FOC là phương pháp điều khiển tách rời momen và từ thông. Điều này có thể gây sóng hài trong động cơ một chiều. Dòng điện đầu vào động cơ được điều chỉnh để tạo góc giữa từ thông Rotor và Stator. Trong phương pháp này phải xác định được góc giữa từ thông Rotor và Stator. Khi đã xác định được góc này, ta phải chuyển hệ
Chương III: Phương pháp điều khiển trực tiếp momen cho SRM
tọa độ 3 pha sang hệ tọa độ quay d-q. Cuối cùng ta lại phải chuyển từ hệ d-q sang hệ tọa độ 3 pha. Mặc dù FOC cho phép động cơ không đồng bộ nhanh chóng đạt được momen, nhưng một số vấn đề vẫn còn tồn tại. Phải ước lượng được chính xác từ thông sao cho giá trị ước lượng được không khác so với giá trị thực tế. Bên cạnh đó, phải phối hợp các bộ biến đổi làm tăng tính phức tạp trong điều khiển động cơ. Các bộ biến đổi làm tăng nhấp nhô momen và tổn thất sóng hài trong trạng thái hoạt động xác lập nếu sử dụng các bộ biến đổi dựa trên điều khiển trễ.
DTC: Điều khiển trực tiếp momen DTC lần đầu tiên được giới thiệu bởi Takahashi năm 1986. Nguyên tắc là dựa trên điều khiển giới hạn chu kì, nó cho phép đáp ứng momen nhanh và hoạt động hiệu quả. DTC trực tiếp dựa vào trạng thái điện từ của động cơ để điều khiển momen và tốc độ. Nó có nhiều lợi thế so với FOC, chẳng hạn như sự phụ thuộc ít hơn vào thông số máy, thực hiện đơn giản và nhanh chóng đáp ứng momen động. Cấu hình DTC đơn giản hơn hệ thống FOC do không cần chuyển hệ tọa độ, bộ biến đổi điều khiển dòng điện và cảm biến vị trí mà chỉ cần khâu trễ và bộ chuyển dịch cơ khí.
3.4.Phương pháp DTC cho SRM:
Trong các phương pháp điều khiển giảm nhấp nhô momen, phương pháp DTC không phải là một phương pháp mới nhưng thường thì chỉ áp dụng cho các động cơ thông thường. Tác giả không đưa ra nhằm mục đích so sánh sự tối ưu của phương pháp này với các phương pháp đã áp dụng trước đây mà chỉ nhằm đưa ra một phương pháp mới làm đa dạng hóa các phương pháp điều khiển giảm nhấp nhô momen cho động cơ SRM. Tư tưởng cơ bản của phương pháp là chọn được một vector điện áp thích hợp nhằm điều khiển momen trong dải trễ, từ đó giảm được nhấp nhô momen cho động cơ.
Cơ sở của thuật toán: Khi một cuộn dây pha Stator của SRM được cấp một điện áp, dòng điện chảy trong cuộn dây tích cực sẽ được viết theo định luật Faraday như sau: ( , ) v R .iS d i dt ψ θ = + (3.1)
i là dòng điện chảy trong cuộn dây pha Stator RS là điện trở cuộn dây pha Stator
Ψ là từ thông móc vòng trong cuộn dây pha Stator Phương trình trên tương đương:
( . )
0
t
v R i
s s s s
ϕuuur=∫ uur− uur (3.2) Tại mức điện áp thấp, bỏ qua điện áp rơi trên điện trở Stator, ta có.
d s vs dt
ϕuur ≈uur
(3.3) Nếu khoảng thời gian là đủ nhỏ, thì
.
s vs t
ϕ
∆ = ∆uur ur (3.4)
Phương trình này chỉ ra rằng, để điều khiển được sự thay đổi của từ thông Stator, ta có thể sử dụng vector điện áp. Áp dụng vector điện áp sinh ra một sự thay đổi từ thông Stator tương ứng với vector điện áp. Độ lớn của sự thay đổi tỉ lệ với độ lớn của vector điện áp và sự thay đổi đó chính là ∆t.vS. Việc lựa chọn vector từ thông tối ưu sẽ làm thay đổi tốc độ của động cơ.
Ngoài ra, từ phương trình momen của động cơ: w ( , ) . i f T i ϕ θ ϕθ θ ∂ ∂ = − ∂ (3.5)
Để đạt được tỉ số momen lớn, SRM phải hoạt động ở chế độ bão hòa mạch từ, thành phần thứ 2 của (3.5) là thành phần bão hòa, nếu bỏ qua thành phần này, ta sẽ có: ( , ) . i T i ϕ θ ϕθ ∂ = (3.6)
Mặt khác, quan hệ giữa dòng điện và từ thông Stator dưới dạng Laplace có thể nhận được như sau:
.w d e d i sl ϕ θ − = (3.7)
Chương III: Phương pháp điều khiển trực tiếp momen cho SRM Trong đó: w d dt θ = l i ϕ ∂ = ∂ Kết luận:
Phương trình chỉ ra rằng dòng điện stator có quan hệ trễ bậc nhất với ∂φ/∂θ, do đó có thể nghĩ rằng dòng điện stator gần như không đổi khi ∂φ/∂θ thay đổi. Điều này có nghĩa là điều khiển momen động cơ có thể dựa trên cơ sở thay đổi ∂φ/∂θ. Do đó nguyên tắc cơ bản thứ 2 của DTC trong SRM là “ momen động cơ được điều khiển bởi sự thay đổi dương và âm của ∂φ/∂θ hoặc nói cách khác , bởi tăng lên hoặc giảm bớt của từ thông stator”.