Bài giảng Điều khiển số hệ thống điện cơ điều khiển máy điện/động cơ điện - Trần Công Binh

g điện. Nhận xét sự khác biệt khi điện áp thay đổi. Bài tập 2. Trong hệ tọa độ dq, mô phỏng mô hình động cơ trên Matlab Simulink (7.x): a) Mô phỏng điều khiển vòng hở tốc độ ở điện áp định mức, tải thay đổi (0%, 50%, 50%)TL. Vẽ các đáp ứng tốc độ đồng bộ, tốc độ động cơ, moment điện từ, moment tải, từ thông, dòng điện. Nhận xét sự khác biệt khi tải thay đổi. b) Mô phỏng điều khiển vòng hở tốc độ khi động cơ mang tải TL, điện áp thay đổi (biên độ, tần số)=(100%, 100%), (100%, 50%), (50%, 100%), (50%, 50%). Vẽ các đáp ứng tốc độ đồng bộ, tốc độ động cơ, moment điện từ, moment tải, từ thông, dòng điện. Nhận xét sự khác biệt khi điện áp thay đổi. Bài tập 3. