Truyền động điện thông minh nguyễn phùng quang, andreas dittrich

THƯ VIỆN ĐẠI HỌC NHA TRANG M 621.3 Ng 527 Qu ền động diện lông minh Nguyễn Phùng Quang - Andreas Dittrich Truyền động điện thông minh In lần thứ ba có sửa chữa NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2006 Lời nói đầu Cuốn sách tác giả chủ đề xuất năm 1996 với nội dung chủ yếu chức hệ thông thuyền động Nhô cách diễn đạt vấn đề gần gũi với thực tiễn, dễ tiếp thu đơì với người ứng dụng, sách nói bạn đọc đón nhận cách trân trọng Tuy nhiên, từ đến sáu năm, tính xác từ thịi điểm bắt đầư ấp ủ cuô’n sách vào năm 1993, chín năm trơi qua Trong khoảng thời gian đó, nhờ nỗ lực nghiên cứu phát triển, truyền động điện xoay chiều ba pha đạt tới mức độ gần hồn thiện chất Chính vậy, cuổn sách cần phải phản ánh thực tế Do vịng điều chỉnh cấp (chủ yếu điều chỉnh mômen, tốc độ quay vị trí) có nhiệm vụ chế ngự hệ thơng vơ đa dạng, sách tập trung vào vấn đế chế ngự động Khi thiết kế hệ thông phức hợp, tính tốn tơi ưu vịng điều chỉnh chúng, kỹ sư thường xuất phát từ đặc điểm lý tưởng chế chấp hành "Truyền động xoay chiều ba pha", đặc điểm chức gần động định Các chức gần động sỏ hệ truyền động chia thành hai nhóm sau: N hóm thuật tốn sở điều chỉnh dòng stator, điều chế vector điện áp quan sát từ thơng N hóm thuật tốn nâng cao nhận dạng thích nghi tham số’, điểu khiển tối ưu trạng thái động Thực tế cho thấy, hệ thông thông thường cài đặt nhóm thứ hoạt động tốt mà khơng cần đến nhóm thứ hai Mặt khác, hệ thơng có khả hoạt động tơt tích hợp thêm nhóm th u ậ t tốn nâng cao, chất lượng hệ nâng lên cách rõ rệt Vì nói, hệ thơng hồn hảo phải có hai nhóm chức năng, mức thỏa mãn địi hỏi tính thơng minh hệ thơng Sau giới thiệu vắn tắ t cấu trúc hệ truyền động điện xoay chiều ba pha (điều khiển theo phương pháp tựa theo từ thông rotor) chương 1, chương trình bầy kỹ lưỡng vấn đề điều chê điện áp ba pha khơng gian vector Chương có nhiều ví dụ thực tiễn minh họa, giúp bạn đọc dễ dàng áp dụng lý thuyết, đồng thời giới thiệu sô' phương thức điều chế đặc biệt Xuất p h át từ phương trình sơ, chương dẫn dắt mơ hình liên tục gián đoạn động dị rotor lồng sóc động đồng kích thích vĩnh cửu Chương trả lời câu hỏi đo đạc giá trị thực tựa hương từ thơng Trong đó, vấn đề thu thập giá trị tốc độ quay không cần đo (Speed Sensorless Control) đề cập tối Chương giới thiệu chi tiết phương pháp thiết kế khâu điều chỉnh vector dịng với động học độ xác cao, xuất phát từ mơ hình gián đoạn đơi tượng động Các thiết kế xét tới điều kiện biên hệ thông kỹ thuật thu thập giá trị thực, hay module vector điện áp stator bị hạn chế Việc tự tham số hóa hệ thơng, tự thích nghi tham số khả tự đưa vào vận hành đểu phải dựa tham số thu được: Hoặc từ nhãn máy từ phép nhận dạng Off-line, với hỗ trợ sơ đồ thay động Chương xử lý tồn mảng vấn đề Chương giải vấn đề nhận dạng thích nghi trực tuyến (On-line) số thòi gian rotor, tham số phụ thuộc nhiều vào trạng thái vận hành động (bão hịa từ, rihiệt độ cơng tác), lại giừ vai trị định đốì với độ xác góc tựa chất lượng hệ thơng Cuối cùng, phải nhấn mạnh rằng: Đối với hệ chất lượng cao, việc nâng hiệu tiết kiệm lượng sử dụng tổ hợp "Biến tần/Động cơ" có vai trị khơng phần quan trọng đơi với kinh tế quốc dân~ Khả tận dụng tối đa dòng/áp mà biến tần cung cấp khả tận dụng động ưu mômen quay hay tối ưu hiệu suất, thực cách điều khiển có mục tiêu từ thơng rotor, tức điều khiển trạng thái động (chương 8) Các phụ lục tập hợp chương giúp bạn đọc bổ sung số vấn dê' cần thiết thực hành hệ thống Khi viết, tác giả cô' gắng