BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ VIỆT SÔ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Ở CHẾ ĐỘ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ VIỆT SÔ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Ở CHẾ ĐỘ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ VIỆT SÔ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Ở CHẾ ĐỘ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ tên: Lê Việt Sô Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 26/08/1987 Nơi sinh: Khánh Hòa Quê quán: Khánh Hòa Dân tộc: Kinh Điện thoại: 0121.57.59.585 E-mail: levietso@yahoo.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2.1 Hệ cao đẳng Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo: 2005 đến 2008 Trường Cao đẳng Công Thương, Quận 9, TP Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật điện – điện tử 2.2 Hệ đại học Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo: 2008 đến 2010 Trường Đại Học Công Nghiệp, Quận Gò Vấp, TP Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ Thuật Điện III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian 09/2010-nay 09/2010-nay Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Khoa Điê ̣n -Điê ̣n Tử , Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Khoa Công Nghệ , Trường Cao Đẵng Viễn Đông TP HCM i Học viên Giảng viên LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012 Lê Việt Sô ii LỜI CẢM ƠN Đề tài thực theo chương trình đào tạo thạc sĩ Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Xin cảm ơn quí thầy cô tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để em nghiên cứu thực luận văn Xin chân thành cảm ơn hướng dẫn trực tiếp thầy TS Nguyễn Thanh Phương tận tình giúp đỡ, đóng góp ý kiến quí báu hướng dẫn em hoàn thiện đề tài Rất cảm ơn trước cộng tác nhiệt tình anh chị bạn học viên lớp cao học ngành Thiết bị, mạng nhà máy điện khóa 2010 - 2012, cám ơn đóng góp ý kiến bổ ích qua thảo luận tập thể lớp Xin gửi lời tri ân đến gia đình người thân ủng hộ động viên suốt trình học, đặc biệt thời gian thực đề tài Kính chúc sức khỏe quí thầy cô bạn Học viên Lê Việt Sô iii CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Thanh Phương Cán chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Minh Tâm Cán chấm nhận xét 2: PGS.TS Dương Hoài Nghĩa Luận văn thạc sĩ bảo vệ trước HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT, Ngày 20 tháng 10 năm 2012 iv TÓM TẮT Tìm hiểu tổng quan phụ tải điện thông dụng thuộc nhóm HVAC (Heating, Ventilation and Air-Condition) chứng minh khả tiết kiệm lượng cách điều khiển biến tốc Trình bày vấn đề tổn hao phương pháp điều khiển tiết kiệm lượng động không đồng kết tổng hợp nghiên cứu khác giới để đưa nhìn tổng quan toàn diện lĩnh vực nghiên cứu Xây dựng giải thuật điều khiển tiết kiệm lượng mà đối tượng động không đồng pha Dựa sở phương pháp điều khiển định hướng trường rotor gián tiếp (Indirect Field Oriented Control) kết hợp với việc tìm giá trị từ thông rotor tối ưu mục đích để giảm tổn hao động tiết kiệm lượng Thực mô giải thuật tiết kiệm lượng phần mềm Matlab Nhận xét thành phần động như: điện áp, dòng điện, tốc độ, mômen, từ thông công suất tiêu thụ So sánh kết mô sử dụng giải thuật từ thông rotor tối ưu với từ thông rotor tham chiếu định mức để tính lượng lượng tiết kiệm Và thực mô với từ thông rotor tham