Điều khiển vector động cơ không đồng bộ 5 pha

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA −−−−−−−−−− NGUYỄN HỮU TOÀN ĐIỀU KHIỂN VECTOR ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA Chuyên ngành: Thiết bị, mạng nhà máy điện LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2008 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS 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 HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày …… Tháng…… năm 2008 TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP.HCM CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày 30 tháng 11 năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN HỮU TOÀN Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 24/10/1978 Nơi sinh: Tỉnh Phú Yên Chuyên ngành: Thiết bị, mạng nhà máy điện MSHV: 01806508 Khóa (năm trúng tuyển): 2006 - 2008 I – TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN VECTOR ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA (Vector control for five-phases induction machine) II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Mơ hình hóa xây dựng giải thuật điều khiển độc lập moment từ thông động khơng đồng pha - Xây dựng mơ hình điều khiển độc lập hai động không đồng pha cấp nguồn từ inverter III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi QĐ giao đề tài): Tháng 12 năm 2007 IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 30 tháng 11 năm 2008 V – CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): TS.PHẠM ĐÌNH TRỰC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Học hàm, học vị, họ tên chữ ký) QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) TS PHẠM ĐÌNH TRỰC LỜI CÁM ƠN Đề tài thực theo chương trình đào tạo thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia Tp.HCM, phòng Quản lý Đào tạo SĐH, chuyên ngành Thiết bị, mạng nhà máy điện Xin cám ơn q thầy tạo điều kiện thuận lợi để em thực luận văn Xin chân thành cám ơn thầy trực tiếp hướng dẫn, TS Phạm Đình Trực tận tình giúp đỡ, đóng góp ý kiến q báu hướng dẫn em hồn thiện đề tài Em xin gởi lời cám ơn đến thầy Chủ nhiệm phụ trách lớp CH Thiết bị, mạng nhà máy điện K2006, TS Vũ Phan Tú khích lệ, đơn đốc giám sát tiến độ suốt trình thực luận văn Rất cảm kích trước cộng tác nhiệt tình anh chị bạn học viên lớp cao học Thiết bị, mạng nhà máy điện K2006, cám ơn đóng góp ý kiến hữu ích thảo luận thú vị Lời tri ân đến gia đình người thân ln ủng hộ động viên suốt trình học, đặc biệt thời gian thực đề tài Kính chúc sức khỏe q thầy bạn i TĨM TẮT LUẬN VĂN Luận văn trình bày vấn đề liên quan đến việc mơ hình hóa xây dựng giải thuật điều động không đồng pha – dạng động nhiều pha Trọng tâm luận văn nghiên cứu khả điều khiển nhiều động khơng đồng nhiều pha inverter nhiều pha, khả tiết kiện chân inverter hệ truyền động dạng cho thấy khả tiết kiệm điện tinh gọn thiết bị lớn Mơ hình tốn học hệ điều khiển vector động không đồng pha xây dựng hệ trục tọa độ tham chiếu d-q tựa hướng từ thông rotor (RFOC) để phân tích khả điều khiển độc lập moment