ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ THAY ĐỔI ĐIỆN TRỞ STATO TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP MÔMEN THE EFFECT OF STATOR RESISTANCE VARIATION ON DIRECT TORQUE CONTROLLED PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTOR DRIVES VÕ NHƯ TIẾN Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Trong trình làm việc, điện trở dây quấn stato động thay đổi theo nhiệt độ hay tần số, dẫn đến sai số việc ước lượng từ thông, mô men điện từ, làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng hệ truyền động điều khiển trực tiếp mô men (DTC) Vì cần phải xem xét bù ảnh hưởng thay đổi điện trở stato Bài báo khảo sát ảnh hưởng thay đổi điện trở DTC, đề xuất thuật toán bù thay đổi điện trở stato ABSTRACT The variation of stator resistance due to temperature and frequency degrade direct torque control (DTC) controller performance at low speed So the compensation for the effect of stator resistance varation is necessary This paper investigates the effect of variation of stator resistance on DTC performance A method of stator resistance estimation is also proposed in this paper Đánh giá ảnh hưởng thay đổi điện trở stato Phương pháp DTC dựa vào sai lệch mô men đặt với mô men ước lượng sai lệch từ thông đặt với từ thông stato ước lượng, việc ước lượng mô men tính theo giá trị từ thông ước lượng, việc ước lượng từ thông có tính định phương pháp DTC /2  5/6 V3 /6 V2 FS1 FˆS1 V1 US -ISRs V4 IS -ISRs -5/6 US-IS(RS+RS) US-ISRs  a Điện áp sức điện động stato V6 V5 -/2 b) Từ thông stato Hình Đồ thị minh họa ảnh hưởng Rs -/6 Từ thông stato: Rˆ sIs) dt ˆ sIs) dt Fs = f(Us - R Fs = f(Us - (1) Từ biểu thức (1) ta thấy module góc pha từ thông stato thay đổi Nếu gọi F giá trị từ thông stato thực FS giá trị từ thông stato ước lượng, không xét tới thay đổi RS, thời điểm t1, ta tính giá trị từ thông thay đổi: t1  F  Fˆss  F ss  Fˆ   t0 t1 (u s  Rˆ s i s )dt - F0   (u s  R s i s )dt t0 (2) t1  -  (Δ R s i s )dt t0 Giá trị từ thông thực từ thông ước lượng thời điểm xét biểu diễn hình 1b Ta thấy dùng giá trị từ thông ước lượng, không xét tới  RS tạo sai lệch từ thông có giá trị âm véc tơ điện áp chuẩn chọn V3 Trong giá trị từ thông ước lượng sai lệch từ thông có giá trị dương véc tơ điện áp chuẩn chọn phải V2 Qua thấy ảnh hưởng  RS tới việc chọn véc tơ điện áp chuẩn Khi động hoạt động vùng tốc độ cao, thành phần (IS  Rs) giá trị không đáng kể so với thành phần (US – ISRS), lượng sai lệch từ thông  F không đáng kể so với FS Hơn tốc độ động lớn tốc độ quay véc tơ từ thông lớn, sai lệch từ thông bé gần không ảnh hưởng tới việc chọn véc tơ điện áp chuẩn, trường hợp bỏ qua thay đổi điện trở Khi động làm việc vùng tốc độ thấp cận không, thành phần (IS  Rs) có giá trị đủ lớn so với thành phần (US – IS.RS), kéo theo sai lệch từ thông đủ lớn so với FS Điều dẫn tới lượng sai lệch lớn biên độ véc tơ từ thông góc tải, đưa hệ thống tới trạng thái ổn định Khi module góc pha véc tơ từ thông stato thay đổi làm cho hai thành phần từ thông Fs  Fs  không dạng hình sin nữa, làm cho quỹ đạo từ thông thay đổi tốc độ góc, độ lớn dẫn đến trạng thái ổn định, hình 2 Nhận dạng bù ảnh hưởng thay đổi điện trở stato Ảnh hưởng thay đổi điện trở stato phương pháp DTC trình bày mục Khi điện trở stato thay đổi dẫn tới thay đổi từ thông theo biểu thức (2), biểu thức coi dòng điện không đổi, chu kỳ tính Quan hệ tuyến tính, lượng thay đổi