chiếu, tốc độ đặt rotor, mômen tải khác để kiểm chứng khả tiết kiệm lượng Đề tài đưa hướng khác nhằm tiết kiệm lượng động không động pha điều chế từ thông rotor từ cân hai thành phần tổn hao công suất phụ thuộc từ thông phụ thuộc mômen điện từ So sánh kết mô với giải thuật từ thông rotor tối ưu để kiểm chứng khả tiết kiệm lượng hai giải thuật v ABSTRACT Learn an overview of the common electricity loads of group HVAC (Heating, Ventilation and Air-Condition) and demonstrate the potential energy saving by the variable speed control Presenting loss problems and some control methods of energy saving of asynchronous motor was the collective results of different studies around the world to offer a comprehensive overview of research areas Building energy saving control algorithm whose main object is three phase asynchronous motors Based on the basis of the Indirect Field Oriented Control method combined with finding the optimal rotor flux value aims to reduce the motor loss to energy saving Implementation of energy saving algorithm simulation on Matlab software Reviews the main components of the motor such as voltage, current, speed, torque, flux and consumed power Comparison of simulation results when using optimal rotor flux algorithms with reference rotor flux to calculate the energy savings amount And perform simulations in turn with reference rotor flux, rotor set speed, different load torque to verify the potential energy saving Threads also give different direction to energy saving in three phase asynchronous motor is the rotor flux modulation from the balance of the two power loss components depend rotor flux and depend electromagnetic torque Comparison of simulation results with the optimal rotor flux algorithm to verify the ability of the two energy saving algorithm vi MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Lời cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vii Danh sách chữ viết tắt, kí hiệu xii Danh sách hình xv Danh sách bảng xix Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tổng quan 1.2 Các nghiên cứu nước 1.2.1 Các nghiên cứu nước 1.2.2 Các nghiên cứu nước 1.3 Mục đích nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn đề tài 1.4.1 Nhiệm vụ đề tài 1.4.2 Giới hạn đề tài 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Giá trị thực tiễn đề tài 1.7 Bố cục luận văn vii Chƣơng TỔNG QUAN VỀ PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ KHẢ NĂNG TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG 2.1 Thống kê sử dụng động không đồng 2.2 Điều khiển hiệu lượng ứng dụng HVAC 2.3 Tiết kiệm lượng ứng dụng HVAC điều khiển biến tốc 11 2.4 Các ứng dụng với khả tiết kiệm lượng điều khiển tốc độ 14 Chƣơng VẤN ĐỀ TỔN HAO VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐI ƢU NĂNG LƢỢNG CHO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 16 3.1 Tổn hao hệ thống động không đồng thay đổi tốc độ 16 3.1.1 Bộ biến tần 17 3.1.2 Động không đồng 17 3.1.3 Tổn hao lưới với hệ thống thay đổi tốc độ 20 3.2 Tối ưu hóa lượng việc giảm từ thông motor 21 3.3 Điều khiển tối ưu lượng lái VVFF 24 3.4 Điều khiển tối ưu lượng lái VVVF 25 3.5 Điều khiển trạng thái đơn giản (Simple State Control) 27 3.5.1 Điều khiển cos(  ) 27 3.5.2 Điều khiển tần số trượt rotor 28 3.6 Điều khiển dựa vào mô hình 29 3.6.1 Điều khiển vô hướng 