GIẢNG VIÊN CAO HỌC MẪU BÌNH LUẬN Họ và tên Giảng viên: Thân Ngọc Hoàn. Đề tài tốt nghiệp: Điều khiển động cơ PMSM không cảm biến dẫn động kéo ô tô.
GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP Ô TÔ ĐIỆN
Đến đầu thế kỷ XX, ô tô điện trở nên yếu thế so với ô tô sử dụng động cơ đốt trong, chạy bằng xăng. Như vậy, ô tô điện chính là giải pháp tối ưu để giải quyết cả hai vấn đề trên.
CÁC LOẠI Ô TÔ ĐIỆN
Ưu điểm: Dễ dàng bổ sung nhiên liệu, sử dụng ít nhiên liệu, giảm lượng khí thải trong quá trình vận hành. Ô tô điện thuần túy: Chỉ chạy bằng mô tơ điện, không có động cơ đốt trong, có ắc quy lớn và có ổ cắm sạc ngoài.
PHÂN LOẠI XE Ô TÔ ĐIỆN
Xe chạy bằng pin (BEV), thường được gọi là EV (Xe điện), là phương tiện sử dụng động cơ hoàn toàn bằng điện với pin sạc và không sử dụng động cơ xăng. HEV được trang bị cả động cơ điện và động cơ xăng truyền thống.
NHỮNG ĐỘT PHÁ TRONG SẢN XUẤT Ô TÔ ĐIỆN
Điều chỉnh tốc độ của động cơ DC bằng cách thay đổi điện trở rôto. Do cấu trúc của động cơ DC nam châm vĩnh cửu không chổi than nên cần có cảm biến vị trí rôto. Hình 2.21 thể hiện trình tự và mômen chuyển mạch dòng điện của động cơ BLDC.
Có hai phương pháp chính để điều khiển động cơ BLDC: phương pháp cảm biến vị trí Hall (hoặc mã hóa) và phương pháp điều khiển không cảm biến.
KÊT LUẬN CHƯƠNG
ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
- Phân loại động cơ một chiều
- Phương trinh cân bằng sđđ của động cơ
- Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
- Đặc tính cơ của động cơ kích từ nối tiếp
- Đặc tính cơ động cơ kích từ hỗn hợp
- Khởi động động cơ một chiều
- Khởi động trực tiếp
- Khởi động dung điện trở khởi động
- Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều
- Các phương pháp điều chỉnh tốc độ
- Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp nguồn nạp
- Điều chỉnh bằng thay đổi điện trở mach rô to
- Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi từ thông
- Hệ thống bộ biến đổi động cơ
- Hãm động cơ một chiều
- Tổn hao và hiệu suất máy điện một chiều
Đặc tính cơ c) Đặc tính cơ Hình 2.3: Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp. Đặc tính cơ c) Đặc tính cơ Hình 2.4: Động cơ điện một chiều có kích từ phức tạp.
ĐỘNG CƠ PLDC “ ĐỘNG CƠ KHÔNG CHỔI THAN DÒNG MỘT
Giới thiệu động cơ PLDC
Cấu tạo động cơBLDC
- Cấu tạo stator của động cơ PLDC
- Cấu tạo rotor của động cơ PLDC
- Cảm biến vị trí rotor
- Bộ phận chuyển mạch điện tử (Electroniccommutator
- Sức phản điện động
Nguyên lý hoạt động của động cơ BLDC
- Nguyên lý hoạt động
- Đặc tính cơ và đặc tính làm việc của động cơ BLDC
Quá trình điều khiển động cơ BLDC cũng chính là quá trình điều khiển hợp lý dòng điện chạy qua cuộn dây. Như chúng ta đã biết, động cơ BLDC hoạt động dựa trên quá trình đóng cắt dòng điện. Dựa vào sự kết hợp các tín hiệu logic từ ba cảm biến để xác định trình tự và thời điểm chuyển mạch dòng điện giữa các cuộn dây pha trên stato.
Do đó, trình tự chuyển mạch dòng điện giữa các cuộn dây pha phải dựa trên chiều quay của rôto. Thời điểm chuyển mạch hiện tại là thời điểm một trong ba tín hiệu cảm biến Hall thay đổi mức logic. Do đó, trình tự chuyển mạch này được gọi là trình tự chuyển mạch sáu bước của động cơ BLDC.
Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ BLDC và được vẽ như sau:
Mô hình toán ,phương trình sđđ và mô men của động cơ BLDC
Do đó các đại lượng ea, eb, ec biểu thị sự tương tác giữa từ trường của rôto và từ trường của các cuộn dây trên stato, biên độ các suất điện động này bằng nhau, có giá trị là E. Do có nam châm, chúng đều được làm bằng vật liệu có điện trở suất cao nên chúng ta có thể bỏ qua dòng điện cảm ứng của rôto. Ba cuộn dây trên stato có điện trở Ra, Rb, Rc, La, Lb, Lc là độ tự cảm của các cuộn dây, Lab, Lbc, Lca là độ tự cảm lẫn nhau giữa các cuộn dây tương ứng.
Nhưng vì các pha đối xứng nên giá trị điện trở, độ tự cảm và độ tự cảm lẫn nhau của ba cuộn dây bằng nhau. Triển khai, ta có phương trình vi phân điện áp stator động cơ BLDC ba pha như sau. Chúng ta đã đưa ra mô hình toán học của động cơ BLDC nhưng chưa chú ý đến ảnh hưởng của điện cảm lên dạng dòng điện.
Phương trình sđđ và mô men
Điều khiển động cơ BLDC được thực hiện bằng vòng kín theo nguyên lý sau:. Hầu hết các động cơ không chổi than chuyên dụng EV đều có cảm biến hiệu ứng Hall cho đầu điều khiển BLDC. Khi động cơ tăng tốc, vị trí ước tính sẽ lệch khỏi vị trí thực tế giữa các tín hiệu hiệu ứng Hall.
Ước tính ở đây phụ thuộc hoàn toàn vào tốc độ động cơ và thời gian lấy mẫu. Trong các ứng dụng EV, các phép đo dòng điện và điện áp thường cần thiết để thực hiện các chiến lược điều khiển động cơ tiên tiến, ước tính vị trí và tốc độ của máy hoặc để thực hiện quản lý năng lượng trực tuyến. Tiếp theo, công cụ ước tính dựa trên Back-EMF kết hợp với cảm biến hiệu ứng Hall được sử dụng để thu được ước tính rất chính xác về vị trí và tốc độ rôto để điều khiển vectơ bằng 0. Cảm biến động cơ ở chế độ PMSM.
Tìm hiểu về các phương pháp điều khiển không dùng cảm biến của động cơ PMSM dành cho bộ truyền động sức kéo ô tô.
Các phương pháp điều khiển chuyển động động cơ PLDC
- Điều khiển quay chậm
- Điều khiển động cơ quay theo chiều ngược
Điều khiển động cơ PLDC
ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ (ĐỘNG CƠ ĐÓNG NGẮT TRỞ KHÁNG SR
- Giới thiệu về động cơ từ trở
- Nguyên lý hoạt động
- Nguyên lý điều khiển
- Ưu và nhược điểm của động cơ SRM
Không giống như động cơ đồng bộ thông thường, cả rôto và stato của động cơ điện trở chuyển mạch đều có cực lồi, như trên Hình 2.45. Tuy nhiên, vẫn có những động cơ được chế tạo với số cực stato và rôto khác nhau. Bằng cách cấp dòng điện vào các cuộn dây theo thứ tự A, B, C, động cơ sẽ quay liên tục theo chiều kim đồng hồ. Để đảo chiều quay của động cơ chỉ cần thay đổi thứ tự 2 trong 3 pha.
Do chiều quay của động cơ phụ thuộc vào sự phát sinh xung tự phát nên chế độ làm việc của động cơ sẽ được xác định bằng dấu của mô men xoắn. Giả sử động cơ là tuyến tính thì tồn tại phương trình mô men xoắn. Điều này làm cho động cơ SRM hoạt động giống như động cơ DC.
