Điều khiển động cơ không đồng bộ dùng DSP TMS320LF2407 a

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –––––––––– o0o–––––––––– TRẦN CÔNG BINH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ DÙNG DSP TMS320LF2407A Chuyên ngành: Điều khiển học kỹ thuật Mã số ngành: 2.05.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 11 NĂM 2004 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS Dương Hoài Nghóa ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 1: ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2: ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… Luận văn thạc só bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2004 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Tp HCM ngày 05 tháng 11 năm 2004 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Công Binh Phái: Sinh ngày: 02.5.1980 Nơi sinh: Quảng Ngãi Chuyên ngành: Điều khiển học kỹ thuật MSHV: ĐKKT13.002 Nam I- TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ DÙNG DSP TMS320LF2407A II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Điều khiển tốc độ động không đồng ba pha phương pháp mô hình nội xử lý DSP TMS320LF2407A III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: / /2004 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: / /2004 V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS Dương Hoài Nghóa CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS Dương Hoài Nghóa Nội dung luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH tháng năm 2004 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc só đề tài hoàn chỉnh cuối thực trước hoàn thành chương trình thạc só Kết có nỗ lực học tập, nghiên cứu không ngừng thân suốt thời gian học tập trường hướng dẫn, giảng dạy Thầy Cô Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Cô Khoa Điện – Điện Tử, Trường Đại Học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy truyền đạt cho kiến thức kinh nghiệm q báu suốt thời gian học tập Trường vừa qua Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Cô môn Thiết Bị Điện môn Điều Khiển Tự Động hỗ trợ phương tiện tạo điều kiện để thực luận văn thạc só Lòng cảm ơn chân thành xin gởi đến Thầy TS Dương Hoài Nghóa, người tận tình trực tiếp hướng dẫn thực hoàn thành đề tài Xin kính gửi đến cha mẹ người thân lòng biết ơn vô hạn động viên, giúp đỡ tạo điều kiện mặt đạt kết hôm Chân thành cảm ơn Thầy Trịnh Hoàng Hơn anh chị, đồng nghiệp bạn bè quan tâm, động viên giúp đỡ nhiều để hoàn thành luận văn Một lần xin gửi đến Thầy Cô, gia đình bạn bè lòng biết ơn chân thành sâu sắc Học viên Trần Công Binh LUẬN VĂN THẠC SĨ GIỚI THIỆU Luận văn trình bày hệ thống điều khiển tốc độ động không đồng ba pha dùng phương pháp mô hình nội (Internal Model Control-IMC) xử lý DSP (Digital Signal Processing) TMS320LF2407A Trên sở phương pháp điều khiển mô hình nội cho đối tượng tuyến tính M.Morari & E.Zafiriou phát triển năm 1987 ([1]) Phương pháp có ưu điểm dễ thiết kế thuật toán đơn giản Luận văn phát triển ý tưởng để điều khiển cho đối tượng phi tuyến động không đồng (ĐCKĐB) ba pha Mục đích đề tài thiết kế điều khiển tốc độ cho ĐCKĐB ba pha DSP TMS320LF2407A Xây dựng mô hình hệ thống điều khiển bền vững tốc độ động phương pháp pháp điều khiển mô hình nội Tạo tiền đề cho việc xây dựng mô hình thử nghiệm cho hệ thống điều khiển động chất lượng cao Đồng thời sở để chế tạo điều khiển tốc độ động (bộ biến tần) ứng