từ thơng động khơng đồng nói chung Trong tác giả có ứng dụng kỹ thuật FUZZY để điều chỉnh thông minh hệ số PI hệ thống, đồng thời mô khả làm việc mơ hình thay sensor giải thuật MRAS Đặc trưng động không đồng nhiều pha (n pha) có [(n-1)/2] cặp vector dịng điện, để điều khiển độc lập moment từ thông máy ta sử dụng cặp vector dòng điện Từ kết cho thấy ta có khả điều khiển độc lập (n-1)/2 động không đồng thông qua inverter n pha với pha động đấu nối trình tự pha cho cặp thành phần vector dòng điện điều khiển moment từ thơng động Cụ thể ta điều khiển động không đồng pha invertor pha Trong q trình mơ phỏng, để đơn giản, ta xem invertor nguồn dịng lý tưởng Kết mơ cho thấy ngồi khả đáp ứng moment tốc độ khác hai động cơ, cho thấy khả điều khiển độcc lập từ thông khả đáp ứng nhanh thông hệ truyền động Việc nghiên cứu động nhiều pha với tính đặt biệt cho thấy khả thay dạng động cho động không đồng pha kinh điển số lãnh vực đặc thù vận tải biển, công nghệ dệt, xe điện….các hệ truyền động có nhiều động hoạt động đồng thời ii MỤC LỤC Lời cám ơn i Tóm tắt luận văn ii Thuật ngữ viết tắt iii Mục lục iv Chương Mở đầu 1.1 Giới thiệu tổng quan 1.2 Các cơng trình liên quan .3 1.3 Phạm vi nghiên cứu đề tài 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Phác thảo nội dung luận văn .7 Chương Động không đồng nhiều pha 2.1 Động không đồng pha 2.2 Động không đồng nhiều pha 15 2.2.1 Trong hệ trục d-q 15 2.2.2 Trên hệ trục tĩnh α-β 18 2.3 Xây dựng mơ hình mô 18 2.3.1 Động không đồng pha .18 2.3.2 Động không đồng pha .20 2.3.3 Động không đồng pha .27 2.4 Kết mô 29 Chương Điều khiển RFOC động KĐB pha 31 3.1 Nguyên lý điều khiển RFOC 31 3.1.1 Lý thuyết điều khiển hướng tựa trường 31 3.1.2 Điều kiện điều khiển định hướng theo trường .33 vi 3.1.3 Điều khiển định hướng từ thông rotor 34 3.1.3.1 Điều khiển định hướng từ thông rotor trực tiếp 36 3.1.3.2 Điều khiển định hướng từ thông rotor gián tiếp 38 3.2 Bộ nghịch lưu 39 3.2.1 Bộ nghịch lưu áp 39 3.2.2 Phương pháp điều khiển nghịch lưu áp 42 3.2.3 Phương pháp điều khiển PWM dòng điện 43 3.3 Xây dựng mơ hình 45 3.2.1 Mô hệ điều khiển RFOC-trực tiếp 45 3.2.2 Mô hệ điều khiển RFOC-gián tiếp .52 3.4 Kết mô 55 Chương Các ứng dụng cải tiến hệ truyền động ĐC KĐB pha 61 4.1 Chỉnh định mờ hệ số PI 61 4.2 Ước tính vận tốc (MRAS) .69 Chương Điều khiển độc lập động KĐB pha 5.1 5.2 5.3 5.4 74 Mơ hình động KĐB pha nguồn dòng 74 Nguyên lý điều khiển độc lập động cấp nguồn từ inverter .75 Mô hình hệ truyền động 77 Mô .79 Chương Kết luận 85 6.1 Nhận xét chung 85 6.3 Tính ứng dụng thực tế .85 6.4 Đề xuất nghiên cứu 86 Trích dẫn tài liệu tham khảo 87 Phụ lục 89 Mơ hình điều khiển động KĐB pha cấp nguồn từ inverter .89 vii VIẾT TẮT KÝ HIỆU SFOC RFOC DTC Stator Flux Oriented Vector Control Rotor Flux Oriented Vector Control Direct Torque Vector Control Chỉ số s,e hệ trục tọa độ tĩnh αβ hệ trục đồng dq ref , ∗ giá trị điều khiển giá trị đặt Ký hiệu vas , vbs , vcs , var , vbr , vcr điện áp pha stator rotor ias , ibs , ics , iar , ibr , icr dòng điện stator