4.3.2.1 Encoder
Đ đo t c đ đ ng c , hi n nay cú r t nhi u c m bi n t c đ nh mỏy phỏt t c m t
chi u, mỏy phỏt t c xoay chi u, c m bi n quangầ tuy nhiờn ph bi n nh t là dựng Encoder. Encoder bao g m hai lo i chớnh là: lo i t ng đ i (incremental) và tuy t đ i (absolute). V i ng d ng đo t c đ đ ng c , ng i ta th ng s d ng Encoder t ng đ i.
B Encoder t ng đ i c u t o g m m t bỏnh xe nh hỡnh 4.7. Trờn đú ta xẻ m t rónh
vũng trong đ c g i lƠ rƣnh đ nh v , vũng ngoài ta x ẻ cỏc rƣnh đ u nhau trờn chu vi c a bỏnh (S rónh nhi u hay ớt tu thu c vào yờu c u v ỳ ắđ m n” trong quỏ trỡnh đi u khi n),
gi thi t lƠ cú N rƣnh. Nh v y n u đ t cỏc búng thu - phỏt đ i x ng nhau hai bờn c a
cỏc rónh và s d ng b m xung thỡ c m i l n quay qua m t rónh, thỡ b m lđ đ i đ c
a) b)
Hỡnh 4.7 Encoder tương đối
a) Bỏnh xe encoder; b) Encoder 3.600 xung/vũng
Tớnh v n t c c a đ ng c bằng Encoder: v i Encoder cú đ phõn gi i N xung/vũng; th i gian l y m u (đ m xung) là tms (ms); trong kho ng tD Dms, s xung b m là N xung đ D
thỡ t c đ vũng quay t ng ng s là: D D đc ms N.60.1000 n t .N (vũng/phỳt) (4-1)
4.3.2.2 Thiết kế giao diện LabạIEẢ và Ni USB-6009 đo tốc độ LSPMSM
c tớnh t LSPMSM, giao di n hi n th và kh c thi
Đ đo l ng đ c đ i đo l ng đ t
k và c u hỡnh nh hỡnh 4.8 và hỡnh 4.9.
Hỡnh 4.9 Khối tớnh toỏn LabVIEW đo lường đặc tớnh tốc độ và dũng điện LSPMSM
4.4 LSPMSM 2,2 kW
4.4 .1
Hỡnh 4.10 C u hỡnh rụto LSPMSM th c nghi m ấ ự ệ khi chưa cú và cú NCVC
4.4.2 Gia cụng NCVC
Trong quỏ trỡnh l p rỏp LSPMSM th c nghi m, vi c c t và n p t ừ NCVC đ c coi là
m t trong nh ng y u t quy t đ nh đ n ch t l ng c a đ ng c . Vỡ v y l a ch n ch ng lo i NCVC, ph ng phỏp gia cụng c t và cỏch l p đ t NCVC ph i đ c ti n hành c n th n. Trong lu n ỏn l a ch n NCVC ch ng lo NdFeB-N35. i Ph ng phỏp c t phụi NCVC đ c th c hi n b ng c t dõy do m t s ằ u đi m:
- Cú đ chớnh xỏc cao; - Khụng phỏt nhi t khi c t;
a) b)
Hỡnh 4.11 NCVC NdFeB s d ng trong LSPMSM th nghi m ử ụ ử ệ
a) Phụi NCVC; b) NCVC sau khi c t ắ
4.4.3 Hrụto
Rụto sau khi đ c c t dõy t o rónh và l p đ t NCVC đ c th hi n nh Hỡnh 4.10. V
b n ch t NCVC đƣ đ c g n sõu trong lừi rụto, nh ng đ đ m b o an toàn trong quỏ trỡnh v n hành và th nghi m, trỏnh s d ch chuy n c a NCVC theo h ng d c tr c th ng s d ng cỏc bi n phỏp:
-Đ keo ch u nhi t trong khe h NCVC [81];
-Đ keo Epoxy hai đ u.
