Luận văn Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ 3 pha (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ 3 pha (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ CHU VĂN ĐỨC ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA S K C 0 0 3 9 5 9 NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 0 3 9 3 0 Tp. Hồ Chí Minh, 2012
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ CHU VĂN ĐỨC ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA Chuyên ngành: Thiết bị mạng và nhà máy điện Mã ngành: 60 52 50 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12/2012
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ CHU VĂN ĐỨC ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN – 60 52 50 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS DƯƠNG HOÀI NGHĨA Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12/2012
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Chu Văn Đức Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 02/10/1981 Nơi sinh: Nam Định Quê quán: Đồng Sơn – Nam Trực – Nam Định Dân tộc: Kinh Địa chỉ liên lạc: Trường Cao Đẳng Nghề Đắk Lắk Số 30 Y Ngông – P.Tân Tiến – TP. Buôn Ma Thuột Điện thoại cơ quan: 0500.607181 Điện thoại: 0982.794422 E-mail: chuvanducbmt@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Công nhân kỹ thuật (Chính quy) Thời gian đào tạo từ 09/2000 đến 06/2002 Nơi học (trường, thành phố): Trường Công Nhân Kỹ Thuật Cơ Điện Đắk Lắk Ngành học: Điện Công Nghiệp 2. Đại học: Hệ đào tạo: Đại học Khối K Thời gian đào tạo từ 08/2002 đến 08/2006 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM Ngành học: Điện Khí Hóa và Cung Cấp Điện Môn thi tốt nghiệp: Cung Cấp Điện III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Trường Công Nhân Kỹ Thuật Cơ Từ 2006 đến 2007 Giáo viên Điện Đắk Lắk Từ 2007 đến 2011 Trường Trung Cấp Nghề Đắk Lắk Giáo viên Từ 2011 đến nay Trường Cao Đẳng Nghề Đắk Lắk Giảng viên i
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Chu Văn Đức ii
6. LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh, nay tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học của mình. Để có được thành quả này, tôi đã nhận được rất nhiều sự hỗ trợ và sự giúp đỡ tận tình từ quý thầy/cô, đơn vị chủ quản. Chân thành cảm ơn quý thầy/cô ở Khoa điện – Điện tử trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh và trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh đã tận tình truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt khóa học tại trường. Tôi xin trân trọng biết ơn đến PGS.TS. Dƣơng Hoài Nghĩa, người đã tận tình trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện hoàn thành luận văn này. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến đồng nghiệp, bạn bè đã giúp đỡ tôi rất nhiều, đã tạo cho tôi niềm tin và cố gắng lỗ lực để hoàn thành luận văn này. Cảm ơn ban lãnh đạo trường Cao đẳng Nghề Đắk Lắk đã tạo điều kiện tốt cho tôi hoàn thành khóa học. Xin chân thành cảm ơn gia đình và những người thân yêu đã luôn tạo điều kiện, động viên, giúp đỡ và là chỗ dựa vững chắc giúp tôi an tâm học tập vượt qua những khó khăn trong thời gian qua. Xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, tháng năm 2012 Học viên Chu Văn Đức iii
