Vectơ không gian của điện áp stato là vectơ có mô đun xác định (|us|), quay trên mặt phẳng phức với vận tốc góc ωs và tạo thành một góc ωst với trục thực (trùng với cuộn dây pha A). Bằng cách tính toán hình chiếu các thành phần của vectơ không gian điện áp stato. Sau đó, dạng điện áp đầu ra của biến tần có dạng sáu bước.
Trong một số trường hợp cần xét đến vectơ không gian của điện áp đường dây stato. Điều chế góc vectơ không gian điện áp và biên độ bằng bộ biến tần ba pha. Tính điện áp đường dây tối đa mà biến tần có thể cung cấp cho động cơ.
HỆ QUI CHIẾU QUAY
Hệ qui chiếu quay
Biễu diễn các vector không gian trên hệ tọa độ từ thông rotor
Trong phần này, chúng ta xây dựng một hệ tọa độ mới có hướng trục hoành (trục d) trùng với trục của vectơ từ thông rôto ψrr và có gốc trùng với gốc của hệ tọa độ αβ, chúng tôi gọi hệ tọa độ này là hệ tọa độ. tốc độ dòng rôto, còn được gọi là hệ tọa độ dq. Hệ tọa độ dq quay quanh gốc tọa độ chung với vận tốc góc ωr ≈ ωs và tạo thành một góc φr với hệ tọa độ αβ. Tùy thuộc vào hệ tọa độ đang được quan sát, vectơ sẽ có tọa độ tương ứng trong không gian.
Vì vậy, phương pháp điều khiển DCD ba pha dựa trên mô tả trên hệ tọa độ dq đòi hỏi phải xây dựng một phương pháp tính ωr chính xác. Lưu ý khi xây dựng mô hình được tính toán trong hệ tọa độ dq, do góc φr không thể tính chính xác hoàn toàn nên ψrq (ψrq=0) vẫn được bảo toàn để đảm bảo tính khách quan trong quá trình quan sát. Ưu điểm của việc mô tả động cơ không đồng bộ ba pha trên hệ tọa độ dòng điện rôto.
Ưu điểm của việc mô tả động cơ không đồng bộ ba pha trên hệ tọa độ từ thông rotor
Ở chế độ ổn định, các giá trị này gần như không đổi; Trong quá trình chuyển đổi, các giá trị này có thể thay đổi theo thuật toán điều khiển được xác định trước. Phương trình (1.20a) cho thấy có thể điều khiển dòng điện rôto ψrd = ψrr bằng cách điều khiển dòng điện stato isd. Nếu thành công trong việc cấp dòng điện nhanh và chính xác thì việc điều khiển ổn định từ thông ψrd được đảm bảo tại tất cả các điểm làm việc của động cơ.
Và nó có thể xác định nhanh chóng và chính xác isq hiện tại, và theo điểm (1.20b), isq có thể được coi là đại lượng điều khiển mô-men xoắn Te của động cơ. Bằng cách mô tả DCD ba pha trên hệ tọa độ từ thông rôto, chúng ta không còn xử lý các dòng điện pha riêng lẻ nữa mà xử lý toàn bộ vectơ không gian của dòng điện stato của động cơ. sẽ cung cấp hai thành phần: isd để điều khiển từ thông rôto ψrr, isq để điều khiển mômen Te, từ đó điều khiển tốc độ động cơ. 1.21b). Điều khiển tốc độ của DCDC ba pha ω thông qua điều khiển dòng rút hai phần tử.
MÔ HÌNH ĐCKĐB TRONG HỆ QUI CHIẾU QUAY
Một số khái niệm cơ bản của động cơ không đồng bộ ba pha
- Một số qui ước ký hiệu dùng cho điều khiển ĐCKĐB ba pha
- Các phương trình cơ bản của ĐCKĐB ba pha
Các phương trình toán học của động cơ phải thể hiện rõ đặc điểm thời gian của đối tượng. Việc xây dựng mô hình ở đây không nhằm mục đích mô phỏng toán học chính xác của cơ sở động cơ. Việc xây dựng mô hình ở đây chỉ nhằm mục đích xây dựng các thuật toán chính quy hóa.
Điều này cho phép giả định một số điều kiện trong quá trình thiết lập mô hình, điều này đương nhiên sẽ tạo ra những sai lệch nhất định giữa đối tượng và mô hình trong phạm vi cho phép. Đặc tính động học của động cơ không đồng bộ được mô tả bằng hệ phương trình vi phân. Việc xây dựng mô hình DCD ba pha trong các phần sau phải dựa trên các phương trình cơ bản trên của động cơ.
