NGHIÊN CỨU HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ DÙNG ĐỘNG CƠ IPM - Bao cao đồ án tốt nghiệp chuyên ngành tự động hóa BKHN (18)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hà Nội, 6-2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ DÙNG ĐỘNG CƠ IPM Trưởng môn : PGS.TS Trần Trọng Minh Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Bùi Quốc Khánh Sinh viên thực : Nguyễn Hoàng Nam Lớp : TĐH05 - K58 MSSV : 20132677 Giáo viện duyệt : Hà Nội, 6-2018 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu hệ truyền động điều khiển vị trí dùng động IPM em tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Bùi Quốc Khánh Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành đồ án em sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép em xin chịu hồn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực Nguyễn Hoàng Nam MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ i DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii LỜI NÓI ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU 1.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc 1.2 Phân loại động đồng nam châm vĩnh cửu 1.3 Mơ tả tốn học đồng đồng nam châm vĩnh cửu 1.4 Đặc tính momen động 1.5 Thuật toán momen cực đại (MTPA) cho động IPM 1.6 Các phương pháp điều khiển động IPM 11 1.7 Vấn đề điều khiển momen động IPM 12 1.8 Động IPM kiểu 14 Chương 16 TỔNG HỢP HỆ TRUYỂN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ IPM 16 2.1 Cấu trúc chung điều khiển dòng điện 16 2.1.1 Các phương trình động IPM 16 2.1.2 Mơ hình mạch vịng dịng điện 17 2.1.3 Tổng hợp mạch vòng dòng điện 18 2.2 Tổng hợp điều khiển tốc độ 22 2.3 Mô hệ truyền động điều khiển tốc độ 23 2.3.1 Thông số động tham số điều khiển 23 2.3.2 Tính tốn lượng đặt isd 25 2.3.3 Kết mô 25 Chương 28 HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ TRONG CHẾ ĐỘ BÁM 28 3.1 Khái quát hệ điều khiển vị trí 28 3.2 Cấu trúc chung hệ điều khiển vị trí 29 3.2.1 Cấu trúc vật lý hệ điều khiển vị trí 29 3.2.2 Cấu trúc điều khiển hệ điều khiển vị trí 32 3.3 Điều khiển vị trí chế độ bám 33 3.3.1 Độ xác hệ điều khiển 33 3.3.2 Các tiêu chuẩn đánh giá sai lệch 38 3.4 Các phương pháp nâng cao độ xác 39 3.4.1 Các phương pháp nâng cao độ xác bám lượng đặt 39 3.4.2 Nâng cao độ xác kháng nhiễu 44 Chương 45 ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ IPM VÀO TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ LÀM VIỆC TRONG CHẾ ĐỘ BÁM CĨ THƠNG SỐ THAY ĐỔI 45 4.1 Đối tượng điều khiển 45 4.2 Động lực học truyền động cho cấu 45 4.3 Thiết kế điều khiển tốc độ 48 4.3.1 Thiết kế điều khiển tốc độ 48 4.3.2 Mô 50 4.4 Thiết kế điều khiển vị trí 52 4.4.1 Cấu trúc điều khiển vị trí 52 4.4.2 Mô 54 