trình bầỵ vấn đề cách sống sủa, gắn với thực tiễn Tác giả trọng khả ứng dụng giải pháp Vì vậy, trình tự thiết kế mô tả kỹ lưỡng minh họa dễ hiểu cơng thức, hình ảnh, đồ thị phụ lục Cuốn sách bắt nguồn từ kết nghiên cứu phát triển hai tác giả thập kỷ Hầu hết kết áp dụng cơng nghiệp, phần cấp phát minh Hy vọng cuôn sách đem lại cho bạn đọc gợi ý, mà giải pháp thực cho hệ thơng mà bạn đọc có ý định xây dựng Tác giả cảm ơn TSKH Dittrich (Thụy Sĩ) đồng ý để tác giả đưa vào sách nội dung sách chung [1.6], xuất năm 1999 CHLB Đức Xin cảm ơn vợ tôi, TS Trần Thị Thu Hương, người không nhẫn nại chịu đựng trễ nải gia đình tác giả q trình viết, mà cịn tìm cách hỗ trợ động viên tác giả hoàn thành sách, cảm ơn chị Nguyễn Thị Ngọc Khuê, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, kiên trì chị đợi ngưịi viết liên tục lỡ hạn giao sách, hỗ trợ tạo điều kiện để sách nhanh mắt bạn đọc Dù viết cẩn thận, sách khó tránh khỏi cịn sai sót Mọi lời góp ý, nhận xét, xin bạn đọc gửi Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, hay Khoa Điện - Trưòng đại học Bách khoa Hà Nội, xin chân thành cảm ơn Hà Nội, xuân Nhâm Ngọ 2002 Tác giả Tái lẩn thứ Sau hiệu đính sô' lỗi chê' nhỏ, ‘Truyền đông điện thơng minh“ tái khơng có thay đoi nội dung Xin chân thành cảm ơn bạn đọc sử dụng sách Mục lục Lời nói đẩu Trang Khái quát cấu trúc hệ truyền động điện xoay chiểu ba pha diều khiển tựa theo từ thông rotor 1.1 1.2 1.3 Vector không gian hệ tọa độ từ thông Cấu trúc hệ điều khiển tựa theo từ thông rotor Tài liệu tra cứu Điều khiển nghịch lưu theo phuơng pháp điểu chế vector không gian 11 2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.5 2.5.1 2.5.2 2.6 Nguyên lý điều chế Cách tính xuất thịi gian đóng, ngắt van Các hạmẹhếcủa thuật tốn Vùng có ích vùng cấm mặt phang vector Tính đồng giũa điều chê điện áp xử lý số liệu Ánh hưởng thịi gian an tồn phương pháp bù Ví dụ ứng dụng Điệu chế vi điểu khiển SAB 80C166 D iều chế vi xử lý tín hiệu TMS320C20/C25 Điều chế với cấu hình hai vi xử lý Các dạng điều chế đặc biệt Điều chế hai nhánh van Điểu chế đồng Tài liệu tra cứu 13 18 20 20 22 23 25 27 30 36 40 40 42 43 Mơ hình động phục vụ thiết kế khâu điểu chỉnh khâu quan sát 45 3.1 Khái quát phương thức mô tả không gian trạng thái Mơ hình trạng thái miền thời gian Mơ hình trạng thái gián đoạn Động dị rotor lồng sóc (ĐCDB) Mơ hình trạng thái liên tục ĐCDB hệ tọa độ stator cô"định hệ tọa độ đồng từ thông 45 3.1.1 3.1.2 3.2 3.2.1 45 47 53 54 I Mơ hình trạng thái gián đoạn ĐCDB Động đồng kích thích vĩnh cửu Mơ hình trạng thái liên tục ĐCĐB hệ tọa độ đồng từ thơng Mơ hình trạng thái gián đoạn ĐCĐB Quy ước chung cho mơ hình dòng hai loại động Tài liệu tra cứu 62 69 69 Các vấn dể đo giá trị thực tựa hướng theo từ thông rotor 77 Đo dòng điện stator Đo tọic độ quay Các khả tính tốc độ quay khơng cần đo Ví dụ truyền động dùng ĐCDB khơng đo tốic độ quay Ví dụ truyền động dùng ĐCĐB khơng đo tóc độ quay Tựa theo từ thông vấn đề nẩy sinh Nguyên tắc tính từ thơng rotor truyền động sử dụng ĐCDB Xác định giá trị chủ đạo cho khâu ĐC dòng stator Các vấn đề nẩy sinh chế độ làm việc gián đoạn hệ thông điều chỉnh Tài liệu tra cứu 78 80 72 74 76 86 89 95 97 98 104 105 109 Áp đặt nhanh mômen quay sỏ điều chỉnh dòng stator 113 Khái quát phương pháp điều chỉnh dòng sử dụng Điểu kiện biên hệ thống, hàm truyền đạt mục tiêu hàm đặt khâu điều chỉnh Thiết kê khâu ĐC vector dịng stator có tốíc độ đáp ứng hữu hạn Thiết kế khâu ĐC có tốc độ đáp ứng tức thời (DeadBeat Response) đo tức thòi giá trị thực dịng stator