BӜ GIÁO DӨC VÀ ĈÀO TҤO TRѬӠNG ĈҤI HӐC KӺ THUҰT CÔNG NGHӊ TP. HCM ĈÀO THÁI SѪN ĈIӄU KHIӆN ĈӜNG CѪ KHÔNG ĈӖNG BӜ THEO PHѬѪNG PHÁP FIELD ORIENTED CONTROL (FOC) SӰ DӨNG BӜ ĈIӄU KHIӆN MӠ LUҰN VĂN THҤC SƬ Chuyên ngành : ThiӃt bӏ, mҥng và nhà máy ÿiӋn Mã sӕ ngành : 605250 TP. HӖ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2012 BӜ GIÁO DӨC VÀ ĈÀO TҤO TRѬӠNG ĈҤI HӐC KӺ THUҰT CÔNG NGHӊ TP. HCM ĈÀO THÁI SѪN ĈIӄU KHIӆN ĈӜNG CѪ KHÔNG ĈӖNG BӜ THEO PHѬѪNG PHÁP FIELD ORIENTED CONTROL (FOC) SӰ DӨNG BӜ ĈIӄU KHIӆN MӠ LUҰN VĂN THҤC SƬ Chuyên ngành : Kӻ thuұt ÿiӋn Mã sӕ ngành : 60520202 HѬӞNG DҮN KHOA HӐC: TS. ĈӖNG VĂN HѬӞNG CÔNG TRÌNH ĈѬӦC HOÀN THÀNH TҤI TRѬӠNG ĈҤI HӐC KӺ THUҰT CÔNG NGHӊ TP. HCM Cán bӝ hѭӟng dүn khoa hӑc : TS.Ĉӗng Văn Hѭӟng Luұn văn Thҥc sƭ ÿѭӧc bҧo vӋ tҥi Trѭӡng Ĉҥi hӑc Kӻ thuұt Công nghӋ TP. HCM ngày 02 tháng 02 năm 2013 Thành phҫn Hӝi ÿӗng ÿánh giá Luұn văn Thҥc sƭ gӗm: TT Hӑ và Tên Chӭc danh hӝi ÿӗng Cѫ quan công tác 1 TS. NguyӉn Thanh Phѭѫng Chӫ tӏch ĈH Kӻ Thuұt Công nghӋ Tp.HCM 2 TS. NguyӉn ViӉn Quӕc. Phҧn biӋn 1 ĈH Công nghiӋp Tp.HCM 3 TS. Võ Hoàng Duy. Phҧn biӋn 2 ĈH Tôn Ĉӭc Thҳng 4 PGS.TS.Trҫn Thu Hà. Ӫy viên ĈH Sѭ phҥm Kӻ Thuұt Tp.HCM 5 TS. Ĉinh Hoàng Bách Ӫy viên, thѭ ký ĈH Tôn Ĉӭc Thҳng Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch Hӝi ÿӗng ÿánh giá Luұn sau khi Luұn văn ÿã ÿѭӧc sӱa chӳa (nӃu có). Chӫ tӏch Hӝi ÿӗng ÿánh giá LV TRѬӠNG ĈH KӺ THUҰT CÔNG NGHӊ TP. HCM PHÒNG QLKH - ĈTSĈH CӜNG HÒA XÃ HӜI CHӪ NGHƬA VIӊT NAM Ĉӝc lұp - Tӵ do - Hҥnh phúc TP. HCM, ngày … tháng… năm 20 … NHIӊM VӨ LUҰN VĂN THҤC SƬ Hӑ tên hӑc viên: Ĉào Thái Sѫn Giӟi tính:Nam Ngày, tháng, năm sinh: 22-11-1970 Nѫi sinh:Phan ThiӃt-Bình Thuұn Chuyên ngành : Kӻ thuұt ÿiӋn MSHV: 1181031048 I- TÊN Ĉӄ TÀI: ĈiӅu khiӇn ÿӝng cѫ không ÿӗng bӝ theo phѭѫng pháp FIELD ORIENTED CONTROL (FOC) sӱ dөng bӝ ÿiӅu khiӇn mӡ II- NHIӊM VӨ VÀ NӜI DUNG: ¾ Xây dӵng mô hình toán hӑc ÿӝng cѫ không ÿӗng bӝ ba pha. ¾ 1JKLrQFӭX, xây dӵng giҧi thuұt ÿiӅu khiӇn tuyӃn tính hóa dӵa trên mô hình toán hӑc cӫa ÿӝng cѫ và mô phӓng phѭѫng pháp ÿiӅu khiӇn tuyӃn tính hóa và mô phӓng trên Matlab. ¾ Nghiên cӭu ÿiӅu khiӇn ÿӝng cѫ không ÿӗng bӝ ba pha dӵa trên phѭѫng pháp FOC và bӝ ÿiӅu khiӇn mӡ FOC và mô phӓng trên Matlab. III- NGÀY GIAO NHIӊM VӨ: 15-06-2012 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIӊM VӨ: 20-12-2012 V- CÁN BӜ HѬӞNG DҮN: TS. Ĉӗng Văn Hѭӟng CÁN BӜ HѬӞNG DҮN KHOA QUҦN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS.Ĉӗng Văn Hѭӟng i LӠI CAM ĈOAN Tôi là Ĉào Thái Sѫn, hӑc viên lӟp cao hӑc ThiӃt bӏ, mҥng và nhà máy ÿiӋn niên khoá 2011-2013 sau hai năm hӑc tұp và nghiên cӭu, ÿѭӧc sӵ giúp ÿӥ cӫa các thҫy cô giáo và ÿһc biӋt là TS. Ĉӗng Văn Hѭӟng, thҫy giáo hѭӟng dүn tӕt nghiӋp cӫa tôi, tôi ÿã ÿi ÿӃn cuӕi chһng ÿѭӡng ÿӇ kӃt thúc khoá hӑc thҥc sƭ. Tôi ÿã quyӃt ÿӏnh chӑn ÿӅ tài tӕt nghiӋp là: "ĈiӅu khiӇn ÿӝng cѫ không ÿӗng bӝ theo phѭѫng pháp FIELD ORIENTED CONTROL (FOC) sӱ dөng bӝ ÿiӅu khiӇn mӡ". Tôi xin cam ÿoan ÿây là công trình nghiên cӭu cӫa riêng tôi. Các sӕ liӋu, kӃt quҧ trong luұn văn là hoàn toàn trung thӵc và chѭa tӯng ÿѭӧc ai công bӕ trong bҩt kǤ công trình nào khác. NӃu có tôi xin cam ÿoan rҵng mӑi sӵ giúp ÿӥ cho viӋc thӵc hiӋn Luұn văn này ÿã ÿѭӧc cҧm ѫn và các thông tin trich dүn trong Luұn văn ÿã ÿѭӧc chӍ rõ nguӗn gӕc xuҩt xӭ. Hӑc viên thӵc hiӋn luұn văn Ĉào Thái Sѫn ii LӠI CÁM ѪN Trong quá trình thӵc hiӋn ÿӅ tài luұn văn, tôi ÿã gһp rҩt nhiӅu khó khăn, và ÿã phҧi cӕ gҳng nӛ lӵc rҩt nhiӅu ÿӇ hoàn thành ÿѭӧc luұn văn Thҥc sƭ này. Tuy nhiên, tôi ÿã không thӇ hoàn thành ÿѭӧc luұn văn này nӃu không có sӵ quan tâm, giúp ÿӥ cӫa gia ÿình, thҫy cô, bҥn bè ÿӗng nghiӋp. Ĉҥt ÿѭӧc kӃt quҧ nhѭ ngày hôm nay, tôi xin ÿѭӧc gӣi lӡi cҧm ѫn chân thành ÿӃn Thҫy TS. Ĉӗng Văn Hѭӟng ÿã hѭӟng dүn tôi thӵc hiӋn ÿӅ tài luұn văn này; Quý Thҫy cô Khoa ĈiӋn các trѭӡng Ĉҥi hӑc ( trѭӡng Ĉҥi hӑc Kӻ Thuұt Công NghӋ TP.Hӗ Chí Minh, trѭӡng Ĉҥi hӑc Bách khoa TP.Hӗ Chí Minh, trѭӡng Ĉҥi hӑc Công NghiӋp TP.Hӗ Chí Minh , trѭӡng Ĉҥi hӑc Sѭ phҥm Kӻ Thuұt TP.Hӗ Chí Minh , trѭӡng Ĉҥi hӑc Tôn Ĉӭc Thҳng ) ,mӑi ngѭӡi trong gia ÿình, bҥn bè, ÿӗng nghiӋp ÿã giúp ÿӥ tôi trong quá trình làm Luұn văn. Ĉào Thái Sѫn iii TÓM TҲT ViӋc ÿiӅu khiӇn ÿӝng cѫ không ÿӗng bӝ là mӝt vҩn ÿӅ khó khăn và phӭc tҥp, nhҩt là ÿӕi vӟi hӋ truyӅn ÿӝng cҫn thay ÿәi tӕc ÿӝ vì ÿӝng cѫ không ÿӗng bӝ là mӝt hӋ phi tuyӃn. Trong luұn văn, tác giҧ ÿã xây dӵng mô hình toán cӫa ÿӝng cѫ không ÿӗng bӝ ba pha trên hӋ trөc tӑa ÿӝ (Į,ȕ) và hӋ trөc tӑa ÿӝ (d,q). Ĉӝng cѫ không ÿӗng bӝ ba pha có thӇ ÿѭӧc tiӃn hành ÿiӅu khiӇn bҵng các phѭѫng pháp khác nhau tӯ ÿiӅu khiӇn cҩp thҩp ÿӃn ÿiӅu khiӇn cҩp cao, tӯ ÿiӅu khiӇn dӵa vào mô hình toán ÿӃn ÿiӅu khiӇn mà không cҫn mô hình toán. KӃt hӧp tính ѭu viӋt cӫa các phѭѫng pháp ÿiӅu khiӇn khác nhau, luұn văn này trình bày kӻ thuұt “ĈiӅu khiӇn ÿӝng cѫ không ÿӗng bӝ theo phѭѫng pháp FIELD ORIENTED CONTROL (FOC) sӱ dөng bӝ ÿiӅu khiӇn mӡ” (áp dөng cách