TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
G IỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ (ĐCKĐB)
ĐCKĐB là máy điện xoay chiều hai dây quấn, trong đó chỉ có dây quấn sơ cấp nhận điện từ lưới điện xoay chiều, còn dây quấn thứ cấp được nối tắt hoặc khép kín qua điện trở Dòng điện trong cuộn dây thứ cấp được sinh ra nhờ cảm ứng điện từ và có tần số phụ thuộc vào tốc độ rotor.
Máy điện không đồng bộ chủ yếu được sử dụng làm động cơ, là loại phổ biến nhất hiện nay, ít khi được dùng làm máy phát So với động cơ một chiều, máy điện không đồng bộ có nhiều ưu điểm như cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá thành thấp và vận hành tin cậy Đặc biệt, nó có thể sử dụng trực tiếp lưới điện 3 pha mà không cần thiết bị biến đổi kèm theo.
Động cơ điện được phân loại thành nhiều loại khác nhau, bao gồm động cơ điện xoay chiều và động cơ điện một chiều Trong đó, động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ là hai nhóm chính Động cơ kích từ có thể được chia thành ba loại: kích từ song song, kích từ nối tiếp và kích từ độc lập Ngoài ra, còn có động cơ rotor lồng sóc và động cơ rotor dây quấn, cùng với các loại động cơ đặc biệt khác.
Hình 1 1 Phân loại động cơ điện sử dụng trong công nghiệp
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Về mặt cấu tạo, ĐCKĐB đƣợc chia thành 2 loại:
Nhược điểm chính của động cơ không đồng bộ ba pha (ĐCKĐB) là đặc tính khởi động kém và việc kiểm soát quá trình quá độ khó khăn hơn so với động cơ một chiều Tuy nhiên, nhờ vào sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử công suất, vi xử lý và công nghệ thông tin trong những năm gần đây, khả năng sử dụng ĐCKĐB đã được cải thiện, cho phép ứng dụng trong các hệ truyền động yêu cầu điều chỉnh tự động với dải rộng và độ chính xác cao, điều mà trước đây thường chỉ có thể thực hiện bằng động cơ một chiều.
Trong số các loại máy điện xoay chiều, động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc (ĐCKĐB) là loại được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp nhờ vào cấu trúc đơn giản, độ bền cao và hiệu suất vượt trội ĐCKĐB có giá thành thấp và kích thước gọn nhẹ, có khả năng hoạt động trong dải công suất rộng từ vài mã lực đến hàng nghìn kW Đặc biệt, động cơ này có thể sử dụng trực tiếp với lưới điện xoay chiều ba pha mà không cần thiết bị biến đổi bổ sung.
Máy điện không đồng bộ thường được sử dụng làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ, máy công cụ trong các nhà máy công nghiệp nhẹ, cũng như trong hầm mỏ cho các thiết bị như máy tời và quạt gió.
Động cơ không đồng bộ ba pha (ĐCKĐB) được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp để vận hành máy bơm và máy gia công nông sản Ngoài ra, trong đời sống hàng ngày, ĐCKĐB còn được sử dụng cho các thiết bị như quạt gió, máy quay đĩa và động cơ trong tủ lạnh.
Với sự tiến bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật, đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển và tự động hóa, ứng dụng của ĐCKĐB ngày càng mở rộng và đa dạng.
Máy điện không đồng bộ có nhược điểm như hệ số công suất thường không cao, và việc điều chỉnh tốc độ cũng như kiểm soát các quá trình quá độ gặp khó khăn, dẫn đến ứng dụng ĐCKĐB bị hạn chế.
C ẤU TẠO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
Động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc, giống như các máy điện quay khác, bao gồm hai bộ phận chính: stator và rotor Hình 1.1 minh họa cấu tạo của động cơ này.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 1.1 Cấu tạo của động c kh ng đ ng ộ
Phần tĩnh hay còn gọi là stator của ĐCKĐB gồm có vỏ máy, lõi thép stator và dây quấn
Hình 1.2 Cấu tạo stator:1 – Lõi sắt, 2 – Lá thép kỹ thuật điện, 3 – Dây quấn, 4 rãnh
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Vỏ máy có vai trò quan trọng trong việc cố định lõi sắt và dây quấn, nhưng không phải là mạch dẫn từ Đối với máy có công suất nhỏ, vỏ máy thường được làm bằng gang, trong khi máy có công suất lớn (1000 Kw) thường sử dụng thép tấm hàn Vỏ máy được thiết kế với chân đế cố định và hai nắp máy ở hai đầu để bảo vệ dây quấn bên trong.
Lõi thép: Là phần dẫn từ, để giảm tổn hao sắt từ lõi sắt đƣợc làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,55mm ép lại
Dây quấn: Dây quấn stator đƣợc đặt vào các rãnh của lõi sắt và đƣợc cách điện tốt với lõi sắt
Phần này có 2 bộ phận chính là lõi sắt và dây quấn
Lõi sắt được tạo thành từ các lá thép kỹ thuật điện được ghép lại và ép trực tiếp lên trục máy hoặc giá rotor Các lá thép này có thiết kế rãnh bên ngoài để lắp đặt dây quấn, giúp tăng cường hiệu suất hoạt động của máy.
Dây quấn rotor: Phân làm 2 loại rotor kiểu dây quấn và rotor kiểu lồng sóc
- Loại rotor kiểu dây quấn: dây quấn giống dây quấn stator
Hình 1.3 a – Rotor dây quấn iến trở: 1 – Lõi thé, 2 – Cuộn dây 1, 3 – Cuộn dây 2, 4 –
Cuộn dây 3, 5 – Vành trượt, 6 – Chuổi than, 7 – Trục, 8 – Biến trở, b – Rotor dây quấn v i các vành trượt
Trong máy điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng 2 lớp sẽ
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật đề cập đến việc giảm thiểu dây đầu nối và tối ưu hóa kết cấu dây trong máy điện cỡ nhỏ, thường sử dụng dây quấn đồng tâm một lớp Dây quấn ba pha của roto thường được đấu hình sao, trong khi ba đầu còn lại được nối vào ba vành trượt bằng đồng, cố định ở một đầu trục và kết nối với mạch ngoài qua chổi than Đặc điểm nổi bật của hệ thống này là khả năng đưa điện trở phụ hoặc sức điện động phụ vào mạch rotor thông qua chổi than, nhằm cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ và nâng cao hệ số công suất Trong quá trình hoạt động bình thường, dây quấn rotor được nối ngắn mạch.
