Điều khiển máy điện không đồng bộ có xem xét ảnh hưởng của bão hòa từ

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN CÔNG PHƯỚC ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CĨ XEM XÉT ẢNH HƯỞNG CỦA BÃO HỊA TỪ Chuyên ngành: Thiết Bị, Mạng Nhà Máy Điện LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2009 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: T.S PHẠM ĐÌNH TRỰC ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… (Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị, chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… (Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị, chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… (Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị, chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Ngày ……tháng …… năm 2009 TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độc lập – Tư – Hạnh phúc TP Hồ Chí Minh, ngày …… tháng …… năm 2009 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHAN CÔNG PHƯỚC Phái: Nam Ngày tháng năm sinh: 13 – 01 – 1983 Nơi sinh: Quảng Trị Chuyên ngành: Thiết bị, mạng nhà máy điện MSHV: 01806497 I-TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CĨ XEM XÉT ẢNH HƯỞNG CỦA BÃO HỊA TỪ II- NỘI DUNG VÀ NHIỆM VỤ: - Khảo sát mơ hình động khơng đồng có xem xét ảnh hưởng bão hòa từ tổn hao sắt từ Mơ q trình hoạt động động khơng đồng có xem xét bão hịa từ tổn hao sắt từ - Mô phương pháp điều khiển định hướng từ thông rotor phương pháp điều khiển định hướng từ thông stator để điều khiển động khơng đồng có tổn hao sắt từ bão hịa từ - Tìm hiểu phương pháp điều khiển định hướng từ thông với ước lượng tốc độ động theo mơ hình điều khiển thích nghi; Mơ phương pháp điều khiển khiển định hướng từ thông rotor để điều khiển động khơng đồng có tổn hao sắt từ bão hịa từ có ước lượng tốc độ động III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ngày 03/03/2009 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 30/06/2009 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: T.S PHẠM ĐÌNH TRỰC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS PHẠM ĐÌNH TRỰC Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH tháng năm 2009 TRƯỞNG KHOA QL CHUYÊN NGÀNH LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy T.S Phạm Đình Trực tận tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức bổ ích để tơi hồn thành luận văn Chân thành cảm ơn Quý Thầy, Cô giảng dạy suốt khoảng thời gian học tập nghiên cứu Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh Xin chân thành cảm ơn gia đình, quý bạn bè cố gắng động viên tơi suốt q trình học tập Tp Hồ Chí Minh, ngày 26/06/2009 Thực Phan Công Phước -I- MỞ ĐẦU Động không đồng sử dụng rộng rãi lĩnh vực cơng nghiệp giấy, luyện kim, hóa chất, xi măng, điện, cơng nghiệp dầu khí…nhờ vào ưu điểm tính ổn định, bền vững, độ tin cậy cao, không yêu cầu bảo dưỡng thường xuyên [3] Sự phát triển mạnh mẽ tự động