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC 59 Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu tạo động đồng SPM (a) IPM (b) Hình 1.2 Đồ thị vector động đồng nam châm vĩnh cửu Hình 1.3 Mơ hình tốn học động IPM Hình 1.4 Đồ thị momen động đồng a) cực lồi b) cực ẩn Hình 1.5 Giới hạn làm việc động 10 Hình 1.6 Cấu trúc điều khiển FOC cho động IPM vùng tốc độ 11 Hình 1.7 Đồ thị vector IPM điều khiển isd > 13 Hình 1.8 Cấu trúc IPM kiểu a) IPM nhiều lớp b) IPM cấu trúc chữ V 14 Hình 1.9 Đồ thị véc tơ động IPM có Lsq > Lsd 15 Hình 2.1 Cấu trúc điều khiển dòng điện 18 Hình 2.2 Cấu trúc mạch vòng dòng điện isd 19 Hình 2.3 Bù nhiễu mạch vòng dòng điện isd 20 Hình 2.4 Cấu trúc mạch vòng dòng isq 21 Hình 2.5 Cấu trúc bù nhiễu cho mạch vòng isq 21 Hình 2.6 Cấu trúc mạch vòng điều khiển tốc độ vùng tốc độ 22 Hình 2.7 Cấu trúc feefforword bù nhiễu tải 23 Hình 2.8 Sơ đồ mơ điều khiển tốc độ động IPM 26 Hình 2.9 Momen động khởi động ăn tải 26 Hình 2.10 Tốc độ động khởi động ăn tải 26 Hình 2.11 Momen động đảo chiều quay 27 Hình 2.12 Tốc độ động đảo chiều quay 27 i Danh mục hình vẽ Hình 3.1 Mơ tả hệ truyền động điều khiển vị trí 30 Hình 3.2 Cấu trúc điều khiển vị trí ba mạch vịng nối tầng 32 Hình 3.3 Đáp ứng hệ điều khiển truyền động chế độ bám 34 Hình 3.4 Các sai số thiết bị hệ điều khiển truyền động trạng thái xác lập 34 Hình 3.5 Cấu trúc tổng qt mạch vịng hệ điều khiển truyền động điện 35 Hình 3.6 Đáp ứng hệ theo bám lượng đặt 37 Hình 3.7 Điều khiển bám lượng đặt dùng giải pháp hạ cấp vơ sai lượng đặt 41 Hình 3.8 Nguyên lý điều khiển feedforward lượng đặt 42 Hình 3.9 Điều khiển bám lượng đặt dùng Feedforward 43 Hình 4.1 Cấu trúc cấu chấp hành 45 Hình 4.2 Momen cản momen qn tính truyền động cấu 47 Hình 4.3 Cấu trúc điều khiển tốc độ truyền động cho cấu 48 Hình 4.5 Tốc độ động trước có FFW tải 51 Hình 4.6 Sai lệch tốc độ động trước có FFW tải 51 Hình 4.7 Tốc độ động sau có bù FFW tải 52 Hình 4.8 Sai lệch tốc độ động sau có bù FFW tải 52 Hình 4.9 Cấu trúc mạch vịng điều khiện vị trí có FFW lượng đặt 53 Hình 4.10 Đồ thị vị trí thực vị trí đặt chưa có FFW lượng đặt 54 Hình 4.11 Sai lệch vị trí thực vị trí đặt chưa có FFW lượng đặt 55 Hình 4.12 Đồ thị vị trí thực vị trí đặt có FFW lượng đặt 55 Hình 4.13 Đồ thị vị trí thực vị trí đặt có FFW lượng đặt 56 ii Danh mục bảng số liệu DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 2.1 Thông số động mô 23 ii Danh mục từ viết tắt DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT PMSM Permanent Magnet Synchronous Motor Động đồng nam châm vĩnh cửu IPM Interior Permanent Magnet Động ĐB NCVC chìm SPM Surface Permanent Magnet Động ĐB NCVC bề mặt MTPA Maximum Torque per Ampere Cực đại momen với dòng điện FOC Field Oriented