- Loại rotor kiểu ng sóc:
Hình 1.4: a - Cấu tạo rotor ng sóc: 1 – Lõi, 2 – Thanh dẫn, 3 – Vòng ngắn mạch, 4 –
Trục rotor, – Dây quấn của rotor
Hình 1 5 a - Cấu tạo rotor ng sóc kép: 1 – Lõi, 2 – Thanh dẫn, 3 – Vòng ngắn mạch, 4 –
Trục rotor, – Dây quấn của rotor ng sóc kép
Kết cấu của dây quấn rotor khác biệt rõ rệt so với dây quấn stator, với mỗi rãnh của lõi sắt rotor được lắp đặt thanh dẫn bằng đồng hoặc nhôm, kéo dài ra ngoài lõi sắt và được nối tắt.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật mô tả lồng sóc được tạo thành từ hai đầu bằng đồng hoặc nhôm, không cần cách điện với lõi sắt Để nâng cao hiệu suất khởi động, máy có công suất lớn thường sử dụng rãnh rotor sâu hoặc thiết kế lồng sóc kép.
1 3 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ
Máy điện không đồng bộ là loại máy điện quay hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ Khi dòng điện ba pha được cung cấp cho dây quấn ba pha đối xứng trong lõi thép stator, một từ trường quay với tốc độ đồng bộ 1 60 p n f sẽ xuất hiện trong khe hở không khí.
Từ trường quét qua các thanh dẫn của dây quấn rotor, tạo ra sức điện động và dòng điện cảm ứng do dây quấn rotor được nối ngắn mạch Dòng điện này kết hợp với từ trường của stator, hình thành từ thông tổng ở khe hở không khí Sự tương tác giữa dòng điện trong dây quấn rotor và từ thông khe hở sinh ra lực điện từ (F) và mô men quay (M e ) theo quy tắc bàn tay trái, kéo rotor quay theo chiều của từ trường Nhờ đó, điện năng cung cấp cho rotor được chuyển đổi thành cơ năng trên trục động cơ, tuy nhiên động cơ chỉ hoạt động hiệu quả trong chế độ này.
Động cơ điện không đồng bộ (ĐCKĐB) hoạt động dựa trên sự chuyển động tương hỗ giữa từ trường và dây quấn rotor Khi từ trường quay, nó tạo ra dòng điện trong dây quấn rotor, dẫn đến mô men kéo rotor quay Tốc độ quay của rotor luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay, là đặc điểm chính của động cơ này.
Đ ẶC TÍNH CƠ CỦA ĐCKĐB
Để thành lập phương trình đặc tính cơ của ĐCKĐB ta sử dụng sơ đồ thay thế với các giả thiết sau
- Ba pha động cơ là đối xứng
- Các thông số của động cơ là không đổi
- Tổng mạch từ hóa là không đổi,dòng từ hóa chỉ phụ thuộc vào điện áp đặt vào stator động cơ
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
- Bỏ qua tổn thất ma sát,tổn thất trong lõi thép
- Điện áp lưới hoàn toàn hình sin và đối xứng
Với những giả thiết trên ta có sơ đồ thay thế một pha của động cơ
Hình 1.6 Mạch điện tư ng đư ng 1 pha của ĐCKĐB
Từ mạch điện hình (1-7) ta tính đƣợc tổn hao do các điện trở gây ra trên động cơ nhƣ sau:
Ta gọi đó là tổn hao đồng mất mát trên dây quấn động cơ
Hệ số trượt S của động cơ không đồng bộ được xác định bằng độ chênh lệch giữa tốc độ góc của rotor (ωr) và tốc độ từ trường quay (ωe) Công thức tính hệ số trượt S như sau:
Công suất khe hở không khí là công suất truyền từ stator đến rotor qua khe hở không khí Để nghiên cứu tổn hao công suất đồng do điện trở của rotor, mạch điện được tái hiện như sau.
Hình 1 7 Tổn thất c ng suất do điện trở rotor gây ra
Trong đó công suất tiêu thụ tại điện trở 1 S R r
S đƣợc xem nhƣ là công suất cơ ở đầu trục động cơ và đƣợc tính theo công thức sau:
Ƣ U , NHƢỢC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA ĐCKĐB
Từ đó ta có thể tính moment của động cơ theo công thức nhƣ sau:
1.5 Ƣu, nhƣợc điểm và ứng dụng của ĐCKĐB
Trong ngành công nghiệp hiện đại, động cơ không đồng bộ ba pha được ưa chuộng nhờ vào cấu trúc đơn giản, tính tiện lợi và chi phí thấp hơn so với động cơ một chiều.
ĐCKĐB 3 pha hoạt động trực tiếp với lưới điện xoay chiều 3 pha, giúp tiết kiệm chi phí cho các thiết bị biến đổi Nó nổi bật với độ tin cậy cao, giảm chi phí vận hành, bảo trì và sửa chữa, cùng với kích thước nhỏ gọn Trong khi đó, ưu điểm điều chỉnh dễ dàng của ĐCKĐB rotor dây quấn không còn là thế mạnh Sự phát triển của công nghệ vi điện tử và điện tử công suất với giá thành giảm đã cho phép điều khiển phức tạp cho ĐCKĐB rotor lồng sóc Vì vậy, bài viết này sẽ tập trung vào phương pháp điều khiển ĐCKĐB 3 pha rotor lồng sóc bằng phương pháp điều khiển véc tơ gián tiếp.
