Luận văn Nghiên cứu phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ bằng phương pháp điều khiển vectơ và xây dựng mô hình mô phỏng các khối điều khiển này bằng phần mềm Matlab Simulink

Hiện nay, trong các hệ truyền động điện của các dây truyền công nghệ hiện đại, động cơ không đồng bộ đang đư¬ợc ứng dụng rất rộng rãi bởi nó có nhiều ¬ưu điểm so với động cơ một chiều. Tuy nhiên do cấu trúc phi tuyến đa thông số, nên việc điều khiển đông cơ không đồng bộ gặp nhiều khó khăn. Những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, công nghệ vi điện tử, khoa học máy tính, công nghệ bán dẫn công suất và kỹ thuật điều khiển đã tạo sự chuyển biến cơ bản trong hư¬ớng đi cho giải pháp tự động hoá công nghiệp, nhiều ph¬ương pháp điều khiển hiện đại, hiệu quả đã được đề xuất cho việc điều khiển động cơ không đồng bộ. Đặc biệt, ph¬ương pháp điều khiển véc tơ là một ph¬ương pháp tin cậy và hiệu quả để điều khiển các hệ động cơ không đồng bộ nhờ đó có thể thay thế dần động cơ một chiều. Để đ¬ưa lý thuyết vào thực tế hiệu quả, nhằm giảm đ¬ược giá thành cũng như¬ đảm bảo an toàn trong thực nghiệm, chúng ta sử dụng các công cụ mô phỏng mạnh để mô phỏng, đặc biệt là Matlab Simulink. Quá trình phân tích và mô phỏng không những làm sáng tỏ, tư¬ờng minh và trực quan các vấn đề của các thuật toán mà lý thuyết đ¬ưa ra, là công cụ tốt để nghiên cứu và học tập mà còn cho phép chúng ta nghiên cứu bản chất vật lý, các quá trình điện từ xảy ra trong các kênh năng l¬ượng và kênh điều khiển của truyền động điện xoay chiều 3 pha; giúp giảm chi phí trong quá trình thực nghiệm và là một công đoạn không thể thiếu đư¬ợc trong quy trình áp dụng các công nghệ mới từ lý thuyết vào thực tế. Mục đích của đề tài đư¬ợc thể hiện rõ qua tên của đề tài là nghiên cứu phân tích tổng hợp và mô phỏng truyền động điện xoay chiều điều khiển vec-tơ trên cơ sở ứng dụng Matlab Simulink nhằm đi sâu nghiên cứu phư-ơng pháp điều khiển động cơ không đồng bộ bằng phư¬ơng pháp điều khiển vec-tơ và xây dựng mô hình mô phỏng các khối điều khiển này bằng phần mềm Matlab Simulink Cấu trúc của luận văn gồm: phần mở đầu; ch¬ương 1, 2, 3 và 4; phần kết luận chung; tài liệu tham khảo; phụ lục. Nội dung chính của luận văn: Chư¬ơng 1 chủ yếu nghiên cứu về các phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha Ch¬ương 2 tập chung xây dựng động học hệ điều khiển vecto động cơ điện xoay chiều ba pha Chư¬ơng 3 mang tính giơí thiệu về Matlab- Simulink công cụ phân tích và mô phỏng các hệ thống động học Chương 4 xây dựng mô hình vật lý mô phỏng truyền động điện ba pha điều khiển véc tơ bằng Matlab – Simulink.