7. TÓM TẮT Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thế giới đang phát triển rất nhanh, luôn đạt đến những yêu cầu kỹ thuật mới. Đa số các thiết bị trong hệ thống điện công nghiệp, các dây chuyền sản xuất trong nhà máy được điều khiển từ động cơ cảm ứng không đồng bộ (KĐB) với chi phí hợp lý và độ bền cấu trúc. Tuy nhiên, việc điều khiển động cơ KĐB là một vấn đề khó khăn, phức tạp vì động cơ KĐB là một hệ phi tuyến, cần một thuật toán điều khiển chặt chẽ. Cơ sở điều khiển máy điện KĐB ba pha hiện đại là phương pháp điều khiển vector đã phát triển rất phổ biến trong những năm qua. Trong đó phương pháp điều khiển định hướng trường (Field Oriented Control-FOC) có khă năng điều khiển độc lập từ thông và mômen, đang được sử dụng để điều khiển động cơ khi làm việc trong hệ thống yêu cầu chính xác về tốc độ và ổn định mômen. Tác giả ứng dụng phương pháp điều khiển định hướng trường (FOC) để điều khiển động cơ KĐB ba pha. Tác giả cũng ứng dụng mạng nơron để nhận dạng và ước lượng từ thông rotor động cơ. Kết quả cho thấy phù hợp với yêu cầu đã phân tích. Tuy nhiên giới hạn của luận văn là chưa ứng dụng mạng nơron để ước lượng tốc độ động cơ. Các kết quả sẽ được khảo sát và phân tích cụ thể bằng việc mô phỏng dùng phần mềm Matlab Simulink công ty MathWorks. Từ kết quả đã phân tích ta có thể dùng mạng nơron ước lượng từ thông để điều khiển động cơ KĐB đạt hiệu suất cao nhất. iv
8. ABSTRACT The scientific and technical revolution in the world is developing very fast, always reach the new engineering requirements. Most of the devices in the power system industry, the production lines in factories is controlled from the induction motor asynchronous with affordable and reliable structure. However, motor asynchronous control is a difficult complex and problem, because the asynchronous motor is a nonlinear system, and requires a strict control algorithms. Base asynchronous machine control three-phase modern is vector method control which has grown very popular in recent years. In that method, field oriented control is able to be capable of independent flux motor and moment motor, and are used to control the engine while working in the system precising speed and torque stability. The author applies the methods of field oriented control to control motors asynchronous control three-phase. The author also applied neural networks to identify and estimate the rotor flux motor. The results showed that conformity with the requirements analysis. However, the limit of the thesis is not applied neural networks to estimate the motor speed. The results will be examined and detailed analysis by simulation using Matlab Simulink software company MathWorks. From anlysis results we can use neural networks combined with motor asynchronous control achieving the highest performance. v