Bên cạnh những ƣu điểm trên thì ĐCKĐB còn có những nhƣợc điểm sau:
Dễ phát nóng đối với stator, nhất là khi điện áp lưới tăng và đối với rotor khi điện áp lưới giảm
Làm giảm bớt độ tin cậy vì khe hở không khí nhỏ
Khi xảy ra trường hợp sụt áp thì mô men giảm nhiều do mô men tỷ lệ với bình phương điện áp
Các máy điện không đồng bộ chủ yếu đƣợc dùng làm động cơ còn làm máy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật thường sử dụng máy điện đồng bộ, trong đó động cơ không đồng bộ ba pha (ĐCKĐB) là loại phổ biến nhất ĐCKĐB được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp với công suất từ nhỏ đến trung bình, chiếm tỷ lệ lớn so với các loại động cơ khác Động cơ này có nhiều ưu điểm như kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, chi phí thấp, vận hành an toàn và đáng tin cậy Đặc biệt, ĐCKĐB sử dụng nguồn điện trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha, không cần thiết bị biến đổi đi kèm.
Nhược điểm chính của ĐCKĐB là dòng điện khởi động cao, gây khó khăn trong việc điều chỉnh tốc độ và kiểm soát các quá trình quá độ Đồng thời, động cơ rotor lồng sóc cũng có các chỉ tiêu khởi động kém hơn.
C ÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐCKĐB
ĐCKĐB 3 pha đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhờ những ƣu điểm kết cấu đơn giản, vận hành an toàn, sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều 3 pha Nhƣợc điểm lớn nhất của ĐCKĐB là điều chỉnh tốc độ gặp nhiều khó khăn bởi vì các thông số của ĐCKĐB là thông số biến đổi theo thời gian, cũng nhƣ sự phức tạp về cấu trúc so với động cơ điện một chiều
Dựa vào phương trình mô men của động cơ, có thể điều khiển mô men bằng cách điều chỉnh các thông số như điện áp cung cấp, điện trở phụ, tốc độ trượt và tần số nguồn Dưới đây là một số phương pháp điều khiển phổ biến được áp dụng.
1.6.1 Điều khiển vô hướng động cơ không đồng bộ (scalar
Hiện nay, hệ thống điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ chủ yếu sử dụng truyền động đặc tính thấp, cho phép điều chỉnh đồng thời biên độ và tần số của dòng điện và điện áp Phương pháp này giúp duy trì từ thông ổn định trong khi điều khiển tốc độ hoặc momen đến trạng thái xác lập Điều khiển vô hướng, với giả thiết rằng điện áp hoặc dòng điện có dạng hình sin, chỉ điều chỉnh biên độ và tần số mà không liên quan đến vị trí không gian của các véc tơ tương ứng, đơn giản hơn so với điều khiển véc tơ.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật thường đề cập đến phương pháp V = f cont không đổi (Constant Volts/Hertz), trong đó biên độ điện áp stator được điều chỉnh tỷ lệ với tần số để duy trì từ thông stator không đổi Phương pháp này cho phép điều khiển tốc độ từ trường quay của stator thông qua việc thay đổi tần số nguồn điện Momen được cải tiến phụ thuộc vào sự khác biệt giữa tốc độ từ trường quay và tốc độ rotor Hệ thống điều khiển yêu cầu hồi tiếp tốc độ, trong đó tín hiệu tốc độ thực r được so sánh với tín hiệu tốc độ chuẩn r *, và sai số được đưa vào bộ điều khiển trượt (slip controller) để tạo ra tín hiệu tốc độ trượt chuẩn sl * Tín hiệu này, khi cộng với r, sẽ cung cấp tần số góc chính xác cho biến tần Cuối cùng, bộ điều chỉnh điện áp (Voltage Controller) tạo ra tín hiệu điện áp stator cần thiết cho bộ biến tần.
Hình 1 8 M hình chung của hệ thống đi u khiển tốc độ v hư ng
Một phương pháp điều khiển scalar hiệu quả là điều khiển momen (Torque Control - TC), trong đó biên độ và tần số của dòng điện stator được điều chỉnh để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật momen xác lập được điều khiển khi biên độ từ trường giữ không đổi Trong tình huống này, hồi tiếp tốc độ chỉ đóng vai trò phụ, trong khi hồi tiếp dòng điện có phần phức tạp hơn so với phương pháp Constant Volts/Hertz.
Hình 1 9 S đ khối của hệ thống đi u khiển mô men v hư ng
1.6.2 Phương pháp điều chế véc tơ không gian
Kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM) đã trở thành một trong những phương pháp được nghiên cứu nhiều nhất trong những năm gần đây, yêu cầu thiết bị đóng ngắt bán dẫn phải có khả năng hoạt động nhanh chóng và chính xác Trong số các kỹ thuật điều chế, điều chế véc tơ không gian (space vector modulation) nổi bật với ứng dụng trong bộ biến đổi nguồn dòng và nguồn áp, xuất phát từ các ứng dụng của véc tơ không gian trong máy điện xoay chiều và được mở rộng ra hệ thống điện ba pha Phương pháp này hiện đang được sử dụng phổ biến trong các hệ truyền động đã số hóa toàn phần để điều khiển biến tần sử dụng van bán dẫn.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Các bộ điều khiển van vi xử lý thường điều chỉnh điện áp xoay chiều 3 pha với biên độ, tần số và góc pha đã được xác định để cung cấp cho động cơ Biến tần hoạt động dựa trên nguồn điện một chiều và thường sử dụng phương pháp cắt xung với tần số cao Các loại van bán dẫn được sử dụng trong ứng dụng này bao gồm IGBT và MOSFET.