từ thông  Fs với lượng thay đổi điện trở stato  Rs theo biểu thức (3): R S   FS I S t (3) wb  Fs  Fs  s a) Điện trở stato b) Đáp ứng từ thông stato s N.m s c) Đáp ứng mô men d) Quỹ đạo từ thông stato Hình Ảnh hưởng thay đổi điện trở stato Sử dụng khâu tích phân (PI) để thực ước lượng thành phần thay đổi điện trở (Rs thể theo biểu thức (4): Rs = (KP + Ki/S) FS (4) Với Kp số tỷ lệ chọn dựa vào biểu thức (3), Ki số tích phân chọn theo thực nghiệm, phụ thuộc vào đặc tính gia nhiệt cuộn dây chế độ làm việc cụ thể động Lọc thông thấp F*S(k)   1/s  τ1s Kp Ki  PI FS(k-1) RS(k) 1  s Lọc thông thấp R'S(k)  RS RS(k-1) Hình Cấu trúc bù thay đổi điện trở Sai lệch từ thông đặt từ thông ước lượng qua khâu lọc thông thấp, với tần số cắt nhỏ nhằm làm suy giảm thành phần tần số cao từ thông stato ước lượng Tín hiệu sau lọc đưa tới khâu ước lượng thay đổi điện trở để đưa thành phần  Rs, lượng thay đổi cộng với giá trị điện trở chu kỳ tính trước (k - 1) Giá trị điện trở ước lượng tiếp tục qua lọc thông thấp để cắt thành phần sóng hài bậc cao, đưa giá trị điện trở đến chu kỳ tính thứ k Điện trở stato ước lượng chu kỳ tính thứ k, sử dụng để ước lượng từ thông mô men chu kỳ tính thứ k Động sử dụng loại servo 750 Watts Kết mô có bù thay đổi điện trở  Rs thể hình Wb  Fs  Fs  a Điện trở stato s b Đáp ứng từ thông stato s N.m c Đáp ứng mô men s d Quỹ đạo từ thông Hình Bù ảnh hưởng thay đổi điện trở stato Kết luận Khi không bù ảnh hưởng điện trở Rs trình làm việc điện trở stato tăng, hệ thống dễ rơi vào vùng ổn định Sau bù ảnh hưởng thay đổi điện trở stato, đặc tính động từ thông, quỹ đạo từ thông, mô men cải thiện cách đáng kể TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] Võ Như Tiến, Nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng hệ truyền động động xoay chiều đồng bộ, đề tài NCKH cấp Bộ, mã số B 99 - III – 12, 2002 Võ Như Tiến, Bùi Quốc Khánh, Đoàn Quang Vinh, “Điều khiển trực tiếp mô men truyền động động đồng nam châm vĩnh cửu”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học Toàn quốc Tự động hóa, lần thứ (VICA 5), trang 202-207, 2002 Võ Như Tiến, Nghiên cứu nâng cao chất lượng hệ truyền động động đồng nam châm vĩnh cửu điều khiển trực tiếp mô men, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2004 M F Rahanman, L Zhong, “Analysis of Direct Torque control in Permanent Magnet Synchronous Mômen tor Drives”, IEEE Trans on Power Electronics, Vol.12, No 3, pp 528 – 535, 1997 P Z Grabowski, M.P Kazmierkowski, “A Simple Direct Torque Neuro Fuzzy Control of PWM Inverter Fed Induction Motor Drive” IEEE Trans Ind Electronics, Vol 47, No 4, pp 863- 777, 2000 Jorge Solsoma, M I Valla, C Muravchik, “On Speed and Rotor Position Estimation in Permanent Magnet AC Drives”, IEEE Trans on Ind Electronics, Vol 47, No 5, pp 1176 – 1180, 2000  ... Bù ảnh hưởng thay đổi điện trở stato Kết luận Khi không bù ảnh hưởng điện trở Rs trình làm việc điện trở stato tăng, hệ thống dễ rơi vào vùng ổn định Sau bù ảnh hưởng thay đổi điện trở stato, ... thông thay đổi tốc độ góc, độ lớn dẫn đến trạng thái ổn định, hình 2 Nhận dạng bù ảnh hưởng thay đổi điện trở stato Ảnh hưởng thay đổi điện trở stato phương pháp DTC trình bày mục Khi điện trở stato. .. Hội nghị Khoa học Toàn quốc Tự động hóa, lần thứ (VICA 5), trang 202-207, 2002 Võ Như Tiến, Nghiên cứu nâng cao chất lượng hệ truyền động động đồng nam châm vĩnh cửu điều khiển trực tiếp mô men,