dụng hệ thống truyền động điện xác Lónh vực thu hút nhiều nhà khoa học nước quan tâm đến lónh vực điều khiển ứng dụng công nghiệp Và lónh vực cần nghiên cứu triển khai ứng dụng trình công nghiệp hóa – đại hóa nước ta Nội dung luận văn bao gồm trình thiết kế, mô khảo sát, phân tích thi công kiểm chứng trình bày chương: o Chương I Điều khiển động không đồng phương pháp mô hình nội o Chương II Xây dựng thuật toán điều khiển động không đồng ba pha dùng mô hình nội Điều khiển động không đồng dùng DSP TMS320LF2407A LUẬN VĂN THẠC SĨ o Chương III Điều khiển mô hình nội động không đồng ba pha với ước lượng từ thông tốc độ o Chương IV So sánh phương pháp điều khiển mô hình nội (IMC) với phương pháp điều khiển định hướng trường (FOC) o Chương V Điều khiển động không đồng ba pha dùng DSP TMS320LF2407A o Chương VI Kết hướng phát triển Điều khiển động không đồng dùng DSP TMS320LF2407A LUẬN VĂN THẠC SĨ MỤC LỤC Giới thiệu Chương I: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH NỘI I.1 Điều khiển động phương pháp mô hình nội I.2 I.1.1 Các phương pháp điều khiển động không đồng I.2 I.1.2 Điều khiển động dùng phương pháp mô hình nội I.3 I.1.3 Giới thiệu phương pháp điều khiển dùng mô hình nội I.4 I.2 Điều khiển động không đồng ba pha hệ tọa độ từ thông rotor I.7 I.2.1 Bieåu diễn vector không gian cho đại lượng ba pha I.7 I.2.2 Chuyển hệ tọa độ cho vector không gian I.10 I.2.3 Biễu diễn vector không gian hệ tọa độ từ thông rotor I.11 I.2.4 Ưu điểm việc mô tả động không đồng ba pha hệ tọa độ từ thông rotor I.15 I.3 Thuật toán điều khiển động ba pha dùng mô hình nội I.16 Chương II: XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA DÙNG MÔ HÌNH NỘI II.1 Các khái niệm động không đồng ba pha II.3 II.1.1 Một số qui ước ký hiệu dùng cho điều khiển ĐCKĐB ba pha II.3 II.1.2 Các phương trình ĐCKĐB ba pha II.5 II.2 Mô hình liên tục ĐCKĐB ba pha hệ tọa độ stator II.7 II.2.1 Xây dựng mô hình liên tục ĐCKĐB hệ tọa độ stator II.7 II.2.2 Mô Matlab mô hình liên tục ĐCKĐB hệ tọa độ stator II.10 II.3 Moâ hình gián đoạn ĐCKĐB ba pha hệ tọa độ từ thông rotor II.11 II.3.1 Xây dựng mô hình thuận liên tục ĐCKĐB hệ tọa độ dq II.11 II.3.2 Xây dựng mô hình thuận gián đoạn ĐCKĐB hệ tọa độ dq II.15 II.3.2 Mô Matlab mô hình gián đoạn ĐCKĐB hệ tọa độ dq II.15 Điều khiển động không đồng dùng DSP TMS320LF2407A LUẬN VĂN THẠC SĨ II.4 Mô hình ngược gián đoạn ĐCKĐB hệ tọa độ từ thông rotor II.16 2.4.1 Xây dựng mô hình ngược gián đoạn ĐCKĐB hệ tọa độ dq II.16 II.4.2 Mô Matlab mô hình ngược gián đoạn ĐCKĐB hệ tọa độ dq II.18 II.5 Bộ chuyển đổi gián đoạn từ hệ tọa độ dq sang hệ tọa độ αβ II.19 II.5.1 Xây dựng chuyển đổi gián đoạn từ hệ tọa độ dq sang αβ II.19 II.5.2 Mô Matlab chuyển đổi hệ tọa độ dq sang αβ II.19 II.6 Mô Matlab BBĐ điện áp hệ tọa độ αβ sang điện áp ba pha II.20 II.7 Bộ lọc mô hình nội (IMC) gián đoạn II.20 II.7.1 Xây dựng lọc IMC gián đoạn cho điều khiển ĐCKĐB ba pha II.20 II.7.2 Mô Matlab lọc IMC cho điều khiển ĐCKĐB II.22 II.8 Khảo sát kết mô điều khiển tốc độ ĐCKĐB dùng mô hình nội II.23 II.8.1 Mô Matlab hệ thống điều khiển ĐCKĐB ba pha dùng mô hình nội II.23 II.8.2 Đo đạt thông số động không đồng ba pha II.24 II.8.3 Xây dựng tập thông số mô mô tả cho động thực II.24 II.8.4 Đáp ứng danh định hệ thống điều khiển II.26 II.8.5 Tính bền vững thuật toán điều khiển II.29 II.8.6 Đánh giá chất lượng điều khiển II.34 II.9 Nhận xét thuật toán