Ước lượng từ thông trong điều khiển vector tựa từ thông rôt động cơ không đồng b

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN --------------------------------------- NGUYỄN THỊ XUÂN THU ĐỀ TÀI: ƯỚC LƯỢNG TỪ THÔNG TRONG ĐIỀU KHIỂN VECTOR TỰA TỪ THÔNG RÔT ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Thái Nguyên - Năm 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ ii LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là : Nguyễn Thị Xuân Thu Sinh ngày: 15 tháng 10 năm 1975 Học viên lớp cao học khóa 14 – Tự động hóa - Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên – Đại học Thái Nguyên. Tôi xin cam đoan bản luận văn: Ứơc lƣợng từ thông trong điều khiển vector từ tựa thông roto động cơ không đồng bộ do tôi tự nghiên cứu hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS. Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với thực tế. Để hoàn thành luận văn này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác.

Nếu phát hiện có sự sao chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Tác giả luận văn Nguyễn Thị Xuân Thu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ iii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ iv LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo ở khoa Sau Đại học – Trường Đại học KTCN Thái Nguyên,Cùng các giáo sư, phó giáo sư, tiến sĩ đã quan tâm tổ chức chỉ đạo và trực tiếp giảng dạy khóa cao học của chúng tôi. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn PGS. Thầy đã gợi mở hướng nghiên cứu và đã tận tình hướng dẫn với những ý kiến cụ thể , tạo điều kiện giúp em từng bước hoàn thiện, nâng cao khả năng nghiên cứu trong quá trình thực hiện luận văn này.

Em cũng xin trân trọng cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp – những người đã luôn ủng hộ và động viên em nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tuy nhiên do bản thân mới bắt đầu trên con đường nghiên cứu đầy thách thức, chắc chắn bản luận văn còn nhiều thiếu sót. Rất mong được sự góp ý của các thầy cô giáo và đồng nghiệp. Em xin trân trọng cảm ơn! Học viên Nguyễn Thị Xuân Thu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ v MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các các chữ viết tắt vi Danh mục các hình vẽ và bảng biểu vii Lời nói đầu 1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN FOC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ TRONG CÁC KHÔNG GIAN VÉC TƠ 3 1.

Giới thiệu chung về động cơ không đồng bộ 3 1.1 Lịch sử ra đời của động cơ không đồng bộ 3 1.2 Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 3 1. Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha 4 1.4 Ứng dụng và ưu, nhược điểm của động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha 5 1. Mô hình ba pha của động cơ không đồng bộ 6 1. Đại lƣợng véc tơ không gian 12 1.

Mô hình động cơ không đồng bộ trong các hệ tọa độ trực giao 16 1. Mô hình trong hệ tọa độ gắ n với stato (0) 16 1. Mô hình trong hệ tọa độ quay đồng bộ (dq0 ) 21 1. Mô hình trong hệ tọa độ gắn với roto (D, Q, O) 25 CHƢƠNG 2: NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN VÉC TƠ TỰA TỪ THÔNG ROTO 29 2.

Nguyên lý điều khiển 29 2. Tổng quan về biến tần 33 2. Biến tần sử dụng trong công nghiệp 33 2. Các loại biến tần 35 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.

Các phƣơng pháp điều khiển nghịch lƣu 37 2. Phương pháp PWM thông thường 38 2. Phương pháp điều chế vector không gian SPWM 41 Chƣơng 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 50 3. Thiết kế bộ điều khiển dòng điện isd và isq 50 3.

Mô hình gần đúng của động cơ không đồng bộ trong hệ tọa độ d,q tựa từ thông roto. Tổng hợp hai bộ điều khiển dòng điện riêng rẽ có bù tách kênh 52 3. Thiết kế bộ điều khiển từ thông roto 55 3. Ƣớc lƣợng từ thông rô to 57 Chƣơng 4: MÔ PHỎNG VÀ THÍ NGHIỆM 60 4.

Tính toán các thông số động cơ 60 4.Tính Lr , Ls , Lm từ mô hình thay thế máy điện 61 4.Tính I sd 0 , I sq 0 , rd 0 62 4.Mô phỏng hệ thống điều khiển trên Matlab – Simulink 63 4.Mô hình mô phỏng 63 4.Kết quả mô phỏng khi thay đổi mô men động cơ 66 4.Kết quả mô phỏng khi thay đổi lượng đặt từ thông 68 4.Đánh giá kết quả thực nghiệm 71 4. Cấu hình thực nghiêm về điều khiển véc tơ tựa từ thông rô to động cơ không đồng bộ 71 4. Giới thiệu về mô hình thực nghiệm 74 4. Các kết quả thực nghiệm 75 4.

Đánh giá kết quả mô phỏng và thực nghiệm 76 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Diễn giảng nội dung 1 IM Induction Motor Động cơ không đồng bộ 2 FOC Field Orientated Control Điều khiển tựa từ thông roto 3 FOC-IM FieldOrientated Control Induction Điều khiển tựa từ thông roto cho Motor động cơ không đồng bộ 4 PWM Pulse Width Modulation Điều chế động rộng xung 5 SVPWM SpaceVectorPulseWidth Điều biến vector không gian Modulation Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ viii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU A, Hình vẽ Số hiệu Nội dung Trang Hình 1. Sơ đồ dây quấn tập trung của KĐB 7 Hình 1. Sơ đồ 3 pha quy đổi về stato của KĐB 9 Hình 1. Mô hình giải thích cách tính sức điện động roto 11 Hình 1.