Control Điều khiển tựa từ thông rotor DTC Direct Torque Control Điều khiển momen trực tiếp iii Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Kể từ đời nay, động điện ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực robot, máy gia công kim loại, ô tô điện…Trong số loại động điện, động đồng nam châm vĩnh cửu (PMSM) có nhiều ưu điểm trội, chia làm hai loại động nam châm vĩnh cửu chìm (IPM) động nam châm vĩnh cửu bề mặt (SPM) Động IPM có nam châm vĩnh cửu đặt sâu rotor, cấu trúc không bền vững vận hành tốc độ cao mà tạo khác điện cảm dọc trục ngang trục Lsd Lsq Chính khác giúp cho động IPM có thêm phần momen khác ngồi phần momen đồng Để tận dụng phần momen này, nhà sản xuất máy điện chế tạo loại động IPM kiểu mới, có Lsd < Lsq tỉ số Lsq/ Lsd lớn Qua trình tìm hiểu, em định chọn đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu hệ truyền động điều khiển vị trí dùng động IPM” Bài báo cáo trình bày với nội dung gồm chương     Chương Tổng quan động đông nam châm vĩnh cửu Chương Tổng hợp hệ truyền động điều khiển tốc độ động IPM Chương Hệ truyền động điều khiển vị trí chế độ bám Chương Ứng dụng động IPM vào điều khiển truyền động vị trí chế độ bám có thơng số thay đổi theo góc quay Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Bùi Quốc Khánh hướng dẫn tận tình suốt trình làm đồ án tốt nghiệp để em hồn thành đồ án thời hạn Tuy nhiên hạn chế thân nên khơng thể tránh khỏi sai sót Vì mong góp ý đánh giá thầy để em hồn thiện thêm đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 06 năm 2018 Sinh viên thực Nguyễn Hoàng Nam Chương Ứng dụng động IPM vào truyền động điều khiển bám có thơng số thay đổi số truyền i , cấu chuyển động mô tả thay cần có trọng lượng P chiều dài , góc quay cấu m   i Với giả thiết hộp số có bánh đặc biệt, khơng xét tới đặc tính khe hở bỏ qua tổn thất, ta có: Momen cản tác động lên trục động cơ: 1 mc  P.D  P .cos m i i (4.2) Trong đó: P  mg trọng lực (N), (m) chiều dài cấu, i tỷ số truyền hộp giảm tốc,  m góc quay cấu tính: m  dc i  dc i dt (4.3) Nếu không thay đổi chiều dài cố định, mơ men tải cực đại góc   min có giá trị nhỏ   max Momen quán tính hệ thay đổi theo góc nâng hạ ta có: 1   J   J dc  i J i  i J cc   J cc  P D  P  cos  2 4g 4g  Trong đó: J  ( Nms ) momen quán tính quy đổi trục động cơ, J dc , J i , J cc momen quán tính động cơ, hộp giảm tốc cấu,  góc dao động cấu, g gia tốc trọng trường Phương trình động lực học truyền động điện mM  mc  J  d dJ    dt dt Đạo hàm thành phần momen quán tính khối dJ  dJ dc  dJ i  dJ cc  dt dt 46 (4.4) Chương Ứng dụng động IPM vào truyền động điều khiển bám có thơng số thay đổi Do thành phần momen J dc J i không đổi nên đạo hàm momen quán tính khối lúc trở thành dJ cc P  dt 4g 