Luận văn Nghiên cứu điều khiển FOC và DTC động cơ không đồng bộ với biến tần đa bậc (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu điều khiển FOC và DTC động cơ không đồng bộ với biến tần đa bậc (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 LÊ KHẮC THỊNH NGHIÊN CỨU ÐIỀU KHIỂN FOC VÀ DTC ÐỘNG CƠ KHÔNG ÐỒNG BỘ VỚI BIẾN TẦN ÐA BẬC NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN – 6052020 S K C0 0 4 8 9 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ KHẮC THỊNH NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN FOC VÀ DTC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VỚI BIẾN TẦN ĐA BẬC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 6052020 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2016
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ KHẮC THỊNH NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN FOC VÀ DTC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VỚI BIẾN TẦN ĐA BẬC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 6052020 Hớng dẫn khoa học: PGS.TS DƠNG HOÀI NGHĨA Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2016
4. LÝ LỊCH CÁ NHÂN I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Lê Khắc Thịnh Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 23/09/1986 Nơi sinh: Vĩnh Long Quê quán: Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 71/12A Nguyễn Huệ, phường 2, TPVL, Vĩnh Long Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: Fax: E-mail: II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TO: 1. Trung hc chuyên nghip: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ: / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đi hc: Hệ đào tạo: Chuyển tiếp Thời gian đào tạo từ: 9/2008 đến 3/ 2010. Nơi học (trường, thành phố): Trường ĐH SPKT TP.HCM, TP.HCM. Ngành học: Điện công nghiệp Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống điện, Đk lập trình nâng cao, Chuyên đề tốt nghiệp ĐKC. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Người hướng dẫn: III. QUÁ TRÌNH CỌNG TÁC CHUYÊN MỌN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIP ĐI HC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm đến nay Trường ĐH SPKT Vĩnh Long Giảng dạy Trang 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 22 tháng 03 năm 2016 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Lê Khắc Thịnh Trang ii
6. CẢM TẠ Qua hai năm học tập cao học ṭi Trừng Đ̣i Học Sư Pḥm K̃ Thuật TP.HCM, tôi đ̃ tiếp thu được nhìu kiến thức b̉ ́ch không nh̃ng trong học tập mà c̀n là nh̃ng kinh nghiệm trong cục sống đ̉ tôi ć th̉ vươn xa hơn, cao hơn trong tương lai. Trức tiên, tôi g̉i l̀i cảm ơn chân thành đến th̀y PGS.TS Dương Hoài Ngh̃a đ̃ tận tình hứng d̃n tôi hoàn thành luận văn này. Tôi cảm ơn tất cả các th̀y cô đ̃ giảng ḍy tôi trong hai năm qua. Tôi c̃ng g̉i l̀i cảm ơn Ban Giám Hiệu Trừng Đ̣i Học Sư Pḥm K̃ Thuật Ṽnh Long đ̃ ṭo mọi đìu kiện thuận lợi gíp tôi hoàn thành kh́a học. Cuối c̀ng, tôi cảm ơn gia đình đ̃ là ngùn đ̣ng viên to ĺn cho tôi trong suốt quá trình học tập. Xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 03 năm 2016 Học viên thực hiện Lê Khắc Thịnh Trang iii