điều khiển IMC dùng DSP II.35 Chương III: ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH NỘI ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA VỚI CÁC BỘ ƯỚC LƯNG TỪ THÔNG VÀ TỐC ĐỘ III.1 Điều khiển tốc độ động KĐB ba pha với ước lượng từ thôngIII.3 III.1.1 Xây dựng ước lượng từ thông rotor dựa mô hình từ thông III.4 III.1.2 Xây dựng ước lượng từ thông rotor dùng khâu quan sát (observer) III.10 III.1.3 Mô Matlab ước lượng từ thông cho động ba pha III.15 III.1.4 Khảo sát kết mô điều khiển tốc độ động với ước lượng từ thông rotor III.17 Điều khiển động không đồng dùng DSP TMS320LF2407A LUẬN VĂN THẠC SĨ III.1.5 Đánh giá nhận xét sử dụng ước lượng từ thông rotor III.31 III.2 Điều khiển tốc độ động KĐB ba pha với ước lượng tốc độ.III.32 III.2.1 Xây dựng ước lượng tốc độ liên tục cho động ba pha III.33 III.2.2 Xây dựng ước lượng tốc độ gián đoạn cho động ba pha III.34 III.2.3 Mô Matlab ước lượng tốc độ cho động ba pha III.35 III.2.4 Khảo sát kết mô điều khiển tốc độ động với ước lượng tốc độ III.37 III.2.5 Đánh giá nhận xét sử dụng ước lượng tốc độ .III.50 III.3 Nhận xét chung điều khiển dùng mô hình nội III.51 III.3.1 Nhận xét chung kết mô điều khiển IMC III.52 III.3.2 Nhận xét chung điều khiển IMC dùng DSP .III.53 Chương IV: SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH NỘI (IMC) VỚI PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOC) IV.1 Phương pháp điều khiển định hướng trường (FOC) .IV.2 IV.2 Xây dựng thuật toán điều khiển IV.3 IV.3 Mô Matlab thuật toán điều khiển FOC IV.5 IV.4 Đánh giá đáp ứng thuật toán điều khiển FOC IV.10 IV.5 So sánh với phương pháp điều khiển mô hình nội IMC IV.10 IV.5.1 So sánh kết mô hai phương pháp FOC IMC IV.10 IV.5.2 Nhận xét thuật toán điều khiển IV.11 IV.6 Kết luận IV.11 Chương V: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA DÙNG DSP TMS320LF2407A V.1 Bộ biến đổi công suất dùng phương pháp điều rộng xung PWM V.3 V.1.1 Sử dụng biến đổi công suất điều khiển ĐCKĐB ba pha .V.3 V.1.2 Mô Matlab biến đổi công suất hệ thống điều khiển ĐCKĐB ba pha phương pháp mô hình nội V.4 V.1.3 Đánh giá đáp ứng ĐCKĐB ba pha điều khiển duøng PWM .V.9 V.2 Chuẩn hóa công thức điều khiển động (dấu chấm tónh) V.10 Điều khiển động không đồng dùng DSP TMS320LF2407A LUẬN VĂN THẠC SĨ V.2.1 Chuẩn hóa dòng điện stator hồi tiếp cho DSP V.11 V.2.2 Chuẩn hóa tốc độ động hồi tiếp cho DSP V.14 V.2.3 Chuẩn hóa mô hình thuận ĐCKĐB ba pha V.15 V.2.4 Chuẩn hóa mô hình ngược ĐCKĐB ba pha V.18 V.2.5 Chuẩn hóa chuyển đổi gián đoạn từ hệ tọa độ dq sang αβ V.21 V.2.6 Chuẩn hóa lọc IMC V.23 V.2.7 Chuẩn hóa ước lượng từ thông rotor V.24 V.2.8 Chuẩn hóa ước lượng tốc độ động V.28 V.3 Hệ thống điều khiển động không đồng ba pha dùng DSP V.29 V.3.1 Bộ biến đổi công suất ba pha V.30 V.3.2 Cảm biến V.32 V.3.3 Boä điều khiển DSP TMS320LF2407A V.32 V.3.4 Các mạch điện hỗ trợ V.34 V.4 Lập trình điều khiển động không đồng thu thập liệu V.36 V.4.1 Xác định thông số điều khiển tốc độ động V.36 V.4.2 Lập trình DSP điều khiển tốc độ động V.36 V.4.3 Lập trình máy tính cài đặt thông số thu thập liệu V.38 V.4.4 Các chế độ điều khiển thu thập liệu V.40 V.5 Kết điều khiển tốc độ động KĐB dùng DSP V.41 V.5.1 Kết hệ thống thực V.41 V.5.2 So sánh mô lý thuyết với thực tế V.42 V.5.3 Đánh giá kết điều khiển thực tế V.43 V.5.4 Nhận xét V.43 Chương VI: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN VI.1 Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển tốc độ ĐCKĐB ba pha VI.2 VI.1.1 Đánh giá đáp ứng hệ thống điều khiển .VI.2 VI.1.2 Đánh giá tính bền vững hệ thống điều khiển VI.2 VI.2 Nhận xét hệ thống điều khiển động không đồng ba pha .VI.2 VI.3 Một vài kết luận VI.3 VI.4 Hướng phát triển ứng dụng đề tài VI.4 VI.4.1 Hướng phát triển thuật toán điều khiển động VI.4 VI.4.2 Hướng phát triển hệ thống điều khiển động VI.4 VI.4.3 Hướng triển khai ứng dụng .VI.5 Tài liệu tham khảo Tóm tắt lý lịch trích ngang Điều khiển động không đồng dùng DSP TMS320LF2407A LUẬN VĂN THẠC SĨ V.38 Hình 5.20: Hệ thống điều khiển thu thập liệu từ máy tính Hình 5.21: Giao diện thu thập liệu điều khiển từ máy tính Hệ thống truyền thông qua cổng nối tiếp tiền đề để xây dựng chuẩn giao tiếp giao tiếp kết nối mạng giám sát điều khiển động điều khiển tốc độ động Chương V: Điều khiển động KĐB ba pha DSP TMS320LF2407A LUẬN VĂN THẠC SĨ V.39 Chương trình viết ngôn ngữ Visual Baisic 6.0 trình bày phụ lục đóa CD V.4.4 Các chế độ điều khiển thu thập liệu Phần mềm lập trình hỗ trợ hai phương thức điều khiển vận hành hệ thống, điều khiển chỗ điều khiển từ xa • Trong chế độ điều khiển chỗ cấp lệnh điều khiển cho động thông qua nút nhấn biến trở thay đổi tốc độ • Trong chế độ điều khiển từ xa, lệnh điều khiển tốc độ đặt nhập từ máy tính truyền qua DSP thông qua truyền thông nối tiếp Các lệnh từ xa cấp từ thiết bị chuyện dụng khác (như bàn phím kết hợp hình LCD) theo tập lệnh (Parameter) cố định Phầm mềm hỗ trợ thu thập liệu giám sát thông số điều khiển tốc độ đọc từ Encoder, từ thông rotor ước lượng, máy tính, liệu lưu lại dạng file Microsoft Excel Từ file lưu trữ tiến hành vẽ đồ thị đáp ứng hay tính toán theo tiêu chí chất lượng điều khiển Thông qua khảo sát kiểm chứng chất lượng điều khiển hệ thống Từ nguyên tắc này phát triển sau cho hệ thống có nhu cầu giám sát tốc độ hệ thống điều khiển Tuy nhiên, tốc độ truyền thông thấp nên thu thập real-time với tốc độ cao liệu hệ thống Hệ thống vận hành stand-alone bình thường giám sát phần mềm máy tính Phầm mềm hệ thống hỗ trợ việc cài đặt thay đổi thông số mô hình thông số điều khiển hệ thống điều khiển động (trên DSP) thông qua giao diện máy tính Chương V: Điều khiển động KĐB ba pha DSP TMS320LF2407A LUẬN VĂN THẠC SĨ V.40 V.5 Kết điều khiển tốc độ động KĐB dùng DSP V.5.1 Kết hệ thống thực Hệ thống điều khiển động tốc độ đặt 2000 RPM (động không đồng ba pha rotor lồng sóc có cặp cực), thời gian lên tương ứng với thời lọc IMC cho tốc độ 250ms với tải thay đổi liên tục Sử dụng ước lượng từ thông rotor hệ tọa độ từ thông rotor (tọa độ dq) dùng hồi tiếp tốc độ thông qua Incremental Encoder Tần số điều rộng xung (PWM) tần số lấy mẫu xử lý tín hiệu 5Khz Chu kỳ thu thập liệu máy tính để khảo sát khoảng 0,11 ÷ 0,16 giây cho mẫu độ xác mẫu thu thập liệu khoảng 0,25% Đáp ứng tốc độ hệ thống thực điều khiển tốc độ động không đồng phương pháp IMC dùng DSP TMS320LF2407A (vẽ Microsoft Excel từ liệu thu thập được): Tốc độ đặt Tốc độ đáp ứng 2000 1000 Hình 5.22: Đáp ứng tốc độ thực động điều khiển IMC Tốc độ có đơn vị vòng/phút (RPM) thời gian có đơn vị giây (sec) Sai số xác lập nhỏ 0,5%, thời gian đáp ứng 1,5sec Chương V: Điều khiển động KĐB ba pha DSP TMS320LF2407A LUẬN VĂN THẠC SĨ V.41 V.5.2 So sánh mô lý thuyết với thực tế Sau có kết thu từ hệ thống điều khiển thực tế, tiến hành so sánh để kiểm chứng lại phân tích lý thuyết