(a) Mô hình của điều khiển trong hệ tọa độ cực; (b) các đại lượng véctơ 12 Hình 1. Phân bổ mật độ dòng điện khi chỉ có pha a có dòng điện 13 Hình 1. Sức từ động toàn phần của stato 14 Hình 1. Phân bố mật độ từ thông tổng từ các dòng stato ở hình 1.

Biểu diễn vector trên hệ trục αβ 17 Hình 1. Sơ đồ thay thế của động cơ không đồng bộ trong hệ trục (0) 18 Hình 1. Sơ đồ cấu trúc của động cơ trong hệ tọa độ (0) 19 Hình 1. Mô hình trạng thái của điều khiển trọng hệ tọa độ (0  ) 21 Hình 1.

Biểu diễn véc tơ không gian trong hệ trục d, q 22 Hình 1. Sơ đồ thay thế điều khiển trong hệ trục tọa độ dq 24 Hình 1. Biểu diễn vector không gian trong hệ trục gắn với roto (DQ ) 25 Hình 1. Sơ đồ thay thế điều khiển trong hệ tọa độ gắn với roto 26 Hình 1.

Sơ đồ cấu trúc của điều khiển trong hệ tọa độ gắn với roto 27 Hình 2-1 Đồ thị véc tơ cho trường hợp tựa hệ trục d,q và véc tơ từ thông roto 29 Hình 2-2. Sự tương đồng giữa động cơ không đồng bộ trong hệ tọa độ tựa từ thông rôto và động cơ một chiều kích từ độc lập 31 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vecto tựa từ thông roto 32 Hình 2. Sơ đồ cấu trúc của biến tần gián tiếp 36 Hình 2.5 Điều chế độ rộng Xung ( a.

Hai cực tính; b. Một cực tính) 39 Hình 2. Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển nghịch lưu áp ba pha PWM thông thường. Dạng điện áp ra của sơ đồ nghịch lưu áp ba pha.

Nghịch lưu áp ba pha (a) và đồ thị điện áp ra sáu bậc (b). Các sectơ và vectơ biên chuẩn trong mặt phẳng  43 Hình 2. Các vectơ biên chuẩn và các sectơ 45 Hình 2. Mẫu xung trong mỗi sector 49 Hình 3.

Dòng điện động cơ trên trục d, q 50 Hình 3. Sơ đồ thay thế gần đúng của động cơ không đồng bộ 51 Hình 3. Mô hình gần đúng của động cơ không đồng bộ trong hệ tọa độ tựa từ thông roto. Sơ đồ khối của mạch vòng dòng điện isd và isq 53 Hình 3.

Cấu trúc điều khiển dòng điện và tách kênh 53 Hình 3. Điều khiển dòng riêng rẽ có bù sức điện động esd và esq R11 và R12 được lấy theo (3.(a)Mô hình mạch vòng điều khiển, (b) Sơ đồ khối hàm truyền hệ FOC-IM 54 56 Hình 3. Mô hình ước lượng dòng điện stato iˆsd và iˆsq 58 Hình 3. Mô hình ước lượng từ thông 59 Hình 3.

Mô hình ước lượng momen điện từ 59 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ xi Hình 4. Mô hình tính toán máy điện xoay chiều 61 Hình 4. Mô hình mô phỏng điều khiển động cơ không đồng bộ sử dụng thuật toán FOC 64 Hình 4. Mô hình động cơ không đồng bộ trên trục dq 64 Hình 4.

Mô hình mô phỏng bộ điều khiển dòng điện có bù tách kênh 65 Hình 4. Bộ ước lượng từ thông roto 65 Hình 4.6 Khối tính toán góc quay của từ thông rô to 66 Hình 4. Đáp ứng tốc độ khi thay đổi momen 66 Hình 4. Đáp ứng từ thông khi thay đổi momen 67 Hình 4.

Đáp ứng dòng điện id khi thay đổi momen 67 Hình 4. Đáp ứng dòng điện iq khi thay đổi momen 67 Hình 4. Dòng điện iabc khi thay đổi momen 68 Hình 4. Đáp ứng từ thông 69 Hình 4.

Đáp ứng bộ điều khiển dòng điện id 69 Hình 4. Đáp ứng bộ điều khiển dòng điện iq 70 Hình 4. Đáp ứng dòng điện iabc 70 Hình 4. Động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc 71 Hình 4.PLC S7-300 thu thập tín hiệu 72 Hình 4.Hệ thống thí nghiêm JPG 72 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ xii Hình 4.

Hệ thống tải trở 73 Hình 4. Kết quả thực nghiệm khi thay đổi lượng đặt tốc độ 75 Hình 4. Kết quả thực nghiệm đáp ứng tốc độ khi thay đổi mô men 75 B. Bảng biểu Bảng 2.1: Trạng thái các van , các vectơ biên chuẩn và vectơ u 45 Bảng 2.2 : Các ma trận tương ứng trong các secto 48 Bảng 4.1: Thông số động cơ 60 Bảng 4.2: Các thông số động cơ tính toán 62 Bảng 4.3: Thông số các bộ điều khiển 63 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ Luận án đầy đủ ở file: Luận án Full