Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu sử dụng và khai thác hiệu quả nguồn năng lượng tái tạo để phát điện có ý nghĩa thiết thực đến việc giảm biến đổi khí hậu cũng như giảm sự phụ thuộc vào các nguồn nhiên liệu hóa thạch. Công nghệ điều khiển nối lưới cho lưới điện siêu nhỏ (Microgrid MG) với các nguồn phát điện phân tán (Distributed generation DG) như: nguồn pin mặt trời, pin nhiên liệu, turbine gió, microturbine... là những nguồn năng lượng sạch, có tiềm năng lớn ở Việt Nam. Tuy nhiên, để xây dựng mô hình và công nghệ điều khiển nối lưới cho lưới điện siêu nhỏ với các nguồn phát điện phân tán, đồng thời tích hợp chúng vào hệ thống điện sao cho hiệu quả vẫn là mục tiêu nghiên cứu của các nhà quản lý. Việc phát triển lưới điện siêu nhỏ với các nguồn phát điện phân tán, là mục tiêu nhằm hướng đến phát triển lưới điện thông minh đồng thời điều khiển nối lưới linh hoạt các dạng nguồn năng lượng tái tạo.
Translated from English to Vietnamese - www.onlinedoctranslator.com Điều khiển truyền động động ACchương 11307 thành phần sản xuất bởidqsự biến đổi hệ quy chiếu trục từ thơng rơto[5,6] Biểu thức quan hệ viết là: λqr S λS θ¼rám nắng-1 (11.9) bác sĩ Sơ đồ điều khiển vectơ từ thông rôto sử dụng để tính góc từ thơng ước tính từ thơng rơto Statord-Dịng điện trục thơng lượng rơto Bởi vìqe-axis lấy từ phương trình điện áp rôto hệ quy chiếu rôto từ thông rôto quay tốc độ đồng ω 0, de-thành phần trục statode- dòng điện trục biểu thị sau: ve bác sĩ¼RrTơie bác sĩ (11.10) + pλebác sĩ¼0 pλe Tơi e Tơie bác sĩ¼λbác e sĩ¼L r dr+ LtơiTơieds Rr (11.11) bác sĩ λbác e sĩ¼- Rr LtơiTơie Rr+ Lr P ds¼ Ltơi e Tơi L ds + rP Rr Ở đâuPlà toán tử vi phân Cácdethành phần trục λe (11.12) bác sĩcủa từ thông rôto cho statode-trục tạiTôie dsđã đạt đượcLtôivà số thời gianTr(¼Lr/Rr) có mối quan hệ độ trễ bậc Điều có nghĩa statode-trục tạiTơie sớm kiểm sốt độ lớn từ thơng rơto λe bác sĩ dscó thể lin- Vì vậy, statode-trục Tơi e dscó thể gọi thơng lượng dịng điện tạo Thơng thường, dịng tạo dịng điện xác định cơng suất định mức giữ giá trị khơng đổi Statorq-dịng điện trục mô-men xoắn Khi thông lượng rôto λe bác sĩlà số, phương trình mơ men xoắn biểu thị BẰNG: KT¼ Te¼KTTơie qs 3PLtơiλe (13.11) 2Lbác r sĩ Vì mơ men xoắn tỉ lệ với statoqe-trục tạiTơie qs, stato qe-trục tạiTơieqscó thể sử dụng để tạo mô-men xoắn cho biểu thức.(13.11) Vì vậy, động cảm ứng điều khiển mơmen tức thời sử dụng kiểm sốtTơieqskích cỡ Mơ-men xoắn tức thời điều khiển mơ-men xoắn que tạo dịng điện trì từ thơng hệ thống điều khiển véc tơ Thông lượng rôto λe∗bác sĩđược sản xuất tạiTôie∗dsvà mô men xoắn yêu cầuT∗ e sản xuất tạiTơiqs e∗có thể thể sau: ds¼ Tơie∗ λe∗ Ltơi bác sĩ (11.14) 308PHẦN IIIỔ đĩa tốc độ điều chỉnh qs¼ Tơie∗ Te∗ KT KT ¼ 3P Ltơi λe∗ 2Lr bác sĩ (11.15) Vì dịng điện từ thơng mômen xoắn quay hệ quy chiếu, phương trình b,Tơi ∗∗ c) (11.14), (11.15)nên