9. MỤC LỤC TRANG Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan iii Lời cảm ơn iv Tóm tắt v Abstract vi Mục lục vii Danh sách các chữ viết tắt xi Danh sách các bảng xiv Danh sách các hình xv Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Sự phát triển của kỹ thuật điều khiển động cơ 1 1.3. Các phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ 2 1.3.1. Phương pháp V/f = const (điều khiển vô hướng) 3 1.3.2. Phương pháp điều khiển mômen trực tiếp (DTC) 3 1.3.3. Phương pháp điều khiển định hướng trường (FOC) 4 1.4. Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu 5 1.5. Phương pháp nghiên cứu 6 1.6. Nội dung của luận văn 6 1.7. Ý nghĩa thực tiễn của luận văn 6 Chƣơng 2: MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 8 2.1. Đại cương về động cơ không đồng bộ ba pha 8 2.1.1. Cấu tạo .8 2.1.2. Nguyên tắc hoạt động .13 2.2. Mô hình động cơ không đồng bộ ba pha 15 vi
10. 2.2.1. Khái quát 15 2.2.2 Xây dựng vectơ không gian 15 2.2.2.1. Mô tả vector trên hệ tọa độ cố định stator (hệ tọa độ αβ) 17 2.2.2.2. Mô tả vector trên hệ tọa độ quay rotor (hệ tọa độ dq) 18 2.2.3. Mô hình của động cơ không đồng bộ ba pha 20 2.2.3.1. Hệ phương trình trạng thái của động cơ KĐB ba pha trên hệ tọa độ stator (αβ) 21 2.2.3.2. Hệ phương trình trạng thái của động cơ KĐB ba pha trên hệ tọa độ từ thông rotor (dq) 23 2.2.3. Phép chuyển hệ trục tọa độ 25 2.2.3.1. Phép chuyển hệ trục tọa độ abc sang hệ tọa độ αβ và ngược lại 25 2.2.3.2. Phép chuyển hệ trục tọa độ abc sang hệ tọa độ dq và ngược lại 25 2.2.3.3. Phép chuyển hệ trục tọa độ αβ sang hệ tọa độ dq và ngược lại 26 2.2.4. Kết luận 26 Chƣơng 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƢỚNG TRƢỜNG 27 3.1. Đại cương về phương pháp điều khiển định hướng trường (FOC) 27 3.2. Nguyên lý điều khiển định hướng trường 27 3.3. Phương pháp điều khiển định hướng trường 31 3.3.1. Phương pháp điều khiển trực tiếp 31 3.3.2. Phương pháp điều khiển gián tiếp 31 3.4. Một số phương pháp ước lượng từ thông rotor 32 3.4.1. Ước lượng từ thông rotor từ dòng và áp hồi tiếp 32 3.4.2. Ước lượng từ thông rotor từ dòng và tốc độ hồi tiếp 33 3.4.3. Ước lượng từ thông rotor từ dòng, áp và tốc độ hồi tiếp 34 Chƣơng 4: CÔNG NGHỆ TÍNH TOÁN MỀM 35 4.1. Mạng nơron nhân tạo (ANN) 35 4.1.1. Nơron sinh học 35 4.1.2. Mô hình nơron nhân tạo 36 4.1.3. Mạng nơron nhân tạo 38 vii
11. 4.1.3.1. Định nghĩa 38 4.1.3.2. Kiến trúc mạng nơron 39 4.1.4. Huấn luyện mạng nơron nhân tạo 41 4.1.4.1. Luật học có giám sát 41 4.1.4.2. Luật học không có giám sát 42 4.1.4.3. Luật học tăng cường 42 4.1.5. Giải thuật lan truyền ngược 43 4.1.5.1. Chuẩn bị dữ liệu cho giải thuật lan truyền ngược 43 4.1.5.2. Chon lựa số nút ẩn, lớp ẩn 44 4.1.5.3. Giải thuật huấn luyện 45 4.1.6. Ưu điểm của mạng nơron 46 4.1.7. Phạm vi ứng dụng 46 4.1.8. Tóm tắt 47 Chƣơng 5: XÂY DỰNG CẤU TRÚC CÁC KHỐI ĐIỀU KHIỂN 48 5.1. Sơ đồ mô phỏng FOC cổ điển 48 5.1.1. Khối mạng tính dòng (MTi) 48 5.1.2. Khối điều chỉnh dòng isd và isq 49 5.1.3. Khối mạng tính áp (MTu) 49 5.1.4. Khối chuyển tọa độ áp (CTDu) 50 5.1.5. Khối động cơ không đồng bộ ba pha 51 5.1.6. Khối chuyển tọa độ dòng điện (CTDi) 53 5.1.7. Khối ước lượng từ thông rotor 53 5.2. Sơ đồ mô phỏng FOC với bộ điều khiển PID 54 5.4. Sơ đồ mô phỏng FOC với ước lượng từ thông rotor dùng mạng nơron 55 Chƣơng 6: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 56 6.1. Thông số của động cơ KĐB ba pha 56 6.2. So sánh kết quả mô phỏng FOC và FOC với ước lượng từ thông dùng mạng nơron 56 6.2.1. Thông số bộ điều khiển PID 56 viii