Thiêt kê khâu ĐC có tốc độ đáp ứng tức thời (DeadBeat Response) đo tích phân giá trị thực dịng stator Thiết kế khâu ĐC có tốc độ đáp ứng hữu hạn (Finite Response Time) Thiết kế khâu ĐC trạng thái vector dòng stator có tốc độ đáp ứng hữu hạn Ma trận hồi tiếp trạng thái K Ma trận lọc đầu vào V Xử lý điện áp stator vào giới hạn 114 125 129 130 134 136 137 138 140 142 5.5.1 5.5.2 5.6 Sách lược quy đối giới hạn module vector điện áp sang thành phần Sách lược hiệu chỉnh ngược giới hạn điện áp Tài liệu tra cứu 145 151 153 Sơ đồ thay phuơng pháp thu thập tham số hệ thống 157 6.1 6.1.1 6.1.1.1 6.1.1.2 6.1.1.3 6.1.2 6.2 Sơ đổ thay vối tham số"hằng Sơ đồ thay máy điện dị rotor lồng sóc Sơ đồ thay dạng chữ T Sơ đồ thay dạng chữ Hđảo Sơ đồ thay dạng chữ H Sơ đồ thay máy điện đồng Mơ hình hóa phần tử phi tuyến máy điện dị rotor lồng sóc Tổn hao sắt từ Hiệu ứng dã n dịng dã n từ thơng Hiện tượng bã hịa sắt từ Các tham sơ' q độ Tính tốn tham sơ' từ nhã n động Tính tham sơ' biết coscp ĐCDB Tính tham sơ' khơng biết coscp ĐCDB Tính tham sô' đôi với ĐCĐB Nhận dạng tham sô' ĐCDB động đứng im Mỏ đầu Đặc tính dịng - áp nghịch lưu, điện trở stator điện cảm tản độ Nhận dạng điện cảm điện trở rotor phương pháp đặc tính tần sơ' Cơ sở lý thuyết ứng dụng để nhận dạng điện trỏ rotor, điện cảm tản Chọn tối ưu tần sơ' kích thích sỏ phương pháp hàm nhậy Đặc điểm nhận dạng điện cảm (hỗ cảm) đường đặc tính từ hóa Nhận dạng điện cảm stator dòng chiều Tài liệu tra cứu 158 158 158 160 161 162 162 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.4 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.4.3.1 6.43.2 6.4.3.3 6.4.4 6.5 163 166 170 175 176 177 180 181 182 182 184 186 186 189 191 193 194 Thích nghi trục tuyến số thdi gian rotor động dị 197 7.1 7.2 7.3 7.3.1 7.3.2 Đặt vấn đề Hệ thơng hóa phương pháp thích nghi Thích nghi điện trở rotor theo phương pháp mơ hình Khâu quan sát động học hệ thơng Mơ hình sai sô' 197 203 207 208 211 Ill 7.3.2.1 7.3.2.2 7.3.3 7.3.4 7.3.5 7-4 Mơ hình điện áp stator Mơ hình cơng suất Độ nhậy tham số Ảnh hưởng tổn hao sắt từ Thích nghi chế xác lập chế độ động Tài liệu tra cứu 211 214 216 220 222 226 Điều khiển tối ưu trạng thái hệ thống truyền động điện dị 229 8.1 8.2 229 230 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4 8.3.5 8.4 8.5 8.6 Đặt vấn đề Sách lược điều khiển tơíì ưu hiệu suất (tối ưu tổn hao) Sách lược điều khiển tối ưu mômen quay Dải tốc độ danh định Dải tốc độ có suy giảm từ thơng phía cao Dải tốc độ có suy giảm từ thơng phíạ thấp Luật điều khiển chung cho chế độ cận xác lập Động học mơmen nghịch lưu mỏ hồn toàn So sánh sách lược tối ưu Điều chỉnh từ thông rotor Tài liệu tra cứu Phụ lục 9.1 9.2 9.3 Chuẩn hóa - Bước chuẩn bị lập trình quan trọng Ví dụ minh họa gián đoạn hóa mơ hình mục 3.1.2 v ề vấn đề ứng dụng phương pháp bình phương sai phân bé Đơi lời kết thúc Tài liệu tra cứu 259 259 262 264 267 273 Ký hiệu chữviết tắt Ký hiệu Các chữ viết tắt 275 275 277 9.4 9.5 10 10.1 10.2 Danh mục từ tra cứu 233 233 237 241 244 247 251 254 257 Khái quát cấu trúc hệ truyền động điện xoay chiều ba pha điểu khiển tựa theo từ thơng rotor Đơì với động chiều (ĐCMC) ta biết rằng: Có điều khiển độc lập hai thành phần dịng tạo từ thơng (dịng mạch điện kích thích) dịng tạo mơmen quay (dòng mạch điện phần ứng) Do hai mạch điện ĐCMC hồn tồn cách ly, ta thu thuật tốn điểu chỉnh đơn giản đòi hỏi vi xử lý lượng thời gian tính khơng lốn Đây nguyên nhân đưa ĐCMC vượt trưốc năm đầu ứng dụng điều khiển số hệ thông điều khiển truyền động, đặc biệt hệ có chất