D cui ki diu khin truyn dng din

Câu 1: Nguyên lí T4R U sv Vecto i quay với tần s jβ số f(s) 𝜔𝑠 = 𝑝𝑖 𝑓(𝑠) 𝑖𝑠𝑠 = 𝑖𝑠𝛼 + 𝑖𝑠𝛽 d,Ѱ is is - Hệ α,β hệ có cố s  0   s dt định với stato isα isβ có isq isd dạng hình sin α biểu diễn U,I,ɸ is U su - Cách chọn hệ tọa độ U sw mang lại ưu điểm mơ hình hóa thiết kế cấu trúc điều khiển Chọn hệ tọa độ dq có trục thực trùng với vecto từ thơng 𝑓 - Tốc độ 𝑖⃗⃗𝑠 ⃗⃗⃗⃗⃗ Ѱ𝑟 có tốc độ - 𝑖𝑠 =𝑖𝑠𝑑 +𝑗𝑖𝑠𝑞 𝑓 - Phân tích 𝑖⃗⃗𝑠 =𝑖⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑠𝑞 +𝑖⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑠𝑑 - 𝑖𝑠 tự theo từ thông - d,q hệ tọa độ định hướng - Xác định góc lệch trường trục tọa độ - Mối quan hệ trục tọa độ s  0  s dt 𝑢𝑠 = 𝑢 𝑓 𝑒 𝑗ѵ𝑠 , 𝑢 𝑓 = 𝑢 𝑠 𝑒 −𝑗ѵ𝑠 Ưu điểm hệ tọa độ dq; IM:Từ thông DCM:Từ thông PMSM Từ thông: q -Khi ta đặt lên động điện áp chuẩn phù hợp vecto Ѱ𝑠 chuyển động quỹ đạo với gia tốc tối đa Nếu dấu gia tốc trùng với dấu chiều chuyển động góc  tăng lên Nếu vecto điện áp chọn có modul =0 góc  giảm xuống Hệ quan sát i (k ) xˆ(k  1) + H xˆ(k ) Z 1 I C u1 iˆs (k ) + 𝐿𝑚 𝐿 𝐿 |Ѱ𝑟 | = Ѱ𝑟𝑑 =Ѱ𝑝𝑑 + 𝑗Ѱ𝑝𝑑 (𝑖𝑠𝑑 = 0) 𝑚𝑀 𝐿𝑚 = 𝑍𝑝 Ѱ 𝑖 𝐿𝑟 𝑝 𝑠𝑞 𝑘 Ѱ𝑟 = 1+𝑠𝑇 𝑖𝑠 ; 𝑇𝑘 = 𝑅𝑘 𝑘 𝑘 Momen: 𝑚𝑀 = 𝑘𝑀 Ѱ𝑚 𝑖𝐴 Kết luận: động có giống chất Ri + - Ri DCM Uk + Usd - UA + - IM Usq + - 𝑅𝑖𝑘 ] 𝑅𝑖𝐴 Ma trận tách kênh 𝑋 𝑋 𝑅𝑖 = [ ] Trên đường chéo 𝑋 𝑋 nhanh, xác Ngồi đường chéo đảm bảo khơng tương tác KL: Nếu thành công việc điều khiển 𝑖⃗⃗𝑠 đảm bảo nhanh xác khơng tương tác (giữa d q, khơng tương tác q trình từ hóa tạo momen quay, điều khiển đảm bảo tách kênh) ta thiết kế điều khiển vịng ngồi giống hết hệ truyền động điện chiều kích thích độc lập 𝑅𝑖 = [ Usd Vm Ri α,β d,q Usq MHTT α,β IM IM 3~ d,q PMSM IM/R M 3~ Comment PMSM Khơng có thành phần điều khiển kích từ kích từ nam châm Để suy giảm từ thơng 𝑖⃗⃗𝑠 phải có dạng I’s Ѱ có dạng hình: Is d Is Id + Tăng -> + Giảm -> -1 + Giảm -> + Không tăng, không giảm -> Chọn sang vector 𝑈0,7, Ѱ𝑠 chạm vào biên sai lệch  Chia lại sector: + Từ hóa + Thay đổi 𝜎 β U3(010) Chia thành sector dựa U2(110) ̂ 𝑈 𝑈 2 + 𝑈1 có tác dụng làm tăng U4(011) U1(100) Ѱ𝑠 𝑈4 có tác dụng làm suy α giảm Ѱ𝑠 + 𝑈2 có tác dụng tăng góc xen Ѱ𝑟 Ѱ𝑠 tăng U6(101) U5(001) Ѱ𝑠 + 𝑈3 có tác dụng tăng góc xen Ѱ𝑟 Ѱ𝑠 giảm Ѱ𝑠 Sector ĐKT ĐKM T Ѱ𝑠 𝑅𝑀 I II III IV V VI +1 U2 U3 U4 U5 U6 U1 U7 U0 U7 U0 U7 U0 -1 U6 U1 U2 U3 U4 U5 +1 U3 U4 U5 U6 U1 U2 0 U0 U7 U0 U7 U0 U7 -1 U5 U6 U1 U2 U3 U4 e/ Ưu điểm : Không cần đô tốc độ quay Nhược điểm: + Chỉ dùng ĐC khơng + Vịng ngồi khơng phải đồng vịng vị trí (Khơng dung cho ĐC servo) + 𝑅𝑠 𝑖𝑠 ≈ thực pp + Tần số cao càn van chuyển tốt hay tốc độ cao, với vận