment điện từ mô đảo chiều quay DTC – TH lý tưởng 49 Hình 3-32 Dịng pha A stator mơ đảo chiều quay DTC – TH lý tưởng 50 Hình 3-33 Mơ hình tính tổn hao sắt từ Matlab Simulink – mô DTC 50 Hình 3-34 Mơ hình mơ DTC có xem xét RFe chế độ moment Matlab Simulink 51 Hình 3-35 Moment tải moment đặt DTC chế độ điều khiển moment có xem xét R Fe 52 Hình 3-36 Biên độ vector từ thơng DTC chế độ điều khiển moment có xem xét R Fe 52 Hình 3-37 Đáp ứng tốc độ rotor moment điện từ chế độ điều khiển moment có xem xét R Fe 52 Hình 3-38 Dịng pha A stator điện trở tổn hao R Fe DTC chế độ điều khiển moment 53 Hình 3-39 Mơ hình mơ DTC chế độ điều khiển tốc độ có xem xét RFe Matlab Simulink 53 Hình 3-40 Tốc độ đặt moment tải DTC chế độ điều khiển tốc độ có xem xét RFe 54 Hình 3-41 Biên độ vector từ thơng quay DTC chế độ điều khiển tốc độ có xem xét R Fe 54 Hình 3-42 Đáp ứng tốc độ moment điện từ DTC chế độ điều khiển tốc độ có xem xét R Fe 54 Hình 3-43 Dịng pha A stator giá trị tổn hao R Fe DTC chế độ điều khiển tốc độ 55 Hình 3-44 Moment tải tốc độ đặt mô đảo chiều DTC có xem xét R Fe 56 Hình 3-45 Biên độ vector từ thơng mơ đảo chiều DTC có xem xét R Fe 57 Hình 3-46 Đáp ứng tốc độ rotor moment điện từ mô đảo chiều quay DTC có xem xét R Fe 57 Hình 3-47 Dịng pha A stator điện trở tổn hao R Fe mô đảo chiều DTC 57 Hình 4-1 Hệ hồi tiếp khơng tuyến tính tương đương MRAS [25] 62 Hình 4-2 Sơ đồ khối mơ hình MRAS [25] 63 Hình 4-3 Mơ hình MRAS Matlab Simulink 63 Hình 4-4 Mơ hình mẫu chuẩn MRAS Matlab Simulink 64 Hình 4-5 Mơ hình thích nghi MRAS Matlab Simulink 65 Hình 4-6 Mơ hình mơ DTC MRAS Matlab Simulink – TH lý tưởng 66 Hình 4-7 Tốc độ đặt moment tải mô DTC-MRAS – TH lý tưởng 66 Hình 4-8 Biên độ vector từ thông mô DTC - MRAS – TH lý tưởng 67 Hình 4-9 Tốc độ thực tốc độ ước lượng rotor mô DTC - MRAS – TH lý tưởng 67 Hình 4-10 Moment điện từ dịng pha A stator mơ DTC - MRAS – TH lý tưởng 67 Hình 4-11 Tốc độ đặt moment tải mô đảo chiều quay DTC - MRAS – TH lý tưởng 68 Hình 4-12 Biên độ vector từ thơng mơ đảo chiều quay DTC-MRAS – TH lý tưởng 68 Hình 4-13 Tốc độ thực ước lượng rotor mô đảo chiều quay DTC - MRAS – TH lý tưởng 68 Hình 4-14 Moment điện từ dịng stator mơ đảo chiều quay DTC-MRAS – TH lý tưởng 69 Hình 4-15 Mơ hình mơ DTC MRAS Matlab Simulink – TH có R Fe 70 Hình 4-16 Tốc độ đặt moment tải mơ DTC-MRAS – TH có tổn hao R Fe 71 Hình 4-17 Biên độ vector từ thông mô DTC-MRAS – TH có tổn hao R Fe 71 Hình 4-18 Tốc độ thực ước lượng rotor mơ DTC-MRAS – TH có tổn hao RFe 71 Hình 4-19 Moment điện từ dịng stator mơ DTC-MRAS – TH có tổn hao RFe 72 Hình 4-20 Điện trở tổn hao RFe DTC-MRAS 72 Hình 4-21 Tốc độ đặt moment tải đảo chiều quay DTC-MRAS – TH có tổn hao RFe 73 Hình 4-22 Biên độ vector từ thông đảo chiều quay DTC-MRAS – TH có tổn hao RFe 73 Hình 4-23 Tốc độ rotor thực ước lượng đảo chiều quay DTC-MRAS – TH có tổn hao RFe 73 Hình 4-24 Dịng stator moment điện từ mô đảo chiều quay DTC-MRAS – TH có tổn hao RFe 74 Hình 4-25 Giá trị điện trở RFe mô đảo chiều quay DTC-MRAS 74 Hình 4-26 So sánh giá trị tốc độ thực ước lượng rotor xem xét R Fe DTC-MRAS 75 Hình 5-1 Mơ hình bảng đóng cắt cải thiện từ thông stator vùng vận tốc thấp Matlab Simulink 79 Hình 5-2 Moment tải moment đặt mô DTC cải thiện từ thơng stator vùng