29 3.6.2 Bộ lái điều khiển vector định hướng tựa theo trường (Field Oriented Vector Controlled Drives) 31 3.7 Điều khiển tìm kiếm (Search Control) 32 3.7.1 Điều khiển tìm kiếm truyền thống 33 viii 3.7.2 Điều khiển tìm kiếm dùng Logic mờ mạng thần kinh nhân tạo 35 3.8 Kết luận 37 Chƣơng NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƢỚNG TỰA THEO TRƢỜNG ( FOC – FIELD ORIENTED CONTROL ) VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU 39 4.1 Nguyên lý điều khiển định hướng tựa theo trường 39 4.2 Kết luận hướng nghiên cứu 47 Chƣơng THIẾT KẾ GIẢI THUẬT, MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Ở CHẾ ĐỘ TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG 48 5.1 Thiết kế giải thuật hệ thống điều khiển 48 5.1.1 Xây dựng thuật toán 48 5.1.2 Kết luận 53 5.2 Xây dựng mô hệ thống điều khiển 54 5.2.1 Xây dựng hệ thống điều khiển 54 5.2.2 Mô hệ thống điều khiển 61 5.3 Kết mô 65 5.3.1 Xác định từ thông rotor tối ưu 65 5.3.2 Kết mô với từ thông rotor tối ưu 65 5.3.3 So sánh kết mô từ thông rotor tối ưu với từ thông rotor tham chiếu định mức (TTRTCĐM) 67 5.3.3.1 Điện áp 68 5.3.3.2 Dòng điện 68 5.3.3.3 Tốc độ rotor 69 5.3.3.4 Mômen điện từ 69 ix 5.3.3.5 Từ thông rotor 70 5.3.3.6 Công suất tiêu thụ (CSTT) 70 5.3.4 Xét đồ thị CSTT động hoạt động chế độ từ thông rotor tham chiếu (TTRTC) khác 71 5.3.5 Xét đồ thị CSTT động hoạt động tốc độ đặt khác 73 5.3.6 Xét đồ thị CSTT động hoạt động mômen tải khác 75 5.4 Kết luận 77 Chƣơng PHƢƠNG ÁN KHÁC TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG CHO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 78 6.1 Thiết kế giải thuật điều khiển 78 6.2 Tính toán thành phần tổn hao công suất 80 6.3 Sơ đồ mô 82 6.4 Kết mô 83 6.4.1 Kết 83 6.4.2 So sánh kết mô giải thuật tiết kiệm lượng (GTTKNL) TTRĐC (chương 6) với TTRTU (chương 5) 85 6.4.2.1 Điện áp 86 6.4.2.2 Dòng điện 86 6.4.2.3 Tốc độ rotor 87 6.4.2.4 Mômen điện từ 87 6.4.2.5 Từ thông rotor 88 6.4.2.6 Công suất tiêu thụ 88 6.4.3 So sánh đồ thị CSTT TTRĐC (chương 6) với CSTT TTRTU (chương 5) CSTT TTRTCĐM 89 6.4.3.1 Trường hợp 89 x 6.4.3.2 Trường hợp 90 6.5 Kết luận 92 Chƣơng KẾT LUẬN 93 7.1 Kết luận 93 7.2 Các vấn đề thực 93 7.3 Các vấn đề tồn đọng 94 7.4 Hướng phát triển 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 xi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÍ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐCKĐB Động không đồng TKNL Tiết kiệm lượng GTTKNL Giải thuật tiết kiệm lượng TUNL Tối ưu lượng PPĐK Phương pháp điều khiển BCL Bộ chỉnh lưu KĐM Khởi động mềm TTRTU Từ thông rotor tối ưu TTRĐC Từ thông rotor điều chế TTRTC Từ thông rotor tham chiếu TTRTCĐM Từ thông rotor tham chiếu định mức HVAC Heating, Ventilation, Air-Condition LCC Life Cycle Costs PC Pump Characteristic SC System Characteristic PWM-VSI Pulse Width Modulated Voltage Source Inverter PWM Pulse Width Modulation THD Total Harmonic Distortion VVFF Variable Voltage Fixed Frequency VVVF Vaiable Voltage Variable Frequency xii ASDs Adjustable Speed Drives FOC Field Oriented Control IRFOC Indirect Field Oriented Control DC Direct Curent KÝ HIỆU isa , isb , isc Dòng pha stator isd , isq , ird , irq Dòng stator, rotor trục dq is , is Dòng stator trục αβ   is f , ir f Véctơ dòng stator, rotor trục dq  ir r Véctơ dòng rotor trục rotor usd , usq Điện áp stator trục