rotor ψas , ψbs , ψcs , ψar , ψbr , ψcr từ thông stator rotor vαs , vβs , vαr , vβr điện áp stator rotor theo trục α, β iαs , iβs , iαr , iβr dòng stator rotor theo trục α, β ψαs , ψβs , ψαr , ψβr từ thông stator rotor theo trục α, β vds , vqs , vdr , vqr điện áp stator rotor theo trục d, q ids , iqs , idr , iqr dòng stator rotor theo trục d, q ψds , ψqs , ψdr , ψqr từ thông stator rotor theo trục d, q us ,Udc điện áp lưới điện áp dc-link Rs , Rr điện trở dây quấn stator rotor Lls , Llr điện cảm tản stator rotor Ls , Lr điện cảm stator rotor Lm điện cảm từ hóa ωs , ωr tốc độ đồng rotor [ elec.rad /s ] ωsl , s vận tốc trượt độ trượt Te ,Tm mômen điện từ mômen τs , τr thời stator rotor p số cặp cực từ iii Chương 1: Mở đầu Chương MỞ ĐẦU 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN - Với phát triển mạnh mẽ công nghệ bán dẫn ưu động không đồng (đơn giản, giá thành thấp, khả làm việc cao, không cần bảo trì ), hệ truyền động động khơng đồng phát triển mạnh mẽ thời gian gần - Ngày nay, để cung cấp nguồn cho hệ thống cơng suất lớn, người ta có hai cách tiếp cận, dùng biến tần đa bậc cấp nguồn cho động không đồng (KĐB) pha dùng biến tần nhiều chân cấp nguồn cho động KĐB nhiều pha - Việc sử dụng biến tần đa bậc nghiên cứu ứng dụng phổ biến, nhiên cần quan tâm tới phương pháp thứ hai tính vượt trội động KĐB nhiều pha: o Dòng đặt lên linh kiện bán dẫn giảm tương ứng với số lượng pha Ít giới hạn cơng suất khóa: ƒ Giá thành thấp ƒ Có thể ngăn chặn việc khóa mắc song song o Điện áp đầu vào thấp: ƒ Giới hạn điện áp nguồn ƒ Giảm cách điện điện áp pha thấp o Lợi điều khiển: ƒ Một biến tần pha điều khiển hai đông mắc nối tiếp chi hạn chế điều khiển tải tốc độ Trong biến tần pha điều khiển độc lập cơng suất, tốc độ Chương 1: Mở đầu tải hai động năm pha mắc nối tiếp (Trình bày phần sau) o Độ nhấp nhô moment giảm bớt, sóng hài dịng rotor nhỏ hơn, với kích thước tỉ lệ cơng suất giá trị dịng hiệu dụng cao so với động pha sóng hài dịng điện DC cung cấp cho VSI giảm xuống, cải thiện tiếng ồn giảm tổn thất đồng stator, dẫn đến cải tiến hiệu suất o Ngoài ra, lợi lớn hệ thống có độ tin cậy cao, hệ nhiều pha điều khiển động không đồng hoạt động trường hợp nhiều pha biến tần - Với ưu điểm trên, động KĐB nhiều pha nghiên cứu ứng dụng số nơi giới ứng dụng lĩnh vực cần công suất cao như: động đẩy tàu, đầu máy kéo xe lửa động điện ứng dụng khác: công nghiệp dệt, sản xuất giấy, robot, dùng để kéo… - Như vậy, ta thấy việc nghiên cứu, phân tích cấu tạo, nguyên lý làm việc truyền động động nhiều pha cần thiết để nhanh chóng áp dụng kỹ thuật tiên tiến cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước - Về nguyên lý, vector điều khiển máy điện cần thành phần dòng stator trục d-q để điều khiển độc lập moment từ thông Tuy nhiên máy điện nhiều pha có thêm thành phần tự gọi thành phần không sinh từ thông/moment (Thành phần làm tăng tổn hao) Bài báo đề cập tới vấn đề dùng thành phần không sinh từ thông/ moment đề điều khiển động khác hệ thống truyền động nhiều động - Nhờ việc tăng số