tiӃp cұn mô hình toán cӫa ÿӝng cѫ) kӃt hӧp huҩn luyӋn mҥng nѫron ÿӇ thӵc thi khâu ѭӟc lѭӧng tӯ thông rotor cӫa ÿӝng cѫ. Do rҵng ÿӕi tѭӧng là hӋ phi tuyӃn nһng, nên trѭӟc hӃt tác giҧ ÿã áp dөng phѭѫng pháp ÿiӅu khiӇn tuyӃn tính hóa, tҥo mӝt cѫ sӣ ÿӇ so sánh vӟi phѭѫng pháp FOC. KӃt quҧ mô phӓng cho thҩy bӝ ÿiӅu khiӇn tuyӃn tính hóa vào ra cho chҩt lѭѫng khá tӕt. Phѭѫng pháp FOC là phѭѫng pháp ÿiӅu khiӇn chӫ ÿҥo cӫa luұn văn. Luұn văn ÿã trình bày cҩu trúc cѫ bҧn cӫa phѭѫng pháp FOC, trình bày phѭѫng pháp xây dӵng cҩu trúc bӝ ÿiӅu khiӇn theo phѭѫng pháp FOC.Có nhiӅu bӝ ÿiӅu khiӇn khác nhau có thӇ áp dөng vào mô hình FOC. Hai bӝ ÿiӅu khiӇn là PID và mӡ PID ÿã ÿѭӧc xây dӵng vào mô hình FOC. KӃt quҧ mô phӓng ÿҥt ÿѭӧc cho thҩy cҧ hai bӝ ÿiӅu khiӇn ÿӅu ÿáp ӭng ÿѭӧc mөc tiêu ÿӅ ra. Trong các sѫ ÿӗ ÿiӅu khiӇn ÿӝng cѫ không ÿӗng bӝ, ta cҫn phҧi ÿo tӯ thông cӫa rotor (ψ). ĈӇ thӵc hiӋn ÿiӅu ÿó, cҫn phҧi có các cҧm biӃn phӭc tҥp ÿһc biӋt là cҧm biӃQÿR WӯWK{QJĈӇWKD\WKӃ FKR FҧP ELӃQQyLWUrQEӝѭӟFOѭӧQJWӯWK{QJ ÿѭӧFVӱGөQJ. Thѭӡng các khâu ѭӟc lѭӧng này sӱ dөng các giá trӏ dòng và áp stator ÿӇ ѭӟc ÿoán các giá trӏ cҫn ÿo. Trong chѭѫng 6, tӯ thông cӫa ÿӝng cѫ không ÿӗng bӝ sӁ ÿѭӧc ѭӟc lѭӧng dùng mҥng nѫron. Ѭu ÿiӇm cӫa mҥng nѫron là có thӇ xҩp xӍ các quan hӋ phi tuyӃn mà không cҫn biӃt cҩu trúc cӫa quan hӋ ÿó. Các bӝ ѭӟc lѭӧng tӯ thông sӁ ÿѭӧc sӱ dөng vào sѫ ÿӗ ÿiӅu khiӇn ÿӏnh hѭӟng trѭӡng ÿӝng cѫ không ÿӗng bӝ. iv Chѭѫng cuӕi tác giҧ ÿã tiӃn hành ÿiӅu khiӇn tӕc ÿӝ cӫa ÿӝng cѫ không ÿӗng bӝ ba pha bҵng bӝ ÿiӅu khiӇn PID và mӡ PID. KӃt quҧ thu ÿѭӧc ÿáp ӭng vӅ thӡi gian xác lұp, sai sӕ xác lұp. v ABSTRACT Asynchronous motor control is a difficult and complex issue, especially with the need to change speed transmission as asynchronous motor is a nonlinear system. In the thesis, the author has developed the mathematical model of three-phase asynchronous motors in the coordinate system (Į,ȕ) and coordinate system (d,q). Three-phase asynchronous motor control can be carried out by methods ranging from low-level control to high-level control, control based on mathematical models to control without mathematical models. Combines the advantages of the different control methods, this thesis presents techniques "Asynchronous motor control method FIELD Oriented Control (FOC) using fuzzy controller " (applied toaccess to mathematical models of the engine) combined neural network trained to perform the stage of the motor rotor