Nguyên lý điều khiển vectơ động cơ ba pha Rotor lồng sóc trên cơ sở DTC (hay classical DTC)

- Sự trễ do bộ điều chế đợc sử dụng

Phơng pháp điều khiển trựctiếp mômen 3.1 điều khiển trực tiếp mômen

3.1.2 Nguyên lý điều khiển vectơ động cơ ba pha Rotor lồng sóc trên cơ sở DTC (hay classical DTC)

DTC (hay classical DTC)

Vector điện áp theo ptrình (1.14) ta có

    + °+ ° = (t)ej120 usc(t)ej240 sb u ) t ( sa u 3 2 ) t ( s u

Trong đó usa , usb , usc là các giá trị tức thời của điện áp các pha. Khi các cuộn dây đợc nuôi bởi một bộ biến tần nguồn áp thì ua, ub, uc, đợc xác định từ trạng thái của các mạch Sa, Sb, Sc, Theo đó ua đợc nối với Udc nếu Sa có giá trị 1, ngợc lại ua đợc nối đất- tơng tự đối với ub, uc.

Do vậy ta sẽ có 6 vector điện áp khác không V1(100),V2(110), V3(010), V4(011), V5(001), V6(101) và hai vector không V7(0,0,0) và V8(0,0,0) Sáu vector điện áp khác không lệnh nhau 600 và chúng biểu diễn trên hình. Tám vector điện áp có thể đợc biểu diễn theo công thức:

Us(Sa ,Sb ,Sc)= 23UdcSa +Sbej120°+Scej240°

(3.6)

Hình 3.2 Bộ nghịch lu nguồn áp PWM

Hình 3.3: Trạng thái đóng cắt của bộ nghịch lu nguồn áp

Trong biến tần DTC, tại từng chu kỳ cắt mẫu, vector chuyển mạch đợc chọn trên cơ sở giữ sai số từ thông stator trong dải dung sai (hoặc dải trễ), và giữ sai số mô men trong dải trễ.

Giả thiết rằng độ rộng của dải trễ là 2∆ψs và 2∆te (hệ số 2 xuất hiện ở biểu thức từ khi giả thiết từ thông stator, giá trị giới

hạn trên là giá trị trên giá trị đặt thêm ∆ψs , và giá trị giới hạn dới là giá trị dới giá trị đặt bằng ∆ψs, do vậy độ rộng của dải trễ từ thông là 2∆ψs).

Nếu vector không gian từ thông stator nằm trong sector thứ k, với k=1,2...,6, biên độ

U0 0

Hình 3.4 Các Sectơ

d q

của vector từ thông stator có thể đợc tăng bằng cách dùng vector chuyển mạch 1 k 1 k k,u ,u

u + − ; tuy nhiên biên độ có thể giảm bằng cách chọn uk+2,uk−2,uk+3. Có thể thấy đợc chọn vector chuyển mạch tác động đến mô men điện từ tức thì. Tốc độ của vector từ thông stator bằng không nếu vector chuyển mạch không đợc chọn và có thể thay đổi tốc độ này bằng cách thay đổi tỉ lệ đầu ra giữa điện áp không và điện áp khác không. Điều chú ý quan trọng là khoảng thời gian của trạng thái điện áp không có ảnh hởng trực tiếp đến dao động của mô men điện từ.

Vector điện áp chuẩn

Tăng Giảm

Từ thông stator Vk, Vk+1, Vk-1 Vk+2, Vk-2, Vk+3

Momen Vk+1, Vk+2 Vk-1, Vk-2

Bảng 3.1 Bảng chọn chung cho phơng pháp điều khiển trực tiếp momen,

“k là thứ tự sector.”

Vector không gian từ thông stator trên cơ sở tích hợp vector không gian điện áp stator và vector không gian từ thông stator sẽ di chuyển theo hớng của vector không gian điện áp stator ngay sau khi điện áp đợc chọn.