mạch nhanh, chi phí cho van tốc nhỏ khơng có ý nghĩa, cao muốn chạy tốc độ thấp phải kết hợp tự theo từ thơng 2.Ngun lí điều chế VM Us a.Ngun lí nghịch lưu Nghịch lưu mức (+,-) Coi “+”=1 “-“=0 ứng với nhánh van ta có trạng thái logic ứng với vector điện áp chuẩn u0(000) - u7(111) Ví dụ tổ hợp 100 𝑈𝑠𝑢 = 𝑈𝐷𝐶 𝑈𝑠𝑣 = 𝑈𝑠𝑤 = − 𝑈𝐷𝐶 𝑟 |Ѱ ||Ѱ |sin(𝛿) 𝐿𝛿 𝑠 𝑟 t7 u2 u7 tt t0 Từ vector muốn biết giá U3(010) trị cụ thể cần lấy hình chiếu trục tọa độ cuộn dây U4(011) NX: thực thuật tốn điều chế góc nằm góc ¼ cần phương trình cịn nằm góc ¼ cần PT U5(001) vector chuẩn 𝑈1,2,3,4,5,6 b.Nguyên lí điều chế Giả sử us nằm góc 1/6 thứ B1 Tách us thành vector biên phải biên trái Ut Us= up + ut + u0,7, Để điều chế us ta điều chế ut,up u0 u1 u2 Tmax T0 /2 = 𝑅𝑟 𝑖 + 𝑗 (𝜔 − 𝜔𝑇 ) Ѱ (𝑏) tt Việc lựa chọn u0 hay u7 cho có van chuyển mạch B5 Bậc tự điều chế Tổng thời gian thực u1, u2 khơng đổi (tp,tt=const) , cịn lại việc lựa chọn u0, u7 cho hạn chế số lần chuyển mạch -Lợi dụng bậc tự ta có pp điều chế đ/c nhánh van, đ/c ngẫu nhiên, tùy vào ứng dụng để sử dụng B6 :LT= tp,tt,t7,tt,tp,t0 Biến đổi= t0/2,tp,tt,t7,tt,tp,t0/2  |Ѱ𝑟 | = Ѱ𝑟𝑑 = 1+𝑠𝑇𝑟 Momen 𝑚𝑀 𝐿𝑚 = 𝑍𝑝 Ѱ 𝑖 𝐿𝑟 𝑟𝑑 𝑠𝑑 Tmax s K U s (k ) Tmax β U2(110) U1(100) α U6(101) Tmax tt t7 u2 u7 tt u2 T0 /2 u0 u1 (với Tp(Tpuls)= 2.Tmax) Ảnh hưởng thời gian an toàn van Nguyên nhân: Do thực tế van không lí tưởng nên an có thời gian đóng ngắt ton,off định Việc chưa đạt trạng thái chắn ngắt mà van nhánh có xung mở dẫn tới ngắn mạch NL => để tránh trường hợp này, q trình đóng van lùi lại khoảng thời gian tD (tD= td+ toff) -Ảnh hưởng thời gian an td V+ toàn van dẫn đến quỹ đạo điện áp stator khơng cịn đường tròn, dẫn đến sai lệch V- TD =toff + td điện áp |∆us|= |u*s- us| toff 1 tD ∗ ) ∗ ) ∗ )] Δusα = [−sign(isu + sign(isv + sign(isw ( U ) 2 Tpulse MC Δusβ = [−sign(i∗sv ) + sign(i∗sw )] { tD √3 ( U ) Tpulse MC U s Us Us* Biện pháp khắc phục -Phần cứng: dùng, lắp thêm mạch phụ để biết dấu dòng điện thời gian bù( đắt) -Phần mềm: Bù tổn thất ∆us cho điều chế B1: tính giá trị sai lệch us  us  us  us  j.us * B2: hai thành phần sai lệch u s u s bù thêm vào us u s trước đưa tới khâu điều chế VTKG Kĩ thuật sử dụng uC Thực kĩ thuật -Sử dụng vi xử lí có modum pwm, đếm up/down Tp Ccu,v,w ghi capture, compare Port u để thực Port v -Sử dụng vi xử lí có modum pwm, đếm up/down Port w ghi capture, compare để thực -Sử dụng vi xử lí có modum pwm, đếm up/down ghi capture, compare để thực -Vi xử lí sử đếm up/dow để tạo xung tam giác, xung so sánh với ghi capture/compare (khi đảo chiều) -Chọn giá trị CCu, CCv, CCw khác tạo giá trị port