pha dây quấn stator làm tăng công suất moment giá trị hiệu dụng so với động pha có dung tích Đồng thời nhờ nhiều pha nên động nhiều pha làm việc bình thường trường hợp chí số pha Chương 5: Điều khiền độc lập động KĐB pha inverter clear workspace t Clock To Workspace double _click ia ia ia phi _r*1 ids* phi_r* PARAMETER Rr Lr Lm P w* Te* w*1 w Te* Te* PID1 iqs* i*a ia*1 i*b ib*1 i*c ic*1 i*d id*1 Angle_flux _r i*e ie*1 id*s ia*1+ia*2 Ia Fux _r iq*s ib*1+ic*2 Rr Angle_Fux _r Ic Angle_Flux_r w Flux _r1 Ib ic*1+ie*2 RFOC _indirect dq >abcde ia*2 Id Angle _r1 Lr Lm J P Te Te w w1 ib*2 ic*2 Ie id*1+ib*2 TL id*2 ie*2 TL ie*1+id*2 IM _5phases1 TL add ia * phi _r*2 ids* phi_r* PARAMETER w*2 w* Te* w Te* Te* PID w Rr Lr Lm P i*a Ia i*b Ib i*c Ic i*d Id i*e Ie Fux _r id*s Rr Angle_Fux _r iqs* Angle_Flux_r RFOC_indirect iq*s Flux _r2 Angle _r2 Lr Lm J P Te Te w w2 Angle_flux _r dq >abcde TL TL IM _5phases2 TL Thông số PI máy đặt sau - Thơng số ngõ vào: Sau từ hố, lúc t=0.3s máy bắt đầu tăng tốc đến 300(rad/s); lúc t=0.4s máy bắt đầu tăng tốc đến 250(rad/s) (khoảng 80% tốc độ định mức) Tại thời điểm t=1s, đặt moment tải 8.33(N.m ) cho máy t=1.1s, đặt moment tải 4.165(N.m ) cho máy 80 Chương 5: Điều khiền độc lập động KĐB pha inverter Từ thông đặt cho máy giống 1.392(Wb) van toc goc dat moment tai 350 IM1 IM2 300 8.33 w(rad/s) Te(N.m) 250 0 0.3 0.4 1.1 time(s) 4.165 0.3 0.4 1.1 time(s) Hình 4.3 Thơng số tải ban đầu Với thông số trên, mô ta có kết sau Vận tốc góc rotor van toc goc rotor van toc goc rotor 350 300 300 IM1 IM1-ref IM2 IM2-ref 250 w(rad/s) w(rad/s) IM1 IM1-ref IM2 IM2-ref 250 0 0.3 0.4 1.1 time(s) 0.3 0.4 1.1 time(s) Từ thông rotor tu thong rotor tu thong rotor 1.5 1.395 1.392 IM1 IM1-ref IM2 IM2-ref IM1 IM1-ref IM2 IM2-ref Rotor flux(Wb) Rotor flux(Wb) 1.3924 1.392 0 0.3 0.4 1.1 time(s) 1.385 Moment điện từ 81 0.3 0.4 1.1 time(s) Chương 5: Điều khiền độc lập động KĐB pha inverter moment dien tu moment dien tu 15 IM1 IM1-TL IM2 IM2-TL 12.5 12.5 8.33 Te(N.m) Te(N.m) IM1 IM1-TL IM2 IM2-TL 4.165 0 0.3 0.4 1.1 time(s) 0.3 0.4 time(s) Dòng điện stator dong dien stator dong dien stator inverter IM1 IM2 inverter IM1 IM2 2 ia(A) ia(A) 0 -1 -1 -2 -2 -3 -3 -4 -4 -5 0.2 0.4 0.6 0.8 time(s) 1.2 1.4 1.6 1.8 -5 1.005 1.01 1.015 1.02 time(s) 1.025 1.03 1.035 1.04 Nhận xét: - Tốc độ máy đáp ứng nhanh so với tốc độ yêu cầu hoàn toàn độc lập - Từ thông hai máy đáp ứng từ thông đặt gần giống nhau, với độ vọt lố thời gian độ không đáng kể - Dịng điện ia inverter tổng dịng yêu cầu hai máy sau ngõ khối RFOC Như vậy, việc cấp nguồn từ inverter pha, ta điều khiển hồn tồn độc lập moment tốc độ hai động động không đồng pha 82 Chương 5: Điều khiền độc lập động KĐB pha inverter Để đáng giá khả điều khiển đáp ứng nhanh từ thông hệ truyền động, ta giữ nguyên thông số khác đặt từ thông lệnh cho máy sau: tu thong rotor 2.5 tu thong lenh IM1 Rotor flux(Wb) 1.5 tu thong lenh IM2 0.5 0 0.2 0.4 0.6 0.8 time(s) 1.2 1.4 1.6 1.8 Hình 4.4 Từ thông lệnh hai máy Đặt từ thông lệnh báo [21] Atif