7. TÓM TẮT Ngày nay, động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất với nhiều ưu điểm như: cấu tạo đơn giản, chc chn, vn hành tin cy, ít bảo trì sữa chữa, giá thành thấp, hiệu suất cao . so với động cơ một chiều. Tuy nhiên, việc điều khiển động cơ không đồng bộ là một vấn đề khó khăn, phức tạp vì đặc tính cơ là phi tuyến. Do đó, việc điều khiển cần một thut toán hết sức chặt chẽ. Trong lun văn này, tác giả đã trình bày lý thuyết về động cơ không đồng bộ ba pha và biến tần đa bc, phương pháp điều khiển trực tiếp moment, phương pháp điều khiển định hướng từ trường với biến tần ba bc dạng nghịch lưu chứa diode kẹp và xây dựng mô hình thực nghiệm của phương pháp điều khiển định hướng từ trường với biến tần ba bc dạng nghịch lưu diode kẹp. Việc nghiên cứu so sánh các thành phần của động cơ (từ thông, tốc độ, moment) của phương pháp điều khiển trực tiếp moment và phương pháp điều khiển định hướng từ trường với biến tần ba bc dạng nghịch lưu chứa diode kẹp được tiến hành. Việc so sánh các kết quả mô phỏng cho thấy hiệu quả của phương pháp đề xuất. Trang iv
8. ABSTRACT Nowadays, three-phase asynchronous motors tend to be popular in the modern life and manufacturing with some benefits such as simple structure, solid, reliable operation, low maintenance repairs, low-cost, high performance compared with a DC motor. However, the induction motors control is a difficult problem, complicated by their curve characterization is curvilinear. So, the control algorithm need an extremely tight. In this thesis, writer’s showed about three-phase asynchronous motor and multi-step inverter theory, the Direct Torque Control method, the Field Oriented Control with neutral point clamped three step converter and the building of the model experiment of the neutral point clamped three step converter. The comparative study of the motors components (flux, speed, torque,) of the Direct Torque Control method and the Field Oriented Control with neutral point clamped three step converter were conducted. The simulation results were compared to reveal the effectiveness of the proposed method. Trang v
9. MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyt định giao đề tƠi Lý lịch cá nhơn i Li cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách các chữ vit tắt ix Danh sách các hình x Danh sách các bảng xiii CHNG 1. Tổng quan 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Mục đích nghiên cứu 1 1.3 Đối tợng vƠ phạm vi nghiên cứu . 1 1.4 Phng pháp nghiên cứu 2 1.5 Ý nghĩa thực tiễn của luận văn . 2 1.6 Cấu trúc luận văn . 3 CHNG 2. C S LÝ THUYT . 3 2.1 Mô hình động c không đồng bộ ba pha 3 2.1.1 Hệ phng trình c bản của động c không đồng bộ ba pha 3 2.1.1.1 Mô tả vector trên hệ tọa độ cố định stator 4 2.1.1.2 Mô tả vector trên hệ tọa độ từ thông rotor . . . 7 2.1.2 Xơy dựng mô hình mô tả động c KĐB ba pha . 9 2.1.3 Mô hình động c KĐB trên hệ tọa độ từ thông rotor 13 2.2 Bin tần đa bậc 15 2.2.1 Tổng quan về nghịch lu đa bậc . 15 Trang vi