lượng cao Ngược lại, hệ thơng cuộn dây nguồn cấp điện ba pha, động xoay chiều ba pha (ĐCXCBP) có cấu trúc phức tạp gây khó khăn đáng kế cho việc mơ tả tốn học đặc điểm cách ly kế Vì vậy, mục đích phương pháp tựa theo từ thơng rotor (T1R) là: tạo cơng cụ cho phép tách thành phần dịng tạo từ thơng dịng tạo mơmen quay từ dịng điện xoay chiều ba pha chay cuộn dây stator động Hệ truyền động điều khiển theo kiểu T 1R hệ hoạt động dựa nguyên tắc điều khiển cách ly thành phần dòng kể nhờ mạch vòng điều chỉnh dịng stator (là mạch vịng tồn hệ) Phương thức điều khiển kiểu T4R thuộc lớp phương pháp điều khiển vector đơi vói máy điện 1.1 Vector không gian hệ tọa độ từ thông Ba dịng pha hình sin phía stator isu, isl ím, ĐCXCBP khơng nơi điểm trung tính U + U í ) + M ‘) = ° d-1) mô tả dạng vector is(t) quay khơng gian với tần sơ'stator fs (Hình 1.1, xem [1.3], [1.4] [1.5]): i, = | [ i su (t) + L (0 ej ‘ + L (0 erl~:Ị ; = 2tt/3 (1.2) Lúc này, ba dòng pha hình chiếu vector is xuống trục cuộn dây tương ứng Tương tự, ta biếu diễn đại lượng ba pha khác điện áp atator, từ thông stator rotor dưỏi dạng vector Khái quát càu trúc hộ truyền động điện xoay chiểu ba pha u s, 1Ị)Svà 1|), T ất vector quay xung quanh gốc tọa độ với tốc độ góc rợ, H ình 1.1 Xây dựng vector dòng stator từ ba dòng pha Nếu ta hìn h dung hệ tọa độ với hai trục d q, quay đồng vối vector ỏ hìn h '1.1, ta có th ể biểu diễn tấ t vector dạng th n h phần sau: u sd + u s = hd + K = (1.3) V, = (động dị rotor lồng sóc1) từ thông cực lị) (động đồng kích thích vĩnh cửu2), th n h phần trục q từ thông rotor m ất ta th u tra n h rấ t rõ ràng quan hệ vật lý mômen quay, từ thông rotor thành phần dịng Có thê viết quan hệ sau: Đ CD B: Đ CĐ B: ĩ->r Tr (s) = J LmH T hd ; = l L£ V'rd mômen quay số đôi cực từ thông rotor (ĐCDB), từ thông cực (ĐCĐB) zp s t:'rd th n h phần vector dòng stato r is hỗ cảm giũa stato r rotor, điện cảm rotor sơ' thời gian rotor tốn tử Laplace Từ sau chi’ gọi động dị bộ: ĐCDB “ Từ sau gọi động dồng bộ: ĐOĐB (1.4) (1.5) 269 9.4 Đôi lời kết thúc • Chương 6: Xuất phát từ việc tìm sơ đồ thay thế, mục đích chương phương pháp tính tốn (ví dụ: từ nhã n máy) hay nhận dạng tham sô" Off-line, phục vụ tham sơ" hóa hệ thơng Đây cịn sở việc tạo cho hệ khả tự tham sơ" hóa, tự đưa vào vận hành • Chương 7: Giải vấn đề nhận dạng thích nghi sô" thời gian rotor Tn tham sô' phụ thuộc nhiều vào chê' độ vận hành (bã hịa từ, nhiệt độ động cơ) có ý nghĩa định tới chất lượng toàn hệ Bổ xung chương vào hình 9.1 ta có cách nhìn bao quát ý nghĩa chương đơ'i với tồn cấu trúc hệ thống hình 9.2 Điều chỉnh dẫn từ thơng (Chương 8) ĐCDB Mơ hình hóa ĐTĐK (Chương 3) Khâu quan sát từ thơng tự thích nghi tốc độ quay (Chương 4) Hình 9.2 Vai trị chương đối vói hệ thôhg TĐĐXCBP sử dụng ĐCDB Một vấn đề chắn day dứt suy nghĩ nhiều bạn đọc: Đó vấn đề cài đặt thuật tốn sở kỹ thuật vi xử lý Nếu ngược dòng thời gian trỏ trước độ ba năm, việc sử dụng vi xử lý tín hiệu1 (đặc biệt loại có dấu phẩy động) để điều khiển truyền động cịn coi xa xỉ, thì-ở thịi điểm (do DSP có giá thành liên tục hạ tính ngày mạnh) trỏ thành điều hiển nhiên Digital Signal Processor, viết tắt: DSP Phụ lục 270 Để minh họa nhu cầu kỹ thuật điều khiển truyền động điện nói riêng, điều khiển máy điện nói chung, ta hã y quan sát hình 9.3 u a -M Đ N u s g ^ ỹ - H ình 9.3 Cấu trúc hệ thống điều khiển máy phát điện chạy sức gió tài liệu [9.4], MĐDBNK: máy điện dị nguồn kép, MĐN: máy đóng ngắt, CL: chỉnh lưu, NL: nghịch lưu Sẽ có bạn đọc nêu câu hỏi: Tại lại lấy ví dụ thiết bị phát