SRM được sử dụng trong công nghiệp, làm động cơ kéo, trong chế biến thực phẩm đồ gia dụng, máy hút bụi, máy giặt.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
CHUYỂN MẠCH ĐỘNG CÓ PM KHÔNG CHỔI THA
Các loại động cơ không chổi than
Dạng sóng dòng điện và mô-men
Trong chế độ điều khiển PMSM (Hình 3.2-b), những vấn đề này thực tế biến mất và mô-men xoắn lớn hơn được tạo ra cho cùng dòng điện hiệu dụng (RMS). Mặc dù tỷ lệ này có thể lớn trong các ứng dụng ô tô thông thường nhưng nó rất có giá trị trong trường hợp xe điện mà pin là nguồn năng lượng duy nhất. Việc giảm mô-men xoắn đầu ra PMSM chỉ bị ảnh hưởng bởi gợn sóng phẳng trên cùng do rãnh stato và các hiệu ứng cạnh gây ra.
Tuy nhiên, trong BLDCM, sự bất thường hơn nữa trong mômen đầu ra của rôto phát sinh từ dạng sóng dòng điện stato mà trong thực tế không bao giờ là hình chữ nhật hoàn hảo. Thật không may, chế độ điều khiển PMSM yêu cầu các phép đo góc chính xác hơn. Do đó, các công cụ ước tính vị trí và vận tốc sẽ là một giải pháp hiệu quả để thực hiện điều khiển PMSM và tận hưởng những lợi ích của nó mà không cần sử dụng các cảm biến cơ học cồng kềnh.
MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA ĐỘNG CƠ
Động cơ không chổi than được sử dụng là loại máy không phô trương với EMF phía sau hình sin. Do đó, các cuộn cảm trong mô hình bằng nhau, tức là Lα = Lβ = L. Các phương trình điện và từ trên tạo cơ sở cho việc trích xuất vị trí và vận tốc từ các giá trị đo điện áp và dòng điện.
ƯỚC TÍNH VỊ TRÍ VÀ TỐC ĐỘ
- Ước tính vị trí rô to sử dụng tín hiệu Hall-Effect
- Bộ ước tính vị trí rô to dựa trên Back-EMF
- Tính toán tốc độ rô to
- Sửa sai số vị
Có thể ước tính đơn giản vị trí rôto thông qua xử lý trực tiếp đầu ra tín hiệu số của cảm biến hiệu ứng Hall. Hơn nữa, sai số ước tính vị trí tỷ lệ thuận với tốc độ rôto. Do đó, khả năng ước tính đầy đủ có thể giảm khi tốc độ trở nên tương đối cao như trong Hình 3.6.
Từ thông có thể được sử dụng để ước tính vị trí góc của rôto. Rõ ràng từ phương trình 3.10 rằng tốc độ rôto trước tiên là cần thiết để ước tính vị trí rôto. Điều quan trọng cần lưu ý là không thể đạt được ước tính vị trí ở tốc độ gần bằng 0 khi các phép đo điện kém và phân đoạn dựa trên tốc độ không ổn định.
Hình 3.7: Sơ đồ khối bộ ước lượng vận tốc và vị trí dựa trên hiệu ứng Back-EMF/Hall.
CÀI ĐẶT VÀ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM
Đầu ra là ước tính có độ phân giải cao về vị trí rôto và ước tính tốc độ. Do đó, lỗi ước tính vị trí rôto được đặt lại mỗi khi trục từ của rôto đi vào một góc 60° mới. Sai số ước tính vị trí được giới hạn ở phạm vi ±10° nhưng ở mức trung bình là nhỏ.
Chúng phát sinh từ vị trí làm mới ở các cạnh cảm biến của hiệu ứng Hall. Kỹ thuật này cung cấp đặc tính nhất thời tuyệt vời và khả năng điều khiển không cần cảm biến với khả năng ước tính vị trí tốt (1°). Kỹ thuật ước tính vị trí và vận tốc được trình bày dựa trên cảm biến hiệu ứng Hall và dành riêng cho các ứng dụng xe điện.
Kết quả thử nghiệm cho thấy thuật toán ước lượng không cảm biến được trình bày cung cấp vị trí và tốc độ rôto có độ chính xác cao.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