10. 2.2.1.1 Khái niệm ầầầầầ.ầầầầ.ầầ 15 2.2.1.2 Phơn loại 16 2.2.2 Các cu trúc b nghịch lu đa bc 17 2.2.2.1 Cu trúc b nghịch lu dạng cascade 17 2.2.2.2 Cu trúc b nghịch lu NPC 18 2.2.2.3 Cu trúc b nghịch lu kẹp tụ 19 2.2.3 Kỹ thut điu ch đ rng xung cho b nghịch lu 3 pha 3 bc NPC 19 2.2.3.1 Phng pháp điu ch đ rng xung sin SPWM 19 2.2.3.2 Phng pháp điu ch đ rng xung cải biên MSPWM 21 2.2.3.3 Phng pháp điu ch vector không gian 23 2.2.3.3.1 Khái niệm vector không gian 23 2.2.3.3.2 Vector không gian của b nghịch lu áp đa bc 24 CHNG 3. MÔ PHNG BNG PHNG PHÁP FOC ĐIU KHIN ĐNG C VI BIN TN ĐA BC 26 3.1 Cu trúc c bản của phng pháp FOC vi bin tn đa bc ầầầầ 26 3.1.1 Khối RFOC ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 27 3.1.2 Khối mạch kích ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 27 3.1.3 Khối nghịch lu ba pha ba bc NPC ầầầầầầầầầầầầầầầ 28 3.1.4 Khối chuyn đổi hệ ta đ điện áp ầầầầầầầầầầầầầầầầ. 29 3.1.5 Khối mô hình đng c ầầầầầầầầầầầầầầầầ 30 3.1.6 Khối chuyn ta đ current ầầầầầầầầầầầầầầầầ 32 3.1.7 c lợng từ thông rotor ầầầầầầầầầầầầầầầầ 33 3.2 Kt quả mô phng điu khin ĐC KĐB bng phng pháp FOC vi bin tn . 34 CHNG 4: MÔ PHNG BNG PHNG PHÁP DTC ĐIU KHIN ĐNG C ầầầầầầầầầầầầầầầầầầ. 36 4.1 Điu khin trực tip moment ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ. 36 4.1.1 S đồ mô phng điu khin trực tip moment ầầầầầầầầầầầầ 36 Trang vii
11. 4.1.2 Bộ ớc lng từ thông stator vƠ moment 36 4.1.3 Bộ so sánh 37 4.1.4 Bộ xác định góc Sector 38 4.1.5 Bộ đóng cắt đin áp trong bộ nghịch lu 38 4.1.6 Bộ nghịch lu 39 4.1.7 Bộ điều khiển P . 39 4.2 Kt qu mô phỏng . 40 CHNG 5: XÂY DNG MÔ HÌNH THC NGHIM CHO MẠCH NGUN BA PHA MẠCH NPC BA BC 42 5.1 S đ tổng thể mô hình thc nghim 42 5.2 Mô t chi tit mô hình thc nghim 42 5.3 Tổng thể mô hình thc nghim đư thi công 54 5.4 Kt qu mô phỏng mô hình thc nghim 56 CHNG 6: KT LUN . 59 6.1 Kt lun . 59 6.2 Hớng phát triển của đề tƠi . 60 TÀI LIU THAM KHO 61 PH LC 63 Trang viii
12. DANH ŚωH ώω ωH VIT TT ĐωKĐψ: Động cơ không đồng bộ FOC - Field Oriented ωontrol: điều khiển tựa trường DTC - Direct Torque ωontrol: điều khiển trực tiếp moment Lm: hỗ cảm giữa rotor và stator Lσs: điện cảm tiêu tán phía cuộn dây stator Lσr: điện cảm tiêu tán phía cuộn dây rotor Ls: điện cảm stator Lr: điện cảm rotor Ts: hằng số thời gian stator Tr: hằng số thời gian rotor σ : hệ số tiêu tán tổng. P (power): công suất của động cơ Pc: (pole couple): số đôi cực Rs: điện trở stator Rr: điện trở rotor J: moment quán tính TL (Torque Load): moment tải : từ thông : tốc độ Te (Torque electromagnetic): moment điện từ I, V, f: dòng điện, điện áp, tần số NPC: (neutral point clamped multi converter): Dạng nghịch lưu chứa diode kẹp ωD: nguồn một chiều. SPWM: (Sin Pulse Width Modulation): Điều chế độ rộng xung sin Am, Ac: ψiên độ đỉnh ậ đỉnh sóng điều khiển và sóng điều chế fm, fc: Tần số sóng điều khiển và sóng điều chế. Vd : điện áp nghịch lưu Trang ix
13. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Vector không gian điện áp stator và các điện áp pha 5 Hình 2.2: Chuyển hệ tọa độ cho vector không gian, từ hệ tọa độ αβ sang hệ tọa độ dp và ngược lại. 7 Hình 2.3: Biểu diễn vector không gian trên hệ tọa độ từ thông rotor 8 Hình 2.4: Mô hình đơn giản động 9 Hình 2.5: Mạch tương đương động cơ 9 Hình 2.6: Mô hình của ĐCKĐB trên hệ tọa độ stator . 