vận tốc thấp 80 Hình 5-3 Biên độ vector từ thông quay mô DTC lý tưởng cải thiện từ thông stator vùng vận tốc thấp 80 Hình 5-4 Moment điện từ tốc độ rotor mô DTC lý tưởng cải thiện từ thông stator vùng vận tốc thấp 80 Hình 5-5 Dịng pha A stator mô DTC cải thiện từ thông stator vùng vận tốc thấp 81 Hình 5-6 So sánh biên độ vector từ thông quay DTC lý tưởng a) Chưa cải thiện b) Cải thiện 82 Hình 5-7 So sánh đáp ứng moment điện từ tốc độ DTC lý tưởng a) Chưa cải thiện b) Cải thiện 83 Hình 5-8 So sánh dòng pha A stator DTC lý tưởng a) Chưa cải thiện b) Cải thiện 83 Hình 5-9 Tốc độ đặt moment tải mô DTC lý tưởng chế độ điều khiển tốc độ cải thiện từ thông stator 84 Chương Bảng đóng cắt cải thiện từ thơng stator vùng vận tốc thấp Hình 5-16 Moment tải tốc độ đặt đảo chiều quay DTC lý tưởng cải thiện từ thơng stator Hình 5-17 Biên độ vector từ thông đảo chiều quay DTC lý tưởng cải thiện từ thơng stator Hình 5-18 Đáp ứng moment tốc độ đảo chiều quay DTC lý tưởng cải thiện từ thơng stator • Nhận xét kết mô đảo chiều quay - 88 - Chương - Bảng đóng cắt cải thiện từ thông stator vùng vận tốc thấp Từ thông stator với bảng đóng cắt cải thiện vùng vận tốc thấp (q trình khởi động) khơng bị suy giảm so với chưa cải thiện bảng đóng cắt Trong đảo chiều quay, tốc độ giảm gần không yêu cầu đảo chiều, từ thông bị suy giảm nhiều vector khơng u cầu đóng, điều cải thiện với bảng đóng cắt khơng sử dụng vector khơng (hình 519) - Hình 5-20 cho thấy, dịng pha A stator bị biến dạng vector khơng khơng sử dụng vùng vận tốc thấp với bảng đóng cắt cải tiến a) b) Hình 5-19 So sánh biên độ vector từ thông DTC lý tưởng đảo chiều quay a) Chưa cải thiện b) Cải thiện - 89 - Bảng đóng cắt cải thiện từ thơng stator vùng vận tốc thấp Chương a) b) Hình 5-20 So sánh dòng pha A stator DTC lý tưởng mô đảo chiều a) Chưa cải thiện b) Cải thiện 5.2.2 Mô cải thiện từ thông stator điều khiển DTC không cảm biến MRAS 5.2.2.1 Thông số mô - Thông số máy: giống mô mơ hình máy - Moment tải có giá trị moment định mức 26.5 Nm, đóng tải thời điểm 0.6s, cắt tải thời điểm 0.7s, đóng tải lại thời điểm 1.5s - Từ thông đặt lấy giá trị 0.9889 Wb - Tốc độ đặt lấy giá trị 301.6 (rad/s), yêu cầu đặt tốc độ thời điểm 0.055s, 0.8s giảm tốc độ đặt cịn 15 (rad/s) - Hysteresis band từ thơng moment lấy ± 1% giá trị đặt từ thông moment định mức - Thời gian mô 2s, ωlim = 60.32 rad/s - Sau thực mơ đảo chiều quay với tốc độ đặt 301.6 (rad/s) 0.055s, chuyển tốc độ đặt sang -301.6 (rad/s) 0.85s Moment tải đóng vào thời điểm 0.6s (tốc độ ổn định) cắt tải trước thời điểm chuyển tốc độ đặt sang giá trị âm 0.7s, sau đóng tải lại thời điểm 1.7s vùng tốc độ đảo chiều, thời gian mô 2s - 90 - Chương Bảng đóng cắt cải thiện từ thơng stator vùng vận tốc thấp 5.2.2.2 Kết mô cải thiện từ thơng vùng vận tốc thấp – MRAS • Trường hợp tốc độ đặt dương: Hình 5-21 Tốc độ đặt moment tải mô cải thiện từ thông stator vùng vận tốc thấp DTC MRAS Hình 5-22 Biên độ vector từ thông mô cải thiện từ thông stator vùng vận tốc thấp DTC MRAS - 91 - Chương Bảng đóng cắt cải thiện từ thơng stator vùng vận tốc thấp Hình 5-23 Đáp ứng moment điện từ dịng điện stator cải thiện từ thơng stator vùng vận tốc thấp DTC - MRAS Hình 5-24 Đáp ứng tốc độ thực rotor tốc độ ước lượng cải thiện từ thông