2cos    sin   d dt dJ cc P   sin 2 dt 4g Khi đó, phương trình động lực học viết lại 2k   d mM  k1 cos   k2 sin 2   J  2 cos   i   dt Với k1  P P k2  8g i , J  J dc  (4.5) Ji i2 k1 cos  mM mc _  s i.s  2k J  2 cos  i   k2 sin 2 Hình 4.2 Momen cản momen quán tính truyền động cấu Nhận xét: - Momen cản hệ hàm đại lượng cần điều khiển góc quay - Động học hệ có tính phi tuyến, thơng số hệ hàm đại lượng cần điều khiển J ( ) 47 Chương Ứng dụng động IPM vào truyền động điều khiển bám có thơng số thay đổi Chính đặc điểm mà cấu trúc điều khiển hệ truyền động có điểm khác biệt với cấu trúc trình bày chương Về nguyên lý ta cần thiết kế điều khiển phi tuyến cho hệ nhiên dùng thiết kế điều khiển tuyến tính cho hệ, với ba mạch vịng: Vị trí, tốc độ momen Bộ điều khiển tốc độ thiết kế với quan điểm hệ có thơng số thay đổi theo góc quay 4.3 Thiết kế điều khiển tốc độ 4.3.1 Thiết kế điều khiển tốc độ Từ phương trình động lực học (4.5) cấu, nhận thấy momen cản momen quán tính J thay đổi theo góc quay cần Chính thay đổi làm cho điều khiển tốc độ thiết kế theo chuẩn tối ưu đối xứng chương khơng cịn theo tiêu chuẩn Từ ta phải thiết kế điều khiển tốc độ thích nghi trực tuyến với tham số thay đổi Thông số J thay đổi nhận dạng (ND) tính tốn thích nghi (TN) đưa vào điều khiển mc GF * + _ R _ mM Fkm  i.s   GF m1 TN Fcc  s    ND k  s   Hình 4.3 Cấu trúc điều khiển tốc độ truyền động cho cấu Xét hệ mạch vòng thẳng, với giả thiết mạch vịng kín dịng điện isd ổn định, tức từ thông ổn định Lúc này, momen động phụ thuộc vào thành phần 48 Chương Ứng dụng động IPM vào truyền động điều khiển bám có thơng số thay đổi dịng isq Có thể coi gần mạch vịng kín dịng isq mạch vịng kín momen có hàm truyền khâu qn tính bậc (cơng thức 2.12) Fkm  M s km  udk  s   s m Trong đó: hệ số khuếc đại mạch vịng kín momen km  2.5mdm (N.m/V)  m 10 số thời gian mạch vịng kín momen, có giá trị   ms Có thể tính hệ số khuếch đại momen theo thơng số mạch vịng dịng điện sau km  p p f 2kisq Hàm truyền Fcc  s  biến đổi laplace phương trình động lực học cấu Với hệ số J  momen cản thay đổi theo góc quay  trình bày mục 4.2 Hàm truyền hệ hở mạch vòng tốc độ G  km k khâu tích phân J  s(1  s td ) quán tính với  td   m    Bộ điều khiển PI có dạng sau R  k P  sTI Ta thấy, hệ số khuếch đại sTI hàm truyền hệ hở mạch vòng tốc độ thay đổi J  thay đổi nên cần thiết kế điều khiển PI thích nghi cho Chọn TI  a td k P  kP không đổi J J km k td a với a = để hệ hàm độ hệ kín có dao đơng tắt dần với tham số J lấy từ kết nhận dạng thích nghi Xét đến ảnh hưởng nhiễu tải tới hệ thống Từ phương trình động lực học, ta thấy có hai thành phần momen thay đổi theo góc quay ảnh hưởng đến điều khiển tốc độ Nhiễu thứ momen cản mc sinh thay đổi của góc