12. 6.2.2. Huấn luyện mạng nơron ước lượng từ thông 57 6.2.3. Động cơ hoạt động có tải không đổi 64 6.2.4. Động cơ hoạt động có tải thay đổi, tốc độ thay đổi, đảo chiều quay 67 6.3. Kết luận 70 Chƣơng 7: KÊT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 71 7.1. Kết luận 71 7.2. Hướng phát triển của đề tài 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 ix
13. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT FOC : Điều khiển định hướng trường DTC : Điều khiển trực tiếp mômen KĐB : Không đồng bộ DC : Một chiều GA : Thuật toán di truyền ANN : Mạng nơron nhân tạo f : Tần số p : Số đôi cực s Vector dòng stator quan sát trên hệ tọa độ αβ is : is r : Vector dòng rotor quan sát trên hệ tọa độ αβ if s : Vector dòng stator quan sát trên hệ tọa độ dq if r : Vector dòng rotor quan sát trên hệ tọa độ dq s Vector áp stator quan sát trên hệ tọa độ αβ us : u s r : Vector áp rotor quan sát trên hệ tọa độ αβ f Vector áp stator quan sát trên hệ tọa độ dq us : u f r : Vector áp rotor quan sát trên hệ tọa độ dq s Vector từ thông stator quan sát trên hệ tọa độ αβ s : s Vector từ thông rotor quan sát trên hệ tọa độ αβ r : f Vector từ thông stator quan sát trên hệ tọa độ dq s : f Vector từ thông rotor quan sát trên hệ tọa độ dq r : isα : Thành phần dòng điện stator trong hệ tọa độ αβ - trên trục α isβ : Thành phần dòng điện stator trong hệ tọa độ αβ - trên trục β irα : Thành phần dòng điện rotor trong hệ tọa độ αβ - trên trục α x
14. irβ : Thành phần dòng điện rotor trong hệ tọa độ αβ - trên trục β isd : Thành phần dòng điện stator trong hệ tọa độ dq - trên trục d isq : Thành phần dòng điện stator trong hệ tọa độ dq - trên trục q ird : Thành phần dòng điện rotor trong hệ tọa độ dq - trên trục d irq : Thành phần dòng điện rotor trong hệ tọa độ dq - trên trục q usα : Thành phần điện áp stator trong hệ tọa độ αβ - trên trục α usβ : Thành phần điện áp stator trong hệ tọa độ αβ - trên trục β urd : Thành phần điện áp rotor trong hệ tọa độ dq - trên trục d urq : Thành phần điện áp rotor trong hệ tọa độ dq - trên trục q Rs : Điện trở stator Rr : Điện trở rotor đã quy đổi về stator Ls : Điện cảm stator Lr : Điện cảm rotor Lm : Hỗ cảm giữa rotor và stator  : Góc tạo bởi giữa rotor và trục chuẩn ω : Vận tốc góc rotor ωs : Vận tốc góc của hệ quy chiếu bất kỳ ωr : Vận tốc góc của từ thông rotor Te : Mômen điện từ động cơ TL : Mômen tải J : Mômen quán tính  : Hệ số tiêu tán tổng Ls : Điện cảm tiêu tán cuộn dây stator Lr : Điện cảm tiêu tán cuộn dây rotor Ts : Hằng số thời gian stator Tr : Hằng số thời gian rotor MTi : Khối mạng tính dòng Mtu : Khối mạng tính áp CTDi : Khối chuyển tọa độ dòng xi
15. CTDu : Khối chuyển tọa độ áp PID : Bộ điều khiển PID xii
16. DANH SÁCH BẢNG BẢNG Trang Bảng 6.1 Thông số động cơ KĐB 3 pha 56 xiii
17. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH Trang Hình 1.1: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập 3 Hình 2.1 (a) lõi thép stator; (b) lá thép; (c) rãnh chứa dây quấn .8 Hình 2.2: Rãnh ở mặt trong stator 9 Hình 2.3: (a) sơ đồ bố trí ba cuộn dây stator, (b) dây quấn ba pha đặt trong rãnh 9 Hình 2.4: (a) vỏ máy; (b) các phụ kiện 10 Hình 2.5: Lõi thép rotor 11 Hình 2.6: Rotor lồng sóc 11 Hình 2.7: (a) rotor dây quấn; (b) hệ thống vành trượt, chổi than của động cơ 12 Hình 2.8: Mặt cắt dọc của động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc 12 Hình 2.9: Từ trường quay stator và sự hình thành các cực từ 13 Hình 2.10: Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha 14 Hình 2.11: Sơ đồ điện áp stator và cuộn dây của động cơ KĐB 3 pha 15 Hình 2.12: Thiết lập vector không gian từ các đại lượng pha 16 Hình 2.13: Vector không gian với dòng isα và isβ hệ tọa độ stator cố định 17 Hình 2.14: Vector không gian trên hệ tọa độ từ thông rotor (hệ tọa độ dq) 19 Hình 2.15: Sơ đồ thay thế tương đương động cơ KĐB 3 pha lý tưởng 20 Hình 3.1: Quan hệ giữa các hệ trục 29 Hình 3.2: Sơ đồ điều khiển trực tiếp 31 Hình 3.3: Sơ đồ điều khiển gián tiếp 32 Hình 4.1: Sơ đồ khối cơ bản của nơron sinh học 35 Hình 4.2: Cấu tạo của một nơron nhân tạo 36 Hình 4.3: Mạng truyền thẳng 39 Hình 4.4: Mạng hồi quy 39 Hình 4.5: Mô hình mạng nơron một lớp 40 Hình 4.6: Sơ đồ khối mô tả luật học có giám sát 42 xiv
18. Hình 4.7: Sơ đồ khối mô tả luật học tăng cường 43 Hình 5.1: Sơ đồ tổng quan mô phỏng FOC 48 Hình 5.2: Sơ đồ khối mạng tính dòng 49 Hình 5.3: Sơ đồ khối điều chỉnh dòng isd và isq 49 Hình 5.4: Sơ đồ khối mạng tính áp 50 Hình 5.5: Sơ đồ khối chuyển tọa độ điện áp từ dq sang abc 50 Hình 5.6: Sơ đồ khối chuyển tọa độ điện áp từ dq sang αβ 51 Hình 5.7: Sơ đồ khối chuyển tọa độ điện áp từ αβ sang abc 51 Hình 5.8: Sơ đồ khối động cơ không đồng bộ 52 Hình 5.9: Sơ đồ khối chuyển tọa độ điện áp từ abc sang αβ 52 Hình 5.10: Sơ đồ khối động cơ không đồng bộ 3 pha trong hệ tọa độ αβ 52 Hình 5.11: Sơ đồ khối chuyển tọa độ dòng điện từ abc sang αβ 53 Hình 5.12: Sơ đồ khối chuyển tọa độ dòng điện từ αβ sang dq 53 Hình 5.13: Sơ đồ khối ước lượng từ thông rotor 54 Hình 5.14: Mô hình FOC với bộ điều khiển PID kinh điển 54 Hình 5.15: Mô hình FOC với ước lượng từ thông rotor dùng nơron 55 Hình 6.1: Thành phần dòng điện trục α (Isα) 59 Hình 6.2: Thành phần dòng điện trục β (Isβ ) 59 Hình 6.3: Từ thông thật của động cơ 59 Hình 6.4: Sơ đồ khối trước khi huấn luyện 60 Hình 6.5: Sơ đồ khối thu thập dữ liệu 61 Hình 6.6: Quá trình huấn luyện 61 Hình 6.7: Sơ đồ khối sau khi huấn luyện 62 Hình 6.8: Kết quả nhận dạng ước lượng từ thông 62 Hình 6.9: Cấu trúc mạng nơron được chọn để ước lượng từ thông rotor 63 Động cơ hoạt động khi tải không đổi 67 Hình 6.10: Dạng sóng đáp ứng từ thông (FOC) 64 Hình 6.11: Dạng sóng đáp ứng từ thông (FOC_ANN) 64 Hình 6.12: Dạng sóng đáp ứng tốc độ (FOC) 65 xv
19. Hình 6.13: Dạng sóng đáp ứng tốc độ (FOC_ANN) 65 Hình 6.14: Dạng sóng đáp ứng mômen (FOC) 65 Hình 6.15: Dạng sóng đáp ứng mômen (FOC_ANN) 66 Hình 6.16: Dạng sóng đáp ứng dòng điện (FOC) 66 Hình 6.17 Dạng sóng đáp ứng dòng điện (FOC_ANN) 66 Động cơ hoạt động khi tải thay đổi, thay đổi tốc độ, đảo chiều quay 67 Hình 6.18: Dạng sóng đáp ứng từ thông (FOC) 67 Hình 6.19: Dạng sóng đáp ứng từ thông (FOC_ANN) 67 Hình 6.20: Dạng sóng đáp ứng tốc độ (FOC) 68 Hình 6.21: Dạng sóng đáp ứng tốc độ (FOC_ANN) 68 Hình 6.22: Dạng sóng đáp ứng mômen (FOC) 68 Hình 6.23: Dạng sóng đáp ứng mômen (FOC_ANN) 69 Hình 6.24: Dạng sóng đáp ứng dòng điện (FOC) 69 Hình 6.25: Dạng sóng đáp ứng dòng điện (FOC_ANN) 69 xvi
