ĐCMCKCT
Mụ hỡnh ĐCMCKCT bao gồm 3 cuộn dõy sator, 3 thiết bị đo dũng điện của cỏc pha, khõu tớnh toỏn mụmen điện từ, khõu tạo sức phản điện động, khõu quỏn tớnh của động cơ.
Hỡnh 3.19: Mụ hỡnh mụ phỏng ĐCMCKCT
Sau đõy là phõn tớch cỏc thành phần cụ thể của mụ hỡnh ĐCMCKCT
3.2.2.1. Phần mạch điện
Mạch nguyờn lý của ĐCMCKCT đƣợc xõy dựng bởi cỏc thành phần điện trở, điện cảm, sức phản điện động. Mụ hỡnh mạch nguyờn lý tƣớng ứng sẽ đƣợc ghộp lại từ 3 pha và đƣợc nối thành mạch hỡnh sao nhƣ trờn hỡnh 3.20: Ea Va Ra La Eb Vb Rb Lb Ec Vc Rc Lc
Hỡnh 3.20: Mạch nguyờn lý ĐCMCKCT
Phần mạch bao gồm 3 cuộn dõy và 3 điện trở là cỏc thành phần của cuộn dõy stator của động cơ và 3 thành phần sức phản điện động thể hiện sự tƣơng tỏc giữa từ trƣờng rotor và từ trƣờng stator. Mỗi một nhỏnh là một pha bao gồm 1 điện trở và 1 cuộn dõy đấu nối tiếp nhau và nối tiếp với một nguồn sức phản điện động. Do 3
cuộn dõy của stator đặt lệch nhau 1200 nờn tƣơng ứng sức phản điện động của 3 pha
cũng lệch nhau
1200.
Trờn mỗi nhỏnh cú đặt một phần tử Measurement để đo dũng điện pha rồi sau đú sẽ đƣợc phản hồi về bộ điều khiển. Đồng thời, dũng điện này là tham số cho việc tớnh toỏn momen điện từ của động cơ.
3.2.2.2. Phần tớnh toỏn momen 1 Ea ,Eb ,Ec 2 Ia Product 3 Ib Product 1 1 Product 3 M 4 Ic Product 2 5 w |u| 1/u Abs Switch Fcn 0.001 Constant
Hỡnh 3.21: Khõu tớnh toỏn momen
Momen điện từ đƣợc tớnh toỏn dựa trờn cỏc thụng tin về dũng điện, sức phản điện động và tốc độ đƣợc đƣa về từ cỏc khối khỏc theo cụng thức (2-11).
Mụ hỡnh khõu tớnh toỏn momen đƣợc trỡnh bày trong hỡnh 3.21. Mụ hỡnh thực hiện việc nhõn từng cặp sức phản điện động và dũng điện pha tƣơng ứng rồi tớnh tổng của
∫
Cần lƣu ý trong cụng thức (2-11) ở thời điểm khi động cơ bắt đầu quay thỡ tốc độ động cơ bằng 0 rad/s nờn nếu ta sử dụng cụng thức (2-11) thỡ sẽ gặp phải trƣờng hợp chia cho khụng nờn mụ hỡnh sẽ khụng chạy đƣợc vỡ khụng thoả món điều kiện toỏn học. Vỡ vậy trong trƣờng hợp này chỳng ta sử dụng một bộ chuyển mạch (Switch) theo nguyờn lý sau:
- Nếu giỏ trị tuyệt đối của tốc độ xấp xỉ bằng 0, đầu ra của chuyển mạch sẽ bằng đầu vào (tốc độ) cộng với 0.001. Đõy chớnh là việc loại bỏ trƣờng hợp chia cho khụng.
- Nếu giỏ trị tuyệt đối của tốc độ lớn hơn 0, đầu ra bộ chuyển mạch sẽ lấy trực tiếp giỏ trị của tốc đú.
Momen điện từ sau khi tớnh toỏn sẽ trừ đi momen cản kết hợp với momen quỏn
M −M
tớnh để cú giỏ trị tốc độ động cơ theo cụng thức ω= dt c .dt
J m
3.2.2.3. Khối tạo dạng sức phản điện động
Ta cú giỏ trị sức phản điện động đƣợc tớnh theo cụng thức: E= Ke ìω.
Đối với ĐCMCKCT cú đặc tớnh sức phản điện động là hỡnh thang nờn khi mụ phỏng cho mụ hỡnh của động cơ thỡ giỏ trị sức phản điện động của động cơ đƣợc tớnh toỏn từ cỏc giỏ trị thực tế bằng cỏch dũ điểm theo vị trớ của rotor.
Để lấy đƣợc cỏc giỏ trị sức phản điện động của động cơ thỡ dựng một động cơ khụng đồng bộ 3 pha đƣợc điều khiển bằng biến tần để kộo cho ĐCMCKCT quay với tốc độ cao thƣờng lấy là 1000 vũng/phỳt. Khi đú sử dụng osiloscope số để đo điện ỏp hai đầu một bối dõy của stator của động cơ. Sau khi lấy đƣợc cỏc giỏ trị từ thiết bị đo thỡ cỏc giỏ trị sức phản điện động đƣợc đƣa vào bảng gồm cú giỏ trị thời gian. Do đõy là đặc tớnh thực của động cơ nờn nú đúng vai trũ rất quan trọng ảnh hƣởng đến chất lƣợng mụ phỏng của động cơ. Vỡ vậy ở cụng đoạn này nếu việc đo đạc càng chớnh xỏc thỡ việc tỡm hai bộ điều chỉnh để mụ phỏng cho động cơ đỳng là càng thuận lợi.