dq  urr Véctơ điện áp rotor trục rotor  sd , sq , rd , rq Từ thông stator, rotor trục dq  r , r Từ thông rotor tối ưu, Từ thông rotor ước lượng  r , rN Từ thông rotor tần số làm việc định mức m Từ thông khe hở không khí Te , Tm Mômen điện từ, mômen tải , s , r , sl Tốc độ góc cơ, mạch stator, mạch rotor, trượt sN Tốc độ góc stator định mức r Góc từ thông rotor f , f N , f sl Tần số làm việc, tần số định mức, tần số trượt opt est xiii s Hệ số trượt S Toán tử Laplace J Mômen quán tính F Sức từ động p Số đôi cực  r , Hằng số thời gian rotor, hệ số từ tản toàn phần kz Hệ số thành phần tổn hao phụ Rs , Rr Điện trở stator, rotor Ls , Lr , Lm Điện cảm stator, rotor, hổ cảm Lls , Llr Điện cảm riêng stator, rotor Pcu Tổn hao đồng Pfe , PfeN Tổn hao sắt từ tần số làm việc định mức R fe , R feN Điện trở sắt từ tần số làm việc định mức xiv DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH Hình 2.1: Sự tiêu thụ điện chia theo ứng dụng Đan Mạch từ năm 1988-1992 Hình 2.2: Tiêu thụ lượng động không đồng ứng dụng thông gió, bơm, nén khí lạnh năm Đan Mạch (ngoài dân dụng) Hình 2.3: Tổn thất lượng động không đồng ứng dụng HVAC (không thuộc dân dụng) Đan Mạch năm Hình 2.4: Điều khiển khí cho máy bơm đầu 12 Hình 2.5: Điều khiển khí cho máy bơm có đầu 12 Hình 2.6: Điều khiển biến tốc cho máy bơm không đầu 13 Hình 2.7: Điều khiển biến tốc cho máy bơm có đầu 13 Hình 2.8: Phân bố công suất tương đối hệ thống bơm từ hình 2.4 đến 2.7 Hiệu suất động máy bơm viết bên cột 14 Hình 3.1: Xem xét dòng công suất chảy qua hệ thống động 16 Hình 3.2: Bộ PWM-VSI với BCL diode sử dụng điều khiển 17 Hình 3.3: Dòng dây hiệu dụng ĐCKĐB 2.2 kW nối trực tiếp từ lưới động cấp thông qua converter 21 Hình 3.4: Đường cong hiệu suất động tốc độ định mức động 2.2 kW với từ thông khe hở không khí không đổi với hiệu suất tối ưu 22 Hình 3.5: ĐCKĐB điều khiển converter VVFF (KĐM) 24 Hình 3.6: Bộ PWM-VSI với BCL diode phần lớn lái điều khiển tốc độ (ASDs - Adjustable Speed Drives) ngày 26 Hình 3.7: Sơ đồ khối điều khiển cho việc tối ưu hiệu suất động 26 xv Hình 3.8: Ví dụ điều khiển cos(  ) lái vô hướng 28 Hình 3.9: Ví dụ điều khiển tần số trượt tối ưu mà giá trị tham khảo đặt bảng tra 29 Hình 3.10: Ví dụ điển hình điều khiển theo mô hình động vô hướng 30 Hình 3.11: Ví dụ điều khiển tối ưu hiệu suất dựa mô hình động thực theo trục tham chiếu định hướng tựa theo trường 32 Hình 3.12: Thực điều khiển tìm kiếm cho lái theo từ thông rotor 33 Hình 3.13: Ví dụ việc thực tối ưu hiệu suất tìm kiếm lái vô hướng 35 Hình 3.14: Điều khiển mờ tối ưu lượng thực với điều khiển động tựa theo hướng trường 36 Hình 4.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống điều khiển véctơ ĐCKĐB 40 Hình 4.2: Hệ trục từ thông rotor 41 Hình 4.3: Sơ đồ điều khiển định hướng từ thông rotor gián tiếp 45 Hình 5.1: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 54 Hình 5.2: Nguyên lý điều khiển định hướng tựa theo trường 55 Hình 5.3: Sơ đồ mô hệ thống điều khiển động 61 Hình 5.4: Sơ đồ mô khối điều khiển vector (Vector Control block) 62 Hình 5.5: Sơ đồ mô khối từ thông tối ưu (optimal flux) 62 Hình 5.6: Sơ đồ mô khối tính toán dòng điện isd 62 Hình 5.7: Sơ đồ mô khối điều chỉnh tốc độ 63 Hình 5.8: Sơ đồ mô khối tính toán dòng điện isq 63 Hình 5.9: Sơ đồ mô khối tính toán từ thông 63 xvi Hình 5.10: Sơ đồ mô khối tính toán