doc106 trang | Chia sẻ: tuandn | Ngày: 15/04/2013 | Lượt xem: 6411 | Lượt tải: 47download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Nghiên cứu phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ bằng phương pháp điều khiển vectơ và xây dựng mô hình mô phỏng các khối điều khiển này bằng phần mềm Matlab Simulink, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Mở đầu Hiện nay, trong các hệ truyền động điện của các dây truyền công nghệ hiện đại, động cơ không đồng bộ đang được ứng dụng rất rộng rãi bởi nó có nhiều ưu điểm so với động cơ một chiều. Tuy nhiên do cấu trúc phi tuyến đa thông số, nên việc điều khiển đông cơ không đồng bộ gặp nhiều khó khăn. Những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, công nghệ vi điện tử, khoa học máy tính, công nghệ bán dẫn công suất và kỹ thuật điều khiển đã tạo sự chuyển biến cơ bản trong hướng đi cho giải pháp tự động hoá công nghiệp, nhiều phương pháp điều khiển hiện đại, hiệu quả đã được đề xuất cho việc điều khiển động cơ không đồng bộ. Đặc biệt, phương pháp điều khiển véc tơ là một phương pháp tin cậy và hiệu quả để điều khiển các hệ động cơ không đồng bộ nhờ đó có thể thay thế dần động cơ một chiều. Để đưa lý thuyết vào thực tế hiệu quả, nhằm giảm được giá thành cũng như đảm bảo an toàn trong thực nghiệm, chúng ta sử dụng các công cụ mô phỏng mạnh để mô phỏng, đặc biệt là Matlab Simulink. Quá trình phân tích và mô phỏng không những làm sáng tỏ, tường minh và trực quan các vấn đề của các thuật toán mà lý thuyết đưa ra, là công cụ tốt để nghiên cứu và học tập mà còn cho phép chúng ta nghiên cứu bản chất vật lý, các quá trình điện từ xảy ra trong các kênh năng lượng và kênh điều khiển của truyền động điện xoay chiều 3 pha; giúp giảm chi phí trong quá trình thực nghiệm và là một công đoạn không thể thiếu được trong quy trình áp dụng các công nghệ mới từ lý thuyết vào thực tế. Mục đích của đề tài được thể hiện rõ qua tên của đề tài là nghiên cứu phân tích tổng hợp và mô phỏng truyền động điện xoay chiều điều khiển vec-tơ trên cơ sở ứng dụng Matlab Simulink nhằm đi sâu nghiên cứu phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ bằng phương pháp điều khiển vec-tơ và xây dựng mô hình mô phỏng các khối điều khiển này bằng phần mềm Matlab Simulink Cấu trúc của luận văn gồm: phần mở đầu; chương 1, 2, 3 và 4; phần kết luận chung; tài liệu tham khảo; phụ lục. Nội dung chính của luận văn: Chương 1 chủ yếu nghiên cứu về các phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha Chương 2 tập chung xây dựng động học hệ điều khiển vecto động cơ điện xoay chiều ba pha Chương 3 mang tính giơí thiệu về Matlab- Simulink công cụ phân tích và mô phỏng các hệ thống động học Chương 4 xây dựng mô hình vật lý mô phỏng truyền động điện ba pha điều khiển véc tơ bằng Matlab – Simulink. Trong quá trình làm luận văn, được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn TS Phạm Tuấn Thành và các thầy giáo trong bộ môn kỹ thuật điện, khoa kỹ thuật điều khiển. Đến nay, luận văn đã hoàn thành với đầy đủ nội dung, yêu cầu đề ra. Tuy nhiên mặc dù đã rất cố gắng nhưng do khả năng kiến thức của bản thân còn hạn chế, thời gian có hạn nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự giúp đỡ, chỉ bảo của các thầy giáo, sự góp ý chân thành của các bạn đồng nghiệp để bản luận văn được hoàn thiện hơn. Trước hết, tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới sự giúp đỡ chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của Tiến sĩ Phạm Tuấn Thành. Thầy đã gợi mở hướng nghiên cứu và đã tận tình hướng dẫn với những ý kiến cụ thể, sâu sắc, tạo điều kiện giúp tôi từng bước hoàn thiện, nâng cao khả năng nghiên cứu trong quá trình thực hiện luận văn này. Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo và các cán bộ, nhân viên thuộc Khoa Kỹ thuật Điều khiển, Học Viện Kỹ thuật Quân sự đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian thực hiện luận văn tại Học Viện. Tôi xin chân thành cảm ơn một số đồng nghiệp, bạn cùng lớp đã có những đóng góp nhất định đối với công việc học tập, nghiên cứu của tôi trong thời gian qua. Chương 1 Tổng quan các phương pháp điều khiển Động cơ không đồng bộ ba pha 1.1 Tổng quan về động cơ không đồng bộ ba pha 1.1.1 Đặc điểm chung của động cơ xoay chiều ba pha Ngày nay, động cơ xoay chiều ba pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và chiếm một tỉ lệ lớn so với các động cơ khác. ưu điểm của động cơ xoay chiều là cấu tạo đơn giản, làm việc chắc chắn, giá thành hạ, vận hành an toàn, chịu được điều kiện làm việc môi trường khắc nhiệt, nối trực tiếp với lưới điện áp xoay chiều ba pha nên không cần dùng đến bộ biến đổi. Tuy nhiên nhược điểm cơ bản của động cơ này là hệ số cos( không cao, đặc tính điều chỉnh (khi mở, khi điều chỉnh tần số, ổn định và khống chế tốc độ) phức tạp nên gặp khó khăn trong qúa trình điều chỉnh. Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của điện tử công suất, vi xử lý, tin học, đã cho phép giải quyết những bài toán phức tạp trong vấn đề điều khiển động cơ xoay chiều ba pha, đáp ứng thời gian thực với chất lượng điều khiển cao, khắc phục được những hạn chế trước đây (mở rộng dải điều chỉnh, điều chỉnh với độ chính xác cao) và dần dần thay thế hệ truyền động một chiều. 1.1.2 Đặc tính cơ của động cơ điện xoay chiều ba pha Khi coi ba pha động cơ là đối xứng, được cấp bởi nguồn xoay chiều hình sin ba pha đối xứng và mạch từ động cơ không bão hoà thì có thể xem xét động cơ qua sơ đồ thay thế một pha. Đó là sơ đồ điện một pha phía stator với các đại lượng điện ở mạch rotor đã quy đổi về stator, như hình 1.1a,b. Đường đặc tính của động cơ điện xoay chiều ba pha là một đường tương đối phức tạp gồm có hai đoạn AK và BK (hình 1.1c). Trong đó: - Đoạn AK gần thẳng và cứng. Trên đoạn này, mômen của động cơ tăng thì tốc độ của động cơ giảm. Do vậy, động cơ làm việc trong vùng đặc tính này sẽ ổn định. Hình 1.1 Đặc tính cơ của động cơ điện xoay chiều ba pha và sơ đồ thay thế tương đương Giả sử động cơ đang làm việc tại điểm P với mômen cản Mp xuống Mq thì động cơ sẽ tăng tốc theo đặc tính từ P đến Q và mômen động cơ giảm đi. Tại điểm Q thì mômen động cơ MĐ = MQ và động cơ sẽ làm việc ổn định tại điểm làm việc mới (Q) với tốc độ (Q lớn hơn trước ((Q > (P). Ngược lại khi tải tăng từ MP lên MS thì bằng cách lý giải tương tự, động cơ sẽ chuyến tới điểm làm việc S tốc độ thấp hơn và mômen lớn hơn. - Đoạn KB cong với độ dốc dương, đoạn này động cơ làm việc không ổn định. Giả sử với MR, động cơ làm việc tại điểm R trên đoạn NK của đặc tính cơ. Khi tải bị biến động, chẳng hạn tải tăng lên thì tốc độ động cơ bị giảm theo đặc tính về phía B như khi đó mômen của động cơ lại giảm nên động cơ không thể lấy lại được sự cân bằng giữa mômen động cơ và mômen tải. Kết quả, động cơ tiếp tục giảm tốc độ cho tới khi dừng (điểm B). Trên đường đặc tính cơ tự nhiên điểm B ứng với tốc độ ( = 0 (s=1) làm tròn nhiệm vụ mở máy Mmm.  (1.1) K là điểm giới hạn mà tại đó  Điểm A ứng với mômen cản bằng 0 (MC=0) và tốc độ đồng bộ:  (1.2) Hệ số tới hạn:  (1.3) 1.1.3 Các đặc điểm điều chỉnh khi sử dụng biến tần Mô hình tổng quát điều khiển động cơ bằng biến tần như hình 1.2 Hình 1.2 Mô hình điều khiển động cơ bằng biến tần Tuỳ theo hệ điều khiển biến tần - động cơ mà người ta phân biến tần thành hai loại chính: - Biến tần trực tiếp: là loại biến tần có tần số đầu ra luôn nhỏ hơn tần số đầu vào (thường nhỏ hơn 50Hz) dùng cho các hệ truyền động công suất lớn. Loại này biến đổi thẳng dòng điện xoay chiều tần số f1 thành f2, không qua khâu chỉnh lưu (CL) nên hiệu suất cao hơn loại biến tần độc lập (biến tần gián tiếp) nhưng việc thay đổi tần số ra khó khăn và phụ thuộc vào tần số vào f1. - Biến tần gián tiếp nguồn áp: là loại biến tần dùng cho hệ truyền động nhiều động cơ, bộ điều khiển biến tần này có thêm bộ điều chế độ rộng xung cho chất lượng điều chỉnh điện áp cao hơn. Biến tần loại này, dòng điện xoay chiều tần số f1 được chỉnh lưu thành dòng điện một chiều (tần số f = 0), rồi lại được biến đổi thành dòng xoay chiều tần số f2. Đây là loại biến tần được dùng phổ biến hơn vì tần số f2 cần phải có hoàn toàn không phụ thuộc vào f1 mà chỉ phụ thuộc vào mạch điều khiển. Biến tần cho phép ta thay đổi tần số nguồn cấp cho động cơ không đồng bộ, tốc độ quay của động cơ được xác định như sau:  (1.4) Trong đó: ( - tốc độ quay của động cơ p - số đôi cực s - độ trượt của tần số fs - tần số của nguồn cung cấp Từ biểu thức trên ta thấy khi thay đổi tần số nguồn cấp thì tốc độ ( thay đổi, động cơ không đồng bộ trong hệ biến tần - động cơ được coi như một đối tượng điều khiển có nhiều tham số. Trong đó đại lượng đầu vào là điện áp Us, tần số fs, đại lượng đầu ra là tốc độ (, mômen và vị trí, ngoài ra còn có đại lượng mômen tới hạn (Mth). Bài toán điều khiển động cơ không đồng bộ có thể gọi là bài toán phi tuyến vì có nhiều tham số: tốc độ, mômen, dòng điện, từ thông, điện áp, trở kháng, phụ thuộc vào tần số nguồn cung cấp. Để đảm bảo chỉ tiêu và đặc tính điều chỉnh ta thực hiện điều chỉnh cả điện áp nguồn cấp sao cho đảm bảo tỉ số . Đối với hệ điều khiển dùng biến tần nguồn áp cần đảm bảo cho mômen không đổi và tổn thất nhỏ nhất trong toàn bộ dải điều chỉnh. 1.2 Tổng quan về các phương pháp điều khiển Ta biết rằng , tốc độ của động cơ không đồng bộ có thể điều chỉnh được bằng cách thay đổi thông số của điện áp nguồn. Cụ thể là thay đổi biên độ điện áp đặt vào các cuộn dây stator hoặc thay đổi tần số của dòng điện stator. Do đó ta có thể chia các phương pháp điều chỉnh này thành 2 phương pháp: phương pháp điều khiển biên độ điện áp và phương pháp điều khiển tần số. Sơ đồ tổng quát của hệ Truyền động điện xoay chiều 3 pha có bộ biến đổi thông số nguồn được trình bày trên hình 1.3. Hình 1.3 Sơ đồ tổng quát hệ TĐĐ có bộ điều chỉnh thông số nguồn. 