Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu khảo sát động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu và cấu trúc điều khiển sử dụng phần mềm MatlabNghiên cứu khảo sát động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu và cấu trúc điều khiển sử dụng phần mềm MatlabNghiên cứu khảo sát động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu và cấu trúc điều khiển sử dụng phần mềm MatlabNghiên cứu khảo sát động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu và cấu trúc điều khiển sử dụng phần mềm MatlabNghiên cứu khảo sát động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu và cấu trúc điều khiển sử dụng phần mềm Matlab
TRNG I HC HNG HI VIT NAM KHOA IN-IN T THUYT MINH TI NCKH CP TRNG TI NGHIấN CU KHO ST NG C NG B KCH THCH NAM CHM VNH CU V CU TRC IU KHIN S DNG PHN MM MATLAB Ch nhim ti: TS PHM TM THNH Hi Phũng, thỏng 5/2016 MC LC Trang M U Tớnh cp thit ca nghiờn cu Tng quan v tỡnh hỡnh nghiờn cu 3 Mc tiờu, i tng, phm vi nghiờn cu Phng phỏp nghiờn cu, kt cu ca cụng trỡnh nghiờn cu Kt qu t c ca ti Chng Kho sỏt mụ hỡnh ng hc ca ng c ng b 1.1 Khỏi quỏt v ng c ng b kớch thớch vnh cu (B-KTVC) 1.2 Mụ hỡnh ng hc ca PMSM 1.2.1 Ngun tng ng 1.2.2 Momen in t 1.2.3 T thụng múc vũng 1.2.4 Mch tng ng 1.2.5 Mụ phng ng hc 1.2.6 Phng trỡnh tớn hiu nh ca PMSM 10 1.2.7 ỏnh giỏ c tớnh iu khin ca PMSM 12 Chng Cu trỳc v chin lc iu khin ng c ng b kớch thớch vnh cu 13 2.1 Cu trỳc h truyn ng iu khin ng c ng b kớch thớch nam chõm vnh cu 13 2.1.1 H truyn ng iu khin mụ-men 13 2.1.2 Mụ phng v kt qu ca h truyn ng iu khin mụmen 16 2.1.3 H truyn ng iu chnh tc 17 2.1.4 Mụ phng h truyn ng iu chnh tc 20 2.2 Mt s chin lc iu khin 21 2.2.1 iu khin gi gúc mụmen bng hng s 90 21 2.2.2 iu khin h s cụng sut 23 2.2.3 iu khin t thụng l hng 24 2.2.4 iu khin gúc gia t thụng tng v dũng phc 25 2.2.5 iu khin ti u mụmen/dũng in 27 2.2.6 iu khin h s tn hao cụng sut l hng 27 2.2.7 iu khin hiu sut ti a 31 Chng Mụ phng cu trỳc iu khin ng c ng b s dng phn mm Matlab 32 3.1 Cu trỳc h truyn ng ng c ng b kớch thớch nam chõm vnh cu 32 3.2 Cu trỳc mụ phng 32 3.2.1 Thụng s ng c 32 3.2.2 Mụ hỡnh Simulink ca ng c ng b kớch thớch nam chõm vnh cu 33 3.2.3 Mụ phng cu trỳc iu khin 34 KT LUN 40 TI LIU THAM KHO 41 PH LC 42 M U Tớnh cp thit ca nghiờn cu cú th phc v tt hn cụng tỏc ging dy, nghiờn cu v mỏy in, truyn ng in, tng hp h in c cn tin hnh kho sỏt, mụ phng ng hc ca mỏy in, mụ phng cỏc cu trỳc iu khin mỏy in núi chung hay ng c ng b kớch thớch nam chõmgiỳp sinh viờn, hc viờn cú th tip cn d dng hc cỏc hc phn ú Tng quan v tỡnh hỡnh nghiờn cu Vit Nam cng nh nc ngoi ti nghiờn cu v mỏy in núi chung v ng c in ng b xoay chiu ba pha núi riờng ó c nhiu nh khoa hc quan tõm Mỏy in rt a dng, lý thuyt v mỏy in rt phc tp, vic phõn tớch cỏc quỏ trỡnh quỏ , trng thỏi lm vic ca mỏy in l iu khụng d dng thc hin c Cu trỳc iu khin mỏy in xoay chiu ba pha v cu trỳc iu khin ng c ng b xoay chiu ba pha c cỏc nh khoa hc nc v quc t c bit quan tõm Mc tiờu, i tng, phm vi nghiờn cu a Mc tiờu nghiờn cu Xõy dng ti liu nghiờn cu ng