thay đổi thành dịng tham chiếu (Tơi∗ Một,Tơi đầu vào dịng điện stator cuộn dây ba pha Đầu tiên, sau thay đổi hệ quy chiếu đứng yên từ hệ quy chiếu quay, dịng điện tham chiếu ba pha tính cách sử dụng phép biến đổi nghịch đảo Tuy nhiên, việc điều khiển động cảm ứng trở nên phức tạp Vì vậy, sơ đồ hệ quy chiếu quay sử dụng để điều khiển dễ dàng điều khiển véc tơ Điều khiển véc tơ động cảm ứng sử dụng hệ quy chiếu quay Hình 11.7hiển thị hệ thống điều khiển dịng điện khung tham chiếu quay Việc tính tốn góc từ thơng vị trí tức thời rơto để điều khiển véc tơ khó Có thể sử dụng cảm biến Hall cuộn dây để đo góc động để thu góc từ thơng rơto Nó khơng thường sử dụng cấu trúc chi phí Vì vậy, phương pháp ước tính từ thơng sử dụng phương trình điện áp stato rôto giới thiệu đoạn Phương trình điện áp Stator sử dụng mơ hình điện áp Mơ hình điện áp sử dụng để tính từ thông rôto thu từ từ thông stato phương trình điện áp stato trongHình 11.8 Để sử dụng phương pháp này, thơng tin điện áp dịng điện stato cần thiết Phương trình điện áp stato hệ quy chiếu văn phịng phẩm biểu diễn sau: QUẢ SUNG 11.7 vdsS ¼RSTơiS ds+ dλds S dt (11.16) vqsS ¼RSTơiS qs+ dλqs S dt (11.17) Sơ đồ điều khiển véc tơ động cảm ứng sử dụng điều khiển dòng điện Điều khiển truyền động động ACchương 11309 QUẢ SUNG 11.8Ước tính từ thơng stato sử dụng mơ hình điện áp Từ thơng stato tính cách sử dụng tích phân túy sau: λds S ¼ λqs S ¼ ð - vds S -RSTôiSdsdt ð S (11.18) dt vqs-RSTôiSqs (11.19) Từ thơng rơto biểu thị dạng: λS S bác sĩ¼LrTơibác sĩ+ LtơiTơiS LS, Tơi ds σs ds Ltơi ds¼rλS- TơiS¼ bác sĩ S λds S -LSTơids, Ltơi σ¼1- Ltơi LSLr (20/11) λqrS ¼LrTơiS qr+ L S tơiTơiqs¼ Lr λS - σLSTơiS qs , Ltơi qs Tơi qr¼S λSqs-LS STơiqs, Ltơi σ¼1- Ltơi LSLr (21/11) Góc từ thơng rơto tính cách sử dụng phương trình.(11.20), (11.21) Do thơng tin thơng lượng thu cách tích hợp EMF phía sau nên thơng lượng xác vận hành tốc độ cao Tuy nhiên, EMF phía sau nhỏ vận hành tốc độ thấp, từ thơng khơng xác sụt giảm điện áp nhiễu biến tần gây trở kháng stato biến tần Vì vậy, phương pháp chủ yếu sử dụng cho hoạt động tốc độ cao Phương trình điện áp rơto sử dụng mơ hình Mơ hình dịng điện sử dụng để tính tốn từ thơng rơto thu từ tốc độ rơto dịng điện stato phương trình điện áp rơto trình bày trongHình 11.9 Hệ quy chiếu quay vận tốc góc rơto biểu thị bằng: vr bác sĩ¼RrTơir dλr dt (22/11) dλqr r dt (23/11) bác sĩ bác sĩ+ vqrr ¼RrTơir qr+ Vì khơng thể đo dịng điện rơto nên dịng điện stato tính từ phương trình từ thơng rơto 310PHẦN IIIỔ đĩa tốc độ điều chỉnh QUẢ SUNG 11.9Ước tính từ thơng rơto sử dụng mơ hình dλr R LtơiTơir, ¼- rλr + Rr dt Lr Lds r Tơi¼r dλqr r Rrλr L Tơi ¼Rr dt Lr qr+ Lr qs, Tơi qr¼r bác sĩ bác sĩ tơi r λr bác sĩ bác sĩ - LtôiTôir ds Lr λqr r - Lr Lr tơiTơiqs (24/11) (25/11) Dịng điện stato tính cách sử dụng θrnhư sau: ds¼Tơi Tơi r Sdscosθr+ tơiS qssinθr (26/11) Tơi