b) Vector không gian ứng với khả năng thứ 4 của bảng 3.1
4.4.3.3 Mô hình bật cả RRE và SRE
Cuối cùng, những mô phỏng được thực hiện với cả khối RRE và khối SRE được bật. Mô men và từ thông tản rotor được thể hiện trong hình 4.24(b). Sai số lơn của mô men và từ thông tản rotor đã không còn trong trường hợp này. Điện trở rotor được ước lượng rất sát với điện trở rotor thực tế, sai số chỉ còn 0,3% như hình 4.24(b) (i). Nhưng sai số trong ước lượng điện trở stator vẫn còn lớn đến 4,4% như hình 4.24(b) (iv).
Hình 4.24: Điện trở rotor và điện trở stator được sử dụng trong điều khiển khi không có bù và khi có bù khi có sự thay đổi đột ngột đến 40%.
Hình 4.24(a) và (b) mô tả những sai số trong kết quả khi có sự thay đổi đột ngột của điện trở với mục đích kiểm chứng kỹ thuật vừa nêu. Nhưng trong thực tế, điện trở thay đổi rất chậm, kết quả tương ứng cũng được trình bày trong hình 4.25. Những mô phỏng được tiến hành theo ba bước. Đầu tiên, hệ thống điều khiển đều tắt RRE và SRE. Tiếp tục mô phỏng khi bật RRE và tắt SRE. Điện trở rotor được
ước lượng Rr cao hơn điện trở thực tế Rr đến 1,1% như ở hình 4.25(i). Momen ước
lượng cũng cao hơn momen thực tế 1,3% như ở hình 4.25(ii). Nhưn từ thông tản rotor lại thấp hơn từ thông tản thực tế 1,5% như hình 4.25(iii).
Hình 4.25: Điện trở rotor và điện trở stator sử dụng trong điều khiển khi có và không có RRE và SRE khi có sự thay đổi từ từ.
Cuối cùng, cả bộ ước lượng điện trở rotor và điện trở stator đều được bật. Điện trở rotor ước lượng bám sát giá trị thực tế, sai số giảm còn 0,3% như hình 4.25(i). Tuy nhiên, có sai số nhỏ trong ước lượng điện trở stator, sai số này lên đến 5%, tuy nhiên ảnh hưởng của nó đối với phương pháp điều khiển tựa từ thông rotor là không đáng kể, sai số của từ thông rotor và sai số của momen gần như bị loại trừ.
Phần trên đã trình bày một kỹ thuật ước lượng online mới đối với điện trở rotor
Rr với sự hiện diện của sự thay đổi của điện trở stator dùng trong điều khiển động
cơ không đồng bộ mà không cần dùng cảm biến.
Những nghiên cứu này được tiến hành đã chỉ rõ ra rằng mạng ANNs có thể
được sử dụng để ước lượng Rr đối với phương pháp điều khiển tựa từ thông rotor
RFOC với sự thay đổi của Rs. Cả sự thay đổi của điện trở rotor và điện trở stator đã
Kết luận chung
Sau một thời gian nghiên cứu luận văn của mình, với nội dung "Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số động cơ trong điều khiển véc tơ ĐCKĐB", em đã hoàn thành nội dung luận văn của mình với những kết quả đạt được như sau:
- Mô tả các phương pháp điều khiển, xây dựng phương trình toán học phương pháp điều khiển vector động cơ điện xoay chiều ba pha.
- Xây dựng động học hệ điều khiển vector động cơ điện xoay chiều ba pha, các phương pháp điều khiển vector.
- Đánh giá được ảnh hưởng của các thông số động cơ : điện trở stator, hằng số thời gian rotor đến phương pháp điều khiển vector và nêu ra các hướng khắc phục.
Những kết quả đã đạt được giúp cho em có một cái nhìn tổng quan hơn về các hệ thống truyền động điện trong công nghiệp, về các yếu tố của động cơ ảnh hưởng đến quá trình điều khiển của hệ thống. Tuy nhiên, trong quá trình hoàn thành luận văn của mình vẫn còn tồn tại một số sai sót, rất mong được sự góp ý của các thầy giáo và các bạn đồng nghiệp.
Qua đây em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo - TS Phạm Hùng Phi, cùng các
thầy cô giáo trong bộ môn Thiết Bị Điện – Điện Tử đã nhiệt tình tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Học viên thực hiện
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bùi Quốc Khánh (2009), truyền động điện, Nhà xuất khoa học và kỹ thuật, Hà
Nội.
2. Bùi Quốc Khánh (1999), Điều chỉnh tự động truyền động điện, Nhà xuất khoa
học kỹ thuật, Hà Nội.
3. Nguyễn Phùng Quang (2006), Truyền động điện thông minh, Nhà xuất bản khoa
học và kỹ thuật, Hà Nội.
4. Nguyễn Phùng Quang (1998), Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều
ba pha, Nhà xuất bản giáo dục, Hà nội.
5. Vũ Gia Hanh (2006), Máy điện I, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
6. Baburaj Karanayil, Muhammed Fazlur Rahman, and Colin Grantham (2007),
“Online Stator and Rotor Resistance Estimation Scheme Using Artificial Neural
Networks for Vector Controlled Speed Sensorless Induction Motor Drive”, The
University of New South Wales, Sydney NSW 2052, Australia.
7. Hamid A. Toliyat, Mohammed S. Arefeen, Khwaja M. Rahman, and David Figoli (1999), “Rotor Time Constant Updating Scheme for a Rotor Flux-Oriented
Induction Motor Drive”,pp. 850-857.