quay φ q trình chuyển động, hàm sinφ Nhiễu thứ hai m1 đại lượng thay đổi theo góc φ, hàm sin2φ 49 Chương Ứng dụng động IPM vào truyền động điều khiển bám có thơng số thay đổi Để tăng khả kháng nhiễu tải điều khiển, ta sử dụng cấu trúc feedforward tải trình bày chương Thực feedforward nhiễu tải, ta cần phải xác định hai thành phần momen Tuy nhiên, đo trực tiếp momen hạn chế mặt thiết bị Vậy nên, momen ước lượng cách tính tốn từ giá trị đo được: đo khối lượng m, chiều dài góc quay φ Hàm truyền GFF1 GFF2 khâu tỉ lệ đạo hàm tính tốn mục 3.4.2 4.3.2 Mơ a) Tính tốn điều khiển Trong đồ án này, em chọn cấu có trọng lượng quy đổi P  50 N cần có chiều dài  m Tỉ số truyền hộp số i = 50 Cơ cấu chuyển động từ góc đến góc 89 Momen cản quy đổi mc  P cos   5cos  i Momen quán tính J   J dc  J i J cc   0.05  0.0125cos  i i Bộ điều khiển tốc độ PI với tham số TI  0.012 s kP  17.37  4.34cos2  Bộ bù momen GFF  s   GFF  s    s m   0.625  0.0125s Fkm km b) Kết mô Đặt tốc độ động hàm điều hịa hình sin có dạng *  100sin  t với  0.5 rad/s 50 Chương Ứng dụng động IPM vào truyền động điều khiển bám có thơng số thay đổi Toc dong co khong co FFW tai 150 tocdothuc tocdodat 100 Toc 50 -50 -100 -150 10 15 20 25 Time(s) 30 35 40 45 50 Hình 4.5 Tốc độ động trước có FFW tải 100 Sai lech toc (rad/s) sai lech 50 -50 -100 10 15 20 25 Time(s) 30 35 40 Hình 4.6 Sai lệch tốc độ động trước có FFW tải 51 45 50 Chương Ứng dụng động IPM vào truyền động điều khiển bám có thơng số thay đổi Toc dong co tocdothuc tocdodat 100 Toc dong co 50 -50 -100 10 15 20 25 Time(s) 30 35 40 45 50 45 50 Hình 4.7 Tốc độ động sau có bù FFW tải Sai lech toc co FFW tai Sai lech toc do(rad/s) 100 50 -50 -100 10 15 20 25 Time(s) 30 35 40 Hình 4.8 Sai lệch tốc độ động sau có bù FFW tải Nhận xét: Bộ điều khiển tốc độ kết hợp với cấu trúc FFW tải làm nâng cao độ xác bám lượng đặt 4.4 Thiết kế điều khiển vị trí 4.4.1 Cấu trúc điều khiển vị trí Cơ cấu có lượng đặt vị trí có dạng hàm điều hịa hình sin, khơng có cấp vơ sai Điều dẫn đến khó khăn điều khiển cấu bám xác lượng đặt Để nâng cao độ xác, ta dùng hai phương pháp phương pháp hạ cấp vô sai tín 52 Chương Ứng dụng động IPM vào truyền động điều khiển bám có thơng số thay đổi hiệu đặt dùng cấu trúc Feedforward lượng đặt đầu vào trình bày chương Trong phần này, em chọn sử dụng phương pháp Feedforward lượng đặt đầu vào Sau tổng hợp điều khiển tốc độ, với cấu trúc điều khiển nối tầng, mạch vịng momen, mạch vịng ngồi tốc độ Hàm truyền lúc hệ coi như hàm kín tốc độ Xét vùng tần số thấp, coi gần hàm truyền Fk Fk  s   k  sT Cấu trúc điều khiển vị trí cấu cấu trúc điều khiển nối tầng, mạch vòng điều khiển tốc độ momen, mạch vịng ngồi điều khiển vị trí GFF * R + + Fk  s  _  is k  s  Hình 