4. Phương pháp nghiên cứu
4.3 Kết luận chương 4
Trong chương này, luận văn tổng hợp các nội dung đã phân tích ở các chương trước và xây dựng thành mơ hình hệ truyền động trong MATLAB/SIMULINK, trong đĩ cĩ chứa khâu điều khiển giảm thiểu tổn thất mà luận văn đã đề xuất ở Chương 3. Nội dung cụ thể của các khối trong mơ hình được đưa ra ở phần phụ lục.
Tiếp đĩ, tác giả tiến hành mơ phỏng hệ truyền động với tốc độ và mơmen đặt như ở phụ lục P.7. Trong đĩ, các giá trị đặt được xác định dựa vào các điểm làm việc đặc biệt của động cơ trên Hình 1.6 và Hình 3.5. Từ các kết quả mơ phỏng, ta thấy rằng đáp ứng của hệ truyền động đã xây dựng đảm bảo các yêu cầu chất lượng về điều khiển. 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 t [s] P t [W ] d Pt Đặt id = 0
Pt Phương pháp của Lee
Cuối cùng, luận văn tiến hành mơ phỏng hệ truyền động đã xây dựng ở trên sử dụng phương pháp của Lee và các cộng sự [18] mà đã đề cập ở mục 3.3.3, rồi so sánh với kết quả khi sử dụng LMA đề xuất của luận văn. Các kết quả chỉ ra rằng, LMA mà luận văn đề xuất giảm thiểu tổn thất được nhiều hơn so với phương pháp của Lee. Khi tốc độ càng cao, thì khả năng giảm thiểu tổn thất khi sử dụng LMA đề xuất cũng càng tốt hơn.
Như vậy, sau khi kiểm chứng thuật tốn tối thiểu tổn thất (LMA đề xuất) cho hệ truyền động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, ta thấy một số ưu điểm nổi bật của thuật tốn mà luận văn đưa ra như sau:
1) Thứ nhất, dịng điện đặt trục d tối ưu của LMA đề xuất được xét trên một dải tốc độ rộng và khơng phức tạp hơn so với phương pháp của Lee, nhưng hiệu quả giảm thiểu tổn thất là tốt hơn.
2) Thứ hai, thuật tốn trên cĩ thể áp dụng cho cả động cơ động bộ nam châm vĩnh cửu chìm và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu bề mặt.
3) Cuối cùng, thuật tốn mà luận văn đưa ra khơng làm phức tạp hệ truyền động, và hồn tồn cĩ thể triển khai trên vi điều khiển hoặc DSP thơng dụng.
KẾT LUẬN
Đĩng gĩp mới của luận văn
Các kết quả trong luận văn đã chỉ ra việc xây dựng một thuật tốn để điều khiển nâng cao hiệu suất hệ truyền động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, bằng cách giảm thiểu tổn thất của động cơ. Thuật tốn này được đưa ra trong một dải tốc độ rộng và hiện tượng bão hịa từ cũng được xét đến để tăng hiệu quả của thuật tốn. Từ đĩ, luận văn đã đạt được một số kết quả nghiên cứu sau:
1) Luận văn đề xuất một thuật tốn tối thiểu tổn thất cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (IPMSM và SPMSM). Dựa vào mơ hình tổn thất của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, thành phần trục d tối ưu của dịng điện stator được đưa ra để giảm thiểu tổn thất cơng suất của động cơ. Dịng điện này được xem xét trong hai trường hợp: tối thiểu tổn thất ở trong vùng giới hạn điện áp và dịng điện, và tối thiểu tổn thất trên biên giới hạn điện áp.
2) Sau khi khảo sát hiện tượng bão hịa từ của động cơ, luận văn đưa ra một luật xấp xỉ điện cảm trục q với hai trường hợp. Khi dịng điện trục q ở dải giá trị nhỏ thì điện cảm trục q được xem như khơng đổi. Cịn khi dịng điện trục q ở dải giá trị lớn hơn thì điện cảm trục q giảm theo một hàm tuyến tính bậc nhất.
Hướng phát triển của luận văn
Nghiên cứu cĩ thể phát triển tiếp theo các hướng sau đây:
Mở rộng bài tốn điều khiển nâng cao hiệu suất của hệ truyền động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu trong vùng tốc độ cực cao của động cơ.
Xây dựng mơ hình tổn thất cĩ xét đến tổn thất trên các van bán dẫn của bộ nghịch lưu nguồn áp ba pha. Từ đĩ xây dựng thuật tốn tối thiểu tổn thất trên cả động cơ và bộ nghịch lưu.
Xây dựng thuật tốn ước lượng điện cảm online cho hệ truyền động nhằm nâng cao hiệu quả của thuật tốn tối thiểu tổn thất và các bộ điều khiển.
DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN VĂN
[B1] Nguyễn An Tồn, Tạ Cao Minh (2016) “Điều khiển tối thiểu tổn thất hệ truyền động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chìm,” Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ các trường Đại học Kỹ thuật, số 115.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn (2007), Cơ sở Truyền động điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
[2] Tạ Cao Minh (2015), Bài giảng Điều khiển truyền động điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (chưa xuất bản).
[3] Trần Trọng Minh, Vũ Hồng Phương (2014), Thiết kế điều khiển cho các bộ biến đổi điện tử cơng suất, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (chưa xuất bản). [4] Nguyễn Dỗn Phước (2009), Lý thuyết Điều khiển tuyến tính, 4th ed., Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật.
[5] Nguyễn Phùng Quang (1998), Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha, 1st ed., Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
[6] Nguyễn Phùng Quang, Andreas Dittrich (2006), Truyền động điện thơng minh, 3rd ed., Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
Tiếng Anh
[7] Bianchi N., Bolognani S., Zigliotto M. (2001), “High-performance PM synchronous motor drive for an electrical scooter,” IEEE Trans. Ind. Appl., 37(5), pp. 1348–1355.