8. Haque M. E and Rahman M. F (2001), “Influence of Stator Resistance Variation on Direct Torque Controlled Interior Permanent Magnet Synchronous Motor Drive Performance and Its Compensation”, The University of New South Wales, Sydney NSW 2052, Australia.
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ... 1
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ... 2
Danh mục các bảng ... 3
Danh mục các hình vẽ ... 4
Mở đầu ... 6
Chương 1: Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ... 8
1.1 Giới thiệu về động cơ điện không đồng bộ ... 8
1.1.1 Cấu tạo động cơ không đồng bộ ... 8
1.1.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha ... 9
1.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ ... 10
1.2.1 Đặc tính cơ của động cơ điện không đồng bộ ba pha ... 10
1.2.2 Ảnh hưởng của các thông số đến đặc tính cơ ... 12
1.2.2.1 Ảnh hưởng của điện áp nguồn cung cấp cho động cơ: ... 13
1.2.2.2 Ảnh hưởng của điện trở, điện kháng stator: ... 14
1.2.2.3 Ảnh hưởng số đôi cực p: ... 15
1.2.2.4 Ảnh hưởng của điện trở, điện kháng phụ mạch Rotor: ... 15
1.2.2.5 Ảnh hưởng của tần số lưới điện f1 cấp cho động cơ:... 16
1.2.3. Khái quát chung về điều chỉnh tần số động cơ điện không đồng bộ... 18
Chương 2: Phương pháp điều khiển tần số động cơ không đồng bộ ... 19
2.1 Giới thiệu về biến tần... 19
2.1.1 Biến tần trực tiếp ... 21
2.1.2 Biến tần gián tiếp ... 21
2.1.2.1 Nghịch lưu dòng điện... 22
2.1.2.2 Nghịch lưu nguồn áp ... 24
2.2 Điều chỉnh tần số động cơ không đồng bộ ... 25
2.2.1 Phương pháp điều khiển vô hướng: ... 28
2.2.1.1 Điều chỉnh điện áp - tần số với từ thông là hàm của momen tải ... 28
2.2.1.2 Điều khiển điện áp - tần số giữ từ thông động cơ không đổi ... 30
2.2.2 Phương pháp điều khiển vector ... 32
Chương 3: Phương pháp điều khiển vector ĐCKĐB ... 33
3.1 Vector không gian ... 33
3.1.1 Khái niệm về vector không gian trong ĐCKĐB ... 33
3.1.2.1 Các hệ tọa độ ... 34
3.1.2.2 Phép biến đổi abc↔αβ ... 35
3.1.2.3 Phép biến đổi αβ↔dq ... 36
3.1.2.4 Biến đổi tọa độ a b c, , dq ... 37
3.1.2.5 Sơ đồ khối của các phép chuyển đổi ... 37
3.2 Mô hình toán học của động cơ không đồng bộ ... 38
3.2.1 Mô hình liên tục của ĐCĐKĐB ... 39
3.2.1.1 Mô hình trạng thái của ĐCĐKĐB trên hệ tọa độ stator ( - ) ... 39
3.2.1.2 Mô hình trạng thái của ĐCĐKĐB trên hệ tọa độ từ thông rotor (d-q) ... 42
3.2.2Mô hình gián đoạn của ĐCĐKĐB ... 43
3.2.2.1 Mô hình gián đoạn của ĐCĐKĐB trên hệ trục αβ ... 43
3.2.2.2 Mô hình gián đoạn của ĐCĐKĐB trên hệ trục dq ... 44
3.3 Phương pháp điều khiển vector ... 45
3.3.1 Nội dung phương pháp điều chế vector không gian... 48
3.3.1.1 Nguyên lý của phương pháp điều chế vector không gian ... 48
3.3.1.2 Cách tính và thực hiện thời gian đóng ngắt van bán dẫn của biến tần ... 51
3.3.2 Phương pháp điều khiển trực tiếp momen (DTC): ... 54
3.3.3 Điều khiển tựa từ thông rotor ... 59
3.3.3.1 Nguyên lý phương pháp điều khiển tựa từ thông rotor ... 59
3.3.3.2 Điều khiển tựa từ thông trực tiếp:... 60
3.3.3.3 Phương pháp điều khiển từ thông gián tiếp: ... 61
3.3.3.4 Các phương pháp ước lượng từ thông rotor. ... 63
Chương 4: Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số của ĐCKĐB đến phương pháp điều khiển vector. ... 64
4.1 Khái quát về ảnh hưởng của các thông số ĐCKĐB đến phương pháp điều khiển vector ... 64
4.2 Ảnh hưởng của điện trở stator ... 64
4.2.1 Đánh giá ảnh hưởng của sự thay đổi điện trở stator ... 66
4.2.2 Nhận dạng và phương pháp bù ảnh hưởng sự thay đổi điện trở stator... 69
4.3 Ảnh hưởng của hằng số thời gian rotor ... 70
4.3.1 Đánh giá ảnh hưởng của hằng số thời gian rotor Tr ... 71
4.3.2 Các phương pháp nhận dạng và khử ảnh hưởng của Tr ... 73
4.3.2.2 Phương pháp dùng sơ đồ cập nhật online Tr . ... 76
4.4 Phương pháp dùng mô hình mạng thông minh. ... 85
4.4.1 Ước lượng điện trở rotor bằng cách sử dụng ANNS ... 86
4.4.2 Ước lượng điện trở stator với ANN... 89
4.4.3 Phân tích một số kết quả của mô hình ANN ... 92
4.4.3.1 Mô hình không bật RRE và SRE. ... 94
4.4.3.2 Mô hình có bật RRE và không bật SRE. ... 94
4.4.3.3 Mô hình bật cả RRE và SRE. ... 94
TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 99