Từ bảng giỏ trị sức phản điện động theo thời gian để đƣa đƣợc vào mụ hỡnh thỡ ta phải quy cỏc giỏ trị sức phản điện động theo giỏ trị gúc điện hoặc gúc cơ. Trong mụ
103
hỡnh mụ phỏng sử dụng gúc cơ tức là giỏ trị sức phản điện động sẽ tƣớng ứng với gúc của rotor động cơ. Cú hai cỏch để tạo ra dạng sức phản điện động đú là:
+ Dựng cỏc khối tạo dạng tớn hiệu để tạo ra dạng sức phản điện động theo hỡnh thang. Ƣu điểm của phƣơng phỏp này là đơn giản nhƣng nú khụng thể hiện hết đƣợc tớnh chất thực tế của dạng sức phản điện động của động cơ vỡ dạng tớn hiệu đƣợc đƣa ra là dạng hỡnh thang bằng phẳng mà trong thực tế thỡ khe hở của rotor và stator nờn nú cú thể nhấp nhụ.
+ Dựng bảng LookupTable để đƣa cỏc giỏ trị đó đo đƣợc vào trong bảng theo dạng ma trận hai chiều. Bảng LookupTable cú một đầu vào và một đầu ra, đầu vào là giỏ trị gúc cơ của rotor động cơ cũn đầu ra là giỏ trị sức phản điện động đó đo đƣợc ở tốc độ 1000 vũng/phỳt. Ƣu điểm của phƣơng phỏp này là chớnh xỏc hơn và thể hiện đƣợc sự nhấp nhụ của sức phản điện động.
Đồng thời do tớn hiệu ra của sức phản điện động là 3 pha lệch nhau 1200 về gúc
pha nờn để tạo đƣợc tớn hiệu điện ỏp ra lệch thỡ chỳng ta thực hiện cộng, trừ giỏ trị gúc
của rotor đi 1200 thỡ chỳng ta sẽ cú đƣợc tớn hiệu của 3 pha lệch nhau.
Cấu trỳc của mụ hỡnh khối tạo sức phản điện động đƣợc mụ tả trong hỡnh 3.22:
Hỡnh 3.22 : Mụ hỡnh khối tạo dạng sức phản điện động
Trong mụ hỡnh trờn, cú cỏc khối chức năng gồm:
+ Khối rem(u,2*pi) cũn gọi là khối chia lấy phần dƣ trong đú u là biến vào (số chia) cũn 2*pi là số bị chia. Cú thể giải thớch khối này nhƣ sau:
104
- Nếu u < 2*pi, đầu ra của khối chớnh là u do phộp chia u/(2*pi) cho kết quả là 0 và dƣ là u.
- Nếu u > 2*pi, đầu ra của khối là phần dƣ của phộp chia u/(2*pi).
Trờn mụ hỡnh 3.22 tốc độ sau khi qua khõu tớch phõn sẽ cho thụng tin về vị trớ của rotor tớnh theo radian (do tốc độ tớnh theo rad/s), mà vị trớ của rotor luụn nằm trong đoạn [0,2*pi]. Vỡ vậy, hàm rem(0,2*pi) chớnh là khối giới hạn gúc quay của rotor. Hỡnh 3.23 cho thấy sự khỏc nhau của tớn hiệu vị trớ rotor trƣớc (3.23.a) và sau (3.23.b) khi đi qua khõu rem(). Uvào Ura (a) ɵ 2.π 4.π ɵ (b)
Hỡnh 3.23: Đặc điểm tớn hiệu của hàm rem(u,2*pi) (a) Tớn hiệu vào trước rem(u,2*pi)
(b) Tớn hiệu ra sau rem(u,2*pi)
+ Khối Lookup Table là một khối chức năng trong bộ cụng cụ Simulink. Khối này đƣợc định nghĩa là khối hàm xấp xỉ một chiều, nú sử dụng cỏc thụng tin về cỏc vector x, y đƣợc cung cấp để thực hiện phộp tớnh toỏn xấp xỉ thành hàm y=f(x). Một cỏch đơn giản, nú là một bảng đối chiếu, ứng với một giỏ trị vào, khối sẽ đƣa ra một giỏ trị ra tƣơng ứng. Nếu giả sử đặt vào đầu vào một giỏ trị khụng cú sẵn trong bảng, Lookup Table sẽ thực hiện tớnh xấp xỉ húa giỏ trị đầu ra từ cỏc giỏ trị liền kề.
Trong mụ hỡnh khối tạo dạng sức phản điện động 3.23 thỡ Lookup Table bao gồm 2 cột. Một cột giỏ trị đầu vào là vị trớ của rotor theo gúc cơ, cột giỏ trị đầu ra là độ lớn
105
105
sức phản điện động. Ở đõy, sức phản điện động của động cơ đƣợc đo tại mỗi 1.17 độ cơ.
Vỡ vậy, phộp đo trờn sẽ tiến hành trong dải từ với từ 00 đến 900 độ cơ.
Sau khi tớn hiệu ra khỏi bảng LookupTable thỡ giỏ trị tớn hiệu là sức phản điện động của động cơ ở tốc độ 1000 vũng/phỳt nờn cần phải cú một khõu chuyển đơn vị để cú
đƣợc hệ số Ke để nhõn với giỏ trị tốc độ của rotor để đƣợc giỏ trị sức phản điện động của
3 pha. Giỏ trị của khõu khếch đại này là K=60/(2*pi*1000)=9.55/1000.