I. Lý do chọn đề tài
3.3.2. Hệ thống điều khiển tối ưu hiệu suất trên cơ sở mô hình tổn hao
Nguồn 3 pha
Hình 3.8. Sơ đồ điều khiển tối ƣu hiệu suất theo mô hình tổn hao
Sơ đồ hệ thống điều khiển với bộ điều khiển tổn hao nhỏ nhất có dạng như hình 3.8. Bộ điều khiển đo liên tục tốc độ động cơ và tính ra tần số f theo thuật toán đảm bảo hiệu suất cao nhất. Hệ số khuếch đại của bộ điều khiển tối ưu hiệu suất có thể xác định bằng tính toán hoặc mô phỏng và có thể chỉnh định bù nhiệt độ. Bộ điều chỉnh tốc độ đưa tín hiệu điều chỉnh bộ chỉnh lưu để điều điện áp, từ đó điều chỉnh momen động cơ nhằm duy trì tốc độ độc lập với điều chỉnh tần số. Ưu điểm của phương pháp này là nhanh đạt được tổn thất nhỏ nhất và đặc tính điều chỉnh tốt. Tuy nhiên, nhược điểm lại là tổn thất được tối ưu không bao
Bộ biến tần
Bộ điều khiển
ĐK
Tín hiệu phản hồi Điều khiển tối
ưu hiệu suất X(t)
gồm toàn bộ các tổn thất như tổn thất trong bộ biến tần, các tổn hao phụ như tổn hao thành phần sóng hài bậc cao, cấu trúc động cơ, ảnh hưởng bề mặt. Đồng thời phương pháp này cũng đòi hỏi rất nhiều thông số của động cơ, các thông số này phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ, hiện tượng hão hòa, hiện tượng trễ của mạch từ, do đó để bù cho những ảnh hưởng này là rất phức tạp. Với phương pháp này, thường áp dụng 1 trong 2 cách điều khiển đó là: hệ thống điều khiển tần số stator tối ưu và hệ thống điều khiển từ thông khe hở tối ưu.
a) Hệ thống điều khiển tần số stator tối ưu.
Hai tác giả Alexander Kusko và Donal Galler đã nghiên cứu tính toán và mô phỏng thử nghiệm hệ thống điều khiển tần số stator tối ưu với động cơ KĐB sơ đồ điều khiển được biểu diễn như hình 3.9.
Hình 3.9. Sơ đồ điều khiển tối ƣu hiệu suất theo mô hình tổn hao - điều khiển tần số tối ƣu
Sau khi nghiên cứu tính toán và tuyến tính hóa, tác giả đã tìm được biểu thức tần số tối ưu cho tổn thất nhỏ nhất.
b) Hệ thống điều khiển từ thông khe hở tối ưu
Điều khiển từ thông khe hở không đổi, động cơ KĐB có khả năng sinh momen lớn trong dải điều chỉnh tốc độ rộng, ngay cả ở dải tần số thấp khi ảnh hưởng của điện trở stator lớn. Để duy trì được từ thông khe hở không đổi trong dải tốc độ rộng, sức điện động stator sẽ được điều chỉnh tỉ lệ với tần số stator
Chỉnh
lưu Nghịch lưu Động cơ
Bộ điều chỉnh tốc độ Bộ điều khiển tối ưu tần số T Nguồn 3 pha ω* ω f* U
thay cho phương pháp điều chỉnh tỉ lệ điện áp/tần số không đổi. Sức điện động stator được tính theo công thức:
1 s s s 1 s m K .N E ω . . 4,44.K .N .f . 2
Từ sơ đồ thay thế hình T của động cơ KĐB có: Es = jXmIm = jsLmIm
Trong đó:
Lm, Im là điện cảm từ hóa và dòng điện từ hóa s tần số góc nguồn stator
Các biểu thức trên đây cho thấy từ thông khe hở tỉ lệ với tỉ số Es/s và do đó tỉ lệ với tích số Lm.Im. Do đó điều khiển từ thông khe hở không đổi sẽ đồng nghĩa với điều khiển tỉ số Es/s không đổi.
Sơ đồ hệ thống điều khiển từ thông khe hở tối ưu như hình 3.10
Hình 3.10. Sơ đồ điều khiển tối ƣu hiệu suất theo mô hình tổn hao - điều khiển từ thông khe hở tối ƣu
Chỉnh lưu Nghịch lưu ĐK Bộ điều chỉnh tốc độ Bộ điều khiển tối ưu tần số T Nguồn 3 pha ω* ω ωSL ω ω IS ωS * (-) (+) U*
CHƢƠNG 4
XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐI ƢU HIỆU SUẤT
Dựa vào các phân tích đánh giá ở các chương trước ở nội dung chương 4 sẽ xây dựng hệ thống điều khiển tối ưu hiệu suất với bộ điều khiển theo mô hình tổn hao.