4. Biến tần điều khiển vector từ thông:
IV.5 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KHÔNG CỔ GÓP:
Rotor là một vành nam châm vĩnh cửu bao quanh stator là 3 cuộn dây. Ba cảm biến Hall đặt giữa cac cuộn dây tạo tín hiệu đóng ngắt cầu nghịch lưu 3 pha cung cấp điện cho cuộn dây theo vị trí rotor.
Cùng với sự phát triển của ĐTCS, ta có sự xuất hiện của động cơ một chiều không cổ góp (Brushless DC motor). Động cơ một chiều không cổ góp là một tổ hợp động cơ đồng bộ 3 pha (rotor là nam châm vĩnh cửu hay nam châm điện ở công suất lớn) làm việc với bộ nghịch lưu đóng ngắt theo vị trí của rotor. Như vậy bộ nghịch lưu làm nhiệm vụ của cổ góp động cơ một chiều: nối nguồn một chiều vào các cuộn dây ba pha (tương đương với các cuộn dây phần ứng) khi rotor quay đến các vị trí xác định như dòng điện một chiều chuyển mạch qua hệ thống cổ góp – chổi than. Hình V.0.1 là một ví dụ về động cơ một chiều không cổ góp.
Có nhiều dạng động cơ một chiều không cổ góp:
- Động cơ chấp hành xoay chiều (AC servo motor): có công suất nhỏ ( < vài kW), kích từ bằng nam châm vĩnh cửu cực mạnh để tạo ra momen lớn khi tốc độ thay đổi trong phạm vi rộng. Để đạt chất lượng cao, các nhà sản xuất thường sản xuất ghép bộ: động cơ (AC servo motor) đi kèm bộ điều khiển (servo driver).
- Động cơ từ trở đóng ngắt (Switched Reluctance Motor) có có rotor cực lồi (là khối vật liệu sắt từ có phân bố không giống nhau theo 2 trục d, q ) tương tự như động cơ đồng bộ loại từ trở.
Hình V.0.2: Cấu tạo SR Motor.
- Động cơ đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu (Permanent Magnet Synchronous Motor – PM Motor) chế tạo với công suất nhỏ và trung bình ( < trăm kW) dùng cho tải công nghiệp có đặc điểm là số cực từ rất lớn (2p = 16..24) nên tốc độ làm việc bé có thể kéo trực tiếp tải (gearless drive) điều khiển bằng biến tần vẫn dùng cho động cơ KĐB (với sự thay đổi trong thuật toán điều khiển). PM Motor có ưu điểm lớn nhất là hiệu suất tổng cộng rất cao, hơn 90%. Như vậy có thể nói PM motor là một loại AC servo motor công suất lớn nhưng chưa đáp ứng được yêu cầu rất cao của truyền động chấp hành.
- Động cơ một chiều không cổ góp công suất rất lớn (MW) truyền động cho tải công nghiệp có kích từ bằng dòng điện một chiều qua vành trượt (như động cơ đồng bộ), dùng bộ nghịch lưu ba pha SCR chuyển mạch nhờ vào sức điện động cảm ứng ở cuộn dây xtator (chuyển mạch lưới).
So sánh truyền động dùng động cơ DC không cổ góp và các phương án khác.