r qs¼-Tơi Sdssinθr+ tơiSqscosθr (27/11) Cuối cùng, từ thông rôto hệ quy chiếu đứng yên lấy từ hệ quy chiếu quay sau: λbác S sĩ¼ λrbác sĩcosθr-λrqrsinθr (28/11) λqr S ¼ λrbác sĩsinθr+ λrqrcosθr (29/11) Thông tin liên quan đến tốc độ, điện trở độ tự cảm cần thiết để ước tính từ thơng rơto mơ hình Phương pháp sử dụng cho hoạt động tốc độ thấp dao động giá trị ước tính hoạt động tốc độ cao 11.1.3.2 Sơ đồ kiểm soát véc tơ gián tiếp Trong phần trước, phương pháp điều khiển vectơ trực tiếp mơ tả để tính trực tiếp góc từ thơng rôto cho việc điều khiển vectơ động cảm ứng Việc xác định xác từ thơng khơng phải điều dễ dàng phương pháp gặp nhiều vấn đề việc xử lý góc từ thơng ước tính Mặt khác, phương pháp điều khiển vectơ gián tiếp động cảm ứng dễ thực so với phương pháp điều khiển vectơ trực tiếp khơng sử dụng trực tiếp thơng tin từ thơng.[7,8] Dịng điện stato động cảm ứng chủ yếu phân phối thành dịng từ thơng dịng mômen trượt trượtS.Về vấn đề này, khác biệt tốc độ rôto tốc độ đồng gọi tốc độ trượt, Điều khiển truyền động động ACchương 11311 tỷ lệ tốc độ trượt với tốc độ đồng gọi độ trượtS,được thể sau: n -n S¼S NS (11:30) Ở đâuNSlà tốc độ đồng vàNlà tốc độ rơto Do đó, điều khiển véc tơ gián tiếp điều chỉnh cách điều khiển độ trượt, có tỷ số phân bổ dịng điện tối ưu cho dòng điện stato Mạch tương đương trạng thái ổn định động cảm ứng thể hìnhHình 11.10 Nếu từ thơng rơto vàd-thành phần trục giống q-thành phần trục Vận tốc góc trượt tính cách áp dụng q-thành phần trục vào phương trình điện áp rơto e qr+ðωe-ω vqre ¼RrTơie qr+ peqr+e-rịe bỏc sẳRrTụi e rịbỏc sẳ0 (31/11) Vn tc góc trượt biểu thị sau: RrTơie qr ωsl¼ωe-ωr¼- ¼ λe bác sĩ RrLtôiTôieqs, e λqr e ¼tôir eqr+ LtơiTơieqs¼0, Lr λ e L Lqs r Tơiqr¼-tơiTơie bác sĩ (11.32) đâu ωelà vận tốc góc đồng ωrlà vận tốc góc Vận tốc góc trượt biểu thị bằngd-trục vàq-các thành phần trục sau.Trlà số thời gian rôto, không thay đổi tùy theo vào lúc Vì thế,pTrlà 0, đâuPlà tốn tử vi phân ωsl¼ Tơie B Rr Ltơi Tơie ¼ λesĩ¼ ds¼ Tơie T Tơiqs,B@bác R r+ pL r ds ds +pT e r qs Tr r e Ltơi TơiC Lr Ce Tr¼ L r dsMỘT, Rr +P Rr (11.33) QUẢ SUNG 11.10Mạch tương đương trạng thái ổn định động cảm ứng 312PHẦN IIIỔ đĩa tốc độ điều chỉnh Tốc độ góc trượt ωslcó thể xác định cách sử dụng phương trình.(11.33) Nếu nhưTơie dsVà Tơi e qsyêu cầu phải chọn từ thông stato mô men xoắn theo phương trình.(11.33), tốc độ góc trượt tính tốn góc từ thơng θecó thể tính cơng thức sau: ð ð θe¼ ωedt¼ ðωsl+ωrQUẦN Qdt (11.34) góc từ thơng rơto khơng thu cách trực tiếp; điều khiển véc tơ gián tiếp, góc từ thông rôto thu gián tiếp từ tốc độ góc trượt ωsltính tốn từ tỷ lệ củaTơie dsVàTôieqstạo từ thông rô-to cần thiết mô-men xoắn que Phương pháp không thu trực tiếp liệu từ thông rôto dễ nhận biết cần có thơng tin tốc độ góc rơto Thơng tin tốc độ góc rơto lấy từ cảm biến vị trí mã hóa q trình vận hành, điện trở