stator vùng vận tốc thấp DTC - MRAS Hình 5-25 So sánh tốc độ thực tốc độ ước lượng cải thiện từ thông stator vùng vận tốc thấp DTC MRAS - 92 - Chương • Bảng đóng cắt cải thiện từ thông stator vùng vận tốc thấp Trường hợp đảo chiều quay: Hình 5-26 Moment tải tốc độ đặt đảo chiều quay cải thiện từ thông stator vùng vận tốc thấp MRAS Hình 5-27 Biên độ vector từ thông stator đảo chiều quay cải thiện từ thơng stator vùng vận tốc thấp DTC - MRAS Hình 5-28 Đáp ứng moment điện từ dòng stator cải thiện từ thông stator MRAS – đảo chiều quay - 93 - Chương Bảng đóng cắt cải thiện từ thơng stator vùng vận tốc thấp Hình 5-29 Đáp ứng tốc độ thực ước lượng cải thiện từ thông stator MRAS - Đảo chiều quay 5.2.2.3 Nhận xét kết mô cải thiện từ thông stator MRAS a) b) Hình 5-30 So sánh cải thiện từ thông stator MRAS–TH tốc độ đặt dương a) Chưa cải thiện b) Cải thiện - 94 - Chương Bảng đóng cắt cải thiện từ thơng stator vùng vận tốc thấp a) b) Hình 5-31 So sánh cải thiện từ thông stator DTC - MRAS–TH đảo chiều quay a) Chưa cải thiện b) Cải thiện - Hình 5-30 hình 5-31 cho thấy rằng, từ thơng stator cải thiện nhiều vùng vận tốc thấp đảo chiều quay, điều làm cho dịng điện bị méo dạng từ thơng khơng bị suy giảm (hình 5-32, hình 5-33) Tuy nhiên tần số đóng cắt tăng lên - Đáp ứng moment tốc độ trường hợp gần không thay đổi - 95 - Chương Bảng đóng cắt cải thiện từ thơng stator vùng vận tốc thấp Hình 5-32 So sánh dòng stator trước sau cải thiện bảng đóng cắt DTC - MRAS – TH tốc độ đặt dương Hình 5-33 So sánh dịng stator trước sau cải thiện bảng đóng cắt DTC - MRAS – TH đảo chiều quay 5.3 Kết luận chương - Ở vùng vận tốc thấp điều khiển DTC, từ thông stator bị suy giảm dao động lớn vector zero yêu cầu đóng, điều làm suy giảm kích từ, dịng điện bị méo dạng Để cải thiện từ thông stator vùng vận tốc thấp cải tiến bảng đóng cắt cách không sử dụng vector zero vùng vận tốc thấp, gọi vận tốc “giới hạn” (khoảng 20% tốc độ định mức), sau tốc độ rotor lớn tốc độ “giới hạn” theo đề xuất - 96 - Chương Bảng đóng cắt cải thiện từ thông stator vùng vận tốc thấp Casadei [5] bảng đóng cắt sử dụng bảng đóng cắt truyền thống Takahashi - Việc không sử dụng vector zero vùng vận tốc thấp không tải, làm cho tần số đóng cắt nghịch lưu tăng lên, điều làm cho tăng tổn hao linh kiện điện tử công suất tăng tốc độ xử lý - Đáp ứng tốc độ moment không thay đổi nhiều so với trước cải thiện bảng đóng cắt cho việc cải thiện từ thông stator vùng vận tốc thấp Tuy nhiên, moment điện từ có biên độ dao động lớn chút áp dụng vector áp với bảng đóng cắt cải tiến vùng vận tốc thấp, điều góc lệch vector từ thông stator từ thông rotor tăng lên giá trị biên độ từ thông stator không bị suy giảm - 97 - Chương Kết luận Chương KẾT LUẬN 6.1 Kết luận 6.1.1 Điều khiển moment trực tiếp (DTC) - Điều khiển moment trực tiếp (DTC) phương pháp đơn giản tốt cho việc điều khiển động không đồng khảo sát Matlab Simulink Việc điều khiển moment từ thông dựa sai số moment từ thông lệnh thông qua so sánh moment bậc so sánh từ thông bậc, việc lựa chọn khoảng sai số dao động ảnh hưởng đến đáp ứng moment từ thông ảnh hưởng đến tần số đóng cắt nghịch lưu - Trong mô DTC, moment từ thơng điều khiển cách độc lập phải điều khiển đồng thời moment từ thông, tức thời điểm khởi động