u,v,w độ rộng xung khác -Các port đối xứng qua chu kì làm việc, tận dụng bậc tư ta điều chỉnh lại thời gian để thực tính đối xứng B6 :LT= tp,tt,t7,tt,tp,t0 Biến đổi= t0/2,tp,tt,t7,tt,tp,t0/2 (vẽ hình) (với Tp(Tpuls)= 2.Tmax) Tính thời gian chuyển mạch van -Khi cho trước giá trị us u s tùy theo vị trí mặt phẳng vecto ( góc phần góc phần tư) ta có bảng tính giá trị u p u t từ tính thời gian chuyển mạch van Trong đó: U2 Us Up U1 tính Tr Như cách chọn vecto điện áp thích hợp ta đồng thời B2 Sử dụng vector chuẩn để điều chế vector biên tác động đến modun  s góc  Us= tp.u1+ tt.u2+ (Tmax-(tp+tt).(u0,7) (ghi tp,tt,Tmax) B3 Duy trì u1 khoảng thời gian tp, u2 tt xen  s  r tp= Tmax(|up|/|u1|), tt= Tmax(|ut|/|u2|) với |u1|=|u2|=2/3Udc -Theo công thức số (2) momen quay B4 Hiện thực hóa m tỷ lệ với |Ѱ𝑠 | sin  nên ta điều khiển trực tiếp momen Trình tự thực hiện: Us= up+ ut+ u0,7= ut+ up+ u0,7 tp, tt, t7, tt, tp, t0 quay với động học cao a  u s  u s ; b  u s  u s c u s  up tt  ut Tmax u2 u1 up Tmax U DC ut  Tmax U DC Tmax  Góc 1/6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 Góc 1/4 Q1 Q1 Q2 Q2 Q3 Q3 Q4 Q4 up ut b a -b c b a -b c c -b a b c -b a b Phương pháp điều chế hai nhánh van ứng dụng Từ 2a->2b bao gồm bước Bước 6: Lựa chọn trình tự thực cho có nhánh van phải chuyển mạch Có trình tự sau ( xét góc S1 ) 1 Tp  t  000  t p 100  2t t 110  t p 100  t  000 *vùng cấm không tiền định: Mỗi lần chuyển mạch để xuất tổ hợp logic phải gắn lền với ngắt ct ngắt phải chạy thời gian Tint => tp,tt> Tint Điều tạo vùng cấm không tiền định β U3(010) U2(110) t   ,k   ,z  1,is (k  1)  is (k)  is (k) * Nhánh pha w nối với cực –  2 Tp  t 111  t t 110   2t p 100   t t 110   t 111 y(k)  Vis (k)  Kis (k) * Nhánh pha u nối với cực + U4(011) nhánh van U1(100) α U6(101) U5(001) *Biện pháp khắc phục Với vùng cấm tiền định: giảm ton,off ( van) tăng tần số tp to+t7/2 2tt Tpulse lên nhiên fpulse tăng gây tăng biên độ sóng hài to+t7/2 Với vùng cấm tiền định: Giảm t/g thực interrup Bộ điều khiển is B1 Dựa vào nửa mơ hình phía ta mơ hình hóa đc miền gián đoạn (vẽ mơ hình từ y(k)) is(k+1) = ∅11.is(k)+ ∅12.Ѱ’r(k)+H1.us(k) (1) B2 Trễ hardware+NL Điện áp tính k->k+1, Us(k) i* nhiên phải đến k+1 tt t0+t7 tt xuất giá trị Hardware làm Ưu điểm: có nhánh van chuyển mạch nên tổn thất điện áp k k+1 k+2 trễ chu kì trích mẫu giảm 2/3 phương án chuyển mạch nhánh van  tránh B3 Coi Ѱ’r(k) nhiễu biến thiên chậm, Ѱ’r(k+1) tính tốn từ phát nhiệt MHTT Ta sử dụng khâu bù xuối để giảm ảnh hướng nhiễu biến Nhược điểm: biên độ sóng hài tăng lên gấp đơi so với phương án thiên chậm Ѱ’r(k) => mơ hình cuối cùng: chuẩn B4 Ta có: Ứng dụng: sở ưu nhược điểm nêu ta thấy ứng ˆ ˆ 'r(k  1)] us(k  1)  H11.