Nghiên cứu điều khiển FOC và DTC động cơ không đồng bộ với biến tần đa bậc

Nghiên cứu điều khiển FOC và DTC động cơ không đồng bộ với biến tần đa bậc Nghiên cứu điều khiển FOC và DTC động cơ không đồng bộ với biến tần đa bậc Nghiên cứu điều khiển FOC và DTC động cơ không đồng bộ với biến tần đa bậc Nghiên cứu điều khiển FOC và DTC động cơ không đồng bộ với biến tần đa bậc

TĨM TẮT Ngày nay, động khơng đồng ba pha sử dụng rộng rãi đời sống sản xuất với nhiều ưu điểm như: cấu tạo đơn giản, ch c ch n, v n hành tin c y, bảo trì sữa chữa, giá thành thấp, hiệu suất cao… so với động chiều Tuy nhiên, việc điều khiển động không đồng vấn đề khó khăn, phức tạp đặc tính phi tuyến Do đó, việc điều khiển cần thu t toán chặt chẽ Trong lu n văn này, tác giả trình bày lý thuyết động không đồng ba pha biến tần đa b c, phương pháp điều khiển trực tiếp moment, phương pháp điều khiển định hướng từ trường với biến tần ba b c dạng nghịch lưu chứa diode kẹp xây dựng mơ hình thực nghiệm phương pháp điều khiển định hướng từ trường với biến tần ba b c dạng nghịch lưu diode kẹp Việc nghiên cứu so sánh thành phần động (từ thông, tốc độ, moment) phương pháp điều khiển trực tiếp moment phương pháp điều khiển định hướng từ trường với biến tần ba b c dạng nghịch lưu chứa diode kẹp tiến hành Việc so sánh kết mô cho thấy hiệu phương pháp đề xuất Trang iv ABSTRACT Nowadays, three-phase asynchronous motors tend to be popular in the modern life and manufacturing with some benefits such as simple structure, solid, reliable operation, low maintenance repairs, low-cost, high performance compared with a DC motor However, the induction motors control is a difficult problem, complicated by their curve characterization is curvilinear So, the control algorithm need an extremely tight In this thesis, writer’s showed about three-phase asynchronous motor and multi-step inverter theory, the Direct Torque Control method, the Field Oriented Control with neutral point clamped three step converter and the building of the model experiment of the neutral point clamped three step converter The comparative study of the motors components (flux, speed, torque,) of the Direct Torque Control method and the Field Oriented Control with neutral point clamped three step converter were conducted The simulation results were compared to reveal the effectiveness of the proposed method Trang v MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quy t định giao đề tƠi Lý lịch cá nhơn ………………………………………… L i cam đoan ………………………………………… ii Cảm tạ ………………………………………… iii Tóm tắt ………………………………………… iv Mục lục ………………………………………… vi Danh sách chữ vi t tắt ……………………………………… ix Danh sách hình ………………………………………… x Danh sách bảng ………………………………………… xiii CH ………………………………………… NG Tổng quan 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối t ợng vƠ phạm vi nghiên cứu 1.4 Ph ng pháp nghiên cứu 1.5 Ý nghĩa thực tiễn luận văn 1.6 Cấu trúc luận văn CH NG C S LÝ THUY T .……………………………………… …………………………………… …….…………………………………… … ……………………………………… … ……………………………………… … ……………………………………… ……… ………………………………… 2.1 Mơ hình động c không đồng ba pha 2.1.1 Hệ ph i ………………………… ng trình c động c không đồng ba pha ……………… 2.1.1.1 Mô tả vector hệ tọa độ cố định stator .