mô hệ thống điều khiển tốc độ động không đồng ba phương pháp IMC thông qua đáp ứng tốc độ hệ thoáng: to c d o d a t to c d o d a p u n g n (R P M ) 2000 1000 tim e ( s ) Hình 5.23: Đáp ứng tốc độ mô động điều khiển IMC Tốc độ đặt Tốc độ đáp ứng 2000 1000 Hình 5.24: Đáp ứng tốc độ thực động điều khiển IMC Tốc độ có đơn vị vòng/phút (RPM) thời gian có đơn vị giây (sec) Đặc tính động đáp ứng tốc độ hệ thống điều khiển thực tế phản ánh với khảo sát phân tích lý thuyết Nếu bỏ qua sai lệch thời gian thu thập liệu chậm khác biệt không đáng kể Sự khác biệt trình xây dựng mô hình động lý thuyết (mô phỏng) bỏ qua ảnh hưởng phụ (từ trễ, dòng xoáy, mạch từ phi tuyến, ) động Chương V: Điều khiển động KĐB ba pha DSP TMS320LF2407A LUẬN VĂN THẠC SĨ V.42 V.5.3 Đánh giá kết điều khiển thực tế Hệ thống ổn định nội (thuật toán IMC) Sai số xác lập nhỏ (dù có sai lệch mô hình nhiễu tác động) Thời gian đáp ứng đại lượng điều khiển phụ thuộc vào thời lọc IMC (dễ thiết kế) Momen tải không tác động đáng kể đến đáp ứng tốc độ Tần số lấy mẫu tần số điều rộng xung đủ lớn để không ảnh hưởng chất lượng điều khiển mà DSP xử lý kịp thời V.5.4 Nhận xét Hệ thống thực điều khiển tốc độ động không đồng ba pha phương pháp IMC dùng DSP TMS320LF2407A có nhiều ưu điểm: Dễ thiết kế: điều khiển thời gian đáp ứng thông qua lọc IMC Dễ cài đặt lập trình nhờ thuật toán đơn giản Khối lượng xử lý không nhiều Bền vững với sai số mô hình Chất lượng điều khiển tốt Phù hợp với khả phần cứng (DSP TMS320LF2407A) Song hệ thống điều khiển dùng DSP số yếu điểm DSP TMS320LF2407A chưa đủ mạnh để xử lý hết thuật toán mở rộng phương pháp IMC Phương pháp điều khiển mô hình nội áp dụng cho động không đồng nên chưa khảo sát hết ưu điểm đặc thù phương pháp Trong có khả kết hợp với phương pháp phân tích thông minh khác để nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển tốc độ động không đồng ba pha nói riêng điều khiển động nói chung Chương V: Điều khiển động KĐB ba pha DSP TMS320LF2407A LUẬN VĂN THẠC SĨ VI.1 Chương VI KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN NỘI DUNG VI.1 Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển tốc độ ĐCKĐB ba pha VI.1.1 Đánh giá đáp ứng hệ thống điều khiển VI.1.2 Đánh giá tính bền vững hệ thống điều khiển VI.2 Nhận xét hệ thống điều khiển động không đồng ba pha VI.3 Một vài kết luận VI.4 Hướng phát triển ứng dụng đề tài VI.4.1 Hướng phát triển thuật toán điều khiển động VI.4.2 Hướng phát triển hệ thống điều khiển động VI.4.3 Hướng triển khai ứng dụng Chương VI: Kết hướng phát triển LUẬN VĂN THẠC SĨ VI.2 VI.1 Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển tốc độ ĐCKĐB ba pha VI.1.1 Đánh giá đáp ứng hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển động không đồng ba pha phương pháp mô hình nội dùng DSP TMS320LF2407A với tần số lấy mẫu tần số điều rộng xung 5Khz đạt kết quả: • Hệ thống ổn định nội bền vững • Sai số xác lập tương đối nhỏ • Thời gian đáp tương đối ứng nhanh • Chất lượng đáp ứng danh định tốt VI.1.2 Đánh giá tính bền vững hệ thống điều khiển • Hệ thống bền vững sai lệch thông số mô hình so với đối tượng cần điều khiển • Đáp ứng hệ thống không bị ảnh hưởng đáng kể thay đổi momen tải nhiễu tác động VI.2 Nhận xét hệ thống điều khiển động không đồng ba pha • Theo kết khảo sát từ mô phỏng, hệ thống điều khiển ĐCKĐB ba pha phương pháp mô hình nội (IMC) có nhiều ưu điểm so với phương pháp điều