Iqbal, “Series-Connected Five-phase twomotor driver with decouple dynamic control” Với thông số trên, mơ ta có kết sau Vận tốc góc rotor van toc goc rotor van toc goc rotor 350 300 300 IM1 IM1-ref IM2 IM2-ref 250 w(rad/s) w(rad/s) IM1 IM1-ref IM2 IM2-ref 250 0 0.3 0.4 1.1 time(s) 0.3 0.4 Từ thông rotor tu thong rotor 2.5 tu thong lenh IM1 tu thong lenh IM2 Rotor flux(Wb) IM1 IM1-ref IM2 IM2-ref 1.5 tu thong rotor IM2 0.5 tu thong rotor IM1 0.2 0.4 0.6 0.8 time(s) 1.2 1.4 1.6 1.8 83 1.1 time(s) Chương 5: Điều khiền độc lập động KĐB pha inverter Moment điện từ moment dien tu moment dien tu 15 IM1 IM1-TL IM2 IM2-TL 12.5 12.5 8.33 Te(N.m) Te(N.m) IM1 IM1-TL IM2 IM2-TL 4.165 0 0.3 0.4 1.1 time(s) 0.3 0.4 time(s) Dòng điện stator dong dien stator dong dien stator 6 inverter IM1 IM2 ia(A) ia(A) 0 -2 -2 -4 -4 -6 inverter IM1 IM2 0.2 0.4 0.6 0.8 time(s) 1.2 1.4 1.6 1.8 -6 1.005 1.01 1.015 1.02 time(s) 1.025 1.03 1.035 1.04 Nhận xét: - Moment, vận tốc máy đáp ứng độc lập đặt từ thông lệnh số - Dòng điện thay đổi thời gian từ hố, lúc từ thơng lệnh tăng tuyến tính - Khi tăng từ thông lệnh, từ thông rotor máy đáp ứng nhanh độc lập với từ thơng máy Như ngồi khả điều khiển độc lập moment từ thông, hệ truyền động cịn có khả điều khiển độc lập đáp ứng nhanh từ thông 84 Chương 6:Kết luận Chương KẾT LUẬN 6.1 NHẬN XÉT CHUNG - Cũng động không đồng pha, việc điều khiển vector tựa hướng từ thông rotor động không đồng pha cho kết tương tự Phương pháp RFOC gián tiếp đơn giản phương pháp RFOC trực tiếp cho kết đáp ứng từ thông tốt số trường hợp đặt biệt động khơng từ hố trước - Việc xác định hệ số Kp, Ti cho PID analog khó khăn Do việc sử dụng giải thuật FUZZY để xác định mờ thông số thực dễ dàng cần xác định ngưỡng giới hạn hệ số Kết mơ cho thấy hệ mờ nhanh chóng điều chỉnh hệ số Kp,Ti có thay đổi ngõ vào (vận tốc) đảm bảo giảm nhanh sai số, kết cho thấy đáp ứng tốc độ, moment mịn so với sử dụng PI với hệ số Kp,Ti cố định - Để đảm bảo tính làm việc ổn định hệ truyền động, ta thay sensor đo tốc độ động không đồng việc ướng lượng tốc độ giải thuật MRAS, kết mô cho thấy đáp ứng hệ truyền động tốt giống sử dụng sensor - Việc điều khiển nhiều động nhiều pha inveter nhiều pha khả vượt trội động nhiều pha Điều mang lại khả tiết kiện chân inverter dẫn đến khả tiết kiệm điện đáng kể Kết mô cho thấy động mắc nối tiếp với inverter theo thứ tự pha định cho kết điều khiển hoàn toàn độc lập tốc độ moment Tuy nhiên cần lưu ý khả chịu dịng inverter lúc inverter cấp dòng cho máy 6.2 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ 85 Chương 6:Kết luận - Ngồi tính trên, động nhiều pha cịn có ưu khác hài bậc cao nhỏ, có khả làm việc nguồn cân Do hệ truyền động động không đồng nhiều pha có khả thay hệ truyền động động không đồng ba pha số lĩnh vực đặc trưng như: sức kéo, tàu điện, công nghiệp dệt, tàu thủy… - Hệ truyền động nhiều động nhiều pha đặt biệt hiệu khả tiết kiệm điện sử dụng chúng hệ thống mà có nhiều động công khác hoạt động đồng thời 6.3 KIẾN NGHỊ, ĐỀ XUẤT MỞ RỘNG - Kết mô cho thấy khả điều