20. Chương 1 Tổng quan về đề tài Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1. Đặt vấn đề. Trong khoa học kỹ thuật, các hệ thống phức tạp trên thực tế thường không thể mô tả đầy đủ và chính xác bởi các phương trình toán học truyền thống. Kết quả là những cách tiếp cận kinh điển dựa trên kỹ thuật phân tích và các phương trình toán học nhanh chóng tỏ ra không còn phù hợp. Vì thế công nghệ tính toán mềm chính là một giải pháp. Đặc điểm của công nghệ tính toán mềm là: - Tính toán mềm căn cứ trên đặc điểm, hành vi của con người và tự nhiên để đưa ra quyết định hợp lý trong điều kiện không chính xác và không chắc chắn. - Các thành phần của tính toán mềm có sự bổ sung hỗ trợ lẫn nhau. - Tính toán mềm là một hướng nghiên cứu mở, bất kỳ một kỹ thuật mới nào được tạo ra từ việc bắt chước trí thông minh của con người đều có thể trở thành một phần mới của tính toán mềm. Công nghệ tính toán mềm bao gồm 3 phần chính - Điều khiển mờ - Mạng nơ-ron nhân tạo - Lập luận xác suất (giải thuật di truyền và lý thuyết hỗn mạng ) Ngày nay đa số các thiết bị trong hệ thống điện công nghiệp, các dây chuyền sản xuất trong nhà máy được điều khiển từ động cơ cảm ứng KĐB với các chi phí hợp lý và độ bền cấu trúc. Hầu hết các động cơ điện KĐB đều được cung cấp nguồn từ lưới điện xoay chiều 3 pha. Các hệ thống cần điều khiển tốc độ động cơ theo yêu cầu chính xác, mô men ổn định, chúng phải được cung cấp nguồn thông qua bộ biến tần để điều khiển động cơ. Ngày nay biến tần là thiết bị có vai trò rất quan trọng trong điều khiển động cơ KĐB, được ứng dụng đa dạng trong các lĩnh vực điện công nghiệp -1-
21. Chương 1 Tổng quan về đề tài và dân dụng như: Nhà máy sản xuất, hệ thống cấp thoát nước, hệ thống giao thông vận tải, hệ thống năng lượng xanh, và các ngành phục vụ cho máy công cụ. Cơ sở điều khiển máy điện KĐB 3 pha hiện đại là phương pháp điều khiển vector đã phát triển rất phổ biến trong những năm qua. Phương diện động lực học truyền động, việc điều chỉnh tốc độ quay động cơ dùng động cơ KĐB ba pha rotor ngắn mạch được nuôi bằng biến tần nguồn áp hoặc nguồn dòng. Phương pháp điều khiển đã được đề xuất chia thành hai loại: Điều khiển trực tiếp và gián tiếp. Tuy nhiên, cả hai phương pháp đòi hỏi các kiến thức về thông số máy. Hiện nay điều khiển động cơ KĐB theo định hướng trường tập trung vào 3 loại chính là: Định hướng từ thông rotor (RFOC – rotor flux oriented control), định hướng từ thông stator (SFOC – stator flux oriented control) và định hướng từ thông khe hở không khí (AFOC – air gap flux oriented control). Tuy sử dụng các vector định hướng khác nhau nhưng chúng có cùng mục đích là điều khiển mô men và từ thông của động cơ KĐB ba pha. Trong đó RFOC đã được sử dụng phổ biến hơn bởi vì khối lượng tính toán ít, dễ dàng thực hiện trong điều khiển. Phương pháp điều khiển động cơ KĐB 3 pha theo định hướng trường được áp dụng vào thực tế, cho phép điều khiển chính xác mô men và tốc độ động cơ. Ngày nay động cơ KBĐ được sử dụng trong nhà máy, sử dụng cho các dây chuyền sản xuất thay thế các động cơ một chiều. 1.2. Sự phát triển của kỹ thuật điều khiển động cơ Sự xuất hiện động cơ điện một chiều đã giải quyết được các bài toán về truyền động. Khi cần thay đổi tốc độ và mô men thì được điều khiển dễ dàng nhờ cấu trúc đơn giản của mạch kích từ và mạch phần ứng làm cho việc điều khiển từ thông và mô men dễ dàng và độc lập. -2-