khiển thường dùng biến tần thực tế phương pháp điều khiển định hướng trường (FOC) • Phương pháp điều khiển ĐCKĐB ba pha dùng mô hình nội có khối lượng tính toán không lớn, dễ thiết kế, bị ảnh hưởng sai lệch thông số mô hình, có chất lượng điều khiển danh định tốt • Giải thuật điều khiển cài đặt DSP TMS3202LF2407A cho kết thực tế phù hợp với kết khảo sát qua mô Chương VI: Kết hướng phát triển LUẬN VĂN THẠC SĨ VI.3 VI.3 Một vài kết luận • Trên sở phương pháp điều khiển mô hình nội cho đối tượng tuyến tính M.Morari & E.Zafiriou phát triển Đề tài phát triển ý tưởng để điều khiển thành công cho đối tượng phi tuyến động không đồng ba pha • Hệ thống điều khiển ĐCKĐB ba pha phương pháp mô hình nội có chất lượng điều khiển danh định tốt so với phương pháp sử dụng thực tế • Tuy hạn chế nhiều linh kiện thiết bị hỗ trợ điều khiển, khả xử lý DSP TMS3202LF2407A mức tối thiểu vừa đủ cho điều khiển ĐCKĐB ba pha Song kết thực nghiệm giải thuật điều khiển ĐCKĐB ba pha phương pháp IMC cài đặt DSP đủ để kiểm chứng khẳng định chất lượng lượng điều khiển Hình 5.1: Bộ biến đổi công suất ba pha Chương VI: Kết hướng phát triển LUẬN VĂN THẠC SĨ VI.4 • Từ kết đạt được, đề tài mở hướng để phát triển thuật toán điều khiển ĐCKĐB ba pha Kết cài đặt thành công phần cứng DSP biến đổi công suất bước khởi đầu khả thi cho triển khai ứng dụng thực tế sau VI.4 Hướng phát triển ứng dụng đề tài VI.4.1 Hướng phát triển thuật toán điều khiển động Trong điều kiện cho phép phần cứng hỗ trợ, thuật toán điều khiển ĐCKĐB ba pha dùng mô hình nội cần phát triển theo hướng: • Thiết kế mô hình động có xét đến ảnh hưởng từ trễ bảo hòa mạch từ động • Sử dụng thuật toán nhận dạng mô hình online để giảm tối đa sai số mô hình (điều khiển thích nghi), làm gia tăng chất lượng điều khiển thuật toán • Sử dụng thuật toán thông minh để tính toán ước lượng từ thông tốc độ để nâng cao chất lượng điều khiển Thay mô hình thuận mô hình ngược mô hình nhận dạng dùng mạng Neural logic mờ Khi thuật toán tự động chỉnh định để phù hợp với thông số đối tượng mà không cần xét đến ảnh hưởng từ trễ hay bảo hòa mạch từ động VI.4.2 Hướng phát triển hệ thống điều khiển động Trong điều khiển động không đồng ba pha, song song với phát triển thuật toán điều khiển, cần phải nâng cao khả hỗ trợ phần cứng • Khảo sát chi tiết tác động điều rộng xung lên chất lượng đáp ứng hệ thống Cần nâng cao tốc độ đóng cắt Chương VI: Kết hướng phát triển LUẬN VĂN THẠC SĨ VI.5 biến đổi công suất để điều rộng xung với tần số cao hơn, giảm tác động tần số điều rộng xung lên chất lượng điều khiển • Đối với xử lý, cần nâng cao khả xử lý số học DSP (xử lý số 32 bit - dấu chấm tónh hay xử lý trực tiếp dấu chấm động), đồng thời cải thiện tốc độ xử lý DSP Thế hệ DSP có hỗ trợ điều khiển động AC ba pha thị trường giới xử lý dấu chấm tónh 32 bit với tốc độ 150MIPS (TMS320C28x, ) • Khi điều khiển DSP cải thiện khả xử lý, cài đặt giải thuật điều khiển tốt hệ thống điều khiển ĐCKĐB ba pha thuật toán ước lượng từ thông rotor; thuật toán ước lượng tốc độ động hệ thống điều khiển không dùng cảm biến tốc độ (sensorless control) VI.4.3 Hướng triển khai ứng dụng Kết kiểm chứng thực tế họ DSP TMS320C24x trình bày chương V khẳng định lý thuyết điều khiển mô hình nội áp dụng cho điều khiển tốc độ ĐCKĐB ba pha có khả triển khai ứng dụng thực tế hệ thống điều khiển truyền động điện chất lượng cao: • Mô hình thí nghiệm điều khiển tốc