rơtoRrvà độ tự cảm từ hóa rơtoLrcó thể dễ dàng thay đổi; phương pháp có nhược điểm độ xác tốc độ góc trượt thấp Vì vậy, để điều khiển vector xác sai số biến cần phải bù.Hình 11.11hiển thị sơ đồ khối hệ thống điều khiển véc tơ gián tiếp[9,10] 11.1.4 Mô điều khiển động cảm ứng 11.1.4.1 Cài đặt Hình 11.12hiển thị sơ đồ mạch động cảm ứng sử dụng để mô Công cụ dựa PSIM Visual C Studio sử dụng để mô điều khiển vectơ động cảm ứng Mạch chia thành ba phần: nguồn QUẢ SUNG 11.11Hệ thống điều khiển véc tơ gián tiếp động cảm ứng sử dụng ước lượng trượt Điều khiển truyền động động ACchương 11313 QUẢ SUNG 11.12Sơ đồ mạch động cảm ứng BẢNG 11.1Thông số kỹ thuật thông số mô Động cảm ứng HP Tham số Giá trị Đơn vị Nguồn điện áp (V.DC) 600 V Thời gian lấy mẫu (TS) 100 μs Chuyển đổi thường xuyên (fsw) 10 kHz Công suất định mức (Pđánh giá) HP Tốc độ định mức (ωđánh giá) 1750 vòng/phút Điện áp định mức (V.đánh giá) 220 V Đánh giá (TÔIđánh giá) 12.8 MỘT Cây sào (P) P Điện trở stato (RS) 0,295 Ω Điện trở rôto (Rr) 0,379 Ω Độ tự cảm từ hóa (Ltơi) 59 mH Điện cảm rò (Lls) 1.794 mH Độ tự cảm stato rôto (LSVàLr) 60.794 mH biến tần, động cảm ứng điều khiển Phần chuyển đổi nguồn phần động cảm ứng bao gồm động cơ, công tắc cảm biến Phần điều khiển sử dụng để thực thi DLL (thư viện liên kết động) mã C Thông số kỹ thuật thông số mô động cảm ứng liệt kê Bảng 11.1 Hình 11.13thể sơ đồ khối điều khiển hệ thống động Tốc độ động điều khiển cách điều khiển mô-men xoắn động Sẽ có hiệu điều khiển trực tiếp mô-men xoắn động để điều khiển tốc độ động cơ; Tuy nhiên 314PHẦN IIIỔ đĩa tốc độ điều chỉnh QUẢ SUNG 13/11Sơ đồ khối điều khiển hệ thống động khó áp dụng Mơ-men xoắn động điều khiển cách điều khiển dòng điện phần ứng động thông qua nguyên tắc mô-men xoắn động tỷ lệ thuận với dòng điện phần ứng từ thơng khơng đổi Vì vậy, để điều khiển tốc độ động phải điều khiển dịng điện động trước 11.1.4.2 Kiểm soát véc tơ trực tiếp Hình 11.14trình bày ước tính góc từ thơng động cảm ứng sử dụng mơ hình điện áp mơ hình dịng điện điều khiển véc tơ trực tiếp giải thích phần Mục 11.1.3.1 Thơng lượng rơto ước tính cho thấydqthơng lượng trục hệ quy chiếu đứng yên thể trongHình 11.14C D Góc từ thơng nằm khoảng từ đến 2π Khi mơ hình điện áp sử dụng hoạt động tốc độ thấp, hiệu suất mơ hình điện áp khơng tốt Tuy nhiên, mơ hình điện áp tương tự mơ hình mơ lý tưởng 11.1.4.3 Kiểm sốt véc tơ gián tiếp Hình 11.15trình bày điều khiển véc tơ gián tiếp động cảm ứng Điều khiển vectơ gián tiếp không ước tính từ thơng rơto sử dụng vận tốc góc trượt ωsl thu dịng điệnTơidevà mơ-men xoắnTơiqetrong hệ quy chiếu quay Khi động cảm ứng điều khiển điều khiển tốc độ từ 0,5 đến giây, tham chiếu mơ-men xoắnTƠIqe_refđược tạo mơmen tải Ngồi ra, vận tốc góc trượt ωsltrở nên gần không Khi tham chiếu tốc độ tăng mức giây,TÔI qe_refvà tốc độ trượt tăng lên Điều có nghĩa từ thơng rơto ωeđược