c in ng b kớch thớch nam chõm vnh cu s dng cụng c Matlab v Simulink, phc v hc trc quan cho sinh viờn chuyờn ngnh ú cng l mc ớch nghiờn cu ca ti ti cú sn phm ú l hp ti liu v cỏc chng trỡnh vit trờn Matlab phc v nghiờn cu i tng ng c in ng b kớch thớch nam chõm vnh cu v cu trỳc iu khin b i tng, phm vi nghiờn cu Nghiờn cu ng c ng b kớch thớch vnh cu, nghiờn cu v mụ hỡnh toỏn ca ng c ng b kớch thớch vnh cu, cỏc cu trỳc iu khin v kho sỏt mụ phng s dng phn mm Matlab Phng phỏp nghiờn cu, kt cu ca cụng trỡnh nghiờn cu Trong quỏ trỡnh nghiờn cu tỏc gi kt hp cỏc phng phỏp: Lý thuyt v mụ phng mỏy tớnh Kt cu ca cụng trỡnh nghiờn cu gm chng v ph lc - Chng 1: Kho sỏt mụ hỡnh ng hc ng c ng b kớch thớch vnh cu - Chng 2: Cu trỳc v chin lc iu khin ng c ng b kớch thớch vnh cu - Chng 3: Mụ phng cu trỳc iu khin ng c ng b s dng phn mm Matlab Kt qu t c ca ti ti l ti liu nghiờn cu v i tng ng c in ng b kớch thớch nam chõm vnh cu gm: mụ hỡnh toỏn v cỏc cu trỳc iu khin, mụ hỡnh ng c v cu trỳc iu khin c mụ phng kim chng bi phn mm Matlab&Simulink Kt qu nghiờn cu s lm phong phỳ thờm ni dung bi ging cỏc mụn hc chuyờn ngnh: K thut in, mỏy in v phc v cụng tỏc o to nhõn lc ca Nh trng Nh vy ti Nghiờn cu kho sỏt ng c ng b kớch thớch nam chõm vnh cu v cu trỳc iu khin s dng phn mm Matlab c a va cú ý ngha khoa hc, va cú giỏ tr thc tin v o to Chng Kho sỏt mụ hỡnh ng hc ca ng c ng b 1.1 Khỏi quỏt v ng c ng b kớch thớch vnh cu (B-KTVC) ng c ng b kớch thớch vnh cu cú cu to gm cỏc cun dõy pha phõn b i xng v rotor gn nam chõm vnh cu to t trng khe h Vic loi b c mch in kớch t phớa rotor em li mt s u im cho ng c B-KTVC nh gim tn hao ng, mt cụng sut cao hn, gim mụ-men quỏn tớnh ca ng c, cu to rotor bn vng v mt c khớ hn Hin nay, giỏ thnh ca loi ng c BKTVC cao hn so vi loi ng c khụng ng b rotor lng súc (KB-RLS) cựng di cụng sut, nhng ng c B-KTVC thng cú hiu sut cao hn, nờn thi gian lõu di thỡ giỏ thnh s dng ca ng c B-KTVC nh hn so vi ng c KB-RLS ng c B-KTVC ang c s dng rt rng rói v ngy cng nhiu hn cụng nghip, c bit di cụng sut thp v trung bỡnh (cụng sut ti vi trm hp-horse power) 1.2 Mụ hỡnh ng hc ca PMSM 1.2.1 Ngun tng ng Cỏc u vo cụng sut cho mỏy ba pha cú c bng nng lng u vo cho cỏc mỏy hai pha cú ý ngha gii thớch phộp o, phõn tớch v mụ phng Cụng sut u vo tc thi ca pha l: t pi vabc iabc vas ias vbs ibs vcs ics (1.1) pi : cụng sut u vo tc thi t vabc : vector in ỏp pha abc tc thi vas , vbs , vcs : in ỏp u vo pha a, b, c iabc : vector in ỏp pha abc : dũng in stator tc thi pha ias , ibs , ics Cỏc dũng pha abc v in ỏp c chuyn thnh tng ng: r iabc Tabc iqd (1.2) r vabc Tabc vqd (1.3) 1 T (1.1), (1.2), (1.3) ta cú cụng sut u vo: r pi vqd t Tabc T t abc r qd i (1.4) Khai trin phớa bờn phi ca phng trỡnh (1.4), cụng sut u vo cỏc bin dq0 l: pi vqsr iqsr vdsr idsr 2v0i0 (1.5) i vi mỏy pha khụng cú th t dũng in, cụng sut u vo cú th c thu gn: pi vqsr iqsr vdsr idsr 2v0i0 (1.6) 1.2.2 Momen in t Mụ-men in t l cỏc bin u quan trng nht xỏc nh cỏc ng lc c khớ ca mỏy chng hn nh v trớ rotor v tc Nú cú ngun gc t phng trỡnh ma trn mỏy bng cỏch