điện chạy sức gió để đưa vào sách truyền động? Đây câu hỏi dường có lý, sọng vấn đề đặt khơng hẳn Lúc bàn tới cơng cụ DSP, hình 9.3 ví dụ qua thực tiễn, giúp lý giải vân đề tốt Hình 9.3 giới thiệu hệ thống điều khiển máy phát điện chạy sức gió, sử dụng MĐDBNK1 (cịn gọi máy điện rotor ruột quấn) Do nhu cầu điều khiển dòng lượng chẩy theo hai phía (từ máy điện lên lưới, hay từ lưới xuống máy điện), phần thiết bị CL khơng có nhiệm vụ chỉnh lưu theo nghĩa thơng thường, mà cịn có nhiệm vụ nghịch lưu giống phần thiết bị NL Dễ dàng thấy rằng, để làm vậy, phần cứng điều khiển phải có hai điều chế để ĐCVTKG khiển CL/NL hai phía Với tính DSP-Controller cách độ ba năm trước, ta phải sử dụng hai DSP cho hệ thống hình 9.3 Đối với hệ thống TĐĐXCBP, • Cơng st hệ thơhg nhỏ' Khi phía CL cần sử dụng cầu chỉnh lưu thông thường đủ Động trình hã m động cd chẩy ngược từ ĐCXCBP mạch chiều trung gian tiêu tán nhò điện trở hã m, điều khiển theo'nguyễn tắc điều chế bề rộng xung bồi van bán dẫn Doubly-fed Induction Machine 271 9.4 Đôi lời kết thúc • Cơng suất động lớn, lớn: Lúc áp dụng phương thức tiêu tán (bỏ cách lă ng phí) lượng điện trở Thiết bị phía CL phải có khả hoàn nguyên động hã m trở lại lưới Điều dẫn đến phần cứng điều khiến ĐCXCBP phải có khả giống hệt ví dụ hình 9.3: Gồm hai DSP, DSP điều khiển phía biến tần Một phần cứng có hai DSP thường đắt tiềm ẩn nhiều nhược điểm phương diện điểu khiển thời gian thực1, lẽ hai DSP phải thường xuyên trao đổi liệu với qua RAM hai cửa2 Sẽ lý tưởng, có loại DSP với hai PWM3 phiến, cho phép DSP khiển đồng thời hai phía GL/NL theo thuật tốn ĐCVTKG Dấu hiệu đáng mừng thời gian qua: Một sơ" tập đồn sản xuất linh kiện bán dẫn nhận biết nhu cầu kể thực tiễn công nghiệp cho đời DSP với tính tương ứng, bên cạnh cải thiện khác vê ngoại vi phiến a ) V í d ụ h ọ D S P F x c ủ a M o t o r o l a [ ] Đây loại DSP-Controller Motorola tung thị trường khoảng đầu năm 2001 quảng cáo nhiều khả điều khiển đông thời hai ĐCXCBP kỹ thuật Robot qua hình ảnh sau: S e r ia l In te r f a c e H ỉnh 9.4 Hình ảnh quảng cáo DSP56F80X cùa Motorola Thành viên DSP56F805 họ có thông sô quan trọng liên quan tới điều khiển truyền động sau đây: • DSP 16-Bit với cấu trúc Bus Harvard phiến Tần số Clock 80MHz • Bộ nhớ on-chip: 2k xl6 Program Flash, k x l6 Data Flash, 512x16 Program RAM, 2kx 16 Data RAM Real Time " Dual-Port RAM Puls Width Modulation Phụ lục 272 • Boot Flash 2kx 16 • 12 kênh PWM với độ phân giải 15-Bit • biến đổi ADC 12-Bit, tổng cộng kênh, thòi gian biến đổi 200ns Q trình biến đổi đồng với PWM • Có khâu hỗ trợ đo tốc độ quay máy KVX1 • Hỗ trợ CAN2 Bus Version 2.0 b ) V i d ụ h ọ T M S F X X c ủ a T e x a s I n s tr u m e n ts [ ] • DSP 16-Bit với cấu trúc Bus Harvard phiến Tần số Clock 150MHz (chu kỳ lệnh 6,67ns) • Bộ nhố on-chip: tối k x l6 Program Flash, Blocks k x l6 Single-Access RAM (SARAM), Block k x l6 SARAM, Blocks lk x 16 SARAM • Boot ROM 4k X16 • 12 kênh PWM vối độ phân giải 16-Bit • biến đổi ADC 12-Bit, tổng cộng 16 kênh, thời gian biến đổi đơn 200ns, thời gian biến đổi chồng kênh3 60ns Quá trình biến đổi đồng vối PWM • Có khâu hỗ trợ đo tốc độ quay máy KVX • Hỗ trợ eCAN4 Điểm qua vài ưu điểm hai họ trên, ta thấy xu hướng cải thiện họ DSP-Controller sau: • Các phép tính nâng độ xác tốc độ lên cao • Độ phân giải PWM ADC nâng lên phù hợp với yêu cầu thực tiễn Tôc độ biến đổi ADC cao • Có khả điều khiển đồng thời hai khâu nghịch lưu độc lập • Có thể thực Hardware điều khiển gần không cần nhố ngoài, đầy đủ nhớ Flash (ghi, xóa được) phiến Khâu