khiển độc lập nhiều động nhiều pha tốt, cần tiến hành làm thực nghiệm để đánh giá tính bền vững hiệu dạng động nhiều pha - Các động nhiều pha (n pha) có 2n vector, việc điều khiển vector cho dạng động hiệu xác, triển khai mo phương pháp điều khiển moment trực tiếp DTC cho dạng động - Triển khai thực nghiệm kết hợp với DSP để cải thiện khả điều khiển hệ truyền động miền thời gian thực 86 Tài liệu tham khảo TRÍCH DẪN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Nhờ, Điện tử công suất 1, NXB Đại học quốc gia Tp.HCM, 2003 [2] Phan Quốc Dũng, Tô Hữu Phúc, Truyền động điện, NXB Đại học quốc gia Tp.HCM, 2003 [3] Nguyễn Phùng Quang, Amdreas Dittrich, Truyền động điện thông minh, NXB Khoa học kỹ thuật, 2002 [4] Nguyễn Đức Thành, Matlab ứng dụng điều khiển, NXB Đại học quốc gia Tp.HCM, 2004 [5] Phạm Đình Trực, Principle of Vector control and Direct Torque Control [6] Chee-Mun Ong, Dymamic Simulation of Electric Machinery using Matlab/Simulink, Prentice Hall, 1998 [7] Dr.Levi, High Performance Drives, Livepool John Moores University, 1997 [8] Peter Vas, Sensorless Vector and Direct Torque Control, Oxford university Press, 1998 [9] E.E Ward and H Härer, “Preliminary investigation of an invertor-fed 5-phase induction motor,” Proc IEE, vol 116, no 6, pp 980-984, 1969 [10] C Hodge, S Williamson and S Smith, “Direct drive marine propulsion motors,” Proc Int Conf on Electrical Machines ICEM, Bruges, Belgium, CDROM paper 087, 2002 [11] S Smith, “Developments in power electronics, machines and drives,” IEE Power Eng Journal, pp 13-17, no 1, 2002 [12] S Mantero, E de Paola and G Marina, “An optimised control strategy for double star motors configuration in redundancy operation mode,” Proc European Power Electronics and Applications Conf EPE, Lausanne, Switzerland, CD-ROM paper PP00013, 1999 [13] S Mantero, A Monti and S Spreafico, “DC-bus voltage control for double star asynchronous fed drive under fault conditions,” Proc IEEE Power Elec Spec Conf PESC, Galway, Ireland, pp 533-538, 2000 [14] R Bojoi, M Lazzari, F Profumo and A Tenconi, “Digital field oriented control for dual-three phase induction motor drives,” IEEE Trans on Ind Appl., vol 39, no 3, pp 752-760, 2003 87 Tài liệu tham khảo [15] E.Levi, Recent Developments in High Performance Variable-Speed Multiphase Induction Motor Drives [16] H Xu, H.A Toliyat and L.J Petersen, “Modeling and Control of Five-Phase Induction Motors under Asymmetrical Fault Conditions” [17] H Xu, H.A Toliyat and L.J Petersen, “Five-phase induction motor drives with DSP-based control system,” IEEE Trans On Power Electronics, vol 17, no 4, pp 524-533, 2002 [18] M.Jones,E.Levi, A.Iqbal, “A Five-Phase Series-Connected Two-Motor Drive with Current Control in the Rotating Reference Frame”, 2004 35th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference, Aachen, Gemany [19] E Levi, M Jones, S.N Vukosavic and H.A Toliyat, “A novel concept of a multiphase, multi-motor vector controlled drive system supplied from a single voltage source