nhỡn vo cụng sut u vo v cỏc thnh phn khỏc ca nú nh tn tht in tr, cụng sut c hc, v mc thay i ca nng lng t trng tớch ly cun dõy stator Mc thay i ca nng lng t trng c lu tr ch cú th bng khụng trng thỏi n nh Do ú, mt trng thỏi n nh cú tn tht in tr v cụng sut u chờnh lch vi cụng sut u vo Mc thay i ca nng lng t trng tớch ly cun dõy stator khụng cn phi bng khụng V ngun gc ca cỏc momen xon in t c thc hin nh sau Cỏc phng trỡnh ng hc ca PMSM cú th c vit nh sau: (1.7) V = [R]i + [L]pi + [G]wr i Cụng sut u vo tc thi l: pi = itV = it [R]i + it [L]pi + it [G]wri (1.8) Vi: : ma trn cỏc thnh phn in tr : ma trn cỏc h s ca hm iu hnh p : ma trn cỏc h s ca tc rotor (r) : in tr tn tht rotor v stator : biu th mc thay i trng lu tr : cỏc thnh phn cũn li bao gm c khe h khụng khớ [R] [L] [G] it[R]i it[L]pi it[G]ri Mi liờn h gia khe h khụng khớ v momen xon: wmTe = Pa = i t [G ]i.wr = i t [G ]i P wm (1.9) Trong ú P l s cc B qua tc trờn c hai v phng trỡnh ta cú momen in t: Te = i t [G ]i P (1.10) Thay th [G] phng trỡnh (1.10) ta cú momen xon in t thu c di dng: Te = 3Pộ l af + (Ld - Lq )idsr ự iqsr ( N m) ỳ ỷ 22 (1.11) 1.2.3 T thụng múc vũng Cỏc phng trỡnh ng lc ca PMSM h ta rotor cú th c th hin bng cỏch s dng cỏc mi liờn kt thụng nh cỏc bin Ngay c in ỏp v dũng l khụng liờn tc thỡ cỏc t thụng múc vũng liờn tc iu ny to thun li phõn bit cỏc bin s cú s n nh Cỏc t thụng múc vũng stator v rotor h ta rotor c nh ngha l: l qsr = Ls iqsr (1.12) l dsr = Ls idsr + l af (1.13) T nhng phng trỡnh ny, dũng in stator h ta rotor cú th c biu din vi cỏc t thụng múc vũng v cun cm in ỏp theo h dq stator v cỏc t thụng múc vũng h ta rotor nh sau: vqsr = Rs r l qs + pl qsr + wrl dsr Lq (1.14) vdsr = Rs r l ds + l af )+ pl dsr - wrl dsr ( Ld (1.15) Nhng phng trỡnh ny cú th c biu din di dng cỏc mch tng ng v cng cú th dng mt s Momen in t nh l mt hm ca cỏc t thụng múc vũng thu c bng cỏch thay th dũng in stator v cỏc t thụng múc vũng v c tớnh toỏn nh: Te = 3P ộ Pộ r r pl af + (1- r )l dsr ự l qsr = l ds ids + l qsr iqsr ự ỷ ỷ 2 Lq 22 Vi : r = Lq Ld (1.16) (1.17) Phn th hai ca biu thc th hin rừ hn momen l kt qu ca s tng tỏc gia t thụng múc vũng v dũng in trc d-q cỏc cun dõy v ngc li Cỏc du tr liờn quan n cỏc t thụng múc vũng trc q v trc d dũng in l bi vỡ nú to mt momen cn ngc li vi cỏc thnh phn momen khỏc 1.2.4 Mch tng ng Cỏc mch tng ng ca PMSM cú th bt ngun t cỏc phng trỡnh stator v c th hin hỡnh 1.1 Hỡnh 1.1 Mch tng ng ca PMSM b qua tn tht lừi (a) mch tng ng stator theo trc q (b) mch tng ng stator theo trc d (c) mch tng ng khụng theo trỡnh t Cỏc mch tng ng rt hu ớch vic nghiờn cu h thng Cỏc mch tng ng cú th c sa i gii thớch cho nhng tn tht lừi Tn tht lừi sinh bi t tr v cỏc tn tht dũng xoỏy cỏc lỏ thộp k thut in Trong nhng tn tht thng b chi phi bi mt t trng, tn s kớch thớch, v c tớnh ca lỏ thộp, v dy ca lỏ thộp trng hp tn tht dũng xoỏy l nht, cn lu ý rng mi bin nh hng n s tn tht lừi rt khỏc Hn na, cú tn tht trờn mt cc v tn tht súng hi cun dõy v cỏc lỏ thộp stator v rotor Nh vy mt mụ hỡnh tn tht cho tt c mi cỏc thnh phn cú th khụng