flux estimation. Nonlinear system so that the object is heavy, so first of all, the author has applied linear control methods, provide a basis for comparison with the FOC method. The simulation results show that the linear control input and output of pretty good quality. The FOC approach is key control method of the thesis. This thesis presents the basic structure of the FOC method, the present method of control structures by the method of FOC. There are many different controllers can be applied to the FOC model. Two PID and fuzzy PID controller has been built into the model FOC. Achieved simulation results show that both controllers to meet the objectives. In the diagram asynchronous motor control, we need to measure the magnetic flux of the rotor (ȥ). To do so, we requires complex sensors especially magnetic flux sensors. To replace the sensors mentioned above, magnetic flux estimates are used. Often this stage estimated using the stator current and voltage values to estimate the value to be measured. In chapter 6, the asynchronous motor flux is estimated using neural networks. The advantage of the neural network is able to approximate the nonlinear relationship without knowing the structure of the relationship. The flux estimates will be used to control the orientation diagram asynchronous motors. In the last chapter, the author has conducted speed control of three-phase asynchronous motors with PID and fuzzy PID controllers. Results obtained to meet the established time, the error is established. vi MӨC LӨC Trang phө bìa Lӡi cam ÿoan i Lӡi cҧm ѫn ii 7yPWҳW iii Abstract v Mөc lөc vi Danh mөc các chӳ viӃt tҳt, ký hiӋu viii Danh mөc các bҧng ix Danh mөc các hình vӁ x Chѭѫng 1 – Tәng quan vӅ ÿӅ tài 1 1.1 Ĉһt vҩn ÿӅ 1 1.2 Mөc tiêu ÿӅ tài 3 1.3 Phҥm vi nghiên cӭu 4 1.4 Nӝi dung thӵc hiӋn 4 Chѭѫng 2 – Mô hình ÿӝng cѫ không ÿӗng bӝ 3 pha và các phѭѫng pháp ÿiӅu khiӇn 5 2.1 Giӟi thiӋu khái quát vӅ ÿӝng cѫ xoay chiӅu không ÿӗng bӝ 3 pha 5 2.2 Vector không gian cӫa các ÿҥi lѭӧng 3 pha 10 2.3 Mô hình toán hӑc ÿӝng cѫ xoay chiӅu không ÿӗng bӝ 3 pha 14 2.4&iFSKѭѫQJSKiSÿLӅXNKLӇQÿӝQJFѫ[RD\FKLӅXNK{QJÿӗQJEӝ3 pha 25 Chѭѫng 3 – Phѭѫng pháp ÿiӅu khiӇn ÿӏnh hѭӟng tӯ thông 33 ĈҥLFѭѫQJYӅSKѭѫQJSKiS)2& 33 ĈҥLFѭѫQJYӅSKѭѫQJSKiS)2& 35 Chѭѫng 4 – ĈiӅu khiӇn tuyӃn tính hóa ÿӝng cѫ không ÿӗng bӝ 39 4.1 Ĉһt vҩn ÿӅ 39 4.2 Nӝi dung cӫa phѭѫng pháp tuyӃn tính hóa vào ra 39 4.3 Áp dөng ÿiӅu khiӇn tuyӃn tính hóa ÿӝng cѫ 42 4.4 Xây dӵng các khӕi mô phӓng ÿiӅu khiӇn tuyӃn tính hóa ÿӝng cѫ không ÿӗng bӝ trong SIMULINK/MATLAB 53 Chѭѫng 5 - ĈiӅu khiӇn ÿӝng cѫ không ÿӗng bӝ 3 pha theo phѭѫng pháp FOC bҵng bӝ ÿiӅu khiӇn mӡ 62 5.1 Giӟi thiӋu vӅ logic mӡ 62 [...]