…………………………… 2.1.1.2 Mô tả vector hệ tọa độ từ thơng rotor ….………………………… 2.1.2 Xơy dựng mơ hình mơ tả động c KĐB ba pha … ………………………… 2.1.3 Mơ hình động c KĐB hệ tọa độ từ thông rotor ……………………… 13 2.2 Bi n tần đa bậc ………… …………………………… 15 2.2.1 Tổng quan nghịch l u đa bậc …………………………….………… 15 Trang vi 2.2.1.1 Khái niệm ầầầầầ.ầầầầ.ầầ 15 2.2.1.2 Phơn loại 16 2.2.2 Các c u trúc b nghịch l u đa b c 17 2.2.2.1 C u trúc b nghịch l u dạng cascade 17 2.2.2.2 C u trúc b nghịch l u NPC 18 2.2.2.3 C u trúc b nghịch l u kẹp tụ 19 2.2.3 Kỹ thu t u ch đ r ng xung cho b nghịch l u pha b c NPC 19 2.2.3.1 Ph ng pháp u ch đ r ng xung sin SPWM 2.2.3.2 Ph ng pháp u ch đ r ng xung cải biên MSPWM 21 2.2.3.3 Ph ng pháp u ch vector không gian 19 23 2.2.3.3.1 Khái niệm vector không gian 23 2.2.3.3.2 Vector không gian b nghịch l u áp đa b c 24 CH NG MÔ PH NG B NG PH V I BI N T N ĐA B C 3.1 C u trúc c ph NG PHÁP FOC ĐI U KHI N Đ NG C 26 ng pháp FOC v i bi n t n đa b c ầầầầ 26 3.1.1 Khối RFOC ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 27 3.1.2 Khối mạch kích ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 27 3.1.3 Khối nghịch l u ba pha ba b c NPC ầầầầầầầầầầầầầầầ 28 3.1.4 Khối chuy n đổi hệ t a đ điện áp ầầầầầầầầầầầầầầầầ 29 3.1.5 Khối mơ hình đ ng c ầầầầầầầầầầầầầầầầ 30 3.1.6 Khối chuy n t a đ current ầầầầầầầầầầầầầầầầ 32 3.1.7 ầầầầầầầầầầầầầầầầ 33 c l ợng từ thông rotor 3.2 K t mô ph ng u n ĐC KĐB b ng ph CH NG 4: MÔ PH NG B NG PH Đ NG C ng pháp FOC v i bi n t n 34 NG PHÁP DTC ĐI U KHI N ầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 36 4.1 Đi u n trực ti p moment ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 36 4.1.1 S đồ mô ph ng u n trực ti p moment ầầầầầầầầầầầầ 36 Trang vii 4.1.2 Bộ ớc l ng từ thông stator vƠ moment ……………………………… 36 4.1.3 Bộ so sánh ………………………………………………… 37 4.1.4 Bộ xác định góc Sector ………………………………………………… 38 4.1.5 Bộ đóng cắt n áp nghịch l u …………………………………… 38 4.1.6 Bộ nghịch l u …………………………………… 39 4.1.7 Bộ điều khiển P …………………………………… 39 4.2 K t qu mô …………………………………… 40 CH NG 5: XÂY D NG MƠ HÌNH TH C NGHI M CHO MẠCH NGU N BA PHA MẠCH NPC BA B C ………………………… …………… 42 5.1 S đ tổng thể mô hình th c nghi m …………………………… ………… 42 5.2 Mơ t chi ti t mơ hình th c nghi m …………………………… ………… 42 5.3 Tổng thể mơ hình th c nghi m đư thi công ………………………………… 54 5.4 K t qu mơ mơ hình th c nghi m CH ………………………………… 56 NG 6: K T LU N ……………………………………………………… 59 6.1 K t lu n ……………………………………………………… 59 6.2 H ớng phát triển đề tƠi ………………………………………………… 60 TÀI LI U THAM KH O ………………………………………………………… 61 PH L C ………………………………………………………… 63 Trang viii DANH ŚωH ώω ωH VI T T T ĐωKĐψ: Động không đồng FOC - Field Oriented ωontrol: điều khiển tựa trường DTC - Direct Torque ωontrol: điều khiển trực tiếp moment Lm: hỗ cảm rotor stator Lσs: điện cảm tiêu tán phía cuộn dây stator Lσr: điện cảm tiêu tán phía cuộn dây rotor Ls: điện cảm stator Lr: điện cảm rotor Ts: số thời gian stator Tr: số thời gian rotor σ : hệ số tiêu tán tổng P (power): công suất động Pc: (pole couple): số đôi cực Rs: điện trở stator Rr: điện trở rotor J: moment quán tính TL (Torque Load): moment tải : từ thông : tốc độ Te (Torque electromagnetic): moment điện từ I, V, f: dòng điện, điện áp, tần số NPC: (neutral point clamped multi converter): Dạng nghịch lưu chứa diode kẹp ωD: nguồn chiều SPWM: (Sin Pulse Width Modulation): Điều chế độ rộng xung sin Am, Ac: ψiên độ đỉnh ậ đỉnh sóng điều khiển sóng điều chế fm, fc: Tần số sóng điều khiển sóng điều chế Vd : điện áp nghịch lưu Trang ix DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Vector khơng gian điện áp stator điện áp pha Hình 2.2: Chuyển hệ tọa độ cho vector không gian, từ hệ tọa độ αβ sang hệ tọa độ dp ngược lại …………………………………… Hình 2.3: Biểu diễn vector khơng gian hệ tọa độ từ thơng rotor Hình 2.4: Mơ hình đơn giản động …………………………………… Hình 2.5: Mạch tương đương động …………………………………… Hình 2.6: Mơ hình ĐCKĐB hệ tọa độ stator …………………………… 11 Hình 2.7: Bộ nghich lưu áp đa bậc dạng Cascade ……………………………… 17 Hình 2.8: Bộ nghịch lưu áp dạng NPC ……………………………… 18 Hình 2.9: Bộ nghịch lưu áp dạng kẹp tụ ………………………………… 19 Hình 2.10 : Dạng sóng mang, sóng điều khiển xung kích điều chế liên tục …… 20 Hình 2.11 : Dạng sóng mang, sóng điều khiển xung kích điều chế gián đoạn … 21 Hình 2.12: Đường đặc tuyến số m tỉ số biên độ sóng sin/biên độ sóng mang ……… .…………………………………… 21 Hình 2.13: Dạng sóng điều khiển sóng mang MSPWM ……………………… 22 Hình 2.14: Dạng xung kích MSPWM ………………………………… 22 Hình 2.15: Giản đồ vector điện áp nghịch lưu bậc … ……………………… 25 Hình 3.1 Sơ đồ điều khiển FOC với biến tần ba bậc …………… ……………… 26 Hình 3.2: Khối RFOC 27 Hình 3.3: Khối mạch kích ……… .…………………………………… ……… .…………………………………… 28 Hình 3.4: Khối nghịch lưu ba pha ba bậc NPC ……… .…………………… 28 Hình 3.5: Khối chuyển tọa độ voltage ( d - q ) sang ( α - β ) ………………… 29 Hình 3.6: Khối chuyển đổi hệ toạ độ điện áp ( α - β ) sang (abc) ……………… 29 Trang x Hình 3.7: Khối chuyển đổi hệ toạ độ điện áp (abc)sang ( α - β ) ……………… 30 Hình 3.8: Khối chuyển tọa độ dịng điện ( α - β ) sang (abc) ……………… 30 Hình 3.9: Mơ hình động KĐB ba pha ……………………………………… 31 Hình 3.10: Khối chuyển tọa độ dịng điện ( α - β ) sang (d-q) ………………… 32 Hình 3.11: Khối ước lượng từ thơng rotor ………………………………… 33 Hình 3.12: Đáp ứng từ thông động phương pháp FOC với biến tần 34 Hình 3.13: Đáp ứng moment động phương pháp FOC với biến tần 34 Hình 3.14: Đáp ứng tốc độ động phương pháp FOC với biến tần 35 Hình 4.1: Sơ đồ mơ DTC ……………………………………………… 36 Hình 4.2: Sơ đồ khối ước lượng từ thông stator moment ………………… 36 Hình 4.3: Sơ đồ khối so sánh moment từ thơng …………………………… 37 Hình 4.4: Sơ đồi khối xác định góc sector ………………………………… 38 Hình 4.5: Sơ đồi khối đóng cắt điện áp …………………………………… 38 Hình 4.6: Sơ đồi khối nghịch lưu ………………………………………… 39 Hình 4.7: Đáp ứng từ thông động phương pháp DTC ………… 40 Hình 4.8: Đáp ứng moment động phương pháp DTC ………… 40 Hình 4.9: Đáp ứng tốc độ động phương pháp DTC …………… 41 Hình 5.1: Sơ đồ tổng thể mơ hình thực nghiệm …………………………… 42 Hình 5.2: Cầu chỉnh lưu 6RI100G-160 sơ đồ nguyên lý ………………… 43 Hình 5.3: Tụ HCGFA 1800F-450VDC sơ đồ đấu tụ …………………… 43 Hình 5.4: Hình ảnh bố trí linh kiện mạch nguồn DC …………………… 43 Hình 5.5: Sơ đồ nối dây ảnh thực tế board mạch IGBT ………………… 44 Hình 5.6: Hình dạng sơ đồ chân IGBT STGW40N120KD ………… 45 Hình 5.7: Hình dạng sơ đồ chân diode STTH3012 ………………… 45 Hình 5.8: Sơ đồ đấu dây tải RL ………………………………………… 46 Hình 5.9: Kit vi xử lý DSP TMS320F28335 ……………………………… 46 Hình 5.10: Sơ đồ bố trí 176 chân F28335 ……………………………… 49 Trang xi Hình 5.11: Sơ đồ khối chức DSP F28335 ……………………… 50 Hình 5.12: Sơ đồ nguyên lý hoạt động IGBT Driver ……………………… 50 Hình 5.13: Sơ đồ thiết kế mạch driver ……………………………………… 51 Hình 5.14: Sơ đồ tổng quan nguyên lý hoạt động mạch cảm biến áp ……… 52 Hình 5.15: Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến áp …………………………… 52 Hình 5.16: Board cảm biến áp …………………………………………… 53 Hình 5.17: Mạch cảm biến dịng sử dụng ACS712 ……………………… 53 Hình 5.18: Nguyên lý hoạt động mạch cảm biến ACS712 ………………… 54 Hình 5.19: Mặt trước mơ hình thực nghiệm ……………………………… 55 Hình 5.20: Mặt sau mơ hình thực nghiệm ………………………………… 55 Hình 5.21: Điện áp pha pha (hình 5.21a) ba pha (hình 5.21b) … 56 Hình 5.22: Điện áp dây pha ( 5.22a) điện áp tải động ( 5.22b) 56 Hình 5.23: Điện áp tải (hình 5.23a) phân tích sóng hài (hình 5.23b) 56 Hình 5.24: Đặc tuyến tốc độ theo moment theo giải thuật Medium PWM 57 Hình 5.25: Đặc tuyến dòng điện theo moment theo giải thuật Medium PWM 57 Hình 5.26: Đặc tuyến tốc độ theo moment theo giải thuật Space Vector PWM 58 Hình 5.27: Đặc tuyến dòng điện theo moment theo giải thuật Space Vector PWM 58 Trang xii DANH SÁCH CÁC B NG B NG TRANG B ng 3.1: Tham số mô động phương pháp FOC với biến tần … 34 B ng 4.1: Tham số mô động phương pháp DTC …………… 40 B ng 5.1: Kết chạy thực nghiệm với giải thuật Medium PWM …………… 57 B ng 5.2: Kết chạy thực nghiệm với giải thuật Space Vector PWM ……… 58 Trang xiii Lu n văn Th c sĩ GVHD: PGS TS Dương Hồi Nghĩa Hình 5.11: S đ kh i chức c a DSP F28335 - M ch IGBT DRIVER: Chuy n đ i tín hi u u n từ 3.3V sang 15V Input: 220V,50Hz DC Power Supply 5V-3.8A - + + JP1 - GND + + 5V DSP F28335 (Logic 3.3V) 15V regulator + 5V regulator Input: 220V,50Hz PWM + Logic Level converter 3.3V to 15 V GND +15V C Sx GND GND G E -15V IGBT Driver Hình 5.12: S đ nguyên lỦ ho t đ ng IGBT Driver HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 50 Lu n văn Th c sĩ GVHD: PGS TS Dương Hoài Nghĩa Khi thay đ i tr ng thái xung u n ngõ vƠo opto, ngõ opto thay đ i từ tr ng thái đóng sang tr ng thái ng t vƠ ng ợc l i Tuy nhiên xung PWM có t c đ đóng ng t nhanh, th i gian đóng ng t tf vƠ trr ch a đáp ứng kịp d n đ n s trùng d n đóng ng t khóa IGBT Đ ch ng hi n t ợng nƠy ta t o m t m ch deadtime cho m ch u n ch cho opto nƠy ng t hoƠn toƠn r i m i cho opto d n N u ch n deadtime l n gơy m y xung hay sai l ch đ r ng xung kích cho IGBT Trên th c t ta ch n deadtime lƠ kho ng 2-4 μs s tránh đ ợc hai hi n t ợng PWM1 SA11 EA11 GND Driver curcuit for PWM signal GND1 +15V1 +15V2 MBA 15VAC1 GND1 Input 220V/50Hz 15VAC2 Output 6X15-0-15 VDC ±15V DC Sources curcuit Hình 5.13: S đ thi t k m ch driver - Các b c m bi n + C m bi n áp: Sử d ng c m bi n áp LV-25-P đ đo l ng n áp xoay chi u vƠ n áp m t chi u, v i s cách ly gi a m ch s c p vƠ m ch thứ c p Thông s kỹ thu t LV 25-P: - Dịng phía ngõ vƠo đỉnh t i đa (IPN = 10mA) - Đi n áp ngõ vƠo VPN0-500V - Dòng n ngõ ISN = 25mA - Tỉ s chuy n đ i 2500:1000 - Ngu n cung c p  15VDC HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 51 Lu n văn