c d dng tớch hp vo cỏc mch tng ng n gin Tuy nhiờn, mt mụ hỡnh n gin gii thớch cho nhng tn tht ct lừi kớch thớch c bn l cú th bi mt tr khỏng tng ng, mc dự cú tn tht khỏc nh tn tht trờn mt cc v tn tht súng hi c loi tr mt mụ hỡnh ny Mụ hỡnh ny rt hu ớch cỏc nghiờn cu tớnh hiu qu ti u momen cho hot ng ca mỏy, v quan trng nht xỏc nh momen i vi tc gii hn vic s dng ti u v an ton nht hnh mỏy Hỡnh 1.2 Mch trng tng ng thỏi n nh vi tn tht lừi ca PMSM (a) mch tng ng trng thỏi n nh theo trc q (b) mch tng ng trng thỏi n nh theo trc d Vic thờm vo in tr tn hao tng ng cỏc mch theo trc q v d chng minh rng dũng in tiờu th ca chỳng b mt cho h momen mỏy Hn th na, nhng tn tht lm gim kh nng tn nhit ca mỏy Cỏc s ca PMSM c th hin hỡnh 1.3 Cỏc momen in t cú c t cỏc t thụng múc vũng Cỏc dũng in c rỳt t cỏc t thụng múc vũng v chỳng khụng c hin th õy n gin húa Hỡnh 1.3 S ca PMSM 1.2.5 Mụ phng ng hc Cỏc mụ phng ng nng ca PMSM c gii thớch phn ny Cỏc phng trỡnh ca PMSM h ta rotor: ổ R l L r ữ r r r piqsn = wb ỗỗỗ- sn iqsn - dn wrnidsn - afn wrn + vqsn ữ ữ ữ ỗố Lqn Lqn Lqn Lqn ứ ổ L R r r ữ r r pidsn = wb ỗỗ- qn wrniqsn - sn idsn + vdsn ữ ữ ữ ỗố Ldn Ldn Ldn ứ pwrn = (l afniqsnr - (Ldn - Lqn )idsnr iqsnr - Bn wrn - Tl n ) 2H (1.18) 1.19) (1.20) Cỏc phng trỡnh cui cựng c thờm vo tỡm v trớ rotor vỡ nú rt quan trng vic xỏc nh in ỏp v dũng in tng pha ca mỏy Cỏc v trớ rotor n v l radian Nú c xem l nhng phng trỡnh phi tuyn, kt qu ca cỏc bin cú liờn quan Cỏc gii phỏp ca h thng sau ú thu c bng cỏch tớch hp cỏc phng trỡnh vi phõn Phng phỏp Runge Kutta Gill cú th c s dng cho tớch phõn s hoc minh chng trỡnh MATLAB, mt gii phỏp n gin bng cỏch ri rc húa cú th thu c in ỏp u vo Cỏc dũng pha abc cú th c ly t dũng dq h ta rotor bng cỏch s dng cỏc ma trn bin i nghch o T cỏc dũng dq stator, thu c momen in t Vic thc hin iu kin mụ phng c th hin hỡnh 1.4 Khụng cú s iu khin i vi cỏc PMSM da trờn v trớ rotor ca nú mụ phng ny Bi vỡ cỏc dũng stator t c giỏ tr cao vi cỏc dao ng khe h khụng khớ momen, dn n s rung lc ỏng k ca rotor S rung lc nh vy l iu khụng mong mun i vi mụ phng ny, momen ti c coi l bng khụng v in ỏp pha ỏp dng l bng vi in ỏp c s v ln v mt b cõn bng in ỏp ba pha vi tn s 60 Hz Cỏc trc q v d in ỏp stator h ta rotor khụng phi l hng s Start c thụng s ca ng c Khi to thi gian v c cỏc in ỏp v thi gian cui Tớnh cỏc in ỏp dq0 h ta rotor Gii cỏc phng trỡnh vi phõn ca ng c s dng phng phỏp tớch phõn s RungeKutta Tớnh mụ-men, t thụng v dũng abc Lu gi giỏ tr ca cỏc bin Sai ó t thi gian cui? Time time t ỳng In/hin th thi gian ỏp ng End Hỡnh 1.4 Lu mụ phng ng lc ca PMSM Hỡnh 1.5 Kt qu mụ phng ng lc hnh PMSM tt hn, hóy xem xột iu khin vũng kớn n gin m v trớ rotor c s dng thit lp mt pha in ỏp nh mt hỡnh sin ca v trớ rotor v gúc c nh Cỏc in ỏp pha b v c cú ngun gc tng t Gúc c gi l gúc pha in ỏp stator ln ca in ỏp pha c a nh l mt chc nng ca tc rotor cng vi mt in ỏp bự p nh: (1.21) Vm = Kbwr + 1(V ) Vi: K b : Hng s EMF wr : Tc quay rotor in ỏp bự vt quỏ in ỏp ri trờn tr lm cho nú cú kh nng to mt dũng in ti thi im bt u t im dng i vi bin