Giới hạn của dòng điện và điện áp đƣa vào động cơ đƣợc xác định bởi:
isd2 isq2 i2s max (2.39) Trong đó: ismax là giá trị đại của dòng điện pha của động cơ. Giới hạn này là một đƣờng tròn trên hệ trục dq. Giới hạn điện áp đƣợc cho bởi công thức:
usd2 usq2 u2s max (2.40) Xét hệ phƣơng trình (2.25) tại điểm làm việc ổn định và bỏ qua điện áp rơi trên điện trở dây quấn, khi đó thay usd và usq từ phƣơng trình vào ta thu đƣợc:
(L isd sds rs)2(L isq sqs)2 U2s max Hay 2 2 2 s max sq sq 2 ( sd sd r) (L i ) s U L i (2.41) Trong đó: Usmaxlà điện áp lớn nhất có thể cung cấp của nghịch lƣu .
Vùng moment không đổi
Khi tốc độ dƣới tốc độ cơ bản sức phản điện động của động cơ bé, điều kiện về giới hạn điện áp luôn đƣợc thỏa mãn, lúc này chỉ cần chú ý đến giới hạn dòng điện. Khi tốc độ tăng lên, sức phản điện động tăng lên đến khi đạt giá trị giới hạn. Nếu động cơ vận hành ở momen cực đại thì tốc độ lớn nhất mà động cơ có thể đạt đƣợc định nghĩa là tốc độ cơ bản.
Tốc độ này đƣợc tính bởi công theo công thức (2.38) suy ra: s max 2 2 sq sq ) (L i ) b sd sd r U L i (2.42)
Vùng công suất không đổi
Khi vận hành, động cơ ban đầu đƣợc gia tốc bởi momen cực đại, moment đƣợc duy trì là hằng số và từ thông cũng đƣợc giữ không đổi, tốc độ tăng khiến sức
phản điện động tăng và do dó điện áp cung cấp cũng phải tăng theo. Tuy nhiên, điện áp này bị giới hạn bởi khả năng cung cấp của biến tần. Lúc này theo công thức thì nếu muốn tiếp tục tăng tốc độ thì phải điều chỉnh theo hƣớng giảm từ thông để điều kiện điện áp vẫn đƣợc thỏa mãn. Với mỗi tốc độ (trên định mức) sẽ có một giới hạn điều chỉnh thành phần dòng isd, isq Giới hạn này theo phƣơng trình (2.41) là các elip có tâm là điểm ( r
sd
L
,0) trên hệ tọa độ dq của dòng điện, thƣờng đƣợc gọi là elíp giới hạn điện áp. Tốc độ càng lớn các elip này càng nhỏ lại và co về gần tâm. Điều này đƣợc mô tả
Hình 2.7: Giới hạn dòng điện và điện áp với tốc độ khác nhau
Đặc tính công suất – tốc độ
Khi tốc độ tăng lên, các elip giới hạn điện áp bị co về tâm là điểm (isd ,isq)= ( r sd
L
,0), nếu không quan tâm đến giới hạn dòng điện thì thấy rằng tốc độ tối đa mà động cơ đạt đƣợc có thể lớn đến vô cùng khi động cơ làm việc tại điểm này. Tuy nhiên do sự ràng buộc giữa dòng điện mà đặc tính công suất-tốc độ có thể chia thành 3 trƣờng hợp nhƣ sau: a) Trường hợp 1: r Ism ax sd L
, lúc này từ thông nam châm lớn hơn giá trị lớn nhất
của từ thông tạo bởi dòng điện pha istrên trục d. Lúc này tâm của elip điện áp nằm bên ngoài đƣờng tròn giới hạn dòng điện. Tốc độ tối đa mà động cơ có thể đạt đƣợc ứng với điểm (Ismax, 0). Tốc độ này là tốc độ giới hạn và có giá trị là:
s max L i c U
Sau tốc độ này không còn điểm chung giữa giới hạn dòng điện và điện áp, công suất giảm nhanh về 0 khi tốc độ này đạt đƣợc
Hình 2.8: Đặc tính công suất – tốc độ ở trường hợp 1
b) Trường hợp 2: r Ism
ax sd
L
, lúc này tâm của elip giới hạn điện áp nằm trên
đƣờng giới hạn dòng điện. Trong trƣờng hợp này, vùng công suất không đổi đƣợc kéo dài ra đến vô hạn.
Hình 2.9: Đặc tính công suất – tốc độ ở trường hợp 2
c) Trường hợp 3: r Ism
ax sd
L
, Tâm của elip nằm trong đƣờng giới hạn dòng điện
tại mọi tốc độ. Từ thông nam châm có thể bị khử hoàn hoàn bởi từ thông stator. Ở trƣờng hợp này vùng công suất không đổi cũng đƣợc mở rộng đến vô hạn. Tuy nhiên công suất đầu ra bé hơn so với trƣờng hợp 2 .
Hình 2.10 : Đặc tính công suất – tốc độ ở trường hợp 3
Đối với những ứng dụng có yêu cầu dải điều chỉnh tốc độ rộng ở vùng công suất không đổi thì động cơ có đặc tính nhƣ trƣờng hợp 2 và 3 đƣợc ƣu tiên lựa chọn.
CHƢƠNG 3
PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ NAM CHÂM VĨNH CỬU BỀ MẶT(SPM)