Th c sĩ GVHD: PGS TS Dương Hoài Nghĩa Input: 220V,50Hz 15V regulator + V+ + HT Vtai = 0-500V GND - V- Sensor LV-25P DSP F28335 Offset M Out 0-3V ADC - HT Sensor LV-25P Hình 5.14: S đ t ng quan nguyên lỦ ho t đ ng m ch c m bi n áp Hình 5.15: S đ nguyên lỦ m ch c m bi n áp HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 52 Lu n văn Th c sĩ GVHD: PGS TS Dương Hoài Nghĩa Hình 5.16: Board c m bi n áp + C m bi n dòng M ch c m bi n ACS712 đ đo l ng dòng n xoay chi u vƠ m t chi u, ACS712 ho t đ ng c s hi u ứng Hall, ngu n cung c p đ n c c 5V, n áp ngõ 1A dòng n ngõ vƠo lƠ 66 đ n 185mV/A Hình 5.17: M ch c m bi n dòng sử d ng ACS712 Khi sử d ng c m bi n ACS 712 đo l ng dòng xoay chi u chi u đ l y tín hi u đ a vƠo vi xử lỦ u quan tơm lƠ lƠm cách nƠo đ c ng thêm m t giá HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 53 Lu n văn Th c sĩ GVHD: PGS TS Dương Hoài Nghĩa trị n áp offset vƠo m ch đ n áp ngõ không giá trị ơm M ch c m bi n dịng nh hình 5.13 ln có giá trị offset b ng ½ giá trị n áp ngu n c p cho ACS712 Input: 220V,50Hz 5V regulator 3.3V GND Sensor ACS712 DSP F 28335 Offset 3.3/2 V input M Out 0-3.3V ADC Sensor ACS712 Hình 5.18: Nguyên lỦ ho t đ ng m ch c m bi n ACS712 Tuy mư ACS mƠ t m đo c c đ i c a c m bi n s khác nhau, ví d ACS71205B, ACS712-20A s có t m đo c c đ i lƠ 5A, 20A t ng ứng 5.3 T NG TH MƠ HÌNH TH C NGHI M ĐÃ THI CƠNG ToƠn b m ch cơng trình th c hi n cho u n bi n t n b c, mơ hình g m ph n chính: - Ph n c p ngu n vƠ t i: bao g m c p ngu n DC cho m ch công su t, đ ng h đo n áp t , đ ng h đo dịng t i, CB đóng ng t h th ng, c u chì b o v , c u dao đ o pha sử d ng ngu n chung hay ngu n riêng, t i R-L vv - Ph n m ch lái vƠ u n: M ch lái k t n i đ đóng ng t IGBT m ch công su t - Ph n c m bi n vƠ u n: Board m ch DSP TMS320F28335 đ a xung kích từ vi xử lỦ qua đ ng bus k t n i v i m ch công su t C m bi n áp, dòng vƠ m ch đ ng b HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 54 Lu n văn Th c sĩ GVHD: PGS TS Dương Hoài Nghĩa Hình 5.19: Mặt tr c mơ hình th c nghi m Hình 5.20: Mặt sau mơ hình th c nghi m Bao g m: - M t bi n áp 220/380 v i đ u mức 78V, 116V, 156V vƠ m t variac 220 V Dùng c p ngu n cho sử d ng m t ngu n DC cho h th ng - T n DC 1800uF, 450V - Đi n tr công su t 200W, kΩ dùng đ x n tích t - b c u diode pha cơng su t - c u chì đ ợc m c n i ti p v i bus c p ngu n nh m b o v m ch công su t x y ng n m ch hay gai áp HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 55 Lu n văn Th c sĩ GVHD: PGS TS Dương Hồi Nghĩa 5.4 K T QU MƠ HÌNH TH C NGHI M K t qu th c nghi m nh sau: Hình 5.21a Hình 5.21b Hình 5.21: Đi n áp pha m t pha (hình 5.21a) vƠ ba pha (hình 5.21b) Hình 5.22a Hình 5.22b Hình 5.22: Đi n áp dơy m t pha ( 5.22a) vƠ n áp t i đ ng c ( 5.22b) Hình 5.23a Hình 5.23b Hình 5.23: Đi n áp t i (hình 5.23a) vƠ phơn tích sóng hƠi (hình 5.23b) HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 56 Lu n văn Th c sĩ - GVHD: PGS TS Dương Hoài Nghĩa K t qu thông s ch y th c nghi m v i gi i thu t Medium PWM B ng 5.1: K t qu ch y th c nghi m v i gi i thu t Medium PWM T(N.M) 0.07 0.11 0.15 0.18 0.2 0.24 0.28 I(A) 0.7 0.75 0.77 0.81 0.81 0.84 0.59 n(V/P) 1220 1170 1150 1120 1100 1070 1000 DAC TUYEN