góc từ thông  r 63 Hình 5.11: Sơ đồ mô khối chuyển đổi trục abc sang trục dq 64 Hình 5.12: Sơ đồ mô khối chuyển đổi trục dq sang trục abc 64 Hình 5.13: Sơ đồ mô khối điều chỉnh dòng 64 Hình 5.14: Đồ thị công suất tiêu thụ TTRTU với K 0.24, 0.29, 0.38 đoạn xác lập 65 Hình 5.15: Đồ thị thành phần U, I,  , Te ,  r , P động 66 Hình 5.16: Đồ thị điện áp dây Vab TTRTU TTRTCĐM 68 Hình 5.17: Đồ thị dòng điện xoay chiều pha ngõ nghịch lưu TTRTU TTRTCĐM 68 Hình 5.18: Đồ thị tốc độ rotor động TTRTU TTRTCĐM 69 Hình 5.19: Đồ thị mômen điện từ động TTRTU TTRTCĐM 69 Hình 5.20: Đồ thị TTRTU TTRTCĐM động 70 Hình 5.21: Đồ thị CSTT TTRTU TTRTCĐM 70 Hình 5.22: Đồ thị hiệu CSTT TTRTU TTRTCĐM 71 Hình 5.23: Đồ thị CSTT TTRTU TTRTCĐM với  r  0.96(Wb) 72 Hình 5.24: Đồ thị CSTT TTRTU TTRTC với  r  0.8(Wb) 72 Hình 5.25: Đồ thị CSTT TTRTU TTRTC với  r  0.7(Wb) 73 Hình 5.26: Đồ thị CSTT TTRTU TTRTCĐM với   120(rad / s) 74 Hình 5.27: Đồ thị CSTT TTRTU TTRTCĐM với   100(rad / s) 74 Hình 5.28: Đồ thị CSTT TTRTU TTRTCĐM với   80(rad / s) 75 Hình 5.29: Đồ thị CSTT TTRTU TTRTCĐM với Tm  100 N m 76 Hình 5.30: Đồ thị CSTT TTRTU TTRTCĐM với Tm  150 N m 76 xvii Hình 5.31: Đồ thị CSTT TTRTU TTRTCĐM với Tm  200 N m 77 Hình 6.1: Sơ đồ khối cân thành phần tổn hao công suất 80 Hình 6.2: Sơ đồ vị trí khối TTRĐC ( khối Modulation Flux ) 82 Hình 6.3: Sơ đồ mô khối điều chế từ thông 82 Hình 6.4: Đồ thị cân thành phần tổn hao tổn hao công suất 83 Hình 6.5: Đồ thị thành phần U, I,  , Te ,  r , P động 84 Hình 6.6: Đồ thị điện áp dây Vab GTTKNL 86 Hình 6.7: Đồ thị dòng điện xoay chiều pha ngõ BNL GTTKNL 86 Hình 6.8: Đồ thị tốc độ rotor GTTKNL 87 Hình 6.9: Đồ thị mômen điện từ động GTTKNL 87 Hình 6.10: Đồ thị từ thông rotor động GTTKNL 88 Hình 6.11: Đồ thị CSTT GTTKNL 88 Hình 6.12: Đồ thị CSTT TTRĐC, TTRTU TTRTCĐM với   80(rad / s) (trường hợp 1) 89 Hình 6.13: Đồ thị CSTT TTRĐC, TTRTU TTRTCĐM với   100(rad / s) (trường hợp 1) 89 Hình 6.14: Đồ thị CSTT TTRĐC, TTRTU TTRTCĐM với   120(rad / s) (trường hợp 1) 90 Hình 6.15: Đồ thị CSTT TTRĐC, TTRTU TTRTCĐM với   80(rad / s) (trường hợp 2) 90 Hình 6.16: Đồ thị CSTT TTRĐC, TTRTU TTRTCĐM với   100(rad / s) (trường hợp 2) 91 Hình 6.17: Đồ thị CSTT TTRĐC, TTRTU TTRTCĐM với   120(rad / s) (trường hợp 2) 91 xviii S K L 0 [...]... VÀ KHẢ NĂNG TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG 6 2.1 Thống kê về sử dụng các động cơ không đồng bộ 6 2.2 Điều khiển hiệu quả năng lượng của các ứng dụng HVAC 9 2.3 Tiết kiệm năng lượng trong các ứng dụng HVAC bằng điều khiển biến tốc 11 2.4 Các ứng dụng với khả năng tiết kiệm năng lượng bằng điều khiển tốc độ 14 Chƣơng 3 VẤN ĐỀ TỔN HAO VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐI ƢU NĂNG LƢỢNG CHO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 16 3.1... động cơ không đồng bộ thay đổi tốc độ 16 3.1.1 Bộ biến tần 17 3.1.2 Động cơ không đồng bộ 17 3.1.3 Tổn hao lưới với hệ thống thay đổi tốc độ 20 3.2 Tối ưu hóa năng lượng bằng việc giảm từ thông motor 21 3.3 Điều khiển tối ưu năng lượng bộ lái VVFF 24 3.4 Điều khiển tối ưu năng lượng bộ lái VVVF 25 3.5 Điều khiển trạng thái đơn giản (Simple State Control) 27 3.5.1 Điều khiển cos(  ) 27 3.5.2 Điều khiển. .. Xét các đồ thị CSTT khi động cơ hoạt động ở các chế độ từ thông rotor tham chiếu (TTRTC) khác nhau 71 5.3.5 Xét các đồ thị CSTT khi động cơ hoạt động