Trong lu n ỏn, rụto đ c đ Epoxy hai đ u.
4.4.4 LSPMSM
4.4 .5
Hỡnh 4.13 Phối ghộp LSPMSM th c nghi m ự ệ
4.5 LSPMSM 4.5.1 1) K ết qu mụ ph ng t mụ hỡnh toỏn vả ỏ ừ ới MATLAB 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 Thời gian (s) D òn g đ iệ n (A )
Hỡnh 4.15 Đặc tớnh dũng khởi động LSPMSM 2,2 kW với MATLAB khi khụng t i ả
2) K ết qu th c nghi m ả ự ệ
3) T ổng h p kợ ết qu mụ ph ng và th c nghi m ả ỏ ự ệ 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 Thời gian (s) D òn g đ iệ n (A ) Mô phỏng Đo l- ờng Hỡnh 4.17 Đặc tớnh dũng khởi động mụ ph ng và th c nghi m LSPMSM 2,2 ỏ ự ệ kW So sỏnh đ c tớnh dũng kh i đ ng cho th y s t ng đ ng gi a k t qu mụ ph ng t ừ
mụ hỡnh toỏn vƠ đo l ng th c nghi m. Hai c tớnh cú cựng chu k đ ỳ dao đ ng tr c khi
vào n đ nh, ngoƠi ra cũng cú th nh n th y d ng súng dũng đi n lƠ t ng t nhau.
4.5.2 1) Mụ ph ng mụ hỡnh b ng MATLAB ỏ ằ 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Thời gian (s) T ốc đ ộ (V òn g/ ph út )
2) K ết qu th c nghi m ả ự ệ
Hỡnh 4.19 Đặc tớnh tốc độ khởi động đo thự ế ủc t c a LSPMSM 2,2 kW khi khụng t i ả
3) T ổng h p kợ ết qu mụ ph ng và th c nghi m ả ỏ ự ệ 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Mụ phỏ g Đo lườ g Thời gia (s) T ố đ ộ (v ũn g/ ph ỳt ) Hỡnh 4.20 Đặc tớnh tốc độ khởi động mụ ph ng và thỏ ực nghi m LSPMSM 2,2 ệ kW So sỏnh đ c tớnh t c kh i đ ng cho th y s t ng đ ng gi a k t qu mụ ph ng t mụ ừ
hỡnh toỏn vƠ đo l ng th c nghi m. Hai đ c tớnh cú cựng chu k ỳ dao đ ng tr c khi vào n
đ nh (th i gian kh i đ ng kho ng 0,3 s). NgoƠi ra cũng cú th nh n th y d ng súng t c đ
4.6
Đ c tớnh t c đ , dũng đi n kh i đ ng c a LSPMSM 2,2 kW th c nghi m đ c so sỏnh v i cỏc đ c tớnh thu đ c khi mụ ph ng mụ hỡnh toỏn ch khụng t i (cỏc hỡnh 4.15 ữ đ
4.20). K t qu cho th y s t ng đ ng gi a cỏc đ c tớnh kh i đ ng. S sai khỏc gi a cỏc
đ c tớnh đơy cú th do m t s nguyờn nhơn nh ph ng phỏp đo, thi t b đo, cụng ngh ch t o lừi thộp, NCVC, quỏ trỡnh cõn ch nh trong l p đ t ch a hoƠn h o nh trong thi t k
lỦ t ng. Tuy nhiờn, s sai khỏc này khụng nh h ng đỏng k đ n đ c tớnh v n hành c a
đ ng c . T ng h p l i, v i cỏc k t qu th c nghi m cú th rỳt ra k t lu n, mụ hỡnh toỏn
Trong xu h ng s d ng năng l ng ti t ki m và hi u qu c a th gi i núi chung và
c a Vi t Nam núi riờng, m t trong nh ng gi i phỏp ti t ki m năng l ng là nghiờn c u thay th đ ng c KĐB ằ b ng m t lo i đ ng c khỏc cú hi u su t cao h n. LSPMSM ngoƠi
u đi m c a dũng đ ng c đ ng b NCVC là hi u su t cao, k t c u nh g n, kh năng
kh i đ ng nhanh, t c đ cao, thu n ti n trong v n hành và b o d ỡng, cũn cú kh ầ năng
kh i đ ng tr c ti p. Vỡ v y, LSPMSM s là gi i phỏp thay th m t ph n cho đ ng c KĐB
trong m t s lĩnh v c trong th i gian t i. M c dự LSPMSM cú nhi u u đi m, nh ng
LSPMSM cú nh c đi m là quỏ trỡnh kh i đ ng ph c t p. Ch t l ng kh i đ ng khụng cao, ph thu c nhi u cỏc y u t nh bóo hũa m ch t , hiừ n t ng hi u ng m t ngoài, ầ
gi i quy t đ c v n đ nƠy lƠ b c quy t đ nh đ ph bi n LSPMSM.