Phương pháp điều chế véc tơ không gian giúp tạo ra sự dịch chuyển liên tục của véc tơ không gian tương đương với véc tơ điện áp nghịch lưu trên quỹ đạo đường tròn Sự dịch chuyển đều đặn này loại bỏ các sóng hài bậc cao, đồng thời làm cho mối quan hệ giữa tín hiệu điều khiển và biên độ áp ra trở nên tuyến tính Véc tơ tương đương ở đây được xác định là véc tơ trung bình trong thời gian một chu kỳ lấy mẫu T s của quá trình điều khiển bộ nghịch lưu áp.
Hình 1 10 Trạng thái đóng ngắt của ộ đi u khiển véc t không gian
1.6.3 Phương pháp điều khiển véc tơ Động cơ AC, cụ thể là động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc có những ƣu điểm là đơn giản, tin cậy, giá thành thấp, và ít bảo dƣỡng Tuy nhiên, trong những ứng dụng trong công nghiệp đòi hỏi hiệu suất truyền động cao thì việc điều khiển chúng vẫn gặp phải những thử thách lớn bởi vì chúng là đối tƣợng phi tuyến và nhiều thông số, chủ yếu là điện trở rotor thay đổi theo những điều kiện vận hành
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật về điều khiển định hướng từ trường (FOC) cho động cơ không đồng bộ cho thấy khả năng tách biệt momen và từ thông, cho phép điều khiển độc lập giống như động cơ DC kích từ độc lập Điều khiển véc tơ tối ưu hóa momen và phân tách điều khiển momen khỏi điều khiển từ thông trong các điều kiện vận hành ổn định và quá độ Hai phương pháp điều khiển véc tơ phổ biến bao gồm phương pháp trực tiếp, sử dụng cảm biến đo từ thông, và phương pháp gián tiếp, dựa vào đo lường tốc độ hoặc vị trí của rotor.
Phương pháp điều khiển véc tơ là một phương pháp mạnh mẽ và ngày càng phổ biến, đặc biệt trong ứng dụng cho rotor lồng sóc Phương pháp này cho phép điều khiển ĐCKĐB như động cơ một chiều, nhờ vào hệ trục tọa độ gắn với véc tơ không gian của từ thông Mô men điện từ có thể được xác định tương tự như mô men của động cơ điện một chiều kích từ độc lập, cho phép điều khiển riêng rẽ hai thành phần: thành phần sinh từ thông và thành phần sinh mô men Điều này tương tự như việc điều khiển mạch phần ứng và mạch kích từ của động cơ điện một chiều Hệ thống điều khiển véc tơ có thể áp dụng cho cả ĐCKĐB - biến tần nguồn áp, ĐCKĐB - biến tần nguồn dòng và ĐCKĐB - biến tần trực tiếp.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
MÔ HÌNH HÓA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA
X ÂY DỰNG VECTƠ KHÔNG GIAN
ĐCKĐB ba pha có ba cuộn dây quấn trên stator giống nhau đặt lệch nhau 120 0 trong không gian và đƣợc cấp điện từ nguồn điện xoay chiều ba pha
Hình 2 1 S đ cuộn dây và dòng điện của ĐCKĐB
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Xét tới các điều kiện thỏa mãn ở trên ta có công thức điện áp các pha của stator được biểu diễn bới các phương trình sau: sa a a s sb b b s sc c c s
Giả sử có ba dòng điện hình sin i_a, i_b, i_c từ nguồn 3 pha cung cấp cho động cơ Khi động cơ được điều khiển bởi biến tần, ba dòng điện này trở thành ba đầu ra của biến tần Nếu điểm trung tính của ba cuộn dây stator không được nối đất, ba dòng điện này sẽ thỏa mãn phương trình i_a + i_b + i_c = 0 Mỗi dòng điện pha cũng sẽ tuân theo các phương trình tương ứng.
Trong máy điện ba pha, thường áp dụng phương pháp chuyển đổi các giá trị tức thời của điện áp thành các véc tơ không gian, mang lại nhiều ưu điểm Phương pháp này giúp tối ưu hóa quá trình phân tích và điều khiển, nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống.
- Giảm số lƣợng công thức
- Có khả năng phân tích bất kỳ điện áp cung cấp dưới dạng sóng sin
- Các công thức có thể chuyển đổi qua lại giữa các hệ trục tọa độ
Hệ thống điện 3 pha có thể được mô tả hình học trong hệ trục tọa độ tự nhiên thông qua các thành phần của từng pha như điện áp, dòng điện và từ thông, tất cả đều được biểu diễn dưới dạng véc tơ.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Trong đó k t k t k t a ( ), b ( ), c ( ) là thành phần pha bất kỳ trong hệ tọa độ nào đó thỏa mãn điều kiện k t a ( )k t b ( )k t c ( )0
, , a a a - là véc tơ đơn vị phức
Hình 2.2 Cấu trúc của véc t trong không gian
Tương tự như trên đối với đại lượng điện áp của nguồn 3 pha hệ trục tọa độ abc và hệ trục tọa độ alpha – beta :
Theo công thức (2.3), véc tơ U t ( ) có mô đun không thay đổi trên mặt phẳng phức với tốc độ góc = 2f, trong đó f là tần số của mạch stator Hình (2.1) cho thấy rõ các dòng điện trong hệ thống này.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật của từng pha chính là hình chiếu của véc tơ mới thu đƣợc lên trục của cuộn dây pha tương ứng.
C ÁC PHÉP BIẾN ĐỔI HỆ TRỤC TỌA ĐỘ P ARK VÀ C LARKE
Hình 2.3 Các hệ trục tọa độ tham chiếu
Dựa vào công thức chuyển đổi Clarke giữa các hệ trục tọa ta có:
Theo nhƣ công thức (2.1) ta có i a i b i c 0
Giả thiết đặt tên cho trục thực của mặt phẳng phức nói trên là trục và trục ảo
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật là trục Hai hình chiếu của véc tơ ̅ trên hai trục là và (hình 2.3)
Hình 2.4 Biểu diễn dòng stator dư i dạng véc t không gian
Véc tơ dòng điện stator có thể viết dưới dạng: s s s i i ji
Để đơn giản hóa việc phân tích mạch điện 3 pha và chuyển đổi giữa các hệ trục tọa độ, chúng ta áp dụng các phép biến đổi đã được chứng minh bởi hai kỹ sư điện nổi tiếng, Edith Clarke và Robert H Park.