Nếu cần giảm mô dul của vector từ thông stator có thể đợc điều khiển bằng cách chọn vector điện áp chuyển mạch, vector từ thông stator sẽ hớng tới trung tâm của rotor, nếu cần tăng mô đun vector từ thông stator, vector từ thông stator đợc điều khiển bằng cách chọn vector điện áp, vector từ thông stator sẽ h- ớng ra ngoài từ trung tâm của rotor

Mục tiêu của phơng pháp là giữ môdul từ thông stator trong dải trễ ( đợc biểu diễn trên hai đờng tròn), độ rộng là là 2∆ψs.

Quỹ đạo của vector không gian từ thông đợc chia thành nhiều sector, và do bởi bộ nghịch l cầu 3 pha, số lợng sector nhỏ nhất cần thiết là 6

Giả thiết rằng vector không gian stator ban đầu ở vị trí P0 và ở trong sector 1. Giả thiết

vector từ thông stator quay theo chiều ngợc chiều kim đồng hồ, với vị trí P0, từ vector từ thông stator nằm ở vị trí giới hạn trên ( ∆ψsref +∆ψs) nên từ thông cần đợc giảm. Điều này có thể đạt đợc bằng cách chọn vector điện áp chuyển mạch phù hợp, vector chuyển mạch u3.

Hình 3.5 Quỹ đạo vectơ từ thông Stator

Do vậy vector không gian stator sẽ di chuyển nhanh từ điểm P0 tới điểm P1, và ta quan sát điểm P1 nằm trong sector 2.

Nh đã đề cập ở phần trên, có 6 sector độ rộng 60o (do bởi bộ nghịch lu cầu ba pha). Quan sát điểm P1 nằm ở giới hạn trên. Với cách khác, việc ta chú ý đến vector từ thông di chuyển theo chiều kim đồng hồ từ Po, thì vector chuyển mạch

5

u sẽ đợc chọn, khi chọn u5 thì chiều quay theo kim đồng hồ và từ thông stator giảm. Từ điểm P1, vector từ thông stator một lần nữa vơn tới giới hạn trên, từ thông cần phải giảm khi nó quay theo ngợc chiều kim đồng hồ, chính vì vậy vector u4 phải đợc chọn và sau đó ψs di chuyển từ điểm P1 tới P2 trong sector 2.

Điều chú ý nếu thí dụ tại điểm P1 cần tốc độ quay theo kim đồng hồ nhanh, sau đó ta xem xét chiều quay nhanh nhất có thể đạt đợc bằng cách chọn vector chuyển mạch u6.

Mặt khác, nếu tại điểm P1 chiều quay của vector từ thông stator phải dừng, sau đó vector chuyển mạch không phải đợc chọn, một là u7 hoặc u8 có thể đợc chọn. Tuy nhiên, từ khi chu kỳ trên diễn ra đầu tiên đợc biểu diễn trên hình bằng cách chọn vector chuyển mạch u3 =u3(010), có nghĩa là khoá chuyển mạch đầu tiên đợc nối với phần âm (-Udc), khoá chuyển mạch thứ hai đợc nối với phần dơng (+Udc), khoá chuyển mạch thứ ba đợc nối với phần âm (-Udc) . Do đó để cực tiểu số lần chuyển mạch U0 (000) đợc chọn (nghĩa là chỉ cần khóa chuyển mạch thứ 2 (1 -> 0)

Hình 3.6 Vị trí từ thông stator, và chọn các vectơ điện áp chuyển mạch tối u. FI : tăng từ thông; FD: giảm từ thông; TI tăng mômen; TD: giảm mômen

Ta thấy: chỉ dừng chiều quay của vectơ từ thông Stator tơng đơng trong trờng hợp khi mômen điện từ không phải thay đổi (Te thực = Te ref ). Khi mômen cần thay đổi thì vectơ từ thông Stator phải quay theo chiều tơng ứng.