Điều khiển tìm kiếm truyền thống

Một phần của tài liệu Điều khiển động cơ không đồng bộ ở chế độ tiết kiệm năng lượng (Trang 49)

Nguyên tắc được đề cập đầu tiên trong một công bố của Geppert năm 1982 cho một động cơ xe điện. Đề xuất đưa ra là khởi động động cơ với một tỉ số V/Hz danh định, và khi đạt được moment yêu cầu không thay đổi thì giảm tỉ số V/Hz cho đến khi tìm được cực tiểu dòng khâu DC.

Đối với một bộ lái phổ thông thì ý tưởng được Kusko và Galler đề cập đầu tiên vào năm 1983. Nhóm của Kirschen thực hiện mô phỏng đầu tiên vào năm 1985. Các kết quả thực nghiệm được báo cáo vào năm 1987. Họ đã thực hiện điều khiển tìm kiếm với một sơ đồ điều khiển vectơ từ thông rotor, và đã tối thiểu công suất ngõ vào bộ lái, duy trì ngõ ra động cơ không đổi bằng cách điều khiển tốc độ với giả thiết đặc tính tải không đổi như trong hình 3.12. Một hệ thống tương tự cũng được nghiên cứu bởi Chen và Yeh năm 1991.

Hình 3.12 thực thi điều khiển tìm kiếm cho bộ điều khiển theo từ thông rotor Ưu điểm chính của điều khiển tìm kiếm là nó không phụ thuộc vào các thông số của động cơ như các chiến thuật điều khiển khác mà vẫn tìm được hiệu suất tối ưu thật sự. Mặc khác, nó cần thời gian hội tụ dài để đạt được hiệu suất tối ưu (không dưới 4s) và có thể xuất hiện các xung nhiễu liên tục trong moment và tốc độ phụ thuộc vào cách thức thiết kế giải thuật. Thuật toán tìm kiếm có thể khó điều chỉnh để đảm bảo hội tụ chính xác trong mọi trường hợp. Nếu tối thiểu công suất thì cần thêm các cảm biến chính xác trừ khi dòng stator được tái tạo từ dòng khâu DC nhờ vậy mà công suất ở khâu DC có thể dễ dàng thu thập được.

Nhóm Kirschen thảo về nhiễu loạn và tắt dần moment trong động cơ. Họ thấy rằng ở gần điểm hiệu suất tối ưu các nhiễu loạn với một bước nhảy từ thông cho trước sẽ lớn hơn và tắt dần chậm hơn, nhưng điều này có thể được bù bằng cách tăng độ lợi của bộ điều khiển tốc độ nhờ vào việc lập trình độ lợi khá đơn giản.

Không chỉ trong điều khiển tìm kiếm mà trong tất cả các chiến lược điều khiển tối ưu năng lượng, một vấn đề đối với các bộ lái điều khiển vectơ từ thông rotor là đáp ứng của động cơ khi từ thông được giảm thiểu và yêu cầu moment lớn đột ngột. Khi từ thông thấp và dòng stator bị giới hạn ở ngưỡng dòng danh định, động cơ không thể chuyển tải đầy đủ moment chỉ bằng cách tăng dòng moment xoắn. Nếu bộ lái không được chuẩn bị trước, nó sẽ ứng xử bằng cách tăng dòng tạo ra moment xoắn cho tới giá trị giới hạn, nhưng dòng trường thì không tăng cho nên động cơ không thể phân phối moment xoắn theo yêu cầu. Một đề nghị là thiết lập một giới hạn nhân tạo cho dòng moment xoắn cho tới khi giá trị trường đạt tới danh định, sau

đó tiếp tục tăng dòng moment xoắn. Điều này chỉ làm giảm đặc tính động của hệ thống một ít so với bộ lái hoạt động với trường liên tục.

Năm 1988 Sul và Park đề nghị một loại được tìm kiếm cho động cơ máy bơm. Giả thiết rằng đặc tính tải không đổi. Moment tải đối với đặc tính tốc độ được chia thành nhiều phần. Trong suốt quá trình khởi động, động cơ hoạt động theo đường tải từ zero đến tốc độ định mức, và trong mỗi phần của đường tải sử dụng một thuật toán điều khiển tìm kiếm để tìm ra các tần số trượt tối ưu năng lượng và lưu vào bộ nhớ. Khi hoạt động bình thường thì động cơ được điều khiển theo tần số trượt sử dụng các tần số trượt tối ưu làm giá trị tham khảo. kết quả là sơ đồ điều khiển rất đơn giản và rất nhanh khi hoạt động bình thường, tuy nhiên khi đặc tính tải thay đổi thì các giá trị tần số tham khảo phải được dò tìm lại.

Nhóm Moreira đã công bố vào năm 1989 và 1991 điều khiển tìm kiếm cho một bộ lái vô hướng. Phát minh chính là thay vì đo tốc độ, nó sẽ được ước lượng thành phần hài bậc 3 của điện áp stator. Thêm vào đó, đối với các hệ thống mà đặc tính moment- tốc độ có tính cố định, họ đề nghị bỏ qua việc đo hay ước lượng tốc độ và thay vào đó là việc ước lượng moment xoắn và sử dụng để chỉ thị công suất ngõ ra động cơ. Trong cả hai trường hợp đã tối thiểu hóa được công suất ở khâu DC.

Năm 1990 Kim đã công bố phát minh cho việc tối thiểu hóa dòng stator bằng điều khiển tìm kiếm thay vì tối thiểu hóa công suất ngõ vào. Nhưng ông đã chứng minh không thể điều khiển công suất ngõ ra hay tốc độ, vì thế không thể khẳng định được bộ lái đã mô tả sẽ làm việc được trong thực tế.

Năm 1996 Kioskeridis và Margaris đưa tài liệu dẫn chứng về ưu điểm của việc tối thiểu hóa dòng stator thay vì công suất ngõ vào. Kết quả hầu như giống với hiệu quả thực hiện, tối thiểu hóa dòng stator dễ thấy hơn nhiều so với công suất cho nên ít tốn các cảm biến hơn. Bằng cách tính toán họ nói rằng điều này đặc biệt có ưu điểm trong các bộ lái lớn hơn, khi mà rất khó để đo được tối thiểu công suất ngõ vào.

Nhiều tác giả đã thực hiện điều khiển tìm kiếm với những thay đổi nhỏ trong thực tế. Năm 1991 Famouri và Cathey đã tối thiểu hóa công suất vào inverter cho một bộ lái vô hướng bằng việc điều chỉnh tần số trượt rotor. Năm 1993 Blaabjerg và Pedersen tối thiểu hóa công suất khâu DC bằng cách điều chỉnh tỉ số V/Hz như trong hình 3.13

Hình 3.13 Ví dụ về việc thực hiện tối ưu hiệu suất tìm kiếm trong một bộ lái vô hướng

Năm 1995 nhóm Cleland đã đề nghị thực hiện điều khiển tìm kiếm trong một bộ lái điều khiển vòng hở với đặc tính tải biết trước. Họ khẳng định có thể điều chỉnh tốc độ mà không cần biết các thông số động cơ, bằng việc tăng tần số stator mỗi khi giảm điện áp stator. Tuy nhiên, họ chưa bao giờ chứng minh điều này trong thực tế, nên rất đáng nghi là nó có thể làm việc được.

Một phần của tài liệu Điều khiển động cơ không đồng bộ ở chế độ tiết kiệm năng lượng (Trang 49)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(95 trang)