Mô hình liên tục của ĐCKĐB trên hệ tọa độ stator
Mô hình của ĐCKĐB trên hệ tọa độ từ thông rotor (toạ độ dq)
Thực hiện tương tự để xây dựng mô hình động cơ trên hệ tọa độ αβ, loại bỏ các biến rrf. Trong hệ tọa độ từ thông rôto (hệ tọa độ dq), vectơ dòng điện stato risf và vectơ từ thông rôto ψrfr, cùng với hệ tọa độ dq đồng bộ hóa xung quanh (gần như) nhau với tốc độ ωs quanh gốc tọa độ, do đó các phần tử của risf vectơ. isd và isq) là các đại lượng một chiều. Hơn nữa, trong hệ tọa độ dq ψrq=0 vuông góc với vectơ ψrfr, vì vậy ψrfr =ψrd.
Hai phương trình trên được trình bày tương tự như phương trình (2.34c) và phương trình (2.34d) ở Chương II). Phương trình trên cho thấy có thể điều khiển dòng điện rôto ψrd = ψrr bằng cách điều khiển dòng điện stato isd. Trong đó, tỉ số giữa hai đại lượng này là tỉ số của độ trễ thứ nhất với hằng số thời gian Tr.
Bằng cách mô tả DCD ba pha trên hệ tọa độ từ thông rôto, chúng ta không còn quan tâm đến các dòng điện pha riêng lẻ mà quan tâm đến toàn bộ vectơ không gian dòng điện stato của động cơ. Khi đó phương pháp mô tả DCD ba pha cũng giống như đối với động cơ DC. Cho phép xây dựng hệ thống điều chỉnh truyền động DDC 3 pha, tương tự như sử dụng động cơ điện một chiều.
ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TỪ THÔNG ĐCKĐB
- Hiệu chỉnh PID (PID CONTROL)
- Điều khiển tiếp dòng
- Điều khiển tiếp áp
- Phương pháp điều khiển định hướng trường (FOC) 1. Mô hình động cơ KĐB 3 pha
- Điều khiển trực tiếp
- Điều khiển gián tiếp
- Điều khiển trực tiếp - tiếp áp
- Xây dựng thuật toán điều khiển
- Đánh giá đáp ứng của thuật toán điều khiển FOC Hệ thống ổn định
Trong đó: T là tần số lấy mẫu điều khiển động cơ DC Đáp ứng của hệ thống sử dụng bộ điều khiển PID. Sai số ổn định của tốc độ nhỏ, sai số ổn định của từ thông rôto lớn. Mômen tải không ảnh hưởng nhiều đến đáp ứng tốc độ và đáp ứng từ thông rôto.
Chất lượng phản hồi giảm khi nhiễu ảnh hưởng đến tín hiệu phản hồi. Hệ thống dễ trở nên không ổn định nếu có lỗi mô hình hoặc xảy ra nhiễu. Dòng khởi động lớn so với dòng làm việc; Dòng khởi động tăng nếu có lỗi mô hình.
MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG TỪ THÔNG ROTOR ĐCKĐB
- Ước lượng từ thông rotor từ dòng hồi tiếp và từ thông khe hở không khí
- Ước lượng từ thông rotor từ điện áp và dòng hồi tiếp
- Ước lượng từ thông rotor từ tốc độ và dòng hồi tiếp
- Ước lượng vị trí từ thông rotor gián tiếp từ từ thông đặt và T e đặt
- Ước lượng từ thông rotor từ tốc độ và dòng hồi tiếp trong HTĐ (dq)
- Ước lượng từ thông rotor dùng khâu quan sát (observer)
- Đáp ứng điều khiển dộng cơ bằng FOC
Ước tính vị trí từ thông rôto một cách gián tiếp từ từ thông đã xác định và đặt Te. Các phương trình ước tính vị trí vectơ từ thông rôto từ các giá trị lệnh từ. Ước tính từ thông rôto từ tốc độ và dòng điện phản hồi trong hệ thống điện (dq).
Thuật toán ước tính thông lượng rôto cho DCDC ba pha sử dụng tầng cảm biến. Từ thông được đưa đến giá trị định mức khi mômen được giữ ở giá trị bằng 0. Sau khi từ thông đạt giá trị ổn định, động cơ được lệnh tăng tốc đến giá trị tốc độ dương.