Sau khi nghiờn c u đ c tớnh kh i đ ng và m t s y u t nh h ng đ n quỏ trỡnh kh i
đ ng c a LSPMSM, lu n ỏn đƣ cú m t s đúng gúp m i:
- Xõy d ng mụ hỡnh toỏn và mụ ph ng đ c tớnh kh i đ ng c a LSPMSM cú xột đ n
nh h ng c a bóo hũa m ch t và hi u ng m t ngoài. ừ
- Áp d ng ph ng phỏp mụ hỡnh tham s t p trung đ tớnh toỏn đ c tớnh đi n c m t ừ
húa đ ng b d c tr c, ngang tr c Lmd, Lmq c a LSPMSM cú xột đ n nh h ng bóo hũa
m ch t . ừ
- Nghiờn c u nh h ng hi u ng m t ngoài nh h ng n quỏ trỡnh khđ i đ ng c a LSPMSM.
-Thi t k và ch t o đ ng c LSPMSM m u 3 pha, 2,2 kW, t c đ 1.500 vg/phỳt và th c nghi m đ c tớnh kh i đ ng, hi u su t và h s cụng su t.
V i k t qu mụ hỡnh toỏn và mụ ph ng mụ hỡnh s giỳp cho cỏc nhà thi t k , ch t o,
đỏnh giỏ vƠ đi u ch nh cỏc thụng s đ LSPMSM cú đ c đ c tớnh kh i đ ng phự h p.
Đề xuất cỏc hướng nghiờn c u ti p theo: ứ ế
1. Nghiờn c u k t c u răng, rƣnh rụto và nh h ng hi u ng m t ngoài nhằm t i u đ c tớnh kh i đ ng c a LSPMSM.
2. Nghiờn c u thi t k c u hỡnh đ ng c t i u đ c tớnh kh i đ ng và hi u su t làm vi c c a LSPMSM.
T V
[1] Bựi Đỡnh Ti u (2007) Giỏo trỡnh truyền động điện. NhƠ xu t b n Giỏo d c.
[2] Bựi Đ c Hựng (1998) Luận ỏn nghiờn cứu quỏ trỡnh động khởi động động cơ khụng đồng bộ rụto lồng súc. Tr ng Đ i h c Bỏch khoa HƠ N i.
[3] Bựi Đ c Hựng và c ng s (2012 - 2013) Nghiờn c u thi t kứ ế ế, ch tế ạo động cơ đồng b ộ nam chõm vĩnh cửu d i cụng suả ất đến 1 kW. Tr ng Đ i h c Bỏch khoa Hà N i.
[4] Đ ng Văn ĐƠo, Lờ Văn Doanh (2001) Cỏc phương phỏp hiện đại trong nghiờn cứu
tớnh toỏn thiết kế kỹ thuật điện. NhƠ xu t b n hoa h c vƠ ỹ thu t.K K
[5] Nguy n H ng Thanh, Nguy n Phỳc H i (2001) Mỏy điện trong thiết bị tự động. Nhà
xu t b n Giỏo d c.
[6] Nguy n Phựng Quang (2006) MATLAB & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động. NhƠ xu t b n khoa h c vƠ kỹ thu t.
[7] Nguy n Văn Quang (1998) õy dựng mụ hỡnh toỏn học của mỏy phỏt đồng bộ cực X
lồi cú xột đến bóo hũa mạch từ. Lu n ỏn ti n sỹ Tr ng Đ i h c Bỏch khoa HƠ N i. [8] Nguy n Vũ Thanh (2015) ghiờn cứu thiết kế tối ưu động cơ đồng bộ N 3 pha nam
chõm vĩnh cửu. Lu n ỏn ti n sỹ Tr ng Đ i h c Bỏch khoa HƠ N i.
[9] Ph m Văn Bỡnh (2011) Mỏy điện tổng quỏt. NhƠ xu t b n Giỏo d c Vi t Nam.
[10] T Văn Đĩnh (2002) Phương phỏp sai phõn và phương phỏp phần tử hữu hạn.
NhƠ xu t b n hoa h c vƠ ỹ thu t.K K
[11] Tr n Khỏnh HƠ, Nguy n H ng Thanh (2001) Thiết kế mỏy điện. NhƠ xu t b n Khoa h c vƠ Kỹ thu t.
[12] www.vuonggiaphat.vn/176/quat-ly-tam-cong-nghiep/quat-ly-tam-trung- -vlt-4b-ap 1400-rpm
T Anh
[13] A. D. Aliabad, M. Mirsalim (2012) Analytic Modelling and Dynamic Analysis of Pole-Changing Line-Start Permanent-Magnet Motors. IET Electric Power Applications, Vol. 6, Iss. 3, pp. 149-155.
[14] A. D. Aliabad, M. Mirsalim, N. F. Ershad (2010) Line-Start Permanent-Magnet Motors: Significant Improvements in Starting Torque, Synchronization, and Steady- State Performance. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 46, No. 12.
[15] A.H. Isfahani, S. Sadeghi (2008) Design of a Permanent Magnet Synchronous Machine for the Hybrid Electric Vehicle. World Academy of Science, Engineering and Technology.
[16] A. H. Isfahani, S. V. Zadeh (2009) Line Start Permanent Magnet Synchronous Motors: Challenges and Opportunities. ScienceDirect, Energy, Vol. 34, Iss. 11,
[17] A. H. Isfahani, S. V. Zadeh (2011) Effects of Magnetizing Inductance on Start-Up and Synchronization of Line-Start Permanent-Magnet Synchronous Motors. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 47, No. 4.
[18] A. H. Isfahani, S. V. Zadeh, M. A. Rahman (2011) Evaluation of Synchronization Capability in Line Start Permanent Magnet Synchronous Motors. IEEE International Electric Machines&Drives Conference, pp. 1346-1350.
[19] A. R. Sadoughi, M. Zare and M. Azizi (2015) Comparison Between Line Start PM Synchronous Motor and Induction Motor With Same Nominal Power and Same Pole Pairs When Fed by VF Control Drive. International Journal Electronics Communication and Computer Engineering, Vol. 6, Iss. 2.
[20] A. Takahashi, S. Kikuchi, H. Mikami, K. Ide, A. Binder (2012) d-q Space Vector Analysis for Line-Starting Permanent Magnet Synchronous Motors. IEEE 20th International Conference on Electrical Machines, pp. 136-142.
[21] A. Takahashi, S. Kikuchi, K. Miyata, S. Wakui, H. Mikami, K. Ide, A. Binder (2008) Transient-Torque Analysis for Line-Starting Permanent-Magnet Synchronous Motors. IEEE 18 th International Conference on Electrical Machines, pp. 1-6.
[22] A. Takahashi, S. Kikuchi, K. Miyata, S. Wakui, H. Mikami, K. Ide, A. Binder (2010) Dynamic and Steady-State Performance of Line-Starting Permanent-Magnet Synchronous Motors. IEEE 18th International Conference on Electrical Machines, pp. 1-6.