hóa cơng nghiệp địi hỏi cải tiến hệ truyền động điện để tăng độ ổn định, tiết kiệm điện tiêu thụ, giảm chi phí bảo trì sửa chữa tăng khả đáp ứng yêu cầu xác đồng q trình sản xuất cơng nghiệp [2] Ngày nay, với phát triển biến tần điều khiển ĐC KĐB ứng dụng ĐC KĐB máy phát không đồng hệ thống điện phân tán, việc nghiên cứu vấn đề bão hịa từ thơng máy điện ảnh hưởng đến mơ hình máy điện thu hút nhiều quan tâm nhà nghiên cứu Trong trình nghiên cứu máy điện ta giả định đường cong từ hóa xấp xỉ như đường thẳng hay từ thơng từ hóa thay đổi tuyến tính so với dịng điện Điều khơng thỏa mãn mơ hình mơ máy điện khơng đồng đồng trạng thái ổn định độ [10] Ảnh hưởng bão hịa từ thơng lên mơ hình máy dẫn đến kết sai mơ khó khăn việc dự đốn tính chất hoạt động máy điện khơng đồng Mơ hình chuẩn hệ quy chiếu dq0 ĐC KĐB thường bỏ qua yếu tố tổn hao sắt từ bão hòa từ Yếu tố bão hòa từ đề cập nhiều cơng trình nghiên cứu [9] – [20] mơ hình chưa xuất yếu tố tổn hao sắt từ Yếu tố tổn hao sắt từ làm ảnh hưởng đến độ xác phương pháp điều khiển vector [7] Vì vậy, u cầu nghiên cứu mơ hình tốn kết hợp yếu tố tổn hao sắt từ bão hòa từ phương pháp điều khiển định hướng từ thông ĐC KĐB cần thiết - II - MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I MỞ ĐẦU II BẢNG BIỂU V HÌNH VẼ VI CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU VII Chương 1: Tổng quan 1.1 Tổng quan 1.2 Những vấn đề Chương 2: Mơ hình tốn động khơng đồng có xem xét bão hòa từ tổn hao sắt từ 2.1 Mơ hình động lý tưởng 2.2 Mơ hình động khơng đồng có xem xét tổn hao sắt từ bão hòa từ 2.3 Kết luận 14 Chương 3: Mô động không đồng có xem xét tổn hao sắt từ bão hịa từ 3.1 Mơ động khơng đồng có xem xét tổn hao sắt từ bão hịa từ 15 3.2 Kết mô động không đồng ba pha có xem xét tổn hao sắt từ bão hòa từ 24 3.3 Nhận xét 28 3.4 Kết luận 29 Chương 4: Phương pháp điều khiển định hướng từ thông động không đồng 4.1 Điều khiển định hướng từ thông rotor 30 4.2 Điều khiển định hướng từ thông stator 33 4.3 Bộ nghịch lưu nguồn áp 35 4.4 Điều khiển vòng trễ 37 4.5 Kết luận 37 Chương 5: Mô điều khiển RFOC SFOC ĐC KĐB có xem xét tổn hao sắt từ bão hịa từ 5.1 Mơ điều khiển RFOC ĐC KĐB có tổn hao sắt từ bão hịa từ III 38 5.2 Mơ điều khiển SFOC ĐC KĐB có tổn hao sắt từ bão hòa từ 42 5.3 So sánh điều khiển RFOC ĐC KĐB lý tưởng ĐC KĐB có tổn hao sắt từ bão hòa từ 45 5.4 So sánh điều khiển SFOC ĐC KĐB lý tưởng ĐC KĐB có tổn hao sắt từ bão hòa từ 48 5.5 So sánh điều khiển ĐC KĐB có tổn hao sắt từ bão hòa từ hai phương pháp RFOC SFOC 51 5.6 Kết luận 54 Chương 6: Khảo sát ảnh hưởng tổn hao sắt từ bão hịa từ động khơng đồng lên ước lượng vận tốc 6.1 Ước lượng tốc độ động theo từ thông rotor 55 6.2 Bộ ước lượng theo từ thông stator 58 6.3 Mô điều khiển RFOC ĐC KĐB cótổn hao sắt từ bão hòa từ với ước lượng tốc độ động 61 6.4 Kết mô 65 6.5 Kết luận 67 Chương : Kết luận, kiến nghị 68 Chương : Trích dẫn tham khảo 70 IV DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 4.1: Điện áp pha nghịch lưu nguồn áp V 36 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Hệ quy chiếu αβ Hình 2.2: Sơ đồ tương đương động lý tưởng Hình 2.3: Hệ quy chiếu dq0 quay với tốc độ ωa Hình 2.4: Sơ đồ tương đương động có tính đến tổn hao sắt từ bão hịa từ 12 Hình 2.5: Tổn hao sắt từ theo tần số 13 Hình 2.6: Quan hệ từ thơng từ hóa, điện cảm từ hóa dịng điện từ hóa 13 Hình 3.1: Sơ đồ khối mơ ĐC KĐB có tổn hao sắt từ bão hịa từ 16 Hình 3.2: Khối biến đổi nguồn áp sang hệ quy chiếu dq0 17 Hình 3.3: Khối động đồng có xem xét tổn hao sắt từ bão hịa từ 17 Hình 3.4: Khối tính từ thơng 19 Hình 3.5: Khối tính tần số 20 Hình 3.6: Khối mơ yếu tố bão hịa từ 21 Hình 3.7: Khối tổn hao sắt từ 22 Hình 3.8: Cấu hình thơng số dùng mơ 23 Hình 3.9: Từ thơng stator 24 Hình 3.10: Từ thơng rotor 25 Hình 3.11 : Moment điện từ 26 Hình 3.13: Tốc độ động 27 Hình 3.14: Yếu tố tổn hao sắt từ bão hòa từ động khơng đồng 27 Hình 4.1: Sơ đồ điều khiển RFOC với từ thông moment lệnh 32 Hình 4.2: Sơ đồ điều khiển SFOC với từ thơng moment lệnh 34 Hình 4.3: Sơ đồ nghịch lưu nguồn áp 35 Hình 4.4: Vector khơng gian điện áp 36 Hình 4.5: Phương pháp điều khiển vịng trễ 37 Hình 5.1: Mơ RFOC với từ thơng tốc độ lệnh 39 Hình 5.2: Sơ đồ điều khiển PID moment lệnh 40 Hình 5.3: Khối ước lượng từ thơng rotor 41 Hình 5.4: Khối điều khiển định hướng từ thơng rotor 41 Hình 5.5: Khối nghịch lưu nguồn áp điều khiển vịng trễ 42 VI Hình 5.6: Mô SFOC với từ thông tốc độ lệnh 43 Hình 5.7: Sơ đồ khối điều khiển SFOC 44 Hình 5.8: Từ thơng rotor từ thơng stator 45 Hình 5.9: Moment điện từ 46 Hình 5.10: Tốc độ động 46 Hình 5.11: Dịng stator 47 Hình 5.12: Từ thơng rotor từ thơng stator 48 Hình 5.13: Moment điện từ 49 Hình 5.14:Tốc độ động 49 Hình 5.15: Dịng điện stator 50 Hình 5.15: Từ thơng rotor từ thơng stator 51 Hình 5.16: Moment điện từ (RFOC SFOC) 51 Hình 5.17: Tốc độ động (RFOC SFOC) 52 Hình 5.18: Yếu tố tổn hao sắt từ bão hòa từ ĐC KĐB 52 Hình 6.1: Sơ đồ khối ước lượng tốc độ động 55 Hình 6.2: Bộ ước lượng tốc độ động dựa từ thông rotor 58 Hình 6.3: Bộ ước lượng tốc độ động dựa từ thơng stator 60 Hình 6.4: Mơ hình Simulink điều khiển động khơng đồng SAFEIM có ước lượng tốc độ 62 Hình 6.5: Bộ ước lượng tốc độ động dựa từ thông rotor 62 Hình 6.6: Bộ điều khiển PI có anti-windup 64 Hình 6.7: Tốc độ động 65 Hình 6.8: Dịng điện từ hóa, từ thơng từ hóa điện cảm từ hóa 66 Hình 6.9: Moment điện từ, từ thơng rotor từ thông stator 66 VII Chương 6: Điều khiển có Bộ ước lượng vận tốc ϕr =Lrir + Lmis ir = 1/Lm( ϕr – Lsis) Ö Thay vào phương trình điện áp dϕ r R = − r (ϕr − Lmis ) + jωϕr dt Lr (6.6) Đặt Tr = − Lr / Rr Tích phân hai vế phương trình ta có ϕr = Tr ∫(L i m s − ϕ r + ϕ rTrωr ) dt (6.7) Viết lại hệ quy chiếu αβ ta có Tr ∫ ( L iα = Tr ∫ ( L iβ ϕα r = ϕβ r m m s s − ϕα r + ϕα rTrω ) dt (6.8) − ϕ β r + ϕ β rTrω ) dt Tốc độ rotor ước lượng phương pháp ước lượng