tn iu khin tc ng c cm ng cú th nhn rng in ỏp bự phc v cựng mt mc ớch vic iu khin U/f Gi s in ỏp c s l Vb, in ỏp pha bỡnh thng c vit l: Vasn = Vm sin (wt t + a ) Vb ( p.u ) (1.22) in ỏp tng lờn tng ng vi tc Gúc gia cỏc t thụng múc vũng rotor v in ỏp c trỡ 90 , ngha l = 90 Cỏc momen khe h khụng khớ gim dũng in gim biờn sc in ng gõy v tng tc tng in ỏp v tn s ca in ỏp v pha cú th c lp trỡnh t cỏc tớn hiu iu khin 1.2.6 Phng trỡnh tớn hiu nh ca PMSM Cỏc phng trỡnh in ca PMSM v cỏc h thng in c c a phng trỡnh (1.18) qua (1.21) kt hp cung cp cho cỏc phng trỡnh ng hc ca h thng ti ca ng c Nhng phng trỡnh ng hc phi tuyn l sn phm ca hai bin dũng in hoc mt bin dũng in v tc rotor i vi thit k b iu khin vi k thut thit k h thng iu khin tuyn tớnh, cỏc phng trỡnh phi tuyn ng 10 Current response Isd,Isq 25 Isd Isq 20 Isq 10 Isd -5 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 time(s) Hỡnh 3.4 Dũng isd, isq Isu 20 15 10 Current(A) Currents(A) 15 -5 -10 -15 -20 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 time(s) Hỡnh 3.5 Dũng pha, Isu 35 Electromagnetic Torque 25 Torque(Nm) 20 15 10 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.2 0.25 time(s) Hỡnh 3.6 Mụ-men in t Voltage vector's module 350 300 Voltage(V) 250 200 150 100 50 0 0.05 0.1 0.15 time(s) Hỡnh 3.7 Module ca vector in ỏp Nhn xột: Quỏ trỡnh ng khụng ti ti tc danh nh hon tt di 0,1 giõy Trong khong thi gian tng tc, thnh phn dũng isq cú giỏ tr ln nht l 20A, ú to mụ-men ln nht tng tc nhanh Trong ú thnh phn dũng isd c trỡ 0A iu ú cho thy kh nng cỏch lý tt ca hai thnh phn dũng 0.15 giõy, mụ-men ti danh nh (11Nm) c a vo h thng Quan sỏt ỏp ng tc trờn hỡnh 3.3 ta thy tc cú b suy gaimr nh (khong vũng/phỳt), nhng nhanh chúng bỏm tr li theo tc t (sau khong thi gian ngn hn 0.006 giõy) Nh vy, cht lng n nh tc l khỏ tt Quan sỏt tt c cỏc hỡnh v t 3.3 n 3.7 ta thy rng, thớ nghim 1, h thng ó hot ng n nh, vi cht lng ng hc rt tt b Trng hp 2: Mụ phng quỏ trỡnh ng y ti ti tc danh nh, sau ú o chiu quay Kt qu mụ phng nh sau 36 Speed response 2000 1500 1000 Speed(rpm) 500 -500 -1000 -1500 -2000 0.05 0.1 0.15 0.2 time(s) 0.25 0.3 0.35 0.4 Hỡnh 3.8 ỏp ng tc Current response, Isd, isq 25 isd isq 20 15 isq Current(A) 10 isd -5 -10 -15 -20 -25 0.05 0.1 0.15 0.2 time(s) 0.25 0.3 0.35 0.3 0.35 0.4 Hỡnh 3.9 Dũng isd, isq isu 25 20 15 Current(A) 10 -5 -10 -15 -20 -25 0.05 0.1 0.15 0.2 time(s) 0.25 0.4 Hỡnh 3.10 Dũng pha isu 37 Electromagnetic torque 25 20 15 Torque(Nm) 10 -5 -10 -15 -20 -25 0.05 0.1 0.15 0.2 time(s) 0.25 0.3 0.35 0.4 Hỡnh 3.11 Mụ-men in t Nhn xột: Vỡ ng y ti, nờn thi gian tng tc ti tc danh nh di hn so vi trng hp 1, nhng quỏ trỡnh tng tc kt thỳc trc 0.2 giõy Sau t c tc danh nh, thi im 0.25 giõy, tc t o chiu v -1800 vũng/phỳt Ta thy quỏ trỡnh o chiu din rt tt v o chiu xong di 0.15 giõy Trong cỏc khong thi gian tng tc v gim tc, ta thy thnh phn dũng isq cú ln xp x 20A, l giỏ tr gii hn v dũng in m ta t thớ nghim ny Cng nh vy, thnh phn dũng isd c trỡ 0A sut khong thi gian ca thớ nghim Ngoi ra, ta cú thờm nhn xột rng, khong thi gian hon