[y(k)   12 dụng không yêu cầu cao mặt chất lượng momen mà yêu cầu cao 1 việc tránh phát nhiệt tổn thất van ta sử dụng phương ˆ r'(k)] thay vào pt (1) ta có ˆ us(k)  H1 [y(k  1)  12  án VD: trạm bơm vào mùa hè ; quạt thơng gió hầm ̂ ̂ ’r(k) tính toán gần với ∅12, Ѱ’r(k) coi ∅12 Ѱ mỏ tiêu chí giảm tổn thất van ưu tiên tiêu chi chất lượng momen quay ta lựa chọn phương án điều chế nhánh i s(k  1)   i s(k)  y(k  1) 1 => z.i s(z)  11.i s(z)  z y(z) (2) 11 van A/ thiết kế theo phản hồi đầu Phương pháp điều chế ngẫu nhiên ứng dụng (hình vẽ) f=50Hz fs 𝑦(𝑘) = 𝑅𝐼 (𝑖𝑠∗(𝑘) − 𝑖𝑠 (𝑘)) → 𝑦(𝑧) = 𝑅𝐼 (𝑖𝑠∗(𝑧) − 𝑖𝑠 (𝑧)) DC 3~ M 3~ 3~ DC chiều M 3~ Để giảm tốc hay làm giảm động ĐC, ta sd điện trở hãm đưa lượng nguồn =>bộ CL ko phù hợp điện áp chiều trung gian tăng vọt=> hỏng thiết bị=> ta thay CL NL Một cách tổng quan ta coi lưới điện máy điện khổng lồ đk NL1 giống NL2 dựa theo pp từ thông ảo Ảnh hưởng: xuất thành phần sóng hài nên tùy theo ứng dụng cỡ cơng suất xuất hiệu ứng có lợi bất lợi từ dạng phổ sóng hài này: Ở dải tần bé tần số điều chế dải biên tần số điều chế biên độ sóng hài thấp nên ứng dụng lưới điện bỏ qua Biên độ hài dòng lớn tập trung vào tần số ( bậc bậc 2), ứng dụng lưới điện vượt giới hạn quy định mã lưới nên bắt buộc phải thiết kế khâu lọc bổ sung để loại trừ chúng Những sóng hài đơn tần trội gây nên tạp ấm ( tai nghe )coi có hại cho môi trường sống Nguyên nhân xuất thành phần sóng hài bậc bậc 2: t0 t (k)  t p  t t  t  t t  t p  (k  1) Nxet1: Nếu Tp 2 -tính đối xứng lặp lại CK-> xh sóng hài bậc Tmax u1 tt u2 Tmax t7 u7 tt u2 u1 u0 nhiên pp làm tăng tổn thất chuyển mạch van t t t t Nxet2: Nếu Tp (k)  t p  t t  |  t t  t p  (k 1) 2 2 => đx lặp lại nửa CK=> xh sóng hài b2 - Đối với sóng hài bậc 2: phá vỡ tính đx nửa CK: lúc đầu: = 𝑡𝐵 + 𝑡𝑢𝑠 + 𝑡𝐸 với 𝑡𝐵 = 𝑡0 ; 𝑡𝐸 = 𝑡7 𝑖𝑠 (𝑧) = 𝐺𝑖 (𝑧) 𝑖𝑠∗(𝑧) (zI  11  z 1 R I )is (z)  z 1 R I is (z) * 1 1  is (z)  z R I (zI  11  z R I )1 is (z) * Bộ điều khiển nhận tín hiệu 2T chu kỳ Do đọc giá trị sau thời gian chích mẫu, chu kỳ đầu hardware chu kì sau k+1 có i(k) i(k+1) i(k+n) tín hiệu Tiêu chí: nhanh, xác khơng tương tác => ta phải suy nghĩ đến đáp ứng mong muốn => Hàm truyền mong muốn:  z2  i s(z)  GI * (z).i s * (z) với: G I * (z)   2   (giả sử sau  z  CKTM gtri thực bám gtri đặt) Đồng để đk RI z 1 R I (zI  11  z 1 R I ) 1  z 2 I  R I (zI  11  z 1 R I ) 1  z 1 I  R I  z 1 I.