4.9 Cấu trúc mạch vịng điều khiện vị trí có FFW lượng đặt Từ cấu trúc trên, ta có hàm truyền hệ dạng đơn giản F  s   Với k1  k1 s 1  s   kk i 53  Chương Ứng dụng động IPM vào truyền động điều khiển bám có thơng số thay đổi Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu đối xứng, điều khiển vị trí điều khiển PI có dạng   R  s   k P 1  TI  a  với a = để hệ dao  với thông số sau k P  T s k  a I    động tắt dần Do tín hiệu đặt hàm điều hịa hình sin, để nâng cao độ xác, ta sử dụng cấu trúc feedforward lượng đặt Hàm truyền GFF  s   kF s với k F   F số  s F k1 thời gian lọc 4.4.2 Mô    Tiến hành mô với lượng đặt vị trí  *  0.78  0.78sin   t   (do    ) 2  Vitridat Vitrithuc 1.8 1.6 1.4 Vitri(rad) 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.2 10 15 20 25 Time(s) 30 35 40 45 Hình 4.10 Đồ thị vị trí thực vị trí đặt chưa có FFW lượng đặt 54 50 Chương Ứng dụng động IPM vào truyền động điều khiển bám có thơng số thay đổi Sailechvitri 0.75 0.5 Sailech(rad) 0.25 -0.25 -0.5 -0.75 -1 10 15 20 25 Time(s) 30 35 40 45 50 Hình 4.11 Sai lệch vị trí thực vị trí đặt chưa có FFW lượng đặt Vitridat Vitrithuc 1.8 1.6 1.4 Vitri(rad) 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.2 10 15 20 25 Time(s) 30 35 40 45 Hình 4.12 Đồ thị vị trí thực vị trí đặt có FFW lượng đặt 55 50 Chương Ứng dụng động IPM vào truyền động điều khiển bám có thơng số thay đổi 0.5 Sailechvitri 0.4 0.3 Sailech(Rad) 0.2 0.1 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 10 15 20 25 Time(s) 30 35 40 45 50 Hình 4.13 Đồ thị vị trí thực vị trí đặt có FFW lượng đặt Nhận xét: Bộ điều khiển thiết kế cho vị trí thực bám vị trí đặt Khi chưa có FFW lượng đặt vi trí thực bị chậm pha so với vị trí đặt Sai lệch vị trí lớn Khi có FFW lượng đặt, vị trí thược bám sát vị trí đặt Sai lệch nhỏ, gần khơng 56 Kết luận KẾT LUẬN Trong thời gian nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu hệ truyền động điều khiển vị trí dùng động IPM” em thu kết sau: - Tìm hiều động IPM kiểu mới, cấu tạo nguyên lý hoạt động Tìm hiều phương pháp điều khiển FOC Tìm hiểu thuật toán MTPA Biết phương pháp điều khiển vị trí Hồn thiện mơ thiết kế điều khiển Simulink Mô ứng dụng động IPM vào điều khiển vị trí có thơng số thay đổi theo góc quay Qua q trình tìm hiểu, nghiên cứu em học thêm nhiều kiến thức bổ ích Tuy nhiên cịn nhiều hạn chế kiến thức việc chưa thể thực nghiệm thiết bị thực Em mong tiếp tục hoàn thiện đề tài tiến tới chạy thực nghiệm hệ thống thật Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực Nguyễn Hoàng Nam 57 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Quốc Khánh, Bài giảng Điều khiển Truyền động điện công nghiệp [2] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Cơ sở truyền