tt quỏ trỡnh o chiu (t 1800 vũng/phỳt v -1800 vũng/phỳt) ngn hn khong thi gina tng tc u tiờn (t vũng/phỳt ti 1800 vũng /phỳt) iu ú c lý gii l lỳc o chiu thỡ du ca mụ-men ti khụng thay i v mụ-men ti ó gúp phn vo vic to gia tc ln cho quỏ trỡnh o chiu c Trng hp 3: Trong thớ nghim ny ta kim chng kh nng hot ng n nh ch núng lờn ca ng c Gi s ng c núng lờn l in tr stator tng gp ụi Ta xem xột quỏ trỡnh ng y ti v tng tc t ti 500 vũng/phỳt Kt qu mụ phng quỏ trỡnh tng tc nh sau: Speed response 600 500 Speed(rpm) 400 300 200 100 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 time(s) 0.07 0.08 0.09 0.1 Hỡnh 3.12 ỏp ng tc 38 Nhn xột: Mc dự in tr stator Rs tng gp ụi nhng ỏp ng tc rt tt iu ú cho thy lut iu khin ớt nhy cm vi s thay i ca tham s in tr stator Rs õy l mt c im tt, vỡ in tr Rs va khú thu thp c giỏ tr chớnh xỏc, va thng xuyờn thay i quỏ trỡnh hot ng ca ng c d Trng hp 4: Trong thớ nghim ny ta mun kim chng hot ng ca lut iu khin thụng tin v mụ-men ti khụng chớnh xỏc Ta xem xột quỏ trỡnh tng tc t ti 500 vũng/phỳt, vi mụ-men ti thc t l 10Nm, cũn giỏ tr mụ-men ti c khai bỏo vi b iu khin l 5Nm Kt qu mụ phng quỏ trỡnh tng tc nh sau: Speed response 600 500 Speed(rpm) 400 300 200 100 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 time(s) 0.07 0.08 0.09 0.1 Hỡnh 3.13 ỏp ng tc Nhn xột: Quan sỏt kt qu mụ phng trờn hỡnh 3.13 ta rỳt nhn xột: thụng tin v mụ-men ti khụng chớnh xỏc thỡ tn ti sai lch tnh khỏ ln 39 KT LUN ti ó gii quyt c cỏc sau: - Phõn tớch mụ hỡnh toỏn (phng trỡnh toỏn) ca ng c ng b kớch thớch vnh cu trờn liờn tc - Phõn tớch cu trỳc iu khin v chin lc iu khin - Mụ phng h truyn ng ng c ng b kớch thớch vnh cu v cỏc kt qu mụ phng thu c t Matlab&Simulink Hng phỏt trin: Tng hp phn c s lý thuyt, hon thin chng trỡnh phn mm trờn Matlab cú th cung cp cho sinh viờn di dng ti liu tham kho, sỏch , phc v cụng tỏc ging dy 40 TI LIU THAM KHO Nguyn Bớnh (2000), in t cụng sut, NXB Khoa hc v k thut, H Ni Phm Vn Bỡnh (2011), Mỏy in tng quỏt, Nh xut bn giỏo dc Vit Nam Trn Khỏnh H, (1997), Mỏy in I, Nh xut bn Khoa hc v K thut Thõn Ngc Hon, Nguyn Tin Ban (2007), iu khin t ng cỏc h thng truyn ng in, Nh xut bn Khoa hc v K thut [5] Thõn Ngc Hon, Mỏy in, Nh xut bn xõy dng [6] Bựi Quc Khỏnh, Phm Quc Hi, Nguyn Vn Lin, Dng Vn Nghi (2004), iu chnh t ng truyn ng in, Nh xut bn Khoa hc v K thut [7] Bựi Quc Khỏnh, Nguyn Vn Lin, Nguyn Th Hin (2006), C s truyn ng in, Nh xut bn Khoa hc & K thut [8] Nguyn Vn Lin, Nguyn Mnh Tin, on Quang Vinh (2005), iu khin ng c xoay chiu ba pha cp t bin tn bỏn dn, NXB Khoa hc v k thut, H Ni [9] Nguyn Thng Ngụ (2005), Lý thuyt iu khin t ng thụng thng v hin i, NXB Khoa hc v k thut, H Ni [10] Nguyn Doón Phc (2006), Lý thuyt iu khin nõng cao, Nh xut bn Khoa hc & K thut [11] Nguyn Phựng Quang (1998), iu khin t ng truyn ng in xoay chiu ba pha, NXB Giỏo dc, H Ni [12] Nguyn Phựng Quang, Andreas Dittrich (2004), Truyn ng in thụng minh, NXB Khoa hc v k thut, H Ni [13] Nguyn Phựng Quang (2004), MATLAB v Simulink dnh cho k s iu khin t ng, Nh xut bn Khoa hc v K thut [14] Phm Tõm