hai thông số phải có giá trị khác khơng - Trong DTC, ảnh hưởng tổn hao RFe (với sóng hài bản) khảo sát Sự có mặt RFe làm cho moment điện từ bị dao động suy giảm nhiều, làm tăng tần số đóng cắt nghịch lưu 6.1.2 Điều khiển không cảm biến (MRAS) - Mô DTC với ước lượng tốc độ MRAS khảo sát, với phương trình tốn (máy lý tưởng) rõ ràng, việc ước lượng tốc độ MRAS cho kết xác - Khi ước lượng tốc độ MRAS xem xét ảnh hưởng tổn hao sắt từ cho thấy tốc độ ước lượng tốc độ thực có chênh lệch lớn, tốc độ ước lượng bị dao động có giá trị thấp tốc độ thực - 98 - Chương Kết luận 6.1.3 Cải thiện bảng đóng cắt cho từ thông stator vùng vận tốc thấp Việc cải thiện bảng đóng cắt cho từ thơng stator vùng vận tốc thấp mơ trình bày, với bảng đóng cắt cải tiến [5] khơng sử dụng vector không vùng vận tốc thấp cho kết tốt giảm dao động từ thông stator điều làm tăng tần số đóng cắt nghịch lưu vùng vận tốc Việc cải thiện bảng đóng cắt khơng làm ảnh hưởng đến đáp ứng moment điện từ tốc độ rotor 6.2 Hướng phát triển đề tài Qua kết trình thực đề tài, số ý tưởng sau nghiên cứu phát triển tương lai: • Áp dụng phương pháp điều khiển đại Fuzzy Logic, Adaptive Control, Neural Network… việc điều khiển thích nghi tham số vận hành động giảm dao động moment từ thông, đặc biệt với có mặt tổn hao sắt từ việc xây dựng giải thuật thích nghi có ý nghĩa • Nghiên cứu cải thiện dao động moment từ thông với kỹ thuật “sliding modes” • Nghiên cứu phương pháp cải thiện nâng cao đặc tính vận hành động không đồng giảm tổn thất công suất có mặt tổn hao sắt từ - 99 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A.D Karlis, K Kiriakopoulos, D.P Papadopoulos (Democritus University of Thrace, Greece) and E.L Bibeau (University of Manitoba, Canada), Comparison of the Field Oriented and Direct Torque Control Methods for Induction Motors used in Electric Vehicles [2] ABB_Technical Guide No.1_Direct Torque Control [3] Antoni Arias Pujol_Improvements in Direct Torque Control of Induction Motors_2000 [4] Chee-Mun Ong_Dynamic Simulation of Electric Machinery_ Prentice Hall [5] D Casadei, G Grandi, G Serra and A Tani _ Switching Strategies In Direct Torque Control Of Induction Machines _ University Bologna, Italy [6] D CASADEI, G SERRA, A TANI, and L ZARRI_Assessment Of Direct Torque Control For Induction Motor Drives_TECHNICAL SCIENCES Vol 54, No 3, 2006, Italia [7] Dan M Ionel, Stephen J Dellinger, T J E Miller, Robert J Heideman, and Malcolm I McGilp _ On the Variation With Flux and Frequency of the Core Loss Coefficients in Electrical Machines _ IEEE Transactions On Industry Applications, Vol 42, No 3, May/June 2006 [8] Dubravko Kruselj, Mario Bilic, Vladimir Siladi, Miroslav Vucetic _ DTC of Induction Motor With Stator Flux Correction _ ISSN 0005-1144, Atkaaf 44 (1-2), 41-46 (2003) [9] E.Levi_ High Performance Drives_2001 [10] Fatiha Zidani Rachid Nait Said _ Direct Torque Control Of Induction Motor With Fuzzy Minimization Torque Ripple _ Journal ELECTRICAL ENGINEERING, VOL 56, NO 7-8, 2005, 183–188 of [11] Hoàng Đăng Khoa _ Điều khiển động KĐB kỹ thuật DTC không dùng cảm biến, Luận văn Thạc sĩ, Đại học Bách Khoa TpHCM, 2005 [12] Karel Jezernik, Evgen Urlep Torque Sensorless VSS Control for Electric Vehicle _ University of