1.2.1 Phương pháp điều khiển biên độ: Để điều chỉnh điện áp, người ta dùng bộ biến đổi điện áp để có điện áp ra thay đổi tuỳ theo tín hiệu đặt điều khiển Uđk. Trong thực tế có nhiều loại bộ biến đổi điện áp xoay chiều: Biến áp tự ngẫu, khuếch đại từ, bộ điều chỉnh tiristor, bộ điều chỉnh xung. Hệ TĐĐ dùng biến áp tự ngẫu có cấu trúc đơn giản, nhưng các chỉ tiêu chất lượng không cao và khó tự động hoá, nên hệ này rất ít được ứng dụng. Ba loại sau có cải thiện được các đặc tính điều chỉnh, cho phép khả năng tự động hoá nên được sử dụng nhiều hơn. Phương pháp điều khiển điện áp còn bộc lộ nhiều nhược điểm như: tổn thất lớn, độ chính xác chưa cao... Hệ truyền động điện dùng phương pháp điều áp nói chung có một nhược điểm rất lớn, đó là gặp nhiều khó khăn trong vấn đề đảo chiều động cơ. 1.2.2. Phương pháp điều khiển tần số Để thực hiện điều tần người ta dùng bộ biến tần để làm thay đổi tần số điện áp cấp cho stator theo đúng quy luật của tín hiệu đặt. Ta có thể chia các bộ biến tần thành 2 loại: Biến tần dùng máy điện và biến tần dùng van. Nói chung, các bộ biến tần dùng máy điện đều phức tạp, sử dụng nhiều máy điện trong đó có máy điện một chiều, công suất tổng cộng lớn, hiệu suất thấp và khó điều chỉnh. Do đó các bộ biến tần dùng máy điện trong thực tế ít được sử dụng. Các bộ biến tần dùng van có thể được phân thành ba loại: biến tần trực tiếp, biến tần có khâu trung gian một chiều và biến tần có khâu trung gian xoay chiều. Các bộ biến tần này đều sử dụng van điều khiển động lực (Thyristors). Khi sử dụng phương pháp điều tần cần chú ý rằng: máy điện được chế tạo để làm việc ở một tần số định mức, nên khi thay đổi tần số thì chế độ làm việc của máy điện sẽ bị thay đổi vì tần số ảnh hưởng trực tiếp đến từ thông máy điện. Do đó dễ gây hiện tượng quá tải về dòng (khi tần số quá lớn) hoặc nóng máy (khi tần số quá nhỏ). Cho nên, khi điều tần người ta phải đồng thời thay đổi biên độ điện áp đặt lên stator. Mặc dù phương pháp điều tần đã khắc phục được nhiều nhược điểm so với phương pháp điều áp, đó là: nâng cao được các chỉ tiêu chất lượng, dễ dàng trong việc đảo chiều động cơ. Tuy nhiên việc điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều vẫn còn gặp rất nhiều khó khăn, bởi vì động cơ xoay chiều là phần tử phi tuyến mạnh, phần cảm và phần ứng không tách biệt nên rất khó khăn khi điều chỉnh tốc độ và mômen . 1.2.3. Điều khiển điện áp - tần số không đổi Chế độ làm việc của động cơ khi điều khiển điện áp - tần số không đổi được phân tích trên cơ sở giả thiết: điện áp stato có dạng hình sin đối xứng ở ba pha, có trị số biên độ và tần số không đổi. Với giả thiết đó có thể bỏ qua hiệu ứng bề mặt; điện trở stato không đổi, điện trở từ hoá có thể bỏ qua. Sức điện động stato Es sinh ra bởi từ thông khe hở sẽ nhỏ hơn điện áp stato Us một lượng sụt áp trên trở kháng tản từ stato. Do bỏ qua các thành phần sóng hài của sức từ động nên từ thông khe hở sẽ có dạng hình sin và từ thông móc vòng mỗi vòng dây cũng là hàm hình sin. Từ thông móc vòng một vòng dây stato có dạng: ( = (m.sin(st ; (1.5) Trong đó: (s = 2(fs – tần số góc của điện áp nguồn cung cấp. Sức điện động ứng với một vòng dây stato là: es =  = (s.(m.cos(st ; (1.6) và trị số hiệu dụng sức điện động stato là: Es = (s.(m.Kw.N1/ = 4,44.Kw.fs.N1.(m ; (1.7) Với N1 là số vòng dây nối tiếp của một pha; Kw là hệ số dây quấn. Từ biểu thức (1.7) thấy rằng (m sẽ tỉ lệ với tỉ số Es/(s hoặc Es/fs. Khi điều khiển tần số, nếu giữ từ thông khe hở không đổi thì động cơ sẽ được sử dụng hiệu quả nhất, tức là khả năng sinh mômen lớn nhất. Từ thông khe hở không đổi khi duy trì tỉ số Es/fs không đổi. Nếu sụt áp trên tản từ bé có thể bỏ qua thì sức điện động Es sẽ xấp xỉ bằng điện áp Us. Do đó từ thông khe hở sẽ được duy trì gần không đổi khi duy trì tỉ số Us/fs hằng số. Đây là nội dung cơ bản của luật điều khiển điện áp - tần số không đổi và phương pháp điều khiển này