ở các tốc độ đặt khác nhau 73 5.3.6 Xét các đồ thị CSTT khi động cơ hoạt động ở các mômen tải khác nhau 75 5.4 Kết luận 77 Chƣơng 6 PHƢƠNG ÁN KHÁC TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG CHO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 78 6.1 Thiết kế giải thuật điều khiển 78 6.2 Tính toán 2... triển 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 xi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÍ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐCKĐB Động cơ không đồng bộ TKNL Tiết kiệm năng lượng GTTKNL Giải thuật tiết kiệm năng lượng TUNL Tối ưu năng lượng PPĐK Phương pháp điều khiển BCL Bộ chỉnh lưu KĐM Khởi động mềm TTRTU Từ thông rotor tối ưu TTRĐC Từ thông rotor điều chế TTRTC Từ thông rotor tham chiếu TTRTCĐM Từ thông rotor tham chiếu định mức HVAC Heating,... đồng bộ trong các ứng dụng thông gió, bơm, nén khí và lạnh trong 1 năm ở Đan Mạch (ngoài dân dụng) 8 Hình 2.3: Tổn thất năng lượng của động cơ không đồng bộ trong các ứng dụng HVAC (không thuộc dân dụng) ở Đan Mạch trong 1 năm 9 Hình 2.4: Điều khiển cơ khí cho máy bơm không có đầu 12 Hình 2.5: Điều khiển cơ khí cho máy bơm có đầu 12 Hình 2.6: Điều khiển biến tốc cho máy bơm không đầu 13 Hình 2.7: Điều. .. 4.1 Nguyên lý điều khiển định hướng tựa theo trường 39 4.2 Kết luận và hướng nghiên cứu 47 Chƣơng 5 THIẾT KẾ GIẢI THUẬT, MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Ở CHẾ ĐỘ TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG 48 5.1 Thiết kế giải thuật hệ thống điều khiển 48 5.1.1 Xây dựng thuật toán 48 5.1.2 Kết luận 53 5.2 Xây dựng và mô phỏng hệ thống điều khiển 54 5.2.1 Xây dựng hệ thống điều khiển 54 5.2.2... động cơ được cấp thông qua bộ converter 21 Hình 3.4: Đường cong hiệu suất động cơ tại tốc độ định mức động cơ 2.2 kW với từ thông khe hở không khí không đổi và với hiệu suất tối ưu 22 Hình 3.5: ĐCKĐB được điều khiển bằng một bộ converter VVFF (KĐM) 24 Hình 3.6: Bộ PWM-VSI với BCL diode trong phần lớn các bộ lái điều khiển được tốc độ (ASDs - Adjustable Speed Drives) ngày nay 26 Hình 3.7: Sơ đồ khối điều. .. 3.7: Sơ đồ khối điều khiển cho việc tối ưu hiệu suất động cơ 26 xv Hình 3.8: Ví dụ về điều khiển cos(  ) trong một bộ lái vô hướng 28 Hình 3.9: Ví dụ về điều khiển tần số trượt tối ưu mà giá trị tham khảo được đặt trong bảng tra 29 Hình 3.10: Ví dụ điển hình điều khiển theo mô hình trong động cơ vô hướng 30 Hình 3.11: Ví dụ về điều khiển tối ưu hiệu suất dựa trên mô hình động cơ được thực hiện theo... 3.12: Thực hiện điều khiển tìm kiếm cho bộ lái theo từ thông rotor 33 Hình 3.13: Ví dụ việc thực hiện tối ưu hiệu suất tìm kiếm trong một bộ lái vô hướng 35 Hình 3.14: Điều khiển mờ tối ưu năng lượng được thực hiện với điều khiển động cơ tựa theo hướng trường 36 Hình 4.1: Sơ đồ tổng quát của hệ thống điều khiển véctơ ĐCKĐB 40 Hình 4.2: Hệ trục từ thông rotor 41 Hình 4.3: Sơ đồ điều khiển định hướng... trượt rotor 28 3.6 Điều khiển dựa vào mô hình 29 3.6.1 Điều khiển vô hướng 29 3.6.2 Bộ lái điều khiển vector định hướng tựa theo trường (Field Oriented Vector Controlled Drives) 31 3.7 Điều khiển tìm kiếm (Search Control) 32 3.7.1 Điều khiển tìm kiếm truyền thống 33 viii 3.7.2 Điều khiển tìm kiếm dùng Logic mờ và mạng thần kinh nhân tạo 35 3.8 Kết luận 37 Chƣơng 4 NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƢỚNG TỰA