Thnh, Nguyn Phựng Quang (2011), Kho sỏt c im n nh ca mụ hỡnh trng thỏi giỏn on ca ng c ng b kớch thớch vnh cu CD tuyn hi ngh iu khin v t ng húa ton quc ln th nht, VCCA-2011, tr.318-323, H Ni [15] Phm Tõm Thnh, Nguyn Phựng Quang (2013) Mụ hỡnh trng thỏi giỏn on bilinear ca mỏy in xoay chiu ba pha theo phng phỏp Taylor Chuyờn san K thut iu khin&T ng húa, s 7/2013, tr.2-7 [16] Pham Tam Thanh, N.P Quang (2013), Quasi-continous Implementation of Structural Nonlinear Controller Based pn Direct-decoupling for Permanent Magnet Synchronous Motor IEEE International Conference on Control, Automation and Information Sciences (ICCAIS2013), Nha Trang, Vietnam,pp.254-259 [17] Pham Tam Thanh, Nguyen D.That (2014) Nonlinear Flatness-Based Controller for Permanent Magnet-Excited Synchronous Motor The 31st International Symposium on Automation and Robotics in Construction and Mining (ISARC 2014), Sydney, Australia, pp.120-125 [18] Stephen J Chapman: Electric Machinery Fundamentals 4th Edition Mc Graw Hill, 2005 [1] [2] [3] [4] 41 PH LC MT S CHNG TRèNH Mễ PHNG ***************************************************** %iu khin tc mt gúc phn t ca h truyn ng iu khin dũng in theo PWM% clear P=6; Rs=1.4; Ld=0.0056; Lq=0.009; lamaf=.1546; B=0.01; J=0.0012; vdc=285; wr_ref=314.3; fc=20000; Kpi=10; Kp=2; Ki=1; fc=20000; Kpi=10; Kp=2; Ki=1; Tb=5.5631; Ib=12; wb=628.6; Vb=97.138; Lb=0.0129; ias=0;ibs=0;ics=0;t1=0; vax1=0;vbx1=0;vcx1=0; y=0; theta_r=0; wr=0; t=0; dt=1e-6; tfinal=.05; if_ref=-1e-16; iqs=0;ids=0; vqs=0;vds=0; Tl=0.3*Tb; n=1; x=1; signe=1; ramp=-1; ias=0;ibs=0;ics=0; t1=0; vax1=0;vbx1=0;vcx1=0; zia=0;zib=0;zic=0; while (t0.02, wr_ref=-314.3; end wr_err=wr_ref-wr; y=y+wr_err*dt; Te_ref=Kp*wr_err+Ki*y; 42 if Te_ref>2*Tb, Te_ref=2*Tb; end if Te_ref=0, delta_ref=pi/2; elseif it_ref1, vax=1; elseif vax1, vbx=1; elseif vbx1, vcx=1; elseif vcx1/fc, vax1=vax; vbx1=vbx; vcx1=vcx; t1=0; end if vax1>=ramp, vao=vdc/2; elseif vax1=ramp, vbo=vdc/2; elseif vbx1=ramp, vco=vdc/2; elseif vcx11, signe=-1; end if ramp16, t tn(n)=t; Terefn(n)=Te_ref/Tb; it_refn(n)=it_ref/Ib; if_refn(n)=if_ref/Ib; is_refn(n)=is_ref/Ib; ias_refn(n)=ias_ref/Ib; ibs_refn(n)=ibs_ref/Ib; ics_refn(n)=ics_ref/Ib; iasn(n)=ias/Ib; ibsn(n)=ibs/Ib; icsn(n)=ics/Ib; vasn(n)=vas/Vb; vbsn(n)=vbs/Vb; vcsn(n)=vcs/Vb; iqsn(n)=iqs/Ib; idsn(n)=ids/Ib; isn(n)=is/Ib; Ten(n)=Te/Tb; wrn(n)=wr/wb; wrrefn(n)=wr_ref/wb; lammn(n)=sqrt((1+Ld*ids/(Ib*Lb))^2+(Lq*iqs/(Ib*Lb))^2); n=n+1; x=1; end x=x+1; end 44 figure(1);orient tall; subplot(4,2,3) plot(tn,Terefn,'k ',tn,Ten,'k');axis([0 05 -2.1 2.1]); set(gca,'xticklabel',[]); subplot(4,2,5) plot(tn,is_refn,'k ',tn,isn,'k');axis([0 05 2]); set(gca,'xticklabel',[]); subplot(4,2,1) plot(tn,wrrefn,'k ',tn,wrn,'k');axis([0 05 -1 1]); set(gca,'xticklabel',[]); subplot(4,2,7) plot(tn,it_refn,'k ',tn,iqsn,'k');axis([0 05 -2 2]); subplot(4,2,2) plot(tn,if_refn,'k ',tn,idsn,'k');axis([0 05 -1 1]); set(gca,'xticklabel',[]); subplot(4,2,4) plot(tn,ias_refn,'k',tn,ibs_refn,'k:',tn,ics_refn,'k '); axis([0 05 -1.5 