Chúng ta thiết lập một hệ trục tọa độ mới với trục thực hướng theo véc tơ từ thông rotor \(\psi_r\) và gốc tại vị trí của hệ tọa độ stator, gọi hệ trục tọa độ này là d và q, trong đó d hướng theo véc tơ từ thông rotor \(\psi_r\) Đồng thời, chúng ta quan sát một động cơ đang quay với tốc độ góc \(\frac{d\theta_r}{dt}\).
(trong đó r là góc tạo bởi trục của rotor và trục )
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 2.5 Véc t không gian trong hệ trục tọa độ cố định
Công thức chuyển đổi Clarke
Hình 2.6 C ng thức chuyển hệ trục tọa độ - Clarke
Từ phương trình cần bằng dòng điện ba pha : ( )i t a i t b ( )i t c ( )0
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Công thức chuyển đổi Clarke ngƣợc (Inverse Clarke)
Hình 2.7 C ng thức chuyển tọa độ - Inverse Clarke
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Công thức chuyển đổi Park :
Hình 2.8 C ng thức chuyển tọa độ -Park
Hệ trục tọa độ alpha – beta được tính toán thông qua công thức chuyển đổi Park, sau đó được chuyển đổi sang hệ trục tọa độ quay d - q Trong quá trình này, góc theta (θe) được liên kết với từ thông rotor.
.cos sin sin os sd sq i i i i i i c
Hoặc dưới dạng ma trận: os sin sin os sd sq i c i i c i
(2.12) Công thức chuyển đổi Park ngƣợc (Inverse Park) :
Hình 2.9 C ng thức chuyển tọa độ - Inverse Park
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
.cos sin sin os sd sq sd sq i i i i i i c
Ta cũng có phép chuyển ngƣợc lại từ hệ trục tọa độ alpha – beta sang hệ trục tọa độ abc nhƣ sau :
H Ệ PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ
Mô hình động cơ trong hệ tọa độ cố định - abc
Sử dụng phương pháp véc tơ không gian, mô hình toán học của ĐCKĐB ba pha được viết dưới dạng sau:
Hệ phương trình điện áp (2.15) và phương trình từ thông dòng điện (2.16) tạo thành một hệ thống cần thiết cho việc phân tích động cơ điện Để hoàn thiện hệ phương trình này, cần thực hiện các phép biến đổi dựa trên các hệ trục tọa độ trong không gian, từ đó xác định các hệ trục tọa độ phù hợp.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật s s s s e s
Phương trình của rotor được biểu diễn như sau:
(2.21) Khi đó moment điện từ M e sẽ được biểu diễn dưới công thức sau
Vì động cơ là ĐCKĐB rotor lồng sóc nên điện áp trên rotor bằng không Khi đó moment điện từ sẽ đƣợc viết lại theo công thức sau:
Mô hình động cơ trong hệ trục tọa độ
Phương pháp véc tơ không gian là công cụ toán học hữu ích để phân tích ĐCKĐB thông qua hệ thống công thức trong nhiều hệ trục tọa độ khác nhau Một trong những hệ trục này là hệ tọa độ alpha – beta, giữ cố định với stator Trong trường hợp này, hệ tọa độ không gian trùng với hệ tọa độ vuông góc alpha – beta (hay k 0), và véc tơ được biểu diễn dưới tọa độ alpha – beta.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Khi đó trong hệ trục tọa độ mô hình động cơ được viết dưới dạng:
Mối quan hệ giữa các công thức trên được mô tả dưới dạng sơ đồ khối như sau
Có nhiều phương pháp để mô tả động cơ thông qua các khối sơ đồ, tùy thuộc vào hệ trục tọa độ và tín hiệu đầu vào mà chúng ta chọn Nếu chọn hệ trục tọa độ là α-β và tín hiệu đầu vào là điện áp, hệ thống phương trình động cơ sẽ được biến đổi tương ứng.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật r r r p r r d R I p dt
Dựa vào các công thức đã nêu, chúng ta có thể xây dựng sơ đồ khối mô hình động cơ trong hệ tọa độ alpha-beta, như được thể hiện trong hình (2.10) dưới đây.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 2.10 M hình ĐCKĐB dư i hệ trục tọa độ
Mô hình động cơ trong hệ tọa độ d-q cho phép điều khiển độc lập từ thông và mô men trong động cơ không đồng bộ Để thực hiện điều này, cần chuyển đổi về hệ trục tọa độ gắn với véc tơ từ thông của rotor Hệ trục tọa độ d-q là một hệ trục quay với tốc độ góc tương ứng với tốc độ véc tơ từ thông.
Trong hệ trục tọa độ quay d – q véc tơ điện áp, dòng điện và từ thông có thể tách ra thành hai thành d và q nhƣ sau : s sd sq
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật r rd rq
Hình 2 11 S đ véc t của ĐCKĐB trên hệ các hệ trục tọa độ
Trong hệ trục tọa độ d – q mô hình của động cơ không đồng bộ được viết lại dưới dạng nhƣ sau : sd sd sd s r sq
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật rd L I r rd L I m sd
Từ công thức (2.50) và (2.54) ta có thể chuyển thành m r r r sd r r r
Lúc đó Mô men của động cơ đƣợc đƣợc biểu diễn bởi từ thông rotor r và dòng điện stator I sq nhƣ sau :
Từ các công thức trên ta xây dựng đƣợc mô hình động cơ không đồng bộ trên hệ trục tọa độ dq như (hình 2.10) dưới đây :
Hình 2 12 M hình ĐCKĐB 3 pha trên hệ trục tọa độ dq
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nêu rõ rằng các phương pháp điều khiển véc tơ chủ yếu dựa vào việc chuyển đổi hệ trục tọa độ Trong đó, véc tơ dòng điện được đo lường trong một hệ trục tọa độ cố định.