[23] A. Vagati, Franceschini, I. Marongiu, G. P. Troglia (1992) Design Criteria of G. High Performance Synchronous Reluctance Motors. IEEE Industry Applications Society Annual Meeting.
[24] Abdolamir Nekoubin (2011) Design a Line Start Synchronous Motor and Analysis
Effect of the Rotor Structure on the Efficiency. World Academy of Science, Engineering and Technology 57.
[25] Alliance LCC (2014) Magnet Guide and Tutorial.www. Allianceorg.com.
[26] ANSYS Corporation (2015) RMxprt Powerful Software for the Design of Rotating Electric Machines.
[27] B. Adkins, R. G. Harley (1975) The General Theory of Alternating Current Machines: Application to Practical Proplems. Halsted Press, John Wiley & Sons.
[28] B. Majidi, J. Milimonfared, K. Malekian (2008) Performance Improvement of Direct Torque Controlled Interior Permanent Magnet Synchronous Motor Drive by Considering Magnetic Saturation. IEEE Power Electronics and Motion Control Conference, pp. 763-768.
[29] C.C. Hwang, S.M. Chang, C.T. Pan, T.Y. Chang (2002) Estimation of Parameters of
Interior Permanent Magnet Synchronous Motors. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 239, pp. 600-603.
[30 Chee-Mun Ong (1998) Dynamic Simulation of Electric Machinery using ] MATLAB/Simulink. Prentice Hall PTR, pp. 1-7.
[31] Cobham Corporation (2015) Opera Software for Electromagnetic Design.
[32] D. Jing (2004) Computational Analysis of A Permanent Magnet Synchronous
Machine Using Numerical Techniques. Department of Electrical & Computer Engineering National University of Singapore.
[33] D. Stoia, M. Cernat, A. A. Jimoh, D. V. Nicolae (2009) Analytical Design and Analysis of Line Starting Permanent Magnet Synchronous Motors. IEEE
Africon’09, pp. 1-7.
[34] D. Stoia, O. Chirilă, M. Cernat, K. Hameyer, D. Ban (2010) The Behaviour of the
LSPMSM in Asynchronous Operation. IEEE 14th International Conference on Electrical Machines, pp. T4-5 - -50. T4
[35] D. Stoia, S.S. Sorea, C. Apetrei, D. M. Ionel, A. Popa, E. Demeter, D. Ştefan (1997)
Asynchronous Performance Analysis of Permanent Magnet Synchronous Motors.
IEEE International Conference on Electric Machines and Drives, pp. WB2/8.1 - WB2/8.3.
[36] David Marker (2015) Finite Element Method Magnetics Version 4.2 User’s Manual.
[37] E. C. Lovelace (2000) Optimazation of a Magnetically Saturable Interior Permanent-Magnet Synchronous Machine Drive. Massachusetts Institute of Technology.
[38] E. C. Lovelace, T. M. Jahns, J. H. Lang (2002) A Saturating Lumped-Parameter Model for an Interior PM Synchronous Machines. IEEE Transaction on Industry Application, Vol. 38, No. 3, pp. 645-650.
[39] H. Kabbaj, X. Roboam, Y. Lefevre, J. Faucher (1997) Skin Effect Characterization
in a Squirel Cage Induction Machine ISIE '97., Proceedings of the IEEE . International Symposium on Industrial Electronics, vol. 2, pp. 532-536.
[40] H. Mirahki, M. Moallem (2014) Torque Calculation in Interior Permanent Magnet Synchronous Machine Using Improved Lumped Parameter Models. Progress in Electromagnetics Research M, Vol. 39, pp. 131-139.
[41] H. Mirahki, M. Moallem, S. A. Rahimi (2013 Design Optimization of IPMSM for ) 42 V Integrated Starter Alternator Using Lumped Parameter Model and Genetic Algorithms. IEEE Transactions on Magnetics, Vol.50, No.3.