11 Hình 2.7: Bộ nghich lưu áp đa bậc dạng Cascade 17 Hình 2.8: Bộ nghịch lưu áp dạng NPC 18 Hình 2.9: Bộ nghịch lưu áp dạng kẹp tụ 19 Hình 2.10 : Dạng sóng mang, sóng điều khiển và xung kích điều chế liên tục 20 Hình 2.11 : Dạng sóng mang, sóng điều khiển và xung kích điều chế gián đoạn 21 Hình 2.12: Đường đặc tuyến giữa chỉ số m và tỉ số biên độ sóng sin/biên độ sóng mang 21 Hình 2.13: Dạng sóng điều khiển và sóng mang MSPWM 22 Hình 2.14: Dạng xung kích trong MSPWM 22 Hình 2.15: Giản đồ vector điện áp bộ nghịch lưu 3 bậc 25 Hình 3.1 Sơ đồ điều khiển FOC với biến tần ba bậc . 26 Hình 3.2: Khối RFOC 27 Hình 3.3: Khối mạch kích 28 Hình 3.4: Khối nghịch lưu ba pha ba bậc NPC 28 Hình 3.5: Khối chuyển tọa độ voltage ( d - q) sang (α - β ) 29 Hình 3.6: Khối chuyển đổi hệ toạ độ điện áp (α - β ) sang (abc) . 29 Trang x
14. Hình 3.7: Khối chuyển đổi hệ toạ độ điện áp (abc)sang ( α - β ) . 30 Hình 3.8: Khối chuyển tọa độ dòng điện (α - β ) sang (abc) . 30 Hình 3.9: Mô hình động cơ KĐB ba pha 31 Hình 3.10: Khối chuyển tọa độ dòng điện (α - β ) sang (d-q) 32 Hình 3.11: Khối ước lượng từ thông rotor 33 Hình 3.12: Đáp ứng từ thông của động cơ bằng phương pháp FOC với biến tần. 34 Hình 3.13: Đáp ứng moment của động cơ bằng phương pháp FOC với biến tần. 34 Hình 3.14: Đáp ứng tốc độ của động cơ bằng phương pháp FOC với biến tần 35 Hình 4.1: Sơ đồ mô phỏng DTC 36 Hình 4.2: Sơ đồ khối ước lượng từ thông stator và moment . 36 Hình 4.3: Sơ đồ khối so sánh moment và từ thông 37 Hình 4.4: Sơ đồi khối bộ xác định góc sector 38 Hình 4.5: Sơ đồi khối bộ đóng cắt điện áp 38 Hình 4.6: Sơ đồi khối bộ nghịch lưu . 39 Hình 4.7: Đáp ứng từ thông của động cơ bằng phương pháp DTC 40 Hình 4.8: Đáp ứng moment của động cơ bằng phương pháp DTC 40 Hình 4.9: Đáp ứng tốc độ của động cơ bằng phương pháp DTC . 41 Hình 5.1: Sơ đồ tổng thể mô hình thực nghiệm 42 Hình 5.2: Cầu chỉnh lưu 6RI100G-160 và sơ đồ nguyên lý 43 Hình 5.3: Tụ HCGFA 1800F-450VDC và sơ đồ đấu tụ 43 Hình 5.4: Hình ảnh bố trí các linh kiện mạch nguồn DC 43 Hình 5.5: Sơ đồ nối dây và ảnh thực tế board mạch IGBT 44 Hình 5.6: Hình dạng và sơ đồ chân của IGBT STGW40N120KD 45 Hình 5.7: Hình dạng và sơ đồ chân của diode STTH3012 45 Hình 5.8: Sơ đồ đấu dây bộ tải RL 46 Hình 5.9: Kit vi xử lý DSP TMS320F28335 46 Hình 5.10: Sơ đồ bố trí 176 chân của F28335 49 Trang xi
15. Hình 5.11: Sơ đồ khối chức năng của DSP F28335 50 Hình 5.12: Sơ đồ nguyên lý hoạt động IGBT Driver . 50 Hình 5.13: Sơ đồ thiết kế mạch driver 51 Hình 5.14: Sơ đồ tổng quan nguyên lý hoạt động mạch cảm biến áp 52 Hình 5.15: Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến áp . 52 Hình 5.16: Board cảm biến áp 53 Hình 5.17: Mạch cảm biến dòng sử dụng ACS712 53 Hình 5.18: Nguyên lý hoạt động mạch cảm biến ACS712 54 Hình 5.19: Mặt trước mô hình thực nghiệm 55 Hình 5.20: Mặt sau mô hình thực nghiệm . 55 Hình 5.21: Điện áp pha một pha (hình 5.21a) và ba pha (hình 5.21b) 56 Hình 5.22: Điện áp dây một pha ( 5.22a) và điện áp trên tải động cơ ( 5.22b) 56 Hình 5.23: Điện áp trên tải (hình 5.23a) và phân tích sóng hài (hình 5.23b) 56 Hình 5.24: Đặc tuyến tốc độ theo moment theo giải thuật Medium PWM 57 Hình 5.25: Đặc tuyến dòng điện theo moment theo giải thuật Medium PWM 57 Hình 5.26: Đặc tuyến tốc độ theo moment theo giải thuật Space Vector PWM 58 Hình 5.27: Đặc tuyến dòng điện theo moment theo giải thuật Space Vector PWM 58 Trang xii