inverter,” IEEE Trans on Power Electronics, vol 19, no 2, pp 320335, 2004 [20] E Levi, M Jones, S.N Vukosavic and H.A Toliyat, “A fivephase twomachine vector controlled induction motor drive supplied from a single inverter,” EPE Journal, vol 14, no 3, pp 38-48, 2004 [21] Atif Iqbal, “Series-Connected Five-phase two-motor driver with decouple dynamic control” [22] G.K Singh, K Nam and S.K Lim, “A simple indirect field oriented control scheme for multiphase induction machine,” IEEE Trans on Industrial Electronics, vol 52, no 6, pp 1177- 1184, 2005 [23] John W.Kelly, Elias G.Strangas, and John M.Miller, “Multiphase Space Vector Pulse Width Modulation”, IEEE Transaction on energy conversion, Vol.18, No2, June 2003 [24] Hyung-Min Ryu,Jang-Hwan Kim, Seung-Ki Sul, “Analysis of Multiphase Space Vector Pulse-Width Modulation Based on Multiple d–q Spaces”, IEEE Transaction on energy conversion, Vol.20, No6, November 2005 [25] A.Iqbal,E.Levi, “Space Vector Modulation Schemes for a Five-Phase Voltage Source Inverter”, EPE 2005, Dresden 88 Phụ lục: Hệ truyền động điều khiển động KĐB pha inverter PHỤ LỤC Mô hệ truyền động động KĐB pha cấp nguồn từ inverter Ý nghĩa việc điều khiển hệ truyền động nhiều động không đồng nhiều pha cặp biểu thức thành phần dòng α-β cần thiết cho việc tính tốn từ thơng moment, (n-1)/2-1 cặp thành phần dòng x-y tự điều khiển máy điện khác Điều quan trọng để điều khiển độc lập từ thông moment máy với thành phần sinh moment- từ thơng máy khơng sinh moment-từ thông máy điện khác Muốn vậy, máy điện phải mắc nối thứ tự pha định Hình Sơ đồ cấp nguồn cho (n-1)/2 động từ inverter n pha Tương tự động pha, ta cấp nguồn cho động không đồng pha inverter pha động mắc nối thứ tự pha đấu vào inverter sau Hình Thứ tự pha động pha đấu vào inverter 89 Phụ lục: Hệ truyền động điều khiển động KĐB pha inverter Hình Sơ đồ đấu dây inverter động pha Tương tự động không đồng pha, ta xây dựng mơ hình động khơng đồng pha nguồn dòng hệ trục d-q định hướng từ thơng rotor ia ib ic id ie if ig Hình4 Mơ hình động khơng động pha hệ trực d-q định hướng từ thơngrotor MƠ PHỎNG Thực mô hệ truyền động động không đồng pha mắc nối nguyên tắc dịch pha, động điều khiển theo phương pháp RFOC_direct 90 Phụ lục: Hệ truyền động điều khiển động KĐB pha inverter - Sơ đồ khối mô phỏng: clear workspace t Clock To Workspace ia ia ia ia double _click phi _r*1 PARAMETER phi_r* w* Te* w w*1 Te* PID1 ids* Rr Lr Lm Te* P iqs* i*a ia i*b ib*1 i*c ic*1 i*d id*1 i*e ie*1 id*s ia*1+ia*2+ia*3 Ia Fux_r iq*s RFOC i*f if *1 i*g ig*1 dq >abcdefg ia*2 Ic Rr Angle_Fux_r Lr Id Lm J Ie P Angle_flux _r ic*1+ie*2+ig*3 ib*2 Angle _r1 Te Te w w1 If ic*2 id*2 Flux _r1 Ib ib*1+ic*2+id*3 Ig id*1+ig*2+ic*3 TL ie*2 TL if *2 phi _r*2 ig*2 PARAMETER phi_r* w* Te* w w*2 Te* ids* Rr Lr Lm Te* P iqs* IM _7phases TL ie*1+ib*2+if *3 i*a id*s ia*3 Ia i*b Fux_r ib*3 i*c iq*s i*d Ic id*3 i*e PID2 Flux _r2 Ib if *1+id*2+ib*3 ic*3 ie*3 RFOC i*f Angle_flux _r Id ig*1+if *2+ie*3 if *3 Ie i*g Rr Angle_Fux_r Lr Lm J P ig*3 dq >abcdefg Angle _r2 Te Te w w2 If add ia * Ig TL TL IM _7phases TL phi _r*3 PARAMETER phi_r* w* Te* w w*3 PID3 Te* ids* Rr Lr Lm Te* P iqs* i*a Ia id*s i*b Fux_r Flux _r3 Ib i*c iq*s RFOC i*d Ic i*e Id i*f Ie Angle_flux _r i*g Rr Angle_Fux_r Lr Lm J P Angle _r3 Te Te w w3 If dq >abcdefg Ig TL TL IM _7phases TL - Thông số ngõ vào: Sau từ hoá, lúc t=0.3s máy bắt đầu tăng tốc đến 300(rad/s); lúc t=0.4s máy bắt đầu tăng tốc đến 100(rad/s) ); lúc t=0.5s máy bắt đầu tăng tốc đến 100(rad/s) Tại thời điểm t=1s, đặt moment tải 8(N.m ) cho máy 1; t=1.1s, đặt moment tải 6(N.m ) cho máy t=1.2s, đặt moment tải 4(N.m ) cho máy Từ thông đặt cho máy giống 1.66(Wb) moment tai toc dat 10 300 IM1 IM2 IM3 250 IM1 IM2 IM3 200 (N.m) (rad/s) 150 100 50 0 0.3 0.4 0.5 times(s) 0.3 0.4 0.5 Hình 4.3 Thơng số tải ban đầu 91 1.1 1.2 time(s) Phụ lục: Hệ truyền động điều khiển động KĐB pha inverter Với thông số trên, mô ta có kết sau Vận tốc góc rotor speed speed 350 300 IM1 IM1-ref IM2 IM2-ref IM3 IM3-ref 300 w (ra d /s )) w (ra d /s )) 200 IM1 IM1-ref IM2 IM2-ref IM3 IM3-ref 200 100 100 0.3 0.4 0.5 1.1 1.2 time(s) time(s) Từ thông rotor flux 1.8 1.66 Flux(Wb) IM1 IM1-ref IM2 IM2-ref IM3 IM3-ref 0 0.2 0.4 0.6 0.8 time(s) 1.2 1.4 1.6 1.8 Moment điện từ moment 12.5 IM1 IM1-ref IM2 IM2-ref IM3 IM3-ref moment(N.m)) -2 0.3 0.4 0.5 1.1 1.2 time(s) 92 1.1 1.2 Phụ lục: Hệ truyền động điều khiển động KĐB pha inverter Dòng điện stator curent curent ia ia1 ia2 ia3 ia ia1 ia2 ia3 4 ia(A) ia(A) 2 -2 -1 -4 -2 -6 0.2 0.4 0.6 0.8 time(s) 1.2 1.4 1.6 1.8 -3 0.25 0.3 0.35 0.4 time(s) 0.45 0.5 Nhận xét: - Tốc độ ba máy đáp ứng nhanh so với tốc độ yêu cầu hoàn toàn độc lập - Từ thông ba máy đáp ứng từ thông đặt hồn tồn giống - Dịng điện ia ngõ vào inverter tổng dịng u cầu ba máy sau ngõ khối RFOC 93 0.55 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Nguyễn Hữu Tồn Ngày, tháng, năm sinh: 24/10/1978 Nơi sinh: Tuy Hòa, Phú Yên Địa liên lạc: 24/19 Nguyễn Công Trứ, Phường 4, Tp.Tuy Hoà, Phú Yên Điện thoại: (057)828051 (HP: 0983 241078) Email: nguyenhuutoan2410@yahoo.com.vn , nguyenhuutoan2410@gmail.com Quá trình đào tạo: - Từ 1996 đến 2001 trường Đại học Bách khoa Tp.HCM, chuyên ngành Thiết bị, mạng nhà máy điện - Từ năm 2006 đến nay, học cao học theo chương trình đào tạo sau đại học trường ĐHBK Tp.HCM Q trình cơng tác: - Từ 2001-2003: Làm kỹ sư Công ty tư vấn thiết kế điện Phú Yên - Từ 2003-nay: Giảng dạy trường Cao đẳng xây dựng số ... giải thuật điều khiển mô kết Chương 2: Động không đồng nhiều pha Chương ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ NHIỀU PHA Bộ truyền động động không đồng nhiều pha có nhiều ưu điểm so với động không đồng ba pha... 2.3.1 Động không đồng pha .18 2.3.2 Động không đồng pha .20 2.3.3 Động không đồng pha .27 2.4 Kết mô 29 Chương Điều khiển RFOC động KĐB pha 31 3.1 Nguyên lý điều khiển. .. dụng điều khiển động pha Động pha cung cấp 32( 25) vector điện áp không gian so với 8(23) vector động pha, cho phép thực nhiều giải điều khiển từ thông moment chi tiết Dùng phương pháp điều khiển