Hai thành phần dòng điện \( i_s \) và \( i_{\beta} \) được đưa vào hệ trục tọa độ quay d-q, trong khi véc tơ điện áp tham chiếu cần được chuyển đổi từ hệ trục tọa độ d-q sang hệ tọa độ \( \alpha - \beta \) Các công thức chuyển đổi này yêu cầu biết góc từ thông rotor \( \theta_r \) Việc tính toán góc này dẫn đến hai phương pháp khác nhau trong điều khiển từ thông: phương pháp trực tiếp và phương pháp gián tiếp.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BẰNG PHƯƠNG
N GUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN VÉC TƠ
Hình 3 1 Nguyên ý đi u khiển véc t
Phương pháp điều khiển vectơ, được nghiên cứu lần đầu vào những năm 70 của thế kỷ trước, đã nhanh chóng trở thành một phương pháp điều khiển tiêu chuẩn nhờ vào những ưu điểm vượt trội so với phương pháp điều khiển vô hướng (V/f const).
Phương pháp điều khiển vectơ FOC dựa trên nguyên lý điều khiển động cơ một chiều với kích từ độc lập, cho phép điều khiển độc lập từ thông và moment của động cơ Thuật toán điều khiển sử dụng các bộ điều khiển như bộ điều khiển PI Trong hệ trục tọa độ quay rotor (d, q), dòng điện stator được phân tích thành hai thành phần: thành phần tạo từ thông (i_sd) và thành phần tạo moment (i_sq), giúp tách rời và điều khiển độc lập hai thành phần này tương tự như trong động cơ điện một chiều.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 3 2 (a) Đi u khiển động c DC, ( ) Đi u khiển vecto động c KĐB
Phương pháp điều khiển định hướng trường (FOC) sử dụng hai thành phần dòng điện liên quan đến hệ trục tọa độ rotor, thường được gọi là phương pháp điều khiển tựa theo từ thông rotor (RFOC) Phương pháp này giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ điện bằng cách điều khiển từ trường rotor một cách chính xác.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 3 3 S đ khối của phư ng pháp đi u khiển véc t
C ÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÉC TƠ ĐCKĐB
Có hai phương pháp điều khiển véc tơ từ trường dựa trên cách xác định góc quay của từ trường e: điều khiển véc tơ trực tiếp và điều khiển véc tơ gián tiếp.
3.2.1 Phương pháp điều khiển véc tơ gián tiếp Ở phương pháp này, góc theta e được tính toán dựa vào các đại lượng đầu cực của động cơ Từ e ta tính ra đƣợc cos e và sin e và sẽ xác định đƣợc vị trí của từ thông rotor Đồ thị góc pha của phương pháp điều khiển véc tơ gián tiếp được thể hiện trên hình 3.4 như dưới đây
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 3 4 Đ thị góc pha của phư ng pháp đi u khiển véc t gián tiếp
Từ đồ thị ta có:
Từ phương trình cần bằng điện áp rotor trong (2.26) ta có
Xét trên hai trục d và q tương ứng, ta có :
0 0 rd r rd sl rq rq r rq sl rd
Vì từ thông rotor r L i r r L i m s nên ta có : rd m sd rd r rq m sq rq r i L i
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
0 rd r m rd r sd sl rq r r rq r m rq r sq sl rd r r d R L dt L L R i d R L dt L L R i
Trong hệ trục tọa độ tựa từ thông rotor thì :
0 rq 0 rq r rd d dt const
Thay điều kiện (3.6) vào (3.5) và biến đổi ta đƣợc : m sq sl r r r r r m sd
Chuyển phương trình thứ hai của (3.7) sang dạng toán tử Laplace ta có :
Từ phương trình thứ nhất của (3.7) và (3.8) ta có sơ đồ tính góc quay của từ trường theo phương pháp gián tiếp
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Để tính toán góc quay θ e theo phương pháp điều khiển véct gián tiếp, ta xác định ωsl một cách gián tiếp qua các phép tính Sau khi có giá trị ωsl, ta sử dụng nó để thay vào ma trận chuyển đổi tọa độ (2.6) nhằm tính toán i sd và i sq.
Hình 3 6 S đ nguyên ý đi u khiển véc t gián tiếp
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
3.2.1 Phương pháp điều khiển véc tơ trực tiếp
Trong sơ đồ điều khiển véc tơ trực tiếp, biên độ và vị trí góc của véc tơ từ thông được xác định từ các giá trị điện áp hoặc dòng điện stator thông qua cảm biến Cảm biến Hall có khả năng đo từ trường khi được đặt trong khe hở không khí của động cơ, nhưng việc này có thể làm tăng chi phí và giảm độ tin cậy của hệ truyền động.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển véc tơ trực tiếp đƣợc trình bày trong hình 3.7
Hình 3 7 S đ nguyên ý đi u khiển véc t trực tiếp
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THAM SỐ ĐẾN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
Ả NH HƯỞNG CỦA CÁC THAM SỐ ĐỘNG CƠ
Giống như máy điện đồng bộ, các thông số trong mạch tương đương của động cơ điện không đồng bộ, bao gồm R, R_L, L_L, L_s, r, m, L_r, sẽ thay đổi theo nhiệt độ, tần số, từ thông khe hở không khí và cường độ dòng điện Bên cạnh đó, các thông số của tất cả các loại máy điện, như máy điện một chiều, máy điện xoay chiều và máy biến áp, cũng phụ thuộc vào điện áp và tốc độ.
