3 Mô hình thống nhất của hệ truyền động với phương pháp “biểu diễn
2.6 Cấu trúc đề xuất của bộ điều khiển dòng điện sử dụng bộ quan sát nhiễu
Chương 2. Nâng cao chất lượng điều khiển dòng điện động cơ IPM
và q có ba hàm truyền ngược của bộ nghịch lưu, cảm biến dòng điện, và động học dòng điện như sau:
G−inv1 = Tinvs+ 1 Kinv (2.9) G−sensor1 = Tsensors+ 1 Ksensor (2.10) G−id1(iq) = Tid(iq)s+ 1 Kid(iq) (2.11)
Mỗi mô hình ngược đó cần được tích hợp với một bộ lọc thông thấp bậc nhất1/(sTLP F+1) thành các hàm truyền như sau:
G−inv1 ·LPF= Tinvs+ 1 Kinv(TLP Fs+ 1) (2.12) G−sensor1 ·LPF= Tsensors+ 1 Ksensor(TLP Fs+ 1) (2.13) G−id1(iq)·LPF= Tid(iq)s+ 1 Kid(iq)(TLP Fs+ 1) (2.14)
Hằng số thời gian TLP F của bộ lọc được chọn bằng với chu kỳ trích mẫu Ts của hệ điều khiển, và do đó cũng bằng chu kỳ điều chế xungTpwm. Việc chọn hằng số thời gian TLP F
cần phải có sự cân nhắc (trade–off) khi tính toán. Nếu chọn TLP F quá nhỏ thì hiệu quả lọc sẽ thấp khiến cho hệ thống trở nên nhạy cảm với nhiễu. Còn nếu hằng số này quá lớn thì sẽ gây ra trễ.
Do khâu lọc thông thấp bậc nhất được sử dụng ba lần để cân bằng với mô hình ngược của đối tượng nên một khâu lọc thông thấp bậc ba 1/(sTLP F + 1)3 sẽ được sử dụng để làm trễ tín hiệu điều khiển u∗d và u∗q như ta thấy trên Hình 2.6(b). Khâu bù tách kênh vẫn được thực hiện như với bộ điều khiển PI thông thường.
2.2.3 Kết quả mô phỏng
Hình 2.7 là kết quả mô phỏng kiểm chứng hiệu quả của việc sử dụng bộ quan sát nhiễu nhằm nâng cao chất lượng đáp ứng dòng điện. Hằng số thời gian của bộ lọc thông thấp LPF được chọn bằng với chu kỳ điều khiển và chu kỳ PWM và bằng 10−4 giây. Việc các nhấp nhô dòng điện (current ripples) được giảm thiểu chứng minh hiệu quả của phương pháp.
Chương 2. Nâng cao chất lượng điều khiển dòng điện động cơ IPM 0.1 0.105 0.11 0.115 0.12 0.125 0.13 0.135 0.14 0.145 0.15 -3 -2 -1 0 1 2 3
d-axis current response without D.O.
Time [s] C u rr e n t [A ] Command Response
(a) Đáp ứng dòng điệnid khi không sử dụng bộ quan sát nhiễu
0.1 0.105 0.11 0.115 0.12 0.125 0.13 0.135 0.14 0.145 0.15 -3 -2 -1 0 1 2 3
d-axis current response with D.O.
Time [s] C u rr e n t [A ] Command Response
(b) Đáp ứng dòng điệnid khi sử dụng bộ quan sát nhiễu
0.1 0.105 0.11 0.115 0.12 0.125 0.13 0.135 0.14 0.145 0.15 214 214.5 215 215.5 216 216.5 217 217.5 218 Time [s] C u rr e n t [A ] Command Response
(c) Đáp ứng dòng điệniq khi không sử dụng bộ quan sát nhiễu
0.1 0.105 0.11 0.115 0.12 0.125 0.13 0.135 0.14 0.145 0.15 214 214.5 215 215.5 216 216.5 217 217.5 218 Time [s] C u rr e n t [A ] Command Response
(d) Đáp ứng dòng điệniq khi sử dụng bộ quan sát nhiễu
Hình 2.7: (Mô phỏng) Đáp ứng dòng điện khi không sử dụng và có sử dụng bộ quan sát nhiễu.
Chương 3
Mô hình thống nhất của
hệ truyền động với phương pháp “biểu diễn vĩ mô năng lượng” EMR
Sau khi hoàn thiện hệ điều khiển truyền động điện, vấn đề đặt ra tiếp theo là ta cần nghiên cứu hệ truyền động của xe như một chỉnh thể thống nhất từ nguồn năng lượng, qua hệ truyền động điện, đến hệ thống cơ khí và tải của xe ô tô. Mô hình hóa một hệ thống nhất gồm nhiều tương tác vật lý như vậy là một thách thức, có thể được tiếp cận theo nhiều cách khác nhau. Phương pháp “biểu diễn vĩ mô năng lượng” (Energetic Macroscopic Representation – EMR) là một công cụ mạnh cho phép giải quyết vấn đề này.1
3.1 Phương pháp “biểu diễn vĩ mô năng lượng” EMR
Phương pháp được đưa ra vào năm 2000, sau đó liên tục được phát triển và ứng dụng vào một loạt các nghiên cứu về những hệ đa vật lý (multiphysics) [1, 2, 4–11, 30]. EMR đã tỏ ra hữu dụng với nhiều đối tượng nghiên cứu khác nhau, đặc biệt là các hệ thống có tương tác nhiều thành phần vật lý như: điện gió [8], quá trình điện hóa [4, 7] và đặc biệt là hệ thống trao đổi năng lượng trong ô tô điện [1, 2]. Trong lĩnh vực ô tô điện, các tác giả công bố những bài báo từ vấn đề nhỏ như mô hình hóa động cơ, hệ truyền động [9], đến phương thức tổng hợp chỉnh thể một cách cơ bản [5, 6, 30] hay tổng quát hóa [10]. EMR được xây dựng dựa trên các nguyên lý nền tảng sau đây.
• Nguyên lý tương tác (Interaction principle): Các phần tử trong hệ thống liên kết hai chiều với nhau dựa trên nguyên lý “tác động” (action) và “phản ứng” (reaction). Tích giữa giá trị đại lượng tác động và phản ứng là năng lượng trao đổi giữa các phần tử.
• Nguyên lý nhân quả(Causality principle): Tính nhân quả tích phân được sử dụng trong phương pháp, điều này thể hiện trong phần tử tích lũy (accumulation element) diễn tả mối quan hệ phụ thuộc vào thời gian giữa các biến (cụ thể ở đây, các biến
1Đây là một phương pháp có tư tưởng và lý luận sâu sắc. Việc trình bày chi tiết về phương pháp này, do đó, khá dài và
Chương 3. Mô hình thống nhất của hệ truyền động với phương pháp “biểu diễn vĩ mô năng lượng” EMR
(a) Phần tử nguồn / môi trường (b) Phần tử tích lỹ năng lượng (có động học)
(c) Phần tử biến đổi đơn dạng vật lý (d) Phần tử biến đổi đa dạng vật lý (monophysics conversion) (multiphysics conversion)
(e) Phần tử kết nối đơn dạng vật lý (f) Phần tử kết nối đa dạng vật lý (monophysics coupling) (multiphysics coupling)