16. DANH SÁCH CÁC BNG BNG TRANG Bng 3.1: Tham số mô phỏng động cơ bằng phương pháp FOC với biến tần . 34 Bng 4.1: Tham số mô phỏng động cơ bằng phương pháp DTC 40 Bng 5.1: Kết quả chạy thực nghiệm với giải thuật Medium PWM . 57 Bng 5.2: Kết quả chạy thực nghiệm với giải thuật Space Vector PWM . 58 Trang xiii
17. Lun văn Thc sĩ GVHD: PGS. TS. Dương Hoài Nghĩa CHNG 1 TNG QUAN 1.1. ĐẶT VN Đ. - Cùng vi s phát trin ngƠy cƠng ln mnh ca các ngƠnh công nghip, đặc bit lƠ ngƠnh điu khin t đng, yêu cu cht lợng đi vi các loi máy móc ngƠy cƠng cao: c cu máy móc đòi hi phi đt đ nhanh, nhy, chính xác cao, năng lợng phi đợc sử dng có hiu qu. - Đng c tuyn tính (Linear Motor) chính thức đợc công nhn từ nhng năm 1970 tuy nhiên chúng không đợc sử dng rng rưi bi vì có nhng khó khăn mƠ chúng mang li: khó điu khin vƠ cht lợng thp. Tuy nhiên, cùng vi s phát trin mnh m ca công ngh ch to các thit bị bán dn công sut vƠ các b vi xử lỦ có kh năng xử lỦ mnh m, nhng khó khăn đó đư đợc khc phc. Đng c tuyn tính hin nay đợc xem lƠ công ngh mi. - Vi nhng u đim ca mình đng c tuyn tính đang đợc xem lƠ mt trong nhng gii pháp cho nhng vn đ đư nêu trên. Mt s u đim ni bt ca đng c tuyn tính: Tc đ cao, đ chính xác cao, đáp ứng nhanh, đ bn c hc cao. - Các h truyn đng sử dng đng c tuyn tính đợc ứng dng trong nhiu lĩnh vc: Vn chuyn (tƠu cao tc), công ngh robot vƠ gia công vt liu, các thit bị nơng, các thit bị nén vƠ bm, thit bị phóng tên lửa, các loi cửa trợtầ 1.2. MC ĐệCH NGHIểN CU. - Nghiên cứu mô hình ca đng c không đng b ba pha rotor lng sóc. - Nghiên cứu lỦ thuyt, cu trúc ca h thng điu khin FOC ca ĐCKĐB ba pha rotor lng sóc vi bin tn đa bc. - Nghiên cứu lỦ thuyt điu khin cùa h thng điu khin DTC ca ĐCKĐB ba pha rotor lng sóc vi bin tn đa bc. - Nghiên cứu mô hình thc nghim bin tn đa bc. 1.3. ĐI TỢNG VÀ PHM VI NGHIểN CU. - Đi tợng nghiên cứu: HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 1
18. Lun văn Thc sĩ GVHD: PGS. TS. Dương Hoài Nghĩa + Đng c KĐB ba pha rotor lng sóc. + Phn mm Matlab/Sinmulink đ mô phng h thng. + Bin tn đa bc - Phm vi nghiên cứu: + Điu khin ĐCKĐB ba pha rotor lng sóc dùng phng pháp điu khin FOC vƠ DTC vi bin tn 3 bc. + Xơy dng b điu khin, mô phng trên Matlab vƠ chy thc nghim. 1.4. PHNG PHỄP NGHIểN CU. - Nghiên cứu lỦ thuyt: Ngi nghiên cứu tìm hiu các tƠi liu h trợ có liên quan đn đng c, bin tn, phng pháp điu khin FOC, DTC. Qua đó ngi thc hin đa ra nhng nhn định vƠ rút ra đợc ni dung cn trình bƠy trong lun văn. Bên cnh vic rút ra nhng nhn định, phng pháp nghiên cứu lỦ thuyt còn giúp cho ngi nghiên cứu hiu đợc cách thức thc hin mô phng trong môi trng Matlab/Simulink. - Nghiên cứu mô hình thc nghim: Tin hƠnh nghiên cứu xơy dng vƠ mô hình thc nghim đ kim nghim li kt qu mô phng bng lỦ thuyt. - Lun văn thc sĩ Huỳnh Thanh Tng, Điu khin đng c không đng b ba pha dùng phng pháp tuyn tính hóa vƠo ra, năm 2015. - Lun văn thc sĩ Nguyn Văn Bn, Điu khin đng c không đng b ba pha bng phng pháp BackStepping, năm 2015. - Lun văn thc sĩ Bùi Thanh Hiu, Xơy dng mô hình thc nghim cho mch ngun ba pha mch NPC ba bc năm 2013. 1.5. ụ NGHĨA THC TIN CA LUN VĂN. - Đ tƠi đợc nghiên cứu thƠnh công s góp phn kim chứng vƠ phát trin phng pháp điu khin FOC vƠ DTC đng c KĐB vi bin tn đa bc, mt phng pháp điu khin linh hot, toƠn din trong không gian trng thái vƠo đi tợng điu khin đang đợc sử dng rng rưi hin nay lƠ ĐCKĐB ba pha rotor lng sóc. Đơy s lƠ c s đ xơy dng các h thng điu khin có cht lợng cao v đ HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 2