[8] Blaschke, F. (1971), “Das Prinzip der Feld-orientierung, die Grundlage für die
Transvector-Regelung von Drehfeldmaschinen,” Siemens Zeitshrift, 45(10),
pp. 757–760.
[9] Bose, B.K. (2002), Modern Power Electronics And AC Drives, Prentice Hall PTR, New Jersey.
[10] Cavallaro C., Tommaso A.O.D., Miceli R., Raciti A., Galluzzo G.R., Trapanese M. (2005), “Efficiency enhancement of permanent-magnet
synchronous motor drives by online loss minimization approaches,” IEEE Trans. Ind. Electron., 52(4), pp. 1153–1160.
[11] EL-Refaie A.M., Jahns T.M., Reddy P.B., McKeever J.W. (2008), “Modified vector control algorithm for increasing partial-load efficiency of fractional-slot concentrated-winding surface PM machines,” IEEE Trans, 44(5), pp. 1543– 1551.
[12] Gallegos-Lĩpez G., Gunawan F.S., Walters J.E. (2005), “Optimum torque control of permanent-magnet AC machines in the field-weakened region,”
IEEE Trans. Ind. Appl., 41(4), pp. 1020–1028.
[13] Gieras, J.F. (2010), Permanent Magnet Motor Technology, 3rd ed., CRC Press, LLC, New York.
[14] Hasse, K. (1968), “Zum dynamischen verhalten der asynchron maschine bei betrieb mit variabler stander-frequenz und standerspannung,” in Proc. Electrotech. Zeitung ETZ-A89 Conf., pp. 77–81.
[15] Jeong Y.S., Sul S.K., Hiti S., Rahman K.M. (2006), “Online minimum-copper- loss control of an interior permanent-magnet synchronous machine for automotive applications,” IEEE Trans. Ind. Appl., 42(5), pp. 1222–1229. [16] Kim H., Hartwig J., Lorenz R.D. (2002), “Using On-Line Parameter
Estimation to Improve Efficiency of IPM Machine Drives,” IEEE Power Electron. Spec. Conf., pp. 815–820.
[17] Krishnan, R. (2010), Permanent Magnet Synchronous and Brushless DC Motor Drives, CRC Press, LLC, New York.
[18] Lee J.G., Nam K.H., Choi S.H., Kwon S.W. (2009), “Loss-minimizing control of PMSM with the use of polynomial approximations,” IEEE Trans. Power Electron., 24(4), pp. 1071–1082.
Synchronous Motors,” Electr. Eng. Technol., 4(2), pp. 201–210.
[20] Mademlis C., Kioskeridis I., Margaris N. (2004), “Optimal Efficiency Control Strategy for Interior Permanent-Magnet Synchronous Motor Drives,” IEEE Trans. Energy Convers., 19(4), pp. 715–723.
[21] Mademlis C., Xypteras J., Margaris N. (2000), “Loss minimization in surface permanent-magnet synchronous motor drives,” IEEE Trans. Ind. Electron., 47(1), pp. 115–122.
[22] Mi C.C., Slemon G.R., Fellow L., Bonert R. (2005), “Minimization of Iron Losses of Permanent Magnet Synchronous Machines,” IEEE Trans. Energy Convers., 20(1), pp. 121–127.
[23] Tạ Cao Minh, Hori Y. (2001), “Convergence Improvement of Efficiency- Optimization Control of Induction Motor Drives,” IEEE Trans. Ind. Appl., 37(6), pp. 1746–1753.
[24] Morimoto S., Sanada M., Takeda Y. (1996), “Inverter-Driven Synchronous Motors for Constant Power,” IEEE Ind. Appl. Mag., 2(6), pp. 18–24.
[25] Morimoto S., Sanada M., Takeda Y. (1994), “Wide-speed operation of interior permanent magnet synchronous motors with high-performance current regulator,” IEEE Trans. Ind. Appl., 30(4), pp. 920–926.
[26] Morimoto S., Takeda Y., Hatanaka K., Tong Y., Hirasa T. (1993), “Design and control system of inverter-driven permanent magnet synchronous motors for high torque operation,” IEEE Trans. Ind. Appl., 29(6), pp. 1150–1155. [27] Morimoto S., Takeda Y., Hirasa T., Taniguchi K. (1990), “Expansion of
Operating Limits for Permanent Magnet Motor by Current Vector Control Considering Inverter Capacity,” IEEE Trans. Ind. Appl., 26(5), pp. 866–871. [28] Morimoto S., Tong Y., Takeda Y., Hirasa T. (1994), “Loss minimization
control of permanent magnet synchronous motor drives,” IEEE Trans. Ind. Electron., 41(5), pp. 511–517.
[29] Nam, K.H. (2010), AC motor control and electric vehicle applications, CRC Press, LLC, New York.
[30] Novotny D.W., Lipo T.A. (1996), Vector Control and Dynamics of AC Drives, Clarendon Press, Oxford.
[31] Park, R.H. (1929), “Two Reaction Theory of Synchronous Machines,” Trans. AIEE, 48, pp. 716–730.
[32] Soong W.L., Miller T.J.E. (1994), “Field-weakening performance of brushless synchronous AC motor drives,” IEE Proc. - Electr. Power Appl., 141(6), pp. 331-340.
[33] Vaez S., John V.I., Rahnnan M.A. (1997), “Energy saving vector control strategies for electric vehicle motor drives,” Proc. Power Convers. Conf. - PCC Nagaoka ’97, 1, pp. 13–18.