tốc độ dựa mơ hình điều khiển thích nghi MRAC giải thuật điều khiển PI ω est = K pε + Kt ∫ ε dt (6.9) Trong ngõ vào điều khiển PI ε = ϕ β(1r)ϕα( 2r) − ϕα(1r)ϕ β( 2r) (6.10) Với (1) đại lượng mơ hình chuẩn (2) đại lượng mơ hình thích nghi Mơ hình điều khiển thích nghi thể hình 6.2 57 Chương 6: Điều khiển có Bộ ước lượng vận tốc vs is Mơ hình chuẩn (6.4) ϕr(1) Tính tốn sai số Mơ hình thích nghi (6.8) ε Bộ điều khiển PI ω est ϕr( 2) Hình 6.2: Bộ ước lượng tốc độ động dựa từ thông rotor [6] 6.2 Bộ ước lượng theo từ thông stator Bộ ước lượng tốc độ động không đồng cịn xây dựng dựa từ thông stator Tương tự ước lựơng đề cập, ước lượng sử dụng các tham số động để suy phương trình mơ hình để ước lượng tốc độ động Hai mơ hình độc lập tính tốn từ thơng stator sử dụng ước lượng Một mô hình độc lập với tốc độ rotor mơ hình lại sử dụng tốc độ ước lượng tham số Sai số hai mơ hình điều khiển cho gần không ước lượng tốc độ để tìm giá trị tốc độ ước lượng [6] Phương trình điện áp stator rotor xây dựng hệ quy chiếu dq0 với tốc độ góc dq0 quay với tốc độ ωa = sau, dϕ s dt dϕ = Rr ir + r − jωϕ r dt vs = Rs is + (6.11) Từ phương trình (6.1) dịng điện từ thơng rotor 58 Chương 6: Điều khiển có Bộ ước lượng vận tốc ir = ϕ s − Ls is Lm (6.12) LL L ϕr = r ϕ s − σ s r is Lm Lm Trong đó, σ = − L2m / ( Ls Lr ) hệ số tương quan rị tổng Thay (6.12) vào (6.11) ta có, dϕ s dt ⎛T ϕ − Ls is Tr dϕr Trσ Ls dϕr TσL ⎞ + − − jωr ⎜ r ϕ s − r s is ⎟ = s Lm Lm dt Lm dt Lm ⎝ Lm ⎠ vs = Rs is + (6.13) Nhân hai vế cho Lm/Tr xếp lại, vs = Rs is + dϕ s dt ⎛1 ⎞ ⎞ dϕ ⎛ L di = ⎜ − jωr ⎟ ϕ s + s − ⎜ s − jωrσ Ls ⎟ is − σ Ls s dt ⎝ Tr dt ⎝ Tr ⎠ ⎠ (6.14) Từ ta có phương trình vi phân tính từ thơng stator sau dϕ (1) s = vs − Rs is dt dϕ ( 2) s ⎛ est = ⎜ jω − dt Tr ⎝ ⎞ ⎛ Ls ⎞ dis est ⎟ ϕ s + ⎜ − jω σ Ls ⎟ is + σ Ls dt ⎠ ⎝ Tr ⎠ (6.15) Trong ω est tốc độ ước lượng, mơ hình (1) mơ hình chuẩn độc lập với tốc độ động mơ hình (2) mơ hình điều chỉnh, u cầu phải biết tốc độ động ước lượng biến đầu vào Từ đây, viết lại phương trình dạng tích phân hệ quy chiếu αβ ta có, ϕ (1)α s = ∫ ( vα s − Rs iα s )dt (6.16) ϕ (1) β s = ∫ ( vβ s − Rs iβ s )dt 59 Chương 6: Điều khiển có Bộ ước lượng vận tốc ⎛ ϕ ( 2)α s = − ∫ ⎜ ωrϕ ( 2) β s + ϕ ( 2) βs ⎛L ⎞ ( 2) ⎞ ϕ α s ⎟dt + ∫ ⎜ s iα s + ωrσ Ls iβ s ⎟dt + σ Ls iα s Tr ⎠ ⎝ Tr ⎠ ⎝ ⎛ ⎞ ⎛L ⎞ = − ∫ ⎜ ωrϕ ( 2)α s − ϕ ( 2) β s ⎟dt + ∫ ⎜ s iβ s − ωrσ Ls iα s ⎟dt + σ Ls iβ s Tr ⎝ ⎠ ⎝ Tr ⎠ (6.17) Sai số ngõ từ thơng stator mơ hình chuẩn mơ hình thích nghi định nghĩa ε = ϕ ( 2)α s ϕ (1) β s − ϕ (1)α sϕ ( 2) β s (6.18) Ngõ vào mơ hình chuẩn đại lượng dòng điện điện áp stator Đối với mơ hình thích nghi dịng điện, từ thông stator, tốc độ ước lượng Sai số ngõ từ thông stator điều khiển giá trị không PI Sơ đồ khối ước lượng tốc độ động dựa từ thông stator thể hình đây, vs is Mơ hình chuẩn (6.16) ϕ s(1) Tính tốn sai số Mơ hình thích nghi (6.17) ε Bộ điều khiển PI ϕ s( 2) Hình 6.3: Bộ ước lượng tốc