thêm vào tham chiếu dòng điện điện áp cách sử dụng phép biến đổi khung tham chiếu Cuối cùng, tốc độ tiến tới tốc độ tham chiếu,TƠIqe_refgiảm tốc độ trì khơng đổi theo tốc độ trượt.Hình 11.15D–G hiển thị tốc độ dịng điện tình Cácd-trục tạiTƠIde_refcó giá trị khơng đổi để trì từ thơng định mức động cảm ứng Hiện thực tếTƠIdeước tínhTƠIde_ref thơng qua điều khiển Cácq-trục tạiTƠIqelà Điều khiển truyền động động ACchương 11315 Hiện hành Hiện hành Hiện hành giai đoạn a giai đoạn b pha-c 30 20 10 – 10 – 20 (MỘT)–30 d-trục 30 q-trục 20 10 – 10 – 20 (B)–30 d-trục thông lượng q-trục thông lượng d-trục thông lượng q-trục thông lượng 0,5 – 0,5 (C)–1 0,5 – 0,5 (D)–1 (E) 0,8 0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92 0,94 0,96 0,98 (các) thời gian QUẢ SUNG 14/11 Ước tính góc từ thơng động cảm ứng dùng điều khiển véc tơ trực tiếp: (A) ba- dòng điện pha [A], (B) dòng điện khung tham chiếu cố định [A], (C) từ thơng rơto sử dụng mơ hình điện áp, (D) từ thơng rơto sử dụng mơ hình dịng điện (E) góc từ thơng [rad] kiểm sốt đểTƠIqe_refrất tốt Kết dịng điện ba pha có độ lớn tổng vectơ củaTƠIqeVàTƠIdevà kiểm chứng dòng điện ba pha cân 11.2 ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH VIỄN Động đồng nam châm vĩnh cửu quay với tốc độ không đổi không phụ thuộc vào mômen xoắn đồng với tần số điện áp đầu vào không phụ thuộc vào thay đổi tải điện áp đầu cực[11] Từ góc độ cấu trúc, động đồng nam châm vĩnh cửu giảm thiểu công suất sử dụng tăng hiệu suất toàn hệ thống cách tạo từ thông rôto mà không cần sử dụng nguồn bên ngồi khơng giống động cảm ứng rơto cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu Hơn nữa, nguồn cấp tới stato; khơng có tổn thất rơto Như vậy, động đồng nam châm vĩnh cửu có đặc tính làm mát tốt hơn, cao 316PHẦN IIIỔ đĩa tốc độ điều chỉnh q-trục tham chiếu 25 20 15 10 d-trục tham chiếu (MỘT)–5 600 400 Vận tốc góc đồng Vận tốc góc rơto 200 Vận tốc góc trượt (B)0 (C)0 Tham chiếu tốc độ 2000 1500 1000 500 (D)0 (E)5 (F)2 Tốc độ thực tế 25 20 15 10 10 số 30 20 10 – 10 – 20 (G)–30 0,6 0,8 1.2 1.4 (các) thời gian QUẢ SUNG 11.15 Điều khiển véc tơ gián tiếp động cảm ứng: (A) Dòng tham chiếu [A], (B) góc vận tốc [rad/s], (C) góc pha đồng [rad], (D) Tốc độ [rpm], (E)q-trục tham chiếu dòng điện thực tế [A], (F)d-trục tham chiếu dòng điện thực tế [A], dòng điện pha đầu (G) [A] hiệu hiệu suất cao phát triển cao cho ứng dụng tiên tiến Do đó, động đồng nam châm vĩnh cửu ngày có nhiều ứng dụng lĩnh vực thiết bị gia dụng nhờ hiệu suất cao, hệ số công suất cao, mô-men xoắn cao động dải tốc độ rộng hệ thống điện robot, phát điện gió, v.v 11.2.1 Nguyên lý động đồng nam châm vĩnh cửu 11.2.1.1 Nguyên lý quay Lực hút lực đẩy từ tác dụng nam châm vĩnh cửu nam châm điện tương tác hai từ trường Nếu dòng điện chạy qua dây dẫn từ trường hướng lực từ cho định luật bàn tay trái Fleming hướng lực hướng phải-