[42] H. Saikura, S. Arikawa, T. Huguchi, Y. Yokoi, T. Abe (2014) Efficiency
Improvement of a Self-Start Type Permanent Magnet Synchronous Motor. IEEE 2014 International Power Electronics Conference, pp. 3007-3011.
[43] Hans-Petter Halvorsen (2011) Induction to Simulink. Falcuty of Technology, Porsgrunn, Norway.
[44] İlhan Tarimer (2009) Investigation of the Effects of Rotor Pole Geometry and
[45] Infolytica Corporation (2015) MagNet Predict Performance & Understand Your Design.
[46] Ion Boldea, Syed A. Nasar (2001) The Induction Machine Handbook. CRC Press [47] J. J. Lee, Y. K. Kim, S. H. Rhyu, I. S. Young (2013) Magnet Shape Design of
3-Phase Line-Start Permanent Magnet Motor for High Efficiency. IEEE 2013 International Conference on Electrical Machines&Systems, pp. 125-128.
[48] J. Soulard, Hans-Peter Nee (2000) Study of the Synchronization of Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motors, IEEE Industry Applications Conference, vol. 1, pp. 424-431.
[49] Jacek F.Gieras, Mitchell Wing (2002), Permanent Magnet Motor Technology - Design and Applications. Marcel Dekker, Inc, New York.
[50 K. J. Binns, W. R. Barnard (1971) Novel design of self starting synchronous motor. ] IEEE Proceedings of the Institution of Electrical Engineers, Vol. 118, Iss. 2, pp. 369-372.
[51 K. J. Binns, W. R. Barnard, M. A. Jabbar (1978) Hybrid permanent magnet ] synchronous motors. IEEE Proceedings of the Institution of Electrical Engineers, Vol. 125, Iss. 3, pp. 203-208.
[52] K. L. V. Iyer, X. Lu, K. Mukhejee and N. C. Kar (2012) A Novel Tow-Axis Theory-
Based Approach Towards Parameter Determination of Line-Start Permanent Magnet Synchronous Machines. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 48, No. 11.
[53] K. J. Strnat, Emeritus (1990) Modern Magnets for Applications in Electro- Technology. IEEE Vol. 78 Number 6.
[54] M. A. Rahman, A. M. Osheiba, T. S. Radwan (1997) Synchronization Process of Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motors. Electric Machines and Power System, Taylor & Francis.
[55] M. Benecke, R. Doebbelin, G. Griepentrog, A. Lindemann (2011) Skin Effect in Squirrel Cage Rotor Bars and Its Consideration in Simulation of Non-steady-state Operation of Induction Machines. Progress In Electromagnetics Research Symposium Proceedings, Marrakesh, Moroco.
[56] M. H. Soreshjani, A. Sadoughi (2014) Conceptual Comparison of Line-Start Permanent Magnet Synchronous and Induction Machines for Line-Fed of Different Conditions. Journal of World’s Electrical Engineering and Technology, Issn: 2322- 5114.
[57] M. H. Soreshjani, R. Heidari và A. Ghafari (2014) The Application of Classical Direct Torque and Flux Control (DTFC) for Line-Start Permanent Magnet
Synchronous and its Comparison with Permanent Magnet Synchronous Motor.
Journal of World’s Electrical Engineering and Technology, Vol. 9, No. 742.
[58] M. Hadef, M.R. Mekideche, A. Djerdir, A. Miraoui (2011) An Inverse Problem Approach for Parameters Estimation of Interior Permanent Magnet Synchronous Motors. Progress In Electromagnetic Research B, vol. 31, pp.15-28.
[59] National Instrument (2005-2006) NI USB-6008/6009 OEM User Guide.
[60] R. Cipin, M. Patocka (2013) Skin effect in Rotor Bars of Induction Motor in Form of Transfer Function.IECON 2013 - 39th Annual Conference of the IEEE, pp. 3149-