độ động dựa từ thông stator [6] 60 ω est Chương 6: Điều khiển có Bộ ước lượng vận tốc 6.3 Mơ điều khiển RFOC ĐC KĐB có yếu tố tổn hao sắt từ bão hòa từ với ước lượng tốc độ động Trong phần này, phương pháp điều khiển RFOC với ước lượng tốc độ dựa từ thơng rotor sử dụng tính toán tốc độ động đưa vào điều khiển RFOC để điều khiển động khơng đồng có xem xét ảnh hưởng bão hòa từ tổn hao sắt từ Từ thông rotor, từ thông stator, moment điện từ tốc độ động phân tích để thấy ảnh hưởng bão hịa từ tổn hao sắt từ lên ước lượng tốc độ động Mơ hình dùng mơ hình 6.4 bên Các khối sử dụng mơ hình gồm có khối trình bày chi tiết chương chương như: • Khối ĐC KĐB có yếu tố tổn hao sắt từ bão hịa từ • Khối ước lượng từ thơng rotor • Khối điều khiển RFOC • Khối nghịch lưu nguồn áp khối PID • Khối ước lượng tốc độ động phần 6.1 trình bày 61 Chương 6: Điều khiển có Bộ ước lượng vận tốc ia Rotor Flux Estimator ia va va vb vc ia1 ib1 ic1 ib Inverter vb ic w_est SA FE Motor w w Te Te speed estimator vc 100 % load Tload Fs ia * phi ib * wr RFOC Controller wr_ref Fr* ic * PID Saturation Te _ ref Hình 6.4: Mơ hình Simulink điều khiển động khơng đồng SAFEIM có ước lượng tốc độ s va va vb vb vc vc valpha butter f(u) s error PID Falr (1) Add PID vbeta butter f(u) Fber (1) abc 2alphabeta f(u) ia ia ib ib ic ic ialpha ibeta butter s dFalr (2)/dt butter s f(u) s s dFber (2)/dt abc 2alphabeta Hình 6.5: Bộ ước lượng tốc độ động dựa từ thông rotor 62 w_est Chương 6: Điều khiển có Bộ ước lượng vận tốc Khối ước lượng tốc độ động dựa vào giá trị điện áp dịng điện stator để tính từ thơng rotor mơ hình chuẩn mơ hình thích nghi Sai số hai mơ hình đưa vào PID hiệu chỉnh ngõ tốc độ lệnh hình 6.5 Khối biến đổi điện áp ba pha sang điện áp hệ quy chiếu αβ trình bày chương 2, phương trình (2.6) ⎡v ⎤ −1/ ⎤ ⎢ a ⎥ ⎥ vb / − / 2⎦ ⎢ ⎥ ⎢⎣ vc ⎥⎦ −1/ ⎡ vα s ⎤ ⎡1 ⎢v ⎥ = ⎢ ⎣ β s ⎦ ⎣0 (6.19) Bộ lọc Butter lọc thông thấp giúp loại bỏ thành phần họa tần không mong muốn Từ thông rotor hệ qui chiếu αβ mô hình chuẩn mơ hình tham chiếu trình bày phần 6.1 Mơ hình chuẩn, ϕ rα =(Lr/Lm)( ∫(vsα - Rsisα)dt - σLsisα ) (6.20) ϕ rβ =(Lr/Lm)( ∫(vsβ - Rsisβ)dt - σLsisβ ) Mơ hình tham chiếu hay mơ hình thích nghi, Tr ∫ ( L iα = Tr ∫ ( L iβ ϕα r = ϕβ r m m s s − ϕα r + ϕα rTrω ) dt (6.21) − ϕ β r + ϕ β rTrω ) dt Như trình bày trên, sai số từ thông rotor ngõ vào điều khiển PI có antiwindup để điều chỉnh tốc độ ước lượng 63 Chương 6: Điều khiển có Bộ ước lượng vận tốc PID controller with set point weighting and anti -windup 1/Tt Saturation Anti Windup Gain Ti s error error I Integrator K I+P+D Proportional w_est -Tds Td /N.s+1 D Derivative Hình 6.6: Bộ điều khiển PI có anti-windup Q trình mơ thực khoảng thời gian giây từ khởi động động Tốc độ lệnh 301.6 rad/s, từ thông rotor lệnh 0.9571Wb, động mang tải khoảng thời gian từ 0.8 đến 1.6 giây nhả tải Cấu hình thơng số Simulink giống chương chương Các kết mô từ thơng, moment, tốc độ động