TPHCM, Tháng - 2013 CAO HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN GIẢI TÍCH MÁY ĐIỆN NÂNG CAO CONTENTS • Chương 1: Hệ qui chiếu quay (3T) Hệ qui chiếu quay Chuyển đổi hệ toạ độ abc ↔ αβ ↔ dq • Chương 2: Mơ hình ĐCKĐB pha (αβ), (dq) (6T) Sơ đồ tương đương động số ký hiệu Mơ hình động HTĐ stator (αβ) Mơ hình động HTĐ từ thơng rotor (Ψr) • Chương 3: Bộ nghịch lưu ba pha Vector không gian (3T) Vector không gian Bộ nghịch lưu ba pha • Chương 4: Điều khiển định hướng từ thơng (FOC) ĐCKĐB (3T) Điều khiển PID Điều khiển tiếp dòng Điều khiển tiếp áp Mô FOC Chương 1: Hệ qui chiếu quay I Vector không gian I.1 Biểu diễn vector không gian cho đại lượng ba pha Chương 1: Hệ qui chiếu quay Ba điện áp cấp cho ba đầu dây động từ lưới ba pha hay từ nghịch lưu-biến tần; ba điện áp thỏa mãn phương trình: (1.1) (1.2) Vector khơng gian điện áp stator định nghĩa sau: (1.3) Chương 1: Hệ qui chiếu quay Đối với đại lượng khác động cơ: dòng điện stator, dòng rotor, từ thơng stator từ thơng rotor xây dựng vector không gian tương ứng điện áp stator Chương 1: Hệ qui chiếu quay I.2 Hệ tọa độ cố định stator • Vector khơng gian điện áp stator vector có modul xác định (|us|) quay mặt phẳng phức với tốc độ góc ωs tạo với trục thực (trùng với cuộn dây pha A) góc ωst Đặt tên cho trục thực α trục ảo β, vector khơng gian (điện áp stator) mô tả thông qua hai giá trị thực (usα) ảo (usβ) hai thành phần vector Hệ tọa độ hệ tọa độ stator cố định, gọi tắt hệ tọa độ αβ Hình 1.3 Chương 1: Hệ qui chiếu quay • Từ hình 1.3, xác định thành phần theo phương pháp hình học: (1.4) (1.5) Theo phương trình (1.1), dựa hình 1.3 cần xác định hai số ba điện áp pha stator tính vector uS Hay xác định từ phương trình (1.3) (1.6) Chương 1: Hệ qui chiếu quay • Cũng xác định ma trận chuyển đổi abc → αβ theo phương pháp đại số: (1.7) BT: Chứng minh công thức xác định ma trận chuyển đổi αβ → abc (1.8) Chương 1: Hệ qui chiếu quay • Tương tự vector khơng gian dòng điện stator, dòng điện rotor, từ thơng stator từ thơng rotor biểu diễn hệ tọa độ stator cố định (hệ tọa độ αβ) sau: (1.9) Chương 1: Hệ qui chiếu quay I.3 Hệ qui chiếu quay • Trong mặt phẳng hệ tọa độ αβ, xét thêm hệ tọa độ thứ có trục hồnh d trục tung q, hệ tọa độ thứ có chung điểm gốc nằm lệch góc θa so với hệ tọa độ stator (hệ tọa độ αβ) Trong đó, quay tròn quanh gốc tọa độ chung, góc θa = ωat + ωa0 Khi tồn hai tọa độ cho vector không gian tương ứng với hai hệ tọa độ Hình vẽ sau mô tả mối liên hệ hai tọa độ Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOC- Field Oriented Control) ĐCKĐB Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOC- Field Oriented Control) ĐCKĐB Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOC- Field Oriented Control) ĐCKĐB Điều khiển trực tiếp từ giá trị hồi tiếp đo về: Điều khiển trực tiếp FOC tiếp áp: Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOC- Field Oriented Control) ĐCKĐB Điều khiển trực tiếp từ giá trị hồi tiếp đo về: Điều khiển trực tiếp FOC tiếp áp: Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOC- Field Oriented Control) ĐCKĐB Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOC- Field Oriented Control) ĐCKĐB 3.5.3 Điều khiển gián tiếp FOC động KĐB pha Điều khiển gián tiếp từ giá trị đặt: Điều khiển gián tiếp FOC tiếp dòng: Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOC- Field Oriented Control) ĐCKĐB Điều khiển gián tiếp từ giá trị đặt: Điều khiển gián tiếp FOC tiếp dòng: Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOC- Field Oriented Control) ĐCKĐB Điều khiển gián tiếp từ giá trị đặt: Điều khiển gián tiếp FOC tiếp dòng: Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOC- Field Oriented Control) ĐCKĐB Điều khiển gián tiếp từ giá trị đặt: Điều khiển gián tiếp FOC tiếp áp: Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOC- Field Oriented Control) ĐCKĐB 3.5.5 Điều khiển trực tiếp FOC động KĐB pha – Tiếp Áp: Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOCField Oriented Control) ĐCKĐB 3.5.5 Điều khiển trực tiếp FOC động KĐB pha – Tiếp Áp: Cấu trúc hệ thống điều khiển định hướng trường (Field Oriented Control -FOC) – Tiếp Áp điều khiển ĐCKĐB ba pha trình bày hình vẽ sau: Bằng việc mô tả ĐCKĐB ba pha hệ tọa độ từ thông rotor, vector IS chia thành hai thành phần: isd để điều khiển từ thông rotor ψr , isq để điều khiển momen quay Te, từ điều khiển tốc độ động Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOC- Field Oriented Control) ĐCKĐB III.6 Xây dựng thuật tốn điều khiển • Giải thuật khối hệ thống điều khiển định hướng trường (hình 4.1) trình bày sau: Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOC- Field Oriented Control) ĐCKĐB Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOC- Field Oriented Control) ĐCKĐB Các thông số KP KI điều khiển PI hiệu chỉnh cho hệ thống đạt tới đáp ứng tốt Chương 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOC- Field Oriented Control) ĐCKĐB III.7 Đánh giá đáp ứng thuật toán điều khiển FOC • • • • Hệ thống ổn định Sai số xác lập tốc độ nhỏ, sai số xác lập từ thông rotor lớn Thời gian đáp ứng hệ thống tương đối nhanh Momen tải không tác động nhiều đến đáp ứng tốc độ, đáp ứng từ thơng rotor • Chất lượng đáp ứng suy giảm bị nhiễu tác động lên tín hiệu hồi tiếp • Hệ thống dễ ổn định có sai số mơ hình hay bị tác động nhiễu • Dòng điện khởi động lớn so với dòng điện làm việc; dòng khởi động tăng lên có sai số mơ hình ... Chương 1: Hệ qui chiếu quay Ba điện áp cấp cho ba đầu dây động từ lưới ba pha hay từ nghịch lưu-biến tần; ba điện áp thỏa mãn phương trình: (1.1) (1.2) Vector không gian điện áp stator định nghĩa... dòng điện stator, dòng rotor, từ thơng stator từ thơng rotor xây dựng vector khơng gian tương ứng điện áp stator Chương 1: Hệ qui chiếu quay I.2 Hệ tọa độ cố định stator • Vector khơng gian điện. .. Phương trình điện áp cuộn dây stator: Biểu diễn điện áp theo dạng vector: BT: Hãy chứng minh biểu thức: Chương 2: XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐCKĐB TRONG HỆ QUI CHIẾU QUAY Tương tự, ta có phương trình điện áp