... const) ñ n hi n ñ i (phương pháp ñi u khi n vector không gian - space vector control) ñ thay ñ i t n s ngu n c p nh m ñ t m c ñích ñi u khi n mong mu n K thu t ñi u khi n vector không gian ñư c s d ng ñ ñi u khi n ñ ng cơ, có hai phương pháp chính: + ði u khi n ñ nh hư ng trư ng (Field Oriented Control) bao g m: phương pháp ñi u khi n vectơ tr c ti p (Direct Vector Control) và phương pháp ñi u khi n vectơ... hi u vàora (I/O) nên phương pháp này phù h p v i các khâu ñi u khi n ph c t p, không th phân tích c u trúc ñi u khi n (qui t c “h p ñen”) K t h p tính ưu vi t c a các phương pháp ñi u khi n khác nhau, lu n văn này trình bày k thu t “ði u khi n ñ ng cơ không ñ ng b theo phương pháp FIELD ORIENTED CONTROL (FOC) s d ng b ñi u khi n m ” (áp d ng cách ti p c n mô hình toán c a ñ ng cơ) k t h p hu n luy... ng quan v ñ tài Chương 2: Mô hình toán h c ñ ng cơ không ñ ng b 3 pha và các phương pháp ñi u khi n Chương 3: Phương pháp ñi u khi n ñ nh hư ng t thông (Field Oriented Control FOC ) Chương 4 : ði u khi n tuy n tính hóa ñ ng cơ không ñ ng b 3 pha Chương 5: S d ng b ñi u khi n m ñi u khi n ñ ng cơ không ñ ng b 3 pha theo phương pháp FOC Chương 6: S d ng m ng nơron ư c lư ng t thông rotor Chương 7: Mô ph... b vi x lý thì vi c ñi u khi n ñ ng cơ không ñ ng b tr nên d dàng hơn Vì v y các h truy n ñ ng hi n nay ch y u s d ng ñ ng cơ không ñ ng b làm cơ c u ch p hành Tùy theo các ng d ng c th , vi c ñi u khi n ñ ng cơ không ñ ng b có th ñư c chia thành hai c p 1.1.1 ði u khi n c p th p: không c n ñ chính xác cao, g m m t s phương pháp như thay ñ i cách ñ u b dây qu n ñ ng cơ (ñ thay ñ i s c c t ) ho c thêm... cơ không ñ ng b ba pha Nghiên c u, xây d ng gi i thu t ñi u khi n tuy n tính hóa d a trên mô hình toán h c c a ñ ng cơ và mô ph ng phương pháp ñi u khi n tuy n tính hóa và mô ph ng trên Matlab Nghiên c u ñi u khi n ñ ng cơ không ñ ng b ba pha d a trên phương pháp FOC và b ñi u khi n m FOC và mô ph ng trên Matlab 1.4 N i dung th c hi n Chương 1: T ng quan v ñ tài Chương 2: Mô hình toán h c ñ ng cơ không. .. ng cơ không ñ ng b cũng thay ñ i nhanh chóng Trong lý thuy t ñi u khi n hi n ñ i, ñ ng cơ không ñ ng b ba pha ñư c xem là m t ñ i 3 tư ng phi tuy n (vì mô hình toán