trình bày phần 64 Chương 6: Điều khiển có Bộ ước lượng vận tốc 6.4 Kết mô 6.4.1 Tốc độ động rotor speed and estimated speed (rad/s) rotor speed and estimated speed (rad/s) 350 X: 0.7076 Y: 302.1 X: 1.159 Y: 302.1 300 X: 1.842 Y: 302.1 300 X: 0.6651 Y: 301.6 X: 1.745 Y: 302.1 X: 1.26 Y: 301.6 250 250 200 200 150 150 100 100 50 rotor speed estimated speed rotor speed estimated speed 50 0 -50 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 0.1 rotor speed and estimated speed (rad/s) 0.2 0.3 0.4 0.5 rotor speed and estimated speed (rad/s) 303 305 302.5 304.5 X: 0.9466 Y: 302.1 rotor speed estimated speed 302 304 301.5 303.5 X: 0.9469 Y: 301.6 301 303 300.5 302.5 X: 1.745 Y: 302.1 300 302 rotor speed estimated speed X: 1.755 Y: 301.6 299.5 299 0.8 301.5 0.82 0.84 0.86 0.88 0.9 0.92 0.94 0.96 0.98 301 1.6 1.62 Hình 6.7: Tốc độ động 65 1.64 1.66 1.68 1.7 1.72 1.74 1.76 1.78 1.8 Chương 6: Điều khiển có Bộ ước lượng vận tốc 6.4.2 Dịng điện từ hóa, từ thơng từ hóa điện cảm từ hóa magnetizing current and magnetizing flux magnetzing inductance and magnetizing flux 0.2 magnetizing current 0.7 magnetizing inductance 0.19 magnetizing flux 0.6 0.18 0.5 0.17 0.4 0.16 0.3 0.15 0.2 magnetizing flux 0.14 0 0.2 0.4 0.6 (a) 0.8 1.2 time (sec) 1.4 1.6 1.8 0.13 0.1 0.5 1.5 2.5 time (sec) 3.5 Hình 6.8: Dịng điện từ hóa, từ thơng từ hóa điện cảm từ hóa 4.5 (b) 6.4.3 Moment từ thông 40 electromagnetic torque 30 0.8 stator flux rotor fux 20 0.6 10 0.4 0.2 -10 -20 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 (a) 0.2 0.4 0.6 0.8 (b) Hình 6.9: Moment điện từ, từ thơng rotor từ thông stator 66 1.2 1.4 1.6 1.8 Chương 6: Điều khiển có Bộ ước lượng vận tốc 6.4.5 Nhận xét Tốc độ động trường hợp khơng tải có tải 302.1 rad/s, cao so với tốc độ ước lượng tốc độ đặt 301.6 rad/s Tốc độ ước lượng dao động so với tốc độ động trường hợp điều khiển RFOC hồi tiếp tốc độ động trực tiếp Điều làm cho tốc độ động điều khiển RFOC có ước lượng tốc độ không đạt giá trị mong muốn kết chương Hình 6.7 Quan sát quan hệ từ thơng từ hóa dịng điện từ hóa, tượng bão hịa từ so với kết trước Dịng điện từ hóa giảm tối đa khoảng 5A so với 8A kết chương Hình 6.8 a Từ thơng rotor bị dao động mang tải so với từ thông stator phương pháp điều khiển RFOC nên trì từ thơng rotor theo giá trị chuẩn Hình 6.9 a Moment điện từ khơng thay đổi nhiều, giá trị lúc mang tải định mức giá trị 26.5 N.m Trường hợp khơng tải giá trị moment điện từ dao động quanh giá trị không Moment điện từ giao động nhiều mang tải nhả tải so với điều khiển có tốc độ động hồi tiếp chương Hình 6.9 b 6.5 Kết luận Trong chương này, hai phương pháp ước lượng thích nghi tốc độ động dựa từ thơng rotor từ thơng stator trình bày Tốc độ ước lượng đưa vào điểu khiển định hướng từ thông để điều khiển tốc độ động ứng dụng khơng u cầu có cảm biến Kết mô phương pháp điều khiển RFOC có ước lượng tốc độ ĐC KĐB có xem xét yếu tố tổn hao sắt từ bão hòa