được sử dụng phổ biến trong các hệ điều khiển hở đơn giản. Điều khiển từ thông khe hở không đổi: Điều khiển từ thông khe hở không đổi, động cơ không đồng bộ 3 pha có khả năng sinh mômen lớn trong dải điều chỉnh tốc độ rộng, ngay cả ở dải tần số thấp khi ảnh hưởng của điện trở stato lớn. Để duy trì được từ thông khe hở không đổi trong dải tốc độ rộng, sức điện động stato sẽ được điều chỉnh tỉ lệ với tần số stato thay cho phương pháp điều chỉnh tỉ lệ điện áp - tần số không đổi như đã trình bày ở mục 1.2.3. Sức điện động stato Es được tính theo công thức (1.7) : Es = (s.(m.Kw.N1/ = 4,44.Kw.fs.N1.(m Từ sơ đồ thay thế hình T của ĐCKĐBBP có: Es = j.Xm.Im = j.(m.Lm.Im. (1.8) Trong đó: Lm - điện cảm từ hoá. Im – dòng điện từ hoá. (s – tần số góc nguồn stato. Các biểu thức trên cho thấy từ thông khe hở tỉ lệ với tỉ số Es/(s và do đó tỉ lệ với tích số Lm.Im. Do đó điều khiển từ thông khe hở không đổi sẽ đồng nghĩa với điều chỉnh tỉ số Es/(s không đổi. Nếu mạch từ động cơ không bão hoà và Lm là hằng số, từ thông khe hở sẽ tỉ lệ với dòng từ hoá. ở chế độ non tải, dòng điện từ hoá sẽ có giá trị lớn tương đối với giá trị ở chế độ làm việc bình thường của động cơ. 1.2.4. Phương pháp điều khiển vectơ Nguyên lý điều khiển vectơ động cơ không đồng bộ là chiếu các tham số dòng điện, điện áp, từ thông lên các trục tọa độ (( từ đó qua các bộ biến đổi thay đổi các tham số để điều khiển động cơ. Sự tương tác này được trình bày trên hình 1.4. ở động cơ một chiều bỏ qua phản ứng phần ứng và giả thiết mạch từ không bão hoà mômen động cơ một chiều được tính như sau: M = K(m Iư = K’Ikt Iư (1.9) Trong đó: M: là mômen quay của động cơ (m là từ thông của động cơ Iư là dòng điện phần ứng Ik là dòng điện kích từ K, K’ là các hằng số Ta nhận thấy rằng dòng điện phần ứng và dòng điện kích từ (hoặc từ thông) không phụ thuộc vào nhau. Do đó có thể điều khiển độc lập dòng kích từ và dòng phần ứng để đạt được đặc mômen là tối ưu. Duy trì Ikt= const mômen được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh dòng điện phần ứng. Phương pháp điều khiển này có thể áp dụng cho việc điều khiển động cơ không đồng bộ nếu sử dụng khái niêm không gian vectơ. Với ý tưởng định nghĩa vectơ không gian dòng điện của động cơ và mô tả động cơ ở hệ toạ độ quay với tốc độ đồng bộ (s (0dq) các đại lượng dòng điện, điện áp và từ thông khi đó là các đại lượng một chiều. Vectơ dòng điện có thể tách ra hai thành phần trên hai trục vuông góc d và q là Ids và Iqs . Mômen động cơ không đồng bộ là hàm của từ thông và dòng điện stato. Bằng cách chọn trục d trùng với trục từ thông rôto phương trình từ thông và mômen được viết như sau:  (1.10a)  (1.10b) Trong đó: (dr: Hình chiếu của vector từ thông rotor trên trục d. Ids, Iqs: Hình thiếu của vector dòng điện stator trên hai trục d và q. M: Mômen quay của động cơ. Lr, Lm: điện cảm rotor, hỗ cảm giữa stator và rotor. pc: Số đôi cực của động cơ Tr: hằng số thời gian rotor p: toán tử laplac Phương trình (1.10a) chỉ ra rằng từ thông rotor có thể được tăng giảm gián tiếp thông qua tăng giảm Ids. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng quan hệ (1.10a) giữa hai đại lượng (ds và Ids là quan hệ trễ bậc nhất với hằng số thời gian Tr. Nếu thành công trong việc áp đặt nhanh và chính dòng Ids, có thể coi Ids là đại lượng điều khiển từ thông, nó tương ứng với Ik trong động cơ một chiều kích từ độc lập. Mặt khác, tại mỗi thời điểm làm việc của cộng cơ, từ thông đã giữ ổn định, khi đó, quan hệ (1.10b) cho thấy rằng mômen M có thể được điều khiển thông qua việc điều khiển Iqs. Do đó Iqs còn được gọi là dòng tạo momen quay và nó tuơng ứng với dòng phần ứng Iư trong động cơ một chiều kích từ độc lập. Phương pháp điều khiển tách rời hai thành phần dòng điện stato có thể được minh hoạ bằng đồ thị pha hình 1.5 Thành phần dòng điện stato trên trục q (Iqs) là thành phần sinh mômen và sẽ tương ứng với công suất tác dụng truyền qua khe hở Uqs Iqs Thành phần dòng điện stato trên trục d (Ids) là thành phần sinh từ thông và sẽ tương ứng với công suất phản kháng truyền qua khe hở Uqs Ids Các thành phần dòng điện trên hai trục có thể thay đổi một cách độc lập nhau. Với đồ thị hình 1.5a thành phần dòng điện Idsduy trì không đổi tương ứng với từ thông rôto được duy trì không đổi, mômen động cơ thay đổi khi thay đổi thành phần Iqs (từ Iqs1đến Iqs2). Kết quả vectơ dòng điện stato thay đổi từ Is1đến Is2. Rõ ràng trong trường hợp này cả biên độ và góc pha của vectơ dòng điện stato thay đổi. Tương tự như vậy hình 1.5b thành phần Iqsđược duy trì không đổi, thay đổi thành phần Ids sẽ làm thay đổi độ lớn và góc pha của vectơ dòng điện stato. Ta có sơ đồ khối của hệ thống điều khiển vectơ của động cơ không đồng bộ trình bày trên hình 1.6. Hình 1.6 không vẽ bộ nghịch lưu và coi các thành phần dòng điện 3 pha chuẩn ia*, ib*, ic* nhận được từ hệ thống điều khiển. Bằng hai phép biến đổi (abc/((),(((/dq) với góc quay từ trường (s ta nhận được các thành phần Ids và Iqs đặt vào mô hình động cơ ở hệ toạ độ quay đồng bộ. 1.3 Phân tích so sánh các phương pháp điều khiển. Vậy để điều khiển động cơ không đồng bộ 3pha có nhiều phương pháp, mỗi phương pháp có ưu, nhược điểm riêng. - Với phương pháp điều khiển biên độ có cấu tạo đơn giản nhưng chỉ tiêu chất lượng không cao và khó tự động hoá, nên hệ này rất ít được ứng dụng. Phương pháp điều khiển điện áp còn bộc lộ nhiều nhược điểm như: tổn thất lớn, độ chính xác chưa cao... Hệ truyền động điện dùng phương pháp điều áp nói chung có một nhược điểm rất lớn, đó là gặp nhiều khó khăn trong vấn đề đảo chiều động cơ. - Với phương pháp điều khiển tần số: Mặc dù phương pháp điều tần đã khắc phục được nhiều nhược điểm so với phương pháp điều áp, đó là: nâng cao được các chỉ tiêu chất lượng, dễ dàng trong việc đảo chiều động cơ. Tuy nhiên việc điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều vẫn còn gặp rất nhiều khó khăn, bởi vì động cơ xoay chiều là phần tử phi tuyến mạnh, phần cảm và phần ứng không tách biệt nên rất khó khăn khi điều chỉnh tốc độ và mômen . - ở hệ truyền động điện xoay chiều ba pha, khi áp dụng phương pháp điều khiển véc tơ thì việc điều khiển từ thông và momen quay của động cơ cũng tương tự như đối với động cơ điện một chiều. Như vậy, khi áp dụng phương pháp điều khiển véc tơ ta đã tạo ra một công cụ cho phép tách các thành phần dòng tạo từ thông và tạo momen quay từ dòng điện xoay chiều ba pha chảy trong cuộn dây stato của động cơ. Hơn nữa khi sử dụng phương pháp điều khiển véc tơ chúng ta có thể xây dựng được một hệ thống truyền động điện có chất lượng điều khiển rất cao ở cả bốn góc phần tư. Kết luận chương 1 Trong chương 1 ta đã xây dựng được các phư

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docLUAN VAN HOAN CHINH.doc
  • docDanh muc hinh ve.doc
  • docMuc luc.doc
  • docphu luc.doc
  • doctom tat lv.doc
Luận văn liên quan