Quadrature Decoders Controller Area Network Pipeline Conversion Enhanced Controller Area Network 273 9.5 Tài liệu tra cứu 9.5 Tài liệu tra cúu [9.1] Rojiani K B Programming in with numerical methods for engineers Prentice-Hall International, Inc 1996 Sedgewick R Algorithmen in Addison-Wesley 1992 William H p.; Saul A T.; William T V.; Brian p F Numerical Recipes in C: The A rt o f Scientific Computing Second Edition, Cambridge University Press, 1996 Quang Ng Ph.; Dittrich A.; Thieme A Doubly-fed induction machine as generator: control algorithms with decoupling o f torque and power factor Electrical Engineering, 10/1997, pp 325 -3 Motorola: DSP56F801/803/8 /8 - 16-Bit Digital Signal Processor User’s M anual 2001 Texas Instruments: TMS320F28xx - Digital Signal Processors Product Preview, 2001 [9.2] [9.3] [9.4] [9.5] [9.6] c c 10 Ký hiệu chữ viết tắt 10.1 Kỷ hiệu a) Các kỷ hiệu sử dụng e Sức từ động cảm ứng Vector dòng từ hóa K i» Vector dịng nhánh ngang (của sơ đồ thav thế), vector từ thơng móc vịng hnd Dịng nhánh ngang (của sơ đổ thav thê), từ thơng móc vịng: thành phần trục d i» Vector dịng stator »í- ì: Vector is: hộ tọa độ dq, a(ỉ Dòng pha i»f> lf!W ^Sib Isq Thành phần dòng stator trục d , trục q ^.Vf7ĩ Thành phẩn dòng stator trục ơ, trục ¡i Mômen tải, mômen động mv r" v Vector điện áp chuẩn U0.1 Vector biến phải, biên trái Up’ u, us Vector điện áp stator >«: ^sd> U-sq ^s V«/» v u- ^v+» Vv_, vw+, vw ZP zm ZADC b) Các số f M ® Viết cao, bên p h ả i: đại lượng biểu diễn hệ tọa độ dq Viết cao, bên phải: Giá trị trung bình Viết cao, bên p h ả i : đại lượng biểu diễn hệ tọa độ afì 277 10.2 Các chữ viết tắt Viết cao, bên phải' Giá trị đặt (giá trị chủ đạo, giá trị cần, set point) Có dấu bên trên: Đại lượng tính được, quan sát Có dấu bên trên: Giá trị đo tích phân c ) M a tr ậ n , v e c t o r v c c k ý h i ệ u k h c Á, o B, H E(s) h I K N Q ị Rm, R", Rp s s V V X, X, u , u y,y* z Ma trận hệ thông: liên tục, gián đoạn Ma trận đầu vào (mơ hình liên tục, gián đoạn) Hàm nhậy Ma trận nhiễu Ma trận đơn vị Ma trận phản hồi Ma trận ghép phi tuyến Ma trận rỗng Hệ sô' chất lượng Ma trận điều chỉnh vector dịng stator Khơng gian vector Toán tử Laplace Hàm tổn thất Hàm Lyapunov Ma trận lọc đầu vào Vector trạng thái, vector biến vào Vector sai lệch dòng, vector sai lệch dòng hiệu chỉnh Vector biến ma trận ĐC dòng, vector biến hiệu chỉnh ma trận ĐC dịng Tốn tử z Ma trận chuyển trạng thái 10.2 Các chữ viết tắt ADC Can CL DFT DSC DSP DTC ĐC Analog to Digital Converter Controller Area Network Chỉnh lưu Digital Fourier Transformation Direct Self-Control Digital Signal Processor Direct Torque Control Điều chỉnh 278 ĐCDB ĐCĐB ĐCHNV ĐCMC ĐCNC ĐCVTKG ĐCXCBP ĐK ĐKĐC đlđk đtđk EKF EPROM FRT GTĐ IGBT KF Kvx LĐC pP, |tC MĐDB MĐDBNK MĐĐB m htt m ras NFO NL PSD PWM QS RAM RFO SARAM SFO SĐTT rR TĐĐMC tđđxcbp ttđc ttnd udc V co VFC XCBP 10 Ký hiệu chữ viết tát Động dị (rotor lồng sóc) Động đồng (kích thích vĩnh cửu) Điều chế hai nhánh van Động chiều Điều chỉnh, nhiều chiều Điều chế vector không gian Động xoay chiều ba pha Điều khiển Điều khiển / điều chỉnh Đại lượng điều khiển Đối tượng điều khiển Extended Kalman-Filter Erasable Programmable Read-only Memory Finite Response Time Góc tuyệt đối Insulated Gate Bipolar Transistor Kalman-Filter Khắc vạch xung Luật điều chỉnh Microprocessor, Microcontrollèr Máy điện dị Máy điện dị nguồn kép Máy điện đồng Mơ hình từ thơng Model Reference Adaptive System Natural Field Orientation Nghịch lưu Phase Sensitive Detector Puls Width Modulation Quan sát