từ thực cho thấy phương pháp điều khiển đạt kết tốt không điều khiển tốc độ có cảm biến Tuy nhiên, kết có giá trị cho ứng dụng thực tế yêu cầu độ sai số điều khiển tốc độ không lớn Trong trường hơp này, độ sai số tốc độ điều khiển khoảng = (302.1 − 301.6) / 301.6*100 = 0.16% chấp nhận 67 Kết luận Chương 7: KẾT LUẬN 7.1 Kết thực Luận văn trình bày mơ hình tốn học ĐC KĐB có tính đến yếu tố bão hịa từ tổn hao sắt từ Phương pháp điều khiển định hướng từ thông rotor phương pháp điều khiển định hướng từ thơng stator trình bày Các mơ ĐC KĐB lý tưởng, ĐC KĐB có tổn hao sắt từ bão hòa từ thực Mô điều khiển ĐC KĐB lý tưởng, ĐC KĐB có tổn hao sắt từ bão hịa từ hai phương pháp RFOC SFOC có cảm biến khơng có cảm biến thực So sánh kết mô nhận xét liên quan đến phương pháp điều khiển chất động dẫn giải 7.2 Kết luận chung Mơ hình ĐC KĐB có yếu tố bão hòa từ tổn hao sắt từ thể đầy đủ hoạt động ĐC KĐB Phương pháp điều khiển định hướng từ thông dùng điều khiển động cho kết tốt, đáp ứng theo giá trị lệnh điều khiển Ảnh hưởng bão hòa từ tổn hao sắt từ lên phương pháp điều khiển định hướng từ thông thể rõ chương chương Mô phương pháp điều khiển RFOC không dùng cảm biến tốc độ động mà dùng ước lượng tốc độ động cho kết đáp ứng động tốt không kết mô phương pháp điều khiển có cảm biến tốc độ động - 68 - Giới thiệu tổng quan 7.3 Kiến nghị nghiên cứu Mơ hình tốn học ĐC KĐB có tính đến yếu tố bão hịa từ tổn hao sắt từ đề xuất sử dụng tốt mô luận văn Mơ hình sử dụng để phát triển mô điều khiển định hướng từ thông thơng minh có sử dụng mạng neuron, fuzzy logic Mơ hình điều khiển định hướng từ thơng rotor ĐC KĐB có tính đến yếu tố bão hịa từ tổn hao sắt từ khơng cảm biến trình bày chương với ước lượng tốc độ động theo từ thông rotor Mô điều khiển cho kết tốc độ động có sai lệch so với giá trị lệnh Điều mở hướng nghiên cứu phương pháp đền bù để phương pháp điều khiển để đạt kết điều khiển mong muốn - 69 - Trích dẫn tham khảo Chương 8: Tài liệu tham khảo Peter Vas, Sensorless Vector and Direct Torque Control, Oxford Science Publications, 1998 E Levi, High Performance Drives, 2001 Ion Boldea, S.A Nasar, 2002, The Induction Machine Handbook, CRC Press Ion Boldea, S.A Nasar, 1998, Electric Drive, CRC Press Phan Quốc Dũng, Tô Hữu Phúc, Truyền động điện, NXBĐHQGTPHCM, 2003 Phạm Đình Trực, Luận Văn Tiến Sĩ M Sokola, E Levi, A novel induction machine model and its application in the development of an advanced vector control scheme, International Journal of Electrical Engineering Education, pp 233-247 M Sokola, E Levi, Combined impact of iron loss and main flux saturation on operation of vector controlled induction machines, Power Electronics and Variable Speed Drives, 23-25 September 1996, Conference Publicaation No 429 IEE, 1996 E Levi, Applications of the current state space model in analyses of saturated induction machines, Electric Power Systems Research, vol 31, 1994, pp 203-216 10 