Trong các phương trình cơ bản của động cơ ta thấy sự có mặt của tham số
Trong quá trình hoạt động của động cơ, khi nhiệt độ thay đổi, các tham số R R s và r cũng sẽ biến đổi Việc sử dụng các tham số với giá trị ban đầu mà không điều chỉnh sau thời gian làm việc sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng của hệ thống.
Điện trở của Rotor trong động cơ KĐB thay đổi theo tần số và vận tốc trượt của dòng điện chạy qua các thanh dẫn Các thanh dẫn này thường được làm bằng nhôm hoặc đồng nguyên chất, và điện trở cũng bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng mặt ngoài.
Khi tần số dòng điện tăng, dòng điện có xu hướng chạy trên bề mặt của các thanh dẫn, dẫn đến việc điện trở tăng và tốc độ trượt cũng tăng theo Để tối ưu hóa sự thay đổi của điện trở rotor dựa trên hiệu ứng bề mặt, có thể nâng cao mô men khởi động của động cơ không đồng bộ (ĐCKĐB) mà không gặp sự cố nghiêm trọng trong quá trình vận hành Tại thời điểm khởi động, tốc độ trượt đạt giá trị lớn nhất, tương đương với tốc độ đồng bộ, trong khi tại thời điểm hoạt động bình thường, tốc độ trượt giảm xuống rất nhiều so với tốc độ đồng bộ Do đó, điện trở rotor sẽ tăng trong giai đoạn khởi động và giảm khi động cơ hoạt động ổn định.
Mô men khởi động của động cơ được xác định bởi điện trở rotor; khi điện trở này tăng, mô men khởi động cũng tăng theo Tuy nhiên, để vận hành động cơ không đồng bộ một cách hiệu quả, cần giảm điện trở rotor nhằm giảm tần số dòng điện trong các thanh dẫn rotor Để tối ưu hóa hiệu ứng mặt ngoài, các thanh dẫn rotor nên được thiết kế theo hình dạng cụ thể, giúp điện trở thay đổi và ảnh hưởng đáng kể đến tần số trượt.
Ngoài bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng mặt ngoài thì điện trở rotor còn thay đổi do điều kiện nhiệt độ môi trường làm việc xung quanh:
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 4 3 Cấu tạo các thanh dẫn của rotor
Điện cảm tản của rotor bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng mặt ngoài và hiện tượng bão hòa từ bên trong lõi rotor Khi điện cảm giảm, tốc độ trượt (ω sl) sẽ tăng lên Hiện tượng bão hòa từ có tác động nghiêm trọng ở các rãnh hàn kín của rotor lồng sóc, đặc biệt ở những khu vực có tiết diện nhỏ trên bề mặt các thanh dẫn, dễ dẫn đến bão hòa ngay cả với dòng định mức Sự thay đổi của điện cảm tản theo biên độ dòng rotor thể hiện qua một đường cong, với sự thay đổi không quá nghiêm trọng ở các rãnh kiểu hở hoặc nửa kín, nhưng vẫn có những biến đổi nhỏ nếu cấu trúc rãnh là kiểu hở hoặc nửa kín.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 4 5 Cấu trúc rãnh của rotor àm cho điện cảm tản rotor ít ị thay đổi a - rãnh nửa kín, b - rãnh hở
Hình 4 6 Ảnh hưởng của điện cảm tản t i dòng điện Rotor c Sự thay đổi của điện trở Stator
Cấu tạo của các dây quấn bên trong stator thường sử dụng dây dẫn thẳng, do đó hiệu ứng mặt ngoài thường bị bỏ qua Tuy nhiên, sự thay đổi của điện trở stator theo nhiệt độ là một yếu tố quan trọng cần được xem xét Theo công thức (4.2), ta có thể xác định được các thông số liên quan.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện trở stator ảnh hưởng bởi nhiệt độ: s s
với T là nhiệt độ ( o C ) d Sự thay đổi của điện cảm stator
Các rãnh của stator có khe hở và từ tính bên trong, dẫn đến hiện tượng bão hòa từ khi điện cảm tản stator thay đổi Hiện tượng bão hòa từ ở các rãnh kín của rotor nghiêm trọng hơn Sự bão hòa từ này thay đổi theo biên độ dòng điện stator, nhưng giá trị vẫn có thể chấp nhận nếu không vượt quá 10%.
Giá trị của hỗ cảm trong mạch từ thay đổi theo dòng điện kích thích và mật độ từ thông của khe hở không khí, thường lớn hơn 10% Khi dòng điện cảm ứng nhỏ hơn dòng định mức, hỗ cảm sẽ tăng nhẹ, nhưng sẽ giảm khi dòng điện cảm ứng tăng lên.
Hình 4 7 Sự thay đổi của hỗ cảm theo iên độ dòng kích từ
Ả NH HƯỞNG CỦA CÁC THAM SỐ TRONG ƯỚC LƯỢNG GÓC TỪ TRƯỜNG
Trong phương pháp điều khiển véc tơ gián tiếp, việc xác định tốc độ đồng bộ được thực hiện thông qua việc tính toán tốc độ trượt ( sl) kết hợp với tốc độ thực tế của rotor ( r).
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật e sl r
(4.3) Khi đó vị trí của từ thông (hay góc của từ trường) được xác định bằng cách lấy tích phân của tốc độ đồng bộ
Một trong những hạn chế của phương pháp điều khiển véc tơ gián tiếp là tốc độ trượt (ω_sl) bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của các thông số động cơ, đặc biệt là điện trở rotor (R_r) Cụ thể, khi điện trở rotor tăng do nhiệt độ động cơ tăng, tốc độ trượt cũng sẽ tăng và ngược lại Sự sai lệch này có thể dẫn đến việc sai lệch véc tơ từ thông, góc từ trường và mô men của động cơ trong các khối tính toán và điều khiển của hệ truyền động Do đó, việc ước lượng tốc độ trượt một cách chính xác là rất cần thiết.