19. Lun văn Thc sĩ GVHD: PGS. TS. Dương Hoài Nghĩa chính xác, n định vƠ tha mưn đi vi h thng truyn đng có yêu cu nghiêm ngặt v mặt đng hc. - Lĩnh vc truyn đng sử dng đng c tuyn tính đợc coi lƠ mt lĩnh vc mi trên th gii. Vì vy, nghiên cứu v nó cũng lƠ thc hin nm bt xu th mi ca các h truyn đng hin đi. Điu nƠy cƠng có Ủ nghĩa trong thc t phát trin các ngƠnh công nghip nc ta. 1.6. CU TRỎC CA LUN VĂN. Chng 1: TNG QUAN Chng 2: C S Lụ THUYT Chng 3: MÔ PHNG BNG PHNG PHÁP FOC ĐIU KHIN ĐNG C VI BIN TN ĐA BC Chng 4: MÔ PHNG BNG PHNG PHÁP DTC ĐIU KHIN ĐNG C Chng 5: XỂY DNG MÔ HÌNH THC NGHIM CHO MCH NGUN BA PHA MCH NPC BA BC Chng 6: KT LUN HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 3
20. Lun văn Thc sĩ GVHD: PGS. TS. Dương Hoài Nghĩa CHNG 2 C SỞ Lụ THUYT 2.1. MÔ HÌNH ĐNG C KHÔNG ĐNG B BA PHA. 2.1.1. H phng trình c bn ca đng c không đng b ba pha. Đng c không đng b đợc mô t bi mt h phng trình vi phơn bc cao. Vi cu trúc phơn b các cun dơy phức tp v mặt không gian vì các mch từ móc vòng ta phi chp nhn mt s các điu kin sau đơy khi mô hình hóa đng c. Các cun dơy đu có các thông s nh nhau vƠ đợc b trí mt cách đi xứng v mặt không gian. B qua các tn hao trong lõi st từ, không xét ti nh hng ca tn s vƠ thay đi ca nhit đ đi vi đin tr, đin cm ti các cun dơy. B qua bưo hòa mch từ, t cm vƠ h cm ca mi cun dơy đợc coi lƠ tuyn tính. Dòng từ hóa vƠ từ trng đợc phơn b hình sin trên b mặt khe từ. Ta s sử dng các mô hình trong không gian trng thái đ mô t đng c. Đin áp ba pha cp cho đng c tha mưn phng trình: usa(t) + usb(t) + usc(t) = 0 (2.1.1) Trong đó: usa (t) = u s cos( s t) (2.1.2a) 0 usb (t) = u s cos( s t - 120 ) (2.1.2b) 0 usc (t) = u s cos( s t + 120 ) (2.1.2c) Vi ss = 2πf . fs lƠ tn s ca mch stator. us lƠ biên đ ca đin áp pha Vector không gian ca đin áp stator đợc định nghĩa nh sau : 2 u(t) u(t) u (t) u(t) (2.1.3) s3 sa sb sc 2 00 u(t) u (t) u (t)ej120 u (t)e j240 (2.1.4) s3 sa sb sc HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 4
21. Lun văn Thc sĩ GVHD: PGS. TS. Dương Hoài Nghĩa 2.1.1.1. Mô t vector trên h ta đ c định stator. Vector không gian đin áp stator lƠ mt vector có modul xác định quay trên mặt phẳng phức vi tc đ góc vƠ to vi trc thc mt góc ts . Đặt tên cho trc thc lƠ α vƠ trc o lƠ β , vector không gian có th đợc mô t thông qua hai giá trị thc usα vƠ o usβ lƠ hai thƠnh phn ca vector. H ta đ nƠy lƠ h ta đ stator c định, gi tt lƠ h ta đ αβ . Hình 2.1: Vector không gian đin áp stator vƠ các đin áp pha Bng cách tính hình chiu các thƠnh phn ca vector không gian đin áp stator lên trc pha α,β , có th xác định các thƠnh phn theo phng pháp hình hc: uusa s α 13 (2.1.5) usb u s u 22α sβ uu sα sa Hay 1 (2.1.6) u (u + 2u ) sβ sα sb 3 Theo phng trình (2.1.1) vƠ da trên hình 2.1 thì chỉ cn xác định hai trong ba đin áp stator lƠ có th tính đợc vector u s . Có th xác định ma trn chuyn đi abc αβ theo phng pháp đi s: HVTH: Lê Khắc Thịnh Trang 5
22. S K L 0 0 2 1 5 4