a. Biến tần tự điều khiển sử dụng nghịch lưu dũng chuyển mạch tự nhiờn cú ưu thế đối với hệ thống truyền động cụng suất cực lớn vỡ khi đú cỏc van của nghịch lưu là Thyristor, với việc sử dụng sđđ của cuộn dõy stato động cơ làm chuyển mạch của van mà khụng cần thiết bị phụ trợ làm giảm kớch thước và độ phức tạp của hệ thống điều khiển nhưng cú nhược điểm là dũng điện đầu ra khỏc xa hỡnh sin. b. Biến tần với nghịch lưu điều chế độ rộng xung hỡnh sin, điều khiển u/f = const là loại biến tần cho phộp tạo ra đường cong dũng điện cấp cho động cơ cú dạng gần hỡnh sin khụng bắt buộc sử dụng cỏc khõu phản hồi, biến tần loại này cú thể điều khiển tốc độ động cơ một pha, ba pha với việc đảm bảo giữ được từ thụng khe hở khụng khớ gần bằng hằng số nhưng biến tần loại này cú một số nhược điểm sau:
+ Mụ men cực đại sẽ giảm thấp khi tần số giảm nhiều.
+ Thực tế khi điều chỉnh khú giữ được từ thụng khe hở khụng khớ bằng hằng số mà đặc biệt trong chế độ động khú đạt được.
Chớnh vỡ vậy mà chất lượng điều khiển thấp.
. c. Biến tần điều khiển vector: với việc ỏp dụng phộp chuyển đổi toạ độ khi xõy dựng mụ hỡnh toỏn học của động cơ thỡ cú thể thực hiện chuyển đổi mụ hỡnh của động cơ xoay chiều núi chung tương đương với mụ hỡnh của động cơ một
chiều, từ đú cú thể ỏp dụng cỏc phương phỏp điều khiển của động cơ một chiều để tiến hành điều khiển tốc độ và mụ men động cơ một cỏch rất thuận lợi đặc biệt là với phương phỏp điều khiển vector định hướng theo từ thụng rotor. í tưởng về cấu trỳc hệ thống điều khiển vector cú thể được mụ tả như sau:
Động cơ đồng bộ qua biến đổi tọa độ cú thể trở thành động cơ một chiều tương đương, như vậy phỏng theo phương phỏp điều khiển động cơ một chiều, tỡm ra lượng điều khiển của động cơ một chiều, qua phộp biến đổi tọa độ ngược, lại cú
thể điều khiển được động cơ đồng bộ. Bởi vỡ đối tượng phải tiến hành biến đổi tọa độ là vector khụng gớn của dũng điện, lại cú thể điều khiển được động cơ đồng bộ. Bởi vỡ đối tượng phải tiến hành biến đổi tọa độ là vector khụng gian của dũng điện (đặc trưng cho s.t.đ.), cho nờn thụng qua hệ thống điều khiển để thực hiện chuyển đổi tọa độ được gọi là hệ thống điều khiển chuyển đổi vector (Transvector Control System), gọi tắt là hệ thống điều khiển vector (Vector Control System), ý tưởng này được mụ tả bởi sơ đồ trờn hỡnh 3.3. Trong đú tớn hiệu cho trước và tớn hiệu phản hồi đi qua bộ điều khiển tương tự như hệ thống điều tốc một chiều đó dựng, tớn hiệu đặt dũng điện kớch từ i*
d và tớn hiệu đặt dũng điện mạch rotor i*
q, đi qua bộ chuyển đổi quay VR-1, nhận được i , i*α1 *β1, tiếp tục đi qua phộp chuyển đổi 2 pha/3 pha nhận
được i , i , i*A1 *B1 *C1. Sử dụng ba dũng điện này điều khiển cựng với tớn hiệu điều Bộ phận có thể bỏ khi thiết kế bộ điều khiển Bộ điều khiển VR-1 2 3 Bộ biến tần điều khiển dòng điện i* d iA i* q ω * 1 iα * 1 iβ * A i * B i * C i 3 2 iB iC VR Mô hình động cơ một chiều t-ơng đ-ơng ∼ ω + - iα1 iβ1 id i q ϕ ϕ Động cơ đồng bộ
khiển tần số ω nhận được từ bộ điều khiển để khống chế bộ biến tần điều khiển dũng điện, tạo ra dũng điện 3 pha mà động cơ điều tốc yờu cầu.