TOC DO THEO MO MEN 1350 n = f(T) 1300 Toc n (V/p) 1250 1200 1150 1100 1050 1000 950 0.05 0.1 0.15 Mo men T (N.m) 0.2 0.25 0.3 Hình 5.24: Đặc n t c đ theo moment theo gi i thu t Medium PWM - Đ ng mƠu đ lƠ đặc n t c đ theo moment mong mu n - Đ ng mƠu xanh lƠ đáp ứng đặc n t c đ theo moment DAC TUYEN DONG DIEN THEO MO MEN 0.9 I = f(T) Dong dien I (A) 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.05 0.1 0.15 Mo men T (N.m) 0.2 0.25 Hình 5.25: Đặc n dòng n theo moment theo gi i thu t Medium PWM - Đ ng mƠu đ lƠ đặc n dòng n theo moment mong mu n - Đ ng mƠu xanh lƠ đáp ứng đặc n dòng n theo moment HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 57 0.3 Lu n văn Th c sĩ - GVHD: PGS TS Dương Hoài Nghĩa K t qu thông s ch y th c nghi m v i gi i thu t Space Vector PWM B ng 5.2: K t qu ch y th c nghi m v i gi i thu t Space Vector PWM T(N.M) I(A) n(V/P) 0.04 0.71 1170 0.09 0.74 1140 0.14 0.77 1080 0.17 0.81 1045 0.2 0.81 1030 0.22 0.85 970 0.27 0.9 870 DAC TUYEN TOC DO THEO MO MEN 1250 n = f(T) 1200 1150 Toc n (V/p) 1100 1050 1000 950 900 850 0.05 0.1 0.15 Mo men T (N.m) 0.2 0.25 0.3 Hình 5.26: Đặc n t c đ theo moment theo gi i thu t Space Vector PWM - Đ ng mƠu đ lƠ đặc n t c đ theo moment mong mu n - Đ ng mƠu xanh lƠ đáp ứng đặc n t c đ theo moment DAC TUYEN DONG DIEN THEO MO MEN I = f(T) 0.95 Dong dien I (A) 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 Mo men T (N.m) Hình 5.27: Đặc n dịng n theo moment theo gi i thu t Space Vector PWM - Đ ng mƠu đ lƠ đặc n t c đ theo moment mong mu n - Đ ng mƠu xanh lƠ đáp ứng đặc n t c đ theo moment HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 58 0.35 Lu n văn Th c sĩ GVHD: PGS TS Dương Hoài Nghĩa NG CH K T LU N 6.1 K T LU N V i đ tƠi ắNghiên cứu u n FOC vƠ DTC đ ng c không đ ng b v i bi n t n đa b cẰ tác gi đư th c hi n đ ợc công vi c nh sau: - Xơy d ng thƠnh cơng mơ hình đ ng c khơng đ ng b ba pha, nghiên cứu v bi n t n đa b c - Xơy d ng thƠnh công lu t u n đ ng c không đ ng b ba pha c a ph h ng pháp u n tr c ti p moment DTC vƠ ph ng pháp u n định ng từ thông rotor FOC v i bi n t n ba pha ba b c d ng nghịch l u diode kẹp - Xơy d ng mơ hình th c nghi m bi n t n b c vƠ ch y th c nghi m bi n t n ba pha b c, b c v i gi i thu t Medium PWM vƠ gi i thu t Space Vector PWM - So sánh k t qu mô ph ng c a hai ph ng pháp u n FOC vƠ DTC đ ng c KĐB v i bi n t n đa b c nh sau Đáp ứng Từ thông Ph ng pháp FOC Ph ng pháp DTC Đáp ứng nhanh, đ v t Đáp ứng nhanh, không x y l th p Đáp ứng từ thông v t l , đáp ứng từ thông r t bám ch m h n so v i từ thông so v i từ thông đặt mong mu n Moment R t bám so v i moment Đáp ứng moment dao đ ng l n đặt, đ o chi u moment dao đ ng không nhi u T cđ R t bám so v i t c đ đặt So sánh k t qu mô ph ng c a hai ph b c ta th y r ng c hai ph đặt Ph R t bám so v i t c đ đặt ng pháp DTC vƠ FOC v i bi n t n ng pháp đ u có đáp ứng t c r t bám so v i t c đ ng pháp DTC có đáp ứng từ thơng t t h n, nhiên đáp ứng HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 59 Lu n văn Th c sĩ GVHD: PGS TS Dương Hồi Nghĩa moment l i khơng t t b ng ph ng pháp FOC, đặc bi t lƠ khơu đ u t c v i bi n t n b c 6.2 H NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI Trong trình nghiên cứu đ tƠi c a tác gi nhi u h n ch nh sau: - Nghiên cứu u n đ ng c b ng ph đ i n áp t ng đ ng pháp DTC có b chuy n ng hai b c - Nghiên cứu u n đ ng c b ng ph b nghich l u đa b c h n ch ng pháp FOC v i bi n t n ba b c, ba b c d ng nghịch l u có diode kẹp Chính nh ng lỦ nên đáp ứng c a moment dao đ ng l n Đ c i thi n đáp ứng moment h ng phát tri n c a đ tƠi nƠy c n: - Nghiên cứu u n đ ng c b ng ph ng pháp DTC nhi u h n hai b c - Nghiên cứu u n đ ng c b ng ph ng pháp FOC v i bi n t n từ năm b c đ n cao h n - Xơy d ng mô hình th c nghi m bi n t n b c vƠ ch y k t qu th c nghi m v i ph ng pháp u n FOC vƠ DTC HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 60 Lu n văn Th c sĩ GVHD: PGS TS Dương Hoài Nghĩa TÀI LI U THAM KH O [1] Nguy n Phùng Quang, ắĐi u n t đ ng truy n đ ng n xoay chi u ba phaẰ, nhƠ xu t b n giáo d c 1996 [2] D ng HoƠi Nghĩa, ắCác ph ng pháp u n phi n u n đ ng c không đ ng b Ằ, Báo cáo t ng k t đ tƠi nghiên cứu khoa h c c p b 2008 [3] Nguy n Phùng Quang, ắMatlab & SimulinkẰ, NXB Khoa h c vƠ kỹ thu t HƠ N i 2008 [4] Erik Etien, Sébastien Cauet, Laurent Rambault, Gérard Champenois ắControl of an induction motor using sliding mode linearizationẰ, Int J Appl Math Comput Sci., 2002 [5] Oscar Barambones, Patxi Alkorta, Aitor J Garrido, I Garrido and F.J Maseda, ắAn adaptive sliding mode control scheme for induction motor drivesẰ, Issue 1, Vol 1, 2007 [6] Rachid Beguenane, Mohand A Ouhrouche, Andrzej M Trzynadlowski, ắStator Resistance Tuning in an Adaptive Direct Field-Orientation Induction Motor Drive at Low SpeedsẰ, The 30th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, November - 6, 2004 [7] Shuo Chen, Mineo Tsuji, Shin-ichi Hamasaki, Tatsunori Motoo ắA Mechanical Sensorless Vector-Controlled Induction Motor System with Parameter Identification by the Aid of Image ProcessorẰ, The 30th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, November - 6, 2004 [8] Sifat Shah, A Rashid, MKL Bhatti ắDirect Quadrate (D-Q) Modeling of 3-Phase Induction Motor Using MatLab / SimulinkẰ, Canadian Journal on Electrical and Electronics Engineering Vol 3, No 5, May 2012 [9] K L Shi, T F Chan, Y K Wong and S L Ho ắModelling and Simulation of the Three-Phase Induction Motor Using SimulinkẰ, Int J Elect Enging Educ., Vol 36, pp 163ậ172 Manchester U.P., 1999 HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 61 Lu n văn Th c sĩ GVHD: PGS TS Dương Hoài Nghĩa [10] Alnasir, Z.A., Almarhoon A.H ắDesign of Direct Torque Controller of Induction Motor (DTC)Ằ, ISSN : 0975-4024, Vol No Apr-May 2012 [11] LiuKou Road, Yangliuqing Town, Xiqing District, Tianjin ắDesign and Simulation of PMSM Feedback Linearzation Contronl SystemẰ, e-ISSN: 2087278X, Vol.11, No.3, March 2013 [12] Gerald Christopher Raj, Dr P Renuga, M Arul Prasanna ắImproved Indirect Rotor Flux Oriented Control of PMW Inverter Fed Induction Motor DriversẰ, Vol 01, No 03, Dec 2010 [13] K L SHI, T F CHAN, Y K WONG and S L HO, ắModelling And Simulation of The Three Phase Induction Motor Using SimulinkẰ, Vol 36, pp 163±172 Manchester U.P., 1999 [14] Sifat Shah, A Rashid, MKL Bhatti, ắDirect Quadrate (D-Q) Modeling of 3Phase Induction Motor