h c c a ñ ng cơ không ñ ng b ñư c mô t b ng các phương trình vi phân b c cao) ð ñi u khi n ñ ng cơ m t cách chính xác, ta ph i áp d ng các phương pháp ñi u khi n phi tuy n như: ñi u khi n h i ti p tuy n tính hóa (feedback linearization control) ,... khi n vectơ gián ti p (Indirect Vector Control) + ði u khi n tr c ti p mô-men ñ ng cơ: DSC (Direct Self Control) và DTC (Direct Torque Control) Các phương pháp ñi u khi n ñ ng cơ b ng cách thay ñ i t n s ngu n c p ñư c tóm t t trong hình 1.1 Hình 1.1 Các phương pháp ñi u khi n thay ñ i t n s 1.1.2.2 ði u khi n b ng cách tác ñ ng lên mô hình toán h c c a ñ ng cơ Ngày nay, cùng v i s phát tri n m nh... cơ Hình 2.10 Nguyên lý làm vi c c a ñ ng cơ không ñ ng b ba pha 2.2 Vector không gian c a các ñ i lư ng 3 pha Có nhi u lo i mô hình ñ ng cơ không ñ ng b Lo i mô hình ñư c s d ng ñ thi t b ñi u khi n vectơ có th ñ t ñư c b ng cách v n d ng lý thuy t vectơ không gian Các thông s c a ñ ng cơ 3 pha (như ñi n áp, dòng ñi n, t thông ) ñư c bi u di n dư i d ng các vectơ không gian ph c M t mô hình ñ ng cơ. .. ng cơ (hình 2.7c) Rotor 3 vành trư t Tr c rotor Ch i than 3 cu n dây rotor Bi n tr Hình 2.7 Rotor dây qu n và ñi u khi n ñ ng cơ rotor dây qu n b ng bi n tr 2.1.1.3 Khe h không khí Là kho ng h gi a rotor và stator ñ ng cơ không ñ ng b , khe h này r t nh (t 0,2 ñ n 1mm) trong máy c nh và v a Mô hình hoàn ch nh c a ñ ng cơ không ñ ng b rotor l ng sóc như hình 2.8 Hình 2.8 Mô hình v t lí c a ñ ng cơ không. .. sóc • So sánh ñ ng cơ không ñ ng b 3 pha rotor l ng sóc và rotor dây qu n: 9 – ð ng cơ rotor l ng sóc có c u t o b n ch c, nên r t ph bi n – ð ng cơ rotor qu n dây có ưu ñi m v m máy và ñi u ch nh t c ñ nhưng c u t o ph c t p, d có s c , nên ch ñư c dùng trong nh ng ng d ng mà rotor l ng sóc không ñáp ng ñư c 2.1.2 Nguyên lý ho t ñ ng c a ñ ng cơ không ñ ng b 3 pha Xét stator ñ ng cơ không ñ ng b ba pha . của các phương pháp ñiều khiển khác nhau, luận văn này trình bày kỹ thuật “ðiều khiển ñộng cơ không ñồng bộ theo phương pháp FIELD ORIENTED CONTROL (FOC) sử dụng bộ ñiều khiển mờ (áp dụng cách. ñiều khiển mong muốn. Kỹ thuật ñiều khiển vector không gian ñược sử dụng ñể ñiều khiển ñộng cơ, có hai phương pháp chính: + ðiều khiển ñịnh hướng trường (Field Oriented Control) bao gồm: phương. tính hóa cho ñối tượng ñiều khiển là ñộng cơ không ñồng bộ ba pha.  Xây dựng và mô phỏng bộ ñiều khiển mờ ñiều khiển ñộng cơ không ñồng bộ 3 pha theo phương pháp FOC.