Khi thiết kế hệ thống điều khiển vector, cú thể cho rằng ở bộ chuyển đổi quay ngược VR-1 đưa vào phớa sau bộ điều khiển và khõu chuyển đổi quay VR trong bản thõn động cơ triệt tiờu nhau, bộ chuyển đổi 2/3 và bộ chuyển đổi 3/2 phớa trong động cơ triệt tiờu nhau, nếu tiếp tục bỏ qua trễ do bộ biến tần sinh ra thỡ phần trong khung nột đứt trờn hỡnh 3.3 cú thể bỏ đi hoàn toàn, phần cũn lại rất giống với hệ thống điều tốc một chiều. Cú thể tưởng tượng rằng, tớnh năng trạng thỏi tĩnh và động của hệ thống điều tốc biến tần điều khiển vector hoàn toàn tương đương với hệ thống điều tốc một chiều.
* Mụ hỡnh động cơ một chiều tương đương của động cơ đồng bộ:
Quy tắc của phộp chuyển đổi tọa độ là tạo ra sức điện động quay đồng bộ, dũng điện xoay chiều mạch stator iA, iB, iC qua phộp biến đổi 3/2, cú thể chuyển đổi tương tương thành dũng điện xoay chiều ở tọa độ cố định 2 pha iα1, iβ1; sau đú lại thụng qua phộp biến đổi quay theo định hướng từ trường rotor, cú thể chuyển đổi tương đương thành dũng điện một chiều id, iq trờn hệ tọa độ quay đồng bộ. Nếu người quan sỏt đứng trờn lừi sắt từ và cựng quay với hệ tọa độ, thỡ người quan sỏt sẽ thấy đú như là một động cơ một chiều, tổng từ thụng ψ2 của rotor động cơ xoay chiều ban đầu chớnh là từ thụng động cơ điện một chiều tương đươn
ω Mụ hỡnh động cơ một chiều tương đương i d iq
Hỡnh 3.4: Sơ đồ cấu trỳc biến đổi tọa độ động cơ đồng bộ
3/2 (Biến đổi 3 pha/2 pha; VR) Biến đổi quay đồng bộ; ϕ) Gúc giữa trục d và trục α (trục A)
Từ quan hệ tương đương trờn đõy cú thể mụ tả dạng sơ đồ cấu trỳc của động cơ như trờn hỡnh 3.4. Về tổng thể mà núi, đầu vào 3 pha A, B, C, đầu ra tốc độ gúc ω, là một động cơ đồng bộ, qua phộp biến đổi 3/2 và biến đổi quay đồng bộ trở thành một động cơ một chiều đầu vào id, iq và đầu ra ω.
3.3.1.2. Lựa chọn phương phỏp điều khiển nghịch lưu
Qua phõn tớch trờn ta cú thể ỏp dụng nhiều phương phỏp điều khiển khỏc nhau, nhưng một số hệ thống truyền động biến tần - động cơ xoay chiều thỡ cấu trỳc điểu khiển hiện đại nhất là cấu trỳc điều khiển vector tựa theo từ thụng rotor. Điều khiển định hướng theo từ trường cũn gọi là điều khiển vectơ, cú thể đỏp ứng cỏc yờu điều chỉnh trong chế độ tĩnh và động. Nguyờn lý điều khiển vector dựa trờn ý tưởng điều khiển vector động cơ đồng bộ tương tự như điều khiển động cơ một chiều.
Phương phỏp này đỏp ứng được yờu cầu điều chỉnh của hệ thống trong quỏ trỡnh quỏ độ cũng như chất lượng điều khiển tối ưu mụmen. Việc điều khiển vector dựa trờn định hướng vector từ thụng rotor cú thể cho phộp điều khiển tỏch rời hai thành phần dũng stator, từ đú cú thể điều khiển độc lập từ thụng và mụmen động cơ. Kờnh điều khiển mụmen thường gồm một mạch vũng điều chỉnh tốc độ và một mạch vũng điều chỉnh thành phần dũng điện sinh mụmen. Kờnh điều khiển từ thụng thường gồm một mạch vũng điều chỉnh dũng điện sinh từ thụng. Do đú hệ thống truyền động điện động cơ đồng bộ cú thể tạo được cỏc đặc tớnh tĩnh và động cao.