1.5]);set(gca,'xticklabel',[]); subplot(4,2,6) plot(tn,iasn,'k',tn,ibsn,'k:',tn,icsn,'k ') axis([0 05 -1.5 1.5]);set(gca,'xticklabel',[]); subplot(4,2,8) plot(tn,lammn,'k') axis([0 05 2]); ***************************************************** %H truyn ng cú iu khin dũng tr% clear P=6; Rs=1.4; Ld=0.0056; Lq=0.009; lamaf=.1546; B=0.01; J=0.006; vdc=285; wr_ref=314.3; Tb=5.5631; Ib=12; wb=628.6; Vb=97.138; Lb=0.0129; deli=0.1*Ib; theta_r=0; wr=wr_ref; t=0; dt=1e-6; tfinal=.01; if_ref=-1e-16; iqs=0;ids=0; vqs=0;vds=0; n=1; x=1; signe=1; ramp=-1; ias=0;ibs=0;ics=0;t1=0; 45 vax1=0;vbx1=0;vcx1=0; zia=0;zib=0;zic=0; while (t[...]... khin ti a hiu sut c th hin trong hỡnh sau: Hỡnh 2.10 Cu trỳc h truyn ng iu khin ti thiu tn hao 31 Chng 3 Mụ phng cu trỳc iu khin ng c ng b s dng phn mm Matlab 3.1 Cu trỳc h truyn ng ng c ng b kớch thớch nam chõm vnh cu Cu trỳc iu khin ng c ng b kớch thớch nam chõm vnh cu nh hỡnh 3.1 uDC RI isd* 3 usd usq e js 7 R (-) 2 us tu tv tw NL CVTKG 4 * us 1 s isq* 8 is isd 3 js e is 2 isq 6 s 9 Khõu tớch phõn... v tham s ca mỏy in Thnh phn dũng stator to t thụng cng nh vy, gi bng 0 tng t nh gúc mụmen Cỏc bin trờn th u n v tng i tr gúc mụmen, õy l gúc in v thi gian Sau khi vit chng trỡnh mụ phng trờn phn mm Matlab ta cú kt qu mụ phng di õy, ng vi thụng s ca ng c: S ụi cc zp=6 in tr stator: Rs=1,4 ( ) in cm trc d: Lsd=0.0056 (H) in cm trc q: Lsq=0.009(H) T thụng cc p 0.1546(Wb) H s ma sỏt: B=0.01 Mụmen... Khi ú h truyn ng iu chnh v trớ cú th c xõy dng, chng hn vi ng c servo õy ta quan tõm cú th mụ phng h truyn ng vi cỏc hiu bit v h thng 2.1.4 Mụ phng h truyn ng iu chnh tc Mụ phng c thc hin bng phn mm Matlab, kt hp giỏ tr t ca thnh phn dũng to mụmen t Vi t thụng, giỏ tr t khụng gi lõu nh t thụng tng, mt cỏch d dng thc hin l gi giỏ tr t trc d ca h ta gn vi rotor iu ny cú ngha t thụng rotor l tng ca... t thụng, kt qu l gim t thụng tng Cht lng ca h truyn ng di iu kin ny c nhn dng t hiu qu trong c 4 gúc phn t Lu ý rng trong min suy gim t thụng, mụmen yờu cu gim gi cụng sut tng khụng i Mó chng trỡnh Matlab cú th c thờm vo mch vũng mụ phng sau khi tớnh toỏn mụmen t: if wwb/2, fw=(wb/2)/w; end mM_refnew=mM_ref*fw; if_ref=(fw-1)*Phi_p/Lsd; it_ref=mM_refnew*(2/3)*(2/zp)/((Lsd-Lsq)*if_ref+Phi_p);... j Mc v th pha cú th c v trờn phm vi tn s mong mun cho vic ỏnh giỏ cỏc c tớnh iu khin Chng 2 Cu trỳc v chin lc iu khin ng c ng b kớch thớch vnh cu 2.1 Cu trỳc h truyn ng iu khin ng c ng b kớch thớch nam chõm vnh cu 2.1.1 H truyn ng iu khin mụ-men Coi h truyn ng ng c ng b kớch thớch vnh cu vi u vo bờn ngoi l mụmen v t thụng tng yờu cu (giỏ tr t) Chỳng cú th l cỏc u vo c lp trong trng hp mụmen iu khin... S ụi cc pp 4 Tc 1800 vg/ph T thụng cc 0.175Wb 0.2 in tr stato Rs 0.01kgm2 Mụmen quỏn tớnh J in cm phớa stator Lsd 8.5mH in cm tn phớa stator Lsq 8.5mH 3.2.2 Mụ hỡnh Simulink ca ng c ng b kớch thớch nam chõm vnh cu Ta s dng cỏc khi c bn ca Simulink xõy dng mụ hỡnh ng c ng b kớch thớch vnh cu trờn h ta dq Lsq d axis 3 1 s 1/Lsd 2 mM id w Lsd-Lsq Rs mM 1.5*p 1 1 s 1/J vdq w 1 s p poles/2 Lsd B Flux