Maribor, Slovenia [13] M Romero, M.I Valla (Universidad Nacional de Rosario, Argentina) and J.H Braslavsky (University of Newcastle, Australia) _ Ripple reduction in direct torque and flux control of induction motors via sliding modes [14] M.Popescu (Helsinki University of Technology, Finland), V.Navrapescu (University Politehnica Bucharest, Rumania) _Modelling In Stationary Frame Reference Of Single And Two-Phase Induction Machines Including The Effect Of Iron Loss And Magnetising Flux Saturation [15] M.Vasudevan and Dr.R.Arumugam_New Direct Torque Control Scheme of Induction Motor for Electric Vehicles _ Department of Electrical and Electronics Engineering, Anna University [16] Matlab Help [17] Nguyễn Đức Thành_MATLAB ứng dụng điều khiển_ NXB ĐHQG TP.HCM_2004 [18] Nguyễn Hữu Phúc_Kỹ thuật điện 2-Máy điện quay_NXB ĐHQG TPHCM _ 2003 [19] Nguyễn Phùng Quang_Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha_NXBGD 1998 [20] Nguyễn Phùng Quang-Andreas Dittrich_ Truyền động điện thông minh_NXBKHKT 2004 [21] Nguyễn Văn Nhờ_ Điện tử công suất 1_NXB ĐHQG TPHCM [22] Nik Rumzi Nik Idris, Abdul Halim Mohamed Yatim _ Direct Torque Control Of Induction Machines With Constant Switching Frequency And Reduced Torque Ripple _ IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol 51- No August 2004 [23] Nik Rumzi Nik Idris, Naziha Ahmad Azli_ Direct Torque Control Of Induction Machines With Constant Switching Frequency And Improved Stator Flux Estimation _ University Teknology Malaysia Johor, Malaysia [24] Nuno M Silva, António P Martins, Adriano S Carvalho _ Torque And Speed Modes Simulation Of A DTC-Controlled INDUCTION MOTOR Proceedings of the 10th Mediterranean Conference on Control and Automation - MED2002 Lisbon, Portugal, July 9-12, 2002 [25] Peter Vas_Sensorless Vector and Direct Torque Control_Oxford University Press_1998 [26] Pham-Dinh and Levi_ Impact of iron loss on Direct Torque Control Considering of induction machines and its compensation _ European Power Electronics Conference EPE’01, Graz, Austria, 2001 [27] R Trigui, F Harel, J Scordia, Ph Bastiani, F Chabot _ France _ Implementation And Comparison Of Three Approaches For Energy Optimized Strategies Of A Synchronous Machine And Its Inverter _ 9th European Conference on Power Electronics and Application, August 2001, Graz, Austria [28] Robert A Paz, The Design of the PID Controller _ Klipsch School of Electrical and Computer Engineering, June 12, 2001 [29] S Lim and K Nam _ Loss-minimising control scheme for induction motors _ IEE Proc-Electr Appl, Vol 151, No 4, July 2004 [30] The Development of the Electric Motor – www.sparkmuseum.com ... moment trực tiếp động khơng đồng có khơng có xem xét tổn hao sắt từ - Mô điều khiển moment trực tiếp động không đồng kỹ thuật khơng cảm biến (MRAS) có khơng có xem xét tổn hao sắt từ - Mô điều khiển. .. khoa học việc xem xét yếu tố tổn hao sắt từ động điều khiển động phương pháp điều khiển moment trực tiếp chưa đề cập nhiều Đặc biệt, động ni biến tần việc xem xét tổn hao sắt từ có ý nghĩa việc... 2.2 Mơ hình động xem xét tổn hao sắt từ Vì phương pháp điều khiển moment trực tiếp giải thuật điều khiển sử dụng hệ tọa độ cố định stator (αβ) nên mơ hình động có xem xét tổn hao sắt từ khảo sát