độ ĐCKĐB dùng mô hình nội • Mô hình thử nghiệm điều khiển động KĐB ba pha dùng DSP • Bộ điều khiển tốc độ (bộ biến tần) chất lượng cao công nghiệp +–––––––––HẾT–––––––––+ Chương VI: Kết hướng phát triển LUẬN VĂN THẠC SĨ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Manred Morari & Evanghelos Zafiriou Robust process control, Prentice Hall International, 1987 [2] Ying-Yu Tzou “DSP-Base Robust Control of an AC Induction Servo Drive for Motion Control” IEEE Transaction on Control System Technology, Vol 4, No 6, 1996 [3] Nguyễn Phùng Quang Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha, NXB Giáo Dục, 1998 [4] Trịnh Hoàng Hơn Điều khiển động không đồng ba pha Luận Văn Thạc Só, 2002 [5] Andrzej M.Trzynadlowski The Orientation Principle in Control of Induction Motors Kluwer Academic Publishers, 1994 [6] Erwan Simon “Implementation of a Speed Field Oriented Control of 3phase PMSM motor using TMS320F240” Texas Instrument, Application Report: SPRA588, 1999 [7] Texas Instrument “Digital Signal Processing Solution for AC Induction Motor” Texas Instrument, Application Note: BPRA043, 1996 [8] S Bejerke “Digital Signal Processing Solutions for Motor Control Using the TMS320F240 DSP-Controller” ESIEE, Paris, 1996 Texas Instrument, Application Note: SPRA345 [9] Cotistantm Ilas, Aurelian Sarca, Radu Giuclea, Liviu Kreindler “Using TMS320 Family DSPs in Motion Control Systems” ESIEE, Paris, 1996 Texas Instrument, Application Note: SPRA327 Tài liệu tham khảo LUẬN VĂN THẠC SĨ [10] H.Hofmann, Seth R.Sanders, Charles R.Sullivan “Stator-Flux-Based Vector Control of Induction Machine in Magnetic Saturation” IEEE Transaction on Industry Applications, Vol 33, No 4, 1997 [11] Jinhwan Jung, Kwanghee Nam "A Dynamic Decoupling Control Scheme High-Speed Operation of Induction Motors“ IEEE Transaction on Industrial Electronic, Vol 46, No 1, 1999 [12] Bimal K Bose, Life Fellow “High Performance Control of Induction Motor Drives” The University of Tennessee, Knoxville, USA, 1998 [13] S.Kumara, Dr D.J.Atkinson “Sensor-less Vector Control in Induction Machine Drive” [14] A.Benchaid, A.Rachid, E,Audrezet “Sliding mode input output linearization and field orietation for real time control of induction motors” IEEE TPE Vol 14 No 1, Jan 99 [15] H.J SHIEH & K.K SH YN “Nonlinear sliding mode toque cintrol with adaptive backstepping approach for induction motor drive” IEEE TIE, 1999 [16] C CECATI, AND N ROTONDALE.Torque and speed regulation of induction motors using the passivity theory approach IEEE Trans Ind Electron., Vol 46, pp 119-127, Fed 1999 [17] P MARINO, M.MILANO, AND F VASCA, Linear Quadratic State Feedback And Robust Neural Network Estimator For Field-OrientedControlled Induction Motors IEEE trans Ind Electron., Vol 46, pp 380389, Apr 1999 [18]Zhenyu Yu “3.3V DSP for Digital Motor Control” Texas Instrument, Application Report: SPRA550, 1999 Tài liệu tham khảo LUẬN VĂN THẠC SĨ [19]Shamim Choudhury “Motor speed Measurement Consideration when using TMS320C24x DSPs” Texas Instrument, Application Report: SPRA771, 2001 [20]Shamim Choudhury “Average current mode controlled power factor correction converter using Texas TMS320LF2407A” Instrument, Application Report: SPRA902, 2003 [21] Ying-Yu Tzou, Rong-Shyang Ou, Shih-Liang Jung, Meng-Yueh Chang “High-Performance Programmable AC Power Source with Low Harmonic Distortion Using DSP-Based