động điện, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật, 2009 [3] R Krishnan, Permanent Magnet Synchronous and Brushless DC Motor, CRC Press LLC, 2001 [4] Nguyễn Phùng Quang, Matlab & Simulink dành cho kĩ sư điều khiển tự động, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật, 1996 [5] Nguyễn Phùng Quang, Điều khiển vector truyền động điện xoay chiều ba pha, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, 2016 [6] Nguyễn Dỗn Phước, Lý thuyết điều khiển tuyến tính, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật, 2005 [7] S Morimoto, Y Takeda, T Hirasa, K Tanuguchi, “Expansion of Operating Limits for Permanent Magnet Motor by Current Vector Control Considering Inverter Capacity”, IEEE Trans on Industry Application, Vol 26, No 5, 1990, pp 866-871 [8] S Morimoto, M Sanada, Y Takeda, “Wide – speed operation of interior permanent magnet synchronous motor with high – performance current regulator”, IEEE Trans on Industry Application, Vol 30, No 4, 1994, pp 920-926 58 Phụ lục PHỤ LỤC Chứng minh công thức số (1.20) (1.21) 𝑀 = 𝑝𝑐 [𝜓𝑟 𝑖𝑠𝑞 + (𝐿𝑠𝑑 − 𝐿𝑠𝑞 )𝑖𝑠𝑑 𝑖𝑠𝑞 ] 2 𝐼𝑠 = √𝑖𝑠𝑑 + 𝑖𝑠𝑞 ; 𝑖𝑠𝑞 = √𝐼𝑠2 − 𝑖𝑠𝑑 Thay 𝑖𝑠𝑞 vào cơng thức tính momen: 2 𝑀 = 𝑝𝑐 [𝜓𝑟 √𝐼𝑠2 − 𝑖𝑠𝑑 + (𝐿𝑠𝑑 − 𝐿𝑠𝑞 )𝑖𝑠𝑑 √𝐼𝑠2 − 𝑖𝑠𝑑 ] Đạo hàm momen theo 𝑖𝑠𝑑 ta có: 𝑑𝑀 ↔ ↔ −𝑖𝑠𝑑 2 √𝐼𝑠2 −𝑖𝑠𝑑 = 𝑝𝑐 [𝜓𝑟 𝑑𝑖𝑠𝑑 𝑑𝑀 𝑑𝑖𝑠𝑑 𝑑𝑀 𝑑𝑖𝑠𝑑 𝑑𝑀 𝑑𝑖𝑠𝑑 + (𝐿𝑠𝑑 − 𝐿𝑠𝑞 ) [√𝐼𝑠2 − 𝑖𝑠𝑑 + 𝑖𝑠𝑑 −𝑖𝑠𝑑 2 √𝐼𝑠2 −𝑖𝑠𝑑 = 𝑝𝑐 [𝜓𝑟 + (𝐿𝑠𝑑 − 𝐿𝑠𝑞 ) [ 𝑖𝑠𝑑 2 √𝐼𝑠2 −𝑖𝑠𝑑 = − 𝑝𝑐 [𝜓𝑟 𝑖𝑠𝑑 = 2(𝐿𝑠𝑑 −𝐿𝑠𝑞 ) √𝐼𝑠2 −𝑖𝑠𝑑 + (𝐿𝑠𝑑 − 𝐿𝑠𝑞 ) [ − −𝑖𝑠𝑞 √𝐼𝑠2 −𝑖𝑠𝑑 √𝐼𝑠2 −𝑖𝑠𝑑 𝑖𝑠𝑑 √𝐼𝑠2 −𝑖𝑠𝑑 + ± 2 √𝜓𝑟2 +4(𝐿𝑠𝑑 −𝐿𝑠𝑞 ) 𝑖𝑠𝑞 2(𝐿𝑠𝑑 −𝐿𝑠𝑞 ) Do 𝐿𝑠𝑑 < 𝐿𝑠𝑞 𝑖𝑠𝑑 < nên 59 ]] ]] 𝑖𝑠𝑑 √𝐼𝑠2 −𝑖𝑠𝑑 ]] 2 = ↔ (𝐿𝑠𝑑 − 𝐿𝑠𝑞 )𝑖𝑠𝑑 + 𝜓𝑟 𝑖𝑠𝑑 − (𝐿𝑠𝑑 − 𝐿𝑠𝑞 )𝑖𝑠𝑞 =0 Giải phương trình bậc 2, ta thu nghiệm 𝑖𝑠𝑑 −𝜓𝑟 𝐼𝑠2 −𝑖𝑠𝑑 −𝑖𝑠𝑑 Phụ lục 𝑖𝑠𝑑 = 𝜓𝑟 2(𝐿𝑠𝑞 −𝐿𝑠𝑑 ) −√ 𝜓𝑟2 4(𝐿𝑠𝑑 −𝐿𝑠𝑞 ) + 𝑖𝑠𝑞 Công thức liên hệ 𝑖𝑠𝑑 Is 𝑑𝑀 2 = ↔ (𝐿𝑠𝑑 − 𝐿𝑠𝑞 )𝑖𝑠𝑑 + 𝜓𝑟 𝑖𝑠𝑑 − (𝐿𝑠𝑑 − 𝐿𝑠𝑞 )𝑖𝑠𝑞 =0 𝑑𝑖𝑠𝑑 2 ↔ 2(𝐿𝑠𝑑 − 𝐿𝑠𝑞 )𝑖𝑠𝑑 + 𝜓𝑟 𝑖𝑠𝑑 − (𝐿𝑠𝑑 − 𝐿𝑠𝑞 )(𝑖𝑠𝑞 − 𝑖𝑠𝑑 )=0 ↔ 2(𝐿𝑠𝑑 − 𝐿𝑠𝑞 )𝑖𝑠𝑑 + 𝜓𝑟 𝑖𝑠𝑑 − (𝐿𝑠𝑑 − 𝐿𝑠𝑞 )𝐼𝑠2 = Giải phương trình bậc 2, ta thu 𝑖𝑠𝑑 𝑖𝑠𝑑 = −𝜓𝑟 4(𝐿𝑠𝑑 −𝐿𝑠𝑞 ) ± √𝜓𝑟2 +8(𝐿𝑠𝑑 −𝐿𝑠𝑞 ) 𝐼𝑠2 4(𝐿𝑠𝑑 −𝐿𝑠𝑞 ) Do 𝐿𝑠𝑑 < 𝐿𝑠𝑞 𝑖𝑠𝑑 < nên 𝑖𝑠𝑑 = 𝜓𝑟 4(𝐿𝑠𝑞 −𝐿𝑠𝑑 ) −√ 𝜓𝑟2 16(𝐿𝑠𝑑 −𝐿𝑠𝑞 ) + 𝐼𝑠2 60 ... động đồng nam châm vĩnh cửu 1.2 Phân loại động đồng nam châm vĩnh cửu Động đồng nam châm vĩnh cửu chia làm hai loại: động đồng nam châm vĩnh cửu bề mặt động đồng nam châm vĩnh cửu chìm Động đồng... Hình 1.1 Cấu tạo động đồng SPM (a) IPM (b) Hình 1.2 Đồ thị vector động đồng nam châm vĩnh cửu Hình 1.3 Mơ hình tốn học động IPM Hình 1.4 Đồ thị momen động đồng a) cực lồi... thầy PGS.TS Bùi Quốc Khánh hướng dẫn tận tình suốt trình làm đồ án tốt nghiệp để em hồn thành đồ án thời hạn Tuy nhiên hạn chế thân nên tránh khỏi sai sót Vì mong góp ý đánh giá thầy để em hoàn