Random Acess Memory Rotor Flux Orientation Single-Access RAM Stator Flux Orientation Sơ đồ thay Tựa theo từ thông rotor Truyền động điện chiều Truyền động điện xoay chiều ba pha Thuật toán điềụ chỉnh Thuật toán nhận dạng Up / Down Counter Voltage Controlled Oscillator Voltage to Frequency Converter Xo.ay chiều ba pha Danh mục từ tra cứu A ADC 78, 272 ADMC300, ADMC331 26 ảnh hưởng tương tác 7, 67 Analog to Digital Converter 78 Anti-Reset Windup 124 B bão hòa từ 102, 163, 170, 241 bilinear 46, 61 bình phương sai phân bé phương pháp - 192, 264 c CAN 272 Cayley-Hamilton định lý - 51, 139 cấu trúc - Bus Harvard 272 - hệ TĐĐXCBP - kinh điển chất lượng tiêu - 107 chế độ - động 147, 148, 238 - máy phát 147, 148, 238 chu kỳ -trích mẫu 63, 1Ọ5, 108, 193, 249,254 -xu n g ,3 ,4 ,7 chuẩn hoa 259 chuỗi khai triển - 50,63,262 cosy> 177, 180 Controller Area Network 272 Enhanced - 272 cực sô' đôi - D dấu phẩy - động 259 - tĩnh 259 trượt - 259 Dead-Beat 113, 128, 130, 134, 139, 151 Digital Signal Processor 25, 269 Direct Self-Control Direct Torque Control dịng - tạo từ thơng 3, 177, 236 - tạo mômen 3, 178, 223 DSP-Controller 25, 271 DSP56F805, DSP56F807 26, 271 Đ ĐCDB 2, 53, 62, 89, 98, 113, 129, 131, 132, 142, 158, 177, 184, 197, 268 ĐCĐB 2, 8, 69, 72, 95, 113, 129, 133, 142, 181, 268 ĐCMC ĐCVTKG 6, 26, 53, 270 điện áp - rotor 54, 103, 159 - stator 54, 69, 159 điện cảm - khe hở khơng khí 173 - rotor - stator 182, 193, 264 280 -'tĩnh 171 - vi sai 171, 175 - pha 192 - pha 192 điện cảm tản 160, 166, 180, 182, 186, 218 - độ 175, 180, 183 - tĩnh 183 tổng - 160, 161 điện trở - rotor 199, 209, 223 - stator 179, 185, 218 điều chế - bề rộng xung 15 - đồng 42 - hai nhánh van 40 - không đồng 42 nguyên lý - 13 điều chỉnh - ba điểm 117 - dòng stator 113 - hai điểm 115 -k iểu dự báo 119 - nhiều chiều 113 - trạng thái vector dịng 137, 141 - tuyến tính 122 - từ thơng 254 - vector dịng 129, 135 điều khiển - kiểu T4R - nghịch lưu 11 - thòi gian thực 36 - tối ưu hiệu suất 230, 253 - mômen 233, 239, 253, 256 - tối ưu tổn hao 233 - tốì ưu trạng thái 229 - vector điểu kiện biên 125, 253 đo - dòng stator 78 - tốc độ quay 80 đốỉ tượng - điều Ithìển hai chiều Danh mục từ tra cứu đồng - xử lý tín hiệu điều che 22 động - chiều - xoay chiều ba pha E Encoder 77 EPROM 116 Euler phương pháp - 50, 108, 262 F Finite Response Time 126, 136 Fourier biến đổi - 188, 204 G giá trị - chủ đạo 104 - thực 4, 77, 114 giới hạn 142, 146, 200, 229, 237, 241 - đại lượng điều khiển 143 góc phần sáu (sectc 16 H H8/3067 26 hài - 79 hàm nhậy phương pháp - 183, 189 số - thòi gian rotor 2, 178, 201, 255 - thòi gian stator 180 - từ thẩm 164, 167 hệ - phi tuyến yếu 46, 62, 72 - tuyến tính hệ sơ" hàm 46, 62 - tuyến tính hệ sơ' 47 hệ số tan 160, 172, 179, 249 281 Danh mục từ tra cứu hệ sô"trượt 198, 220 hệ tọa độ chuyển - 5, 68 - từ thơng 1, 69 hiệu ứng - dã n dịng 166, 190 - dã n từ thông 166 - mặt ngồi 188 hốn vị phần tử - 266 hỗ cảm 2, 159, 191 - vi sai 188 ỉ Incremental Encoder 77, 80 K - dòng 65, 67, 74 - điện áp stator 212, 217 - lỗi tham số’ 197 - sai sô' 211, 224 - trạng thái 45 - trạng thái gián đoạn 47, 62, 66, 72 - trạng thái liên tục 54, 56, 59, 69 - từ thông 65, 67, 92, 103 - vector điện áp stator 213, 224 mơmen phương trình - 54 MRAS 86, 90, 204 Multivariable Feedback Controler 113 Kalman Filtering 86, 205 L Lagrange hàm - 240 Luenberger khâu QS - 89, 206, 208 Lyapunov 90 M ma trận - hệ thông 49, 172 - hồi tiếp trạng thái 138 - lọc đầu vào 138, 140 - độ trạng thái 49, 66, 73 máy - đo góc tuyệt đối (GTĐ) 77 - khắc vạch xung (KVX) 77, 80 Microcontroller 25 Microprocessor 25 MHTT Model Reference Adaptive System 86 mơ hình 100 - cơng suất hữu công 215 - công suất vô công 214, 217, 225 nam châm 95 - vĩnh cửu 69 Natural Field Orientation 9, 101 nghịch lưu 109, 247 độ mở - 261 ngắn mạch - 23 sơ đồ mạch - 12 ngoại vi 25 nhãn động 176 nhận dạng 88, 182 - điện cảm stator 264 - khiông trực tuyến (Off-line) 157, 184 ’ nhậy tham sô' 216 o Off-line Identification 157 phân giải - điện áp 21, 24 - khâu ADC 85 - thời gian 21 - tô'c độ quay 82, 86 phi tuyến 282 khâu QS - 206 điều chỉnh - 114 phần tử - 162 - yếu 46 Pivot Element 266 Prediction 139 Predictive Controller 114 PWM 25, 123, 271 R Resolver 77, 83 Rotor Flux Orientation s SAB C167 25 SAB 80C166 25, 27 Sensorless 86 Self-Tuning 157 Self-Commissioning 157 Shannon lý thuyết - 107 sơ đồ thay th ế 158 - dạng chữ r 161 - dạng chữ r đảo 160, 165, 182 -d ạn g chữ T 158 Stator Flux Orientation 9, 161 Sylvester-Lagrange 263 phương pháp đa thức - 51 T tần sô' - băm xung 17, 66 - điều chế 136 - kích thích 183, 189 - trích mẫu 66 thích nghi 222 - điện trở rotor 207 - trực tuyến 197,203 thời gian - an toàn 23, 184 - đóng ngắt 18, 28, 31, 33, 38, 145 tín hiệu - kích thích pha 186 Danh mục từ tra cứu TMS 320C20/C25 26, 30 TMS 320C240/F240 26 TMS 320C32 26 TMS 320F28XX 272 tọa độ - cô' định C h i 3, 4, 145 - quay dq , , 4 - từ thông tốc độ - đáp ứng hữu hạn 126 tổn hao - đóng ngắt 15, 41 - dây đồng dẫn 230 - dịng quẩn 163 mơ hình - 164 - phụ 230 - sắt từ 163, 220, 232 - t trễ 163 Trajectory 46 trạng thái - đóng ngắt 34 khơng gian 45 - lơgich 13 trích mẫu hệ - 47 thời điểm - 79 tuyến tính hóa 46 tự chỉnh - trực tiếp (Direct SelfControl) 9, 86 - mômen trực tiếp (Direct Torque Control) 9, 86 tựa - hướng trường tự nhiên (Natural Field Orientation) 9, 86 , 101 - theo từ thông rotor (Rotor Flux Orientation) 1, 86, 97 - theo từ thông stator (Stator Flux Orientation) 9, 86, 161 từ thơng - 170 - cực 2, 69, 70, 95, 182 dải tốc độ có suy giảm - 237, 241, 253 283 Danh mục từ tra cứu điều chỉnh - 254 - móc vịng 172 phương trình - 54 - rotor 2, 77, 131, 229 - stator 193 tỷ sô'truyền 159 T4R 1, 7, 69, 181, 197, 234, 244 V van - IGBT 11 - nghịch lưu 185 vector - biên phải, biên trái 13, 18 - dòng stator 3, 8, 181 - điện áp chuẩn 12 - không gian - lỗi trạng thái 90 - từ thông rotor 101 xây dựng - VFC 80 ~ vi điều khiển 25, 47 vi xử lý 25, 268 - tín hiệu 25 Voltage to Frequency Converter 78 vùng cấm điện áp 21 vùng có ích 20 X xung kích thích 15 Nguyễn Phùng Quang - Andreas Dittrich Truyền động điện thông minh Intelligent Electric Drives: the State of the Art Chịu trách nhiệm xuất bản: Biên tập: Trình bầy chế bản: Vẽ bìa: PGS TS Tơ Đăng Hải Nguyễn Ngọc Nguyễn Phùng Quang Trần Thắng Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 70 Trần Hừng Đạo, Hà Nội In 1.000cuốn, khổ 16 X 24cm, tạí Xương in NXBVăn hoá Dântộc Quyết định xuất số: 409-2006/CXB/66-33/KHKTngày 7/9/2006 In xong nộp lưu chiểu Quý IVnăm2006 .. .Nguyễn Phùng Quang - Andreas Dittrich Truyền động điện thông minh In lần thứ ba có sửa chữa NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT... phụ thuộc V íà o trạng thái động 1 Khái quát cấu trúc hệ truyền động điện xoay chiều ba pha Trong thực tiễn ta hay gặp hệ truyền động điều khiển kiểu T4R, sử dụng động đồng cực trịn kích thích... Khái quát cấu trúc hệ truyền động điện xoay chiểu ba pha diều khiển tựa theo từ thông rotor 1.1 1.2 1.3 Vector không gian hệ tọa độ từ thông Cấu trúc hệ điều khiển tựa theo từ thông rotor Tài liệu