(zI  11  z 1 R I )  R I  I  z 1.11  z 2 R I I  z 1.11  z 2 Ưu nhược điểm chung cho hai  RI  Hình cuối vẽ tay T0/2 -Đối với sóng hài bậc 1: lập trình bốc thăm 000/111 để phá vỡ tính đối xứng vd: kết hợp thứ tự với t7 t Tp (k)  t p  t t  t  t t  t p  (k  1) 2 𝑡𝑃 𝑧 𝑖𝑠 (𝑧) = ɸ11 𝑖𝑠 (𝑧) + 𝑧 −1𝑅𝐼 (𝑖𝑠∗(𝑧) − 𝑖𝑠 (𝑧)) → (𝑧𝐼 − ɸ11 + 𝑧 −1𝑅𝐼 ) 𝑖𝑠 (𝑧) = 𝑧 −1𝑅𝐼 𝑖𝑠∗ (𝑧) Hệ thống điện (Vô lớn) T0/2 nhằm đạt khả tắt dần thích hợp, z gần phía dương trục thực z=z1 Áp dụng đinh lí=> Ѳ11- 𝑧 −1 K= z1.I K= z(Ѳ11 –z1.I) Thiết kế V B Phản hồi trạng thái Từ pt (2) ta thấy mang đặc điểm trễ CKTM Bộ đk is theo PHTT cho phép xác định rõ trể đầu vào hay đầu ra, có khả li tốt thành phần dòng dải tần số công tác cao Cấu trúc V is* (k ) - y(k) K is ( k ) y(k)= i*s(k).V- is(k) K (3) Thiết kế K K làm thay đổi vị trí điểm cực hệ kín định tới đặc điểm động học tính ổn định tồn hệ Thiết kế K tạm thời bỏ qua V y(z)  K.i s(z) thay vào (2) được: ; 𝑡𝐵 + 𝑡𝐸 = 𝑡0 = 𝑡7 ; z.i s(z)   i s(z)  z 1.[  K.i s(z)] Ta có đa thực đặc tính 11 Lúc sau: chọn x (  x  ): t B  x.t ;t E  (1  x).t Loại trừ hai sóng hài trội bậc bậc 2, nhằm đạt phổ sóng hài có biên độ thấp phân bố trải ảnh hưởng vùng cấm * Nguyên nhân Theo ng lí điều chế: us=up+ut+u0,7 , Tmax= tp+tt+t0,7 Nếu ta thực cho us tăng dần tức (tp+tt)-> Tmax, t0,7->0 Nhưng van khơng phải lí tưởng nên tồn khoảng ton,off nên t0,7 tiến đến ( t0,7≥ton,off) => điều tạo nên vùng cấm tiền định det[zI  (11  z 1.K)] đa thức bậc => Mơ hình có cặp điểm cực z1 ,z2 Áp dụng định lý Caley-Hamilton: *Định lý: “Mỗi ma trận toàn phương thỏa mãn pt đặc tính nó” Ma trận tồn phương: A= 11  z 1.K Để động học nhanh ta gán z1  z2  nên phương trình đặc tính: det[zI  (11  z 1.K)]   z => theo định lý có: (11  z 1 K)2  => K  z.11 Do tke nhằm tính động học nhanh gây biến điều khiển có modum lớn, gây dao động làm bất lợi cho NL nên ta tke is (k  1)  11.is (k)  [V.is (k)  K.is (k)] * V  I  [K  11 ] Thay trường hợp K vào ta có V tương ứng Với K  z11;V  I Nếu điểm cực khác khơng z  z1 Iz  A  z1.I  11  z 1 K  z1.I  K  z(11  z1.I) is (k  1)  11.is (k)  y(k  1) t  ,k  ,z  1,is (k  1)  is (k)  is (k) *  is (k  1)  11.is (k)  [V.i (k)  K.is (k)] * s  I  11  V  K  I  11  V  (11  z1.I)  V  (1  z1).I Bổ sung thành phần tích phân để triệt tiêu sai lệch tĩnh Ta tke K tách kênh chế độ động, V tách kênh chế độ tĩnh nên ta bổ sung thành phần tích phân riêng rẽ trục d q is* (k ) V + - y(k) - K is (k ) is (k ) Cài đặt: Khi mà K  z.11 => sau K z.11.i s(z) hay 11.i s(k  1) => i s(k  1) giá trị tương lai, ta ko đo mà tính nửa MH bên theo i s(k  1)  11.i s(k)  y(k  1) **) Ưu nhược điểm: 1) PHTT: - Ưu điểm: mang lai chất lượng truyền động tốt (hệ số sóng hài moment