Repetitive Control Technique” IEEE Transaction on Power Electronic, Vol 12, No 4, 1997 [22] Texas Instrument “TMS320F/C24x DSP Controllers Reference Guide, CPU and Instruction Set” Texas Instrument, Literature Number: SPRU160C, 1999 [23] Texas Instrument “TMS320LF/LC240xA DSP Controllers” Texas Instrument, Literature Number: SPRS145I, 2003 [24] Texas Instrument “TMS320LF/LC240xA DSP Controllers Reference Guide, System and Peripherals” Texas Instrument, Literature Number: SPRU357B, 2001 [25] Texas Instrument “TMS320F/C240 DSP Controllers Reference Guide, Peripheral Library and Specific Devices” Texas Instrument, Literature Number: SPRU161C, 1999 [26] Texas Instrument “TMS320C2xx/C24x Code Composer User’s Guide” Texas Instrument, Literature Number: SPRU490, 2000 [27] David M.Atler “Getting starting in C and Assembly code with the TMS320LF240x DSP” Texas Instrument, Application Report: SPRA755A, 2002 Tài liệu tham khảo LUẬN VĂN THẠC SĨ [28] Texas Instrument “TMS320C1x/C2x/C2xx/C5x Assembly Language Tools User’s Guide” Texas Instrument, Literature Number: SPRU018D, 1995 [29] Texas Instrument “TMS320C2x/C2xx/C5x Optimizing C Compiler User’s Guide” Texas Instrument, Literature Number: SPRU024E, 1999 [30] Texas Instrument “Digital Motor Control, software library” Texas Instrument, Literature Number: SPRU485A, 2003 [31] Spectrum Digital “eZdsp LF2407A Technical Reference” Spectrum Digital, Literature Number: 505565-0001, 2003 [32] Laszlo Balogh “Design anh Application guide for high speed MosFET gate drive circuits” Texas Instrument, 2002 [33] Siemens “Micro/Midi Master Vector Variable Frequency Inverters for AC Motor” Catalogue DA 64, 1998 [34] Nguyễn Hữu Phúc, Kỹ Thuật điện 2, NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2003 [35] Nguyễn Thị Phương Hà, Điều Khiển Tự Động, NXB Khoa học kỹ thuật, 1996 [36] Phạm Văn Ất Kỹ thuật lập trình C NXB Khoa học Kỹ thuật, 1999 Tài liệu tham khảo LUẬN VĂN THẠC SĨ TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: TRẦN CÔNG BINH Phái: Ngày sinh: 02.5.1980 Nơi sinh: Quảng Ngãi Địa chỉ: Bộ môn Thiết Bị Điện, Khoa Điện - Điện Tử, Trường ĐH Bách Nam Khoa TP.HCM , 268 Lý Thường Kiệt, Quận 10, thành phố Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Từ năm 1997 đến 2002: Học đại học ngành Điện - Điện Tử, Trường ĐH Bách Khoa – ĐH Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Từ năm 2002 đến nay: Học thạc sỹ ngành Điều khiển học kỹ thuật (Tự động hóa) Trường ĐH Bách Khoa – ĐH Quốc Gia TP Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC Từ năm 2002 đến nay: Cán giảng dạy Bộ môn Thiết Bị Điện, Khoa Điện - Điện Tử, Trường ĐH Bách Khoa – ĐH Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Tp.HCM, ngày 05 tháng 11 năm 2004 Tóm tắt lý lịch trích ngang Tác giả Trần Công Binh ... vector không gian cho đại lượng ba pha Động xoay chiều ba pha có ba (hay bội số ba) cuộn dây stator với dòng điện ba pha chạy qua, bố trí không gian hình vẽ sau: isb Pha B stator rotor isa Pha A isc... Chương I Điều khiển động không đồng phương pháp mô hình nội o Chương II Xây dựng thuật toán điều khiển động không đồng ba pha dùng mô hình nội Điều khiển động không đồng dùng DSP TMS320LF240 7A LUẬN... điều khiển tốc độ ĐCKĐB dùng mô hình nội II.8.1 Mô Matlab hệ thống điều khiển ĐCKĐB ba pha dùng mô hình nội Mô Matlab Simulink (Matlab 6.5) hệ thống điều khiển tốc độ động không đồng ba pha dùng