E.Levi, D.Rauski; Modelling of deep-bar and double-cage self-excited induction generators for wind electricity generation studies, Electric Power Systems Research, vol 27, no 1, 1993, pp 73-81 11 E.Levi, Z.Krzeminski; Main flux saturation modelling in d-q axis models of induction machines using mixed current-flux state-space models, European Transactions on Electrical Power ETEP, vol 6, no 3, 1996, pp 209-215 12 E.Levi; General method of magnetising flux saturation modelling in D-Q axis models of double-cage induction machines, IEE Proc Electrical Power Applications, vol 144, no 2, 1997, pp 101-109 - 70 - Giới thiệu tổng quan 13 E.Levi; A unified approach to main flux saturation modelling in d-q axis models of induction machines, IEEE Trans on Energy Conversion, vol 10, no 3, 1995, pp 455-461 (presented at IEEE PES Winter Meeting, New York, NY, 1995, Paper No 95WM 070-3 EC) 14 E.Levi; Impact of cross-saturation on accuracy of saturated induction machine models, IEEE Trans on Energy Conversion, vol 12, no 3, 1997, pp 211-216 (presented at IEEE PES Winter Meeting, New York, 1997, Paper no PE-056-EC-011-1996) 15 M.P Papadopoulos, S.A Papathanassiou, S.T Tentzerakis, Modelling of induction machine main flux saturation in the arbitrary reference frame - A case study on wind turbine self-excitation 16 E.Levi; V.Vuckovic, S.Vukosavic; Study of main flux saturation effect in fieldoriented induction motor drives, IEEE Industrial Electronics Society Annual Meeting IECON, Philadelphia, PA, 1989, pp 219-224 17 E.Levi; Magnetic saturation in rotor flux oriented induction motor drives: Operating regimes, consequences and open-loop compensation, European Transactions on Electrical Power ETEP, vol 4, no 4, 1994, pp 277-286 18 E.Levi, V.Vuckovic; Rotor flux computation in saturated field-oriented induction machines, Electric Machines and Power Systems, vol 21, no 6, 1993, pp 741-754 19 E.Levi, V.Vuckovic; Field-oriented control of induction machines in the presence of magnetic saturation, Electric Machines and Power Systems, vol 16, no 2, 1989, pp 133-147 20 EE.Levi, V.Vuckovic, S.Vukosavic, Saturation compenstation schemes for vector controlled induction motor drives, CH2837-8/90/0000-0591 IEEE, pp591-598 21 Instruction manual: Sinamics Siemens; ACS800, ACS 850 ABB - 71 - ... máy điện MSHV: 01806497 I-TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CĨ XEM XÉT ẢNH HƯỞNG CỦA BÃO HỊA TỪ II- NỘI DUNG VÀ NHIỆM VỤ: - Khảo sát mô hình động khơng đồng có xem xét ảnh hưởng bão. .. khơng đồng có xem xét bão hòa từ tổn hao sắt từ 2.1 Mơ hình động lý tưởng 2.2 Mơ hình động khơng đồng có xem xét tổn hao sắt từ bão hòa từ 2.3 Kết luận 14 Chương 3: Mô động không đồng có xem xét. .. xét tổn hao sắt từ bão hịa từ 3.1 Mơ động khơng đồng có xem xét tổn hao sắt từ bão hòa từ 15 3.2 Kết mô động không đồng ba pha có xem xét tổn hao sắt từ bão hòa từ 24 3.3 Nhận xét 28 3.4 Kết luận