Mối liên hệ giữa điện trở rotor và tốc độ trượt trong hệ truyền động là tỷ lệ thuận, nghĩa là khi điện trở rotor tăng lên, tốc độ trượt cũng sẽ tăng theo Ngược lại, nếu điện trở rotor giảm, tốc độ trượt cũng sẽ giảm.
Khi điện trở rotor thay đổi do hiệu ứng mặt ngoài hoặc nhiệt độ môi trường làm việc, dòng điện và từ thông rotor trên trục d cũng sẽ thay đổi theo Hình 4.6 minh họa mối liên hệ giữa điện trở rotor và tốc độ trượt.
Hình 4 6 Điện trở rotor v i tốc độ trượt
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
T ÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT
a Tính toán các tham số của động cơ:
Các hằng số thời gian:
Mô men định mức của động cơ: e dm 7.3 e
Dòng điện định mức: dm dm 4.75( ) dm
Hệ số trƣợt định mức: 1 3000 2880
Các trị số : i sd 0 , i sq 0 , rd 0
Điểm làm việc được xác định theo định mức, trong đó các trị số i sd 0, i sq 0, và rd 0 đều là các giá trị chuẩn Theo cuốn sách "Truyền động điện thông minh" của tác giả Ng.Ph.Quang (NXBKHKT 2005), có các công thức gần đúng để tính toán các giá trị I sd0 và I sq0.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Từ hệ phương trình trong hệ toạ độ dq ta có:
0 rd r rd m sd rd r rd
Giải ra ta đƣợc: 0 r t T rd L i m sd C e
với C 0 là hằng số Khi xác lập ta có: rd L i m sd 1,72(Wb) b Tính hàm truyền các bộ đo lường:
Hệ số khuếch đại của khâu đo dòng về I sd :
Hệ số khuếch đại của khâu đo dòng về I sq :
Trong đó: k là hệ số quá dòng, chọn k5,6 bằng hệ số quá dòng cực đại của động cơ khi khởi động
Tính hệ số khuyếch đại khâu đo dòng điện K f 0.1
Chọn các thông số của bộ nghịch lưu: Tần số nghịch lưu là 2,5 kHz
U c Tính tham số các bộ trung gian:
d Thông số bộ điều khiển:
Bộ điều chỉnh dòng điện R isd
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Bộ điểu chỉnh dòng: isd isd (1 1 ) isd
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
M Ô HÌNH HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG TRÊN PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK
Dựa trên sơ đồ tổng thể của phương pháp điều khiển véc tơ gián tiếp, mô hình động cơ không đồng bộ và các phương pháp chuyển đổi hệ trục tọa độ, chúng tôi sẽ xây dựng mô hình hệ truyền động sử dụng phần mềm Matlab/Simulink, như được thể hiện trong hình 5.1 dưới đây.
Hình 5 1 M hình hệ thống truy n động trên Matlab
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 5 2 M hình ĐCKĐB xây dựng trên hệ trục tọa độ a pha – beta
Hình 5 3 Khối tính góc quay của từ trường ( e )
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 5 4 Khối chuyển hệ trục tọa độ alpha – beta sang d - q
Hình 5 5 Khối đi u khiển dòng i sq
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 5 6 Khối đo ường dòng điện stator
Hình 5 7 Khối nghịch ưu điện áp
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
K ẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ
- Khởi động động cơ với đường đặt tốc độ tăng tuyến tính từ 0 lên 200 rad/s trong thời gian t = 4s
Khi khởi động ban đầu, mô-men tải là 0 (không tải) Tải được đưa vào tại thời điểm t = 3 giây với giá trị M L = 7 Nm, trong khi tốc độ động cơ vẫn đang trong quá trình tăng.
- Để đánh giá ảnh hưởng của điện trở rotor R r đến hệ thống chúng ta so sánh giá trị của điện trở R r theo 2 trường hợp sau:
Trường hợp 1: Giá trị điện trở R r được giữ nguyên giá trị ban đầu r 5.89
Trường hợp 2: Giả thiết điện trở rotor tăng tuyến tính lên 2 lần trong khoảng thời gian t 7 s ( từ thời điểm 7s đến 14s)
Các kết quả mô phỏng dưới đây cho thấy rằng điện trở rotor được giả định thay đổi trong mô hình động cơ Tuy nhiên, trong quá trình tính toán các bộ điều khiển và cấu hình của phương pháp điều khiển véc tơ, giá trị điện trở này vẫn được giữ nguyên như giá trị ban đầu.
- Hình 5.8 thể hiện kết quả mô phỏng khi điện trở là hằng số
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật a Tốc độ động cơ b Mô men động cơ
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật c Từ thông trên trục d d Dòng điện stator theo trục d – q
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật e Dòng điện stator trên các pha abc
Hình 5 8 Kết quả m phỏng khởi động và đóng tải cho động c khi điện trở à hằng số
Kết quả từ mô phỏng hình 5.8 cho thấy các đại lượng của hệ thống truyền động điều khiển véc tơ đáp ứng đúng theo lý thuyết.
Trong quá trình mô phỏng, điện trở rotor tăng dần tuyến tính gấp 2 lần từ 7 giây đến 14 giây, như thể hiện trong hình 5.11 Kết quả cho thấy từ thông trên trục d ψ rd tăng từ 1.72 Wb lên 2.16 Wb, trong khi dòng điện I sq cũng tăng từ 2.82 A lên 3.12 A Điều đáng chú ý là tốc độ và mô-men của động cơ gần như không thay đổi trong suốt quá trình này.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật a.Tốc độ của động cơ b Mô men của động cơ
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật c Từ thông trên trục d d Dòng điện stator theo trục d - q
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật e Dòng điện stator trên các pha abc f Điện trở rotor
Hình 5 9 Kết quả m phỏng khởi động và đóng tải cho động c khi điện trở rotor tăng lên tuyến tính (tăng 2 ần) trong thời gian 7s
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