Using MatLab / SimulinkẰ, Canadian Journal on Electrical and Electronics Engineering Vol 3, No 5, May 2012 HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 62 Lu n văn Th c sĩ GVHD: PGS TS Dương Hoài Nghĩa PH L C - H s mô ph ng ĐCKĐB ba pha b ng ph ng pháp u n tr c ti p moment: Tsim = 3; % thoi gian mo phong Tsamp = 0.0001; % chu ky lay mau Tsamp = 0.00001; % chu ky lay mau Tplot = 0.001; % chu ky lay mau Wref = 1395; % toc dat (v/ph) Wref = Wref*2*pi/60; % t/do dat rad/s Firef = 1; % tu thong dat(weber) TL = 2; % momen tai (Nm) Kp = 0.4; % thong so bo dieu toc % dien ap DC VDC = 580; Rsm = 1.177; % dien tro stator % dien tro rotor Rrm = 1.382; Lsm = 0.119; % dien cam stator Lrm = 0.118; % dien cam rotor Lmm = 0.113; % ho cam Pm = 2; % so doi cuc Jm = 0.00126; % Mômen qua tinh kg.m2 Trm = Lrm/Rrm; Tsm = Lsm/Rsm; SSm = - Lmm*Lmm/(Lsm*Lrm); a1m = 1/(SSm*Tsm) + (1SSm)/(SSm*Trm); a2m = (1-SSm)/(SSm*Trm); a3m = (1-SSm)/SSm; HVTH: Lê Khắc Thịnh a4m = 1/(SSm*Lsm); a5m = 1/Trm; a6m = 3*Pm*Lmm*Lmm/(2*Lrm*Jm); a7m = 1/Jm; T1=Lmm*Lmm/Lrm; Lsigma=SSm*(Lmm+Lsm); Tsigma=Lsigma/Rsm; Rs = 1*Rsm; % dien tro stator Rr = 1*Rrm; % dien tro rotor % dien cam stator Ls = 1*Lsm; % dien cam rotor Lr = 1*Lrm; % ho cam Lm = 1*Lmm; J = 1*Jm; % momen quan tinh P = Pm; % so doi cuc Tr = Lr/Rr; Ts = Ls/Rs; SS = - Lm*Lm/(Ls*Lr); a1 = 1/(SS*Ts) + (1-SS)/(SS*Tr); a2 = (1-SS)/(SS*Tr); a3 = (1-SS)/SS; a4 = 1/(SS*Ls); a5 = 1/Tr; a6 = 3*P*Lm*Lm/(2*Lr*J); a7 = 1/J; Trang 63 Lu n văn Th c sĩ GVHD: PGS TS Dương Hồi Nghĩa - H s mơ ph ng ĐCKĐB ba pha b ng ph ng pháp u n định h từ thông rotor v i bi n t n ba b c NPC: % thoi gian mo phong Tsim = 4; Tsamp = 0.0005; % chu ky lay mau (Ve) Vdc = 1000; % dien ap DC %0.01 kp = 0.009; ki = 1; %2 Rsm = 20.13; % dien tro stator Rrm = 13; % dien tro rotor % dien cam stator Lsm = 1.05; % dien cam rotor Lrm = 1.33; Lmm = 0.957; % ho cam % so doi cuc Pm = 2; Jm = 0.0005; % momen quan tinh (kg.N.m^2) % toc dat (vong/phut) Wref = 1420; Wref = Wref*2*pi/60; % toc dat (rad/s) Firef = 1; % tu thong dat (weber) TL = 2; % momen tai (Nm) Trm = Lrm/Rrm; SSm = - Lmm*Lmm/(Lsm*Lrm); Km = Lmm/(SSm*Lsm*Lrm) ; a1m = Rsm/(SSm*Lsm) + (Rrm*Lmm*Lmm)/(SSm*Lsm*Lrm*Lrm); a2m = 3*Pm*Lmm/(2*Jm*Lrm); % dien tro stator Rs = 1*Rsm; Rr = 1*Rrm; % dien tro rotor Ls = 1*Lsm; % dien cam stator % dien cam rotor Lr = 1*Lrm; Lm = 1*Lmm; % ho cam % so doi cuc P = 1*Pm; J = 1*Jm; % momen quan tinh Tr = Lr/Rr; SS = - Lm*Lm/(Ls*Lr); K = Lm/(SS*Ls*Lr) ; a1 = Rs/(SS*Ls) + (Rr*Lm*Lm)/(SS*Ls*Lr*Lr); a2 = 3*P*Lm/(2*J*Lr); HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 64 ng ... thơng động phương pháp FOC với biến tần 34 Hình 3.13: Đáp ứng moment động phương pháp FOC với biến tần 34 Hình 3.14: Đáp ứng tốc độ động phương pháp FOC với biến tần 35 Hình 4.1: Sơ đồ mơ DTC. .. Trang viii DANH ŚωH ώω ωH VI T T T ĐωKĐψ: Động không đồng FOC - Field Oriented ωontrol: điều khiển tựa trường DTC - Direct Torque ωontrol: điều khiển trực tiếp moment Lm: hỗ cảm rotor stator... mô động phương pháp FOC với biến tần … 34 B ng 4.1: Tham số mô động phương pháp DTC …………… 40 B ng 5.1: Kết chạy thực nghiệm với giải thuật Medium PWM …………… 57 B ng 5.2: Kết chạy thực nghiệm với