Mômen này giảm về giá trị âm và sau đó về 0 khi tốc độ thực tế bằng tốc độ lệnh và mômen được giữ ở mức 0 sao cho tốc độ thực tế bằng tốc độ lệnh. Hệ thống truyền động ban đầu hoạt động với từ thông rôto không đổi và ở giá trị yêu cầu, mô men tải bằng không. Sau đó, mô men tải được tăng dần lên giá trị danh nghĩa dương.
Sau một thời gian nhất định, mômen tải cũng giảm dần. Lưu lượng bằng 70% lưu lượng định mức, ban đầu động cơ chạy không tải ở tốc độ 600 vòng/phút, mômen tải bằng mômen định mức dương được tăng dần.
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN DÒNG
- Điều khiển dòng trong hệ qui chiếu stator 1. Điều khiển vòng trễ dòng điện
- Điều khiển so sánh dòng điện Điều khiển dòng, tiếp áp
- Điều khiển dòng trong hệ qui chiếu từ thông rotor Điều khiển dòng (dq), tiếp áp
- Điều khiển áp
- Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển gián tiếp ĐCKĐB theo phương pháp định hướng từ thông rotor
Quy định so sánh dòng điện Quy định dòng điện, kết nối điện áp Quy định dòng điện, kết nối điện áp. Điều khiển dòng điện trong khung tham chiếu từ thông rôto Điều khiển dòng điện (dq), ghép điện áp Dòng điều khiển (dq), ghép điện áp. Tính toán và thiết kế hệ thống điều khiển DCDC gián tiếp theo phương pháp định hướng dòng điện rôto Phương pháp định hướng dòng điện rôto.
Tính toán tất cả các giá trị cần thiết cho điều khiển từ thông rôto gián tiếp được minh họa trong ví dụ này. Bộ điều khiển hiện tại phải tính toán từ giá trị hiện tại đo được và giá trị hiện tại đã đặt. Vì vậy, cần tính dòng điện danh định isdn, isqn từ mô men danh định Ten, từ thông danh nghĩa Ψr n và tốc độ góc danh định ωsln.
MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐCKĐB
Các phương pháp ước lượng vận tốc vòng hở 1. Phương pháp 1
- Phương pháp 2
Ước lượng vận tốc vòng kín
Theo hệ phương trình (7.1), từ thông rôto (xem trong hệ tọa độ stato) phụ thuộc vào tốc độ ω. Mặt khác, bộ ước lượng từ thông cho kết quả tương đối chính xác về giá trị của vectơ từ thông rôto. Nếu tốc độ ước tính ω trong phương trình (7.1) khác với tốc độ thực tế của động cơ thì vectơ từ thông (Ψrωα, Ψrωβ) được tính toán trong phương trình (7.1) do đó sẽ khác với vectơ từ thông ước tính (Ψrα, Ψrβ).
ΨrωαΨrβ – Ψrα Ψrωβ (7.2) Nếu sai số ε nhỏ hơn thì tốc độ ước tính của ô tô sẽ gần bằng nhau.
Điều khiển không dùng cảm biến (Sensorless Vector Control - SVC)
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ
- Cấu trúc một hệ thống điều khiển động cơ
- Sơ đồ khối một hệ thống điều khiển động cơ KĐB 3 pha
- Các khối chức năng
- Cảm biến đo lường 1. Đo điện áp DC
- Cảm biến đo dòng điện Đo điện áp trên điện trở Shunt
- Cảm biến đo tốc độ Tachometter
- Một số ưu điểm khi sử dụng bộ điều khiển tốc độ động cơ Bộ biến tần
- Hệ thống điều khiển số động cơ không đồng bộ ba pha Phần cứng
- Bộ biến tần Ưu điểm
Sử dụng bộ chuyển đổi ADC của bộ điều khiển thông qua mạch chia điện áp. Cảm biến đo dòng điện Đo điện áp trên điện trở shunt Đo điện áp trên điện trở shunt. Một số ưu điểm khi sử dụng bộ điều khiển tốc độ động cơ biến tần.
Giảm hệ thống cơ khí (con lăn, xích, hộp số, v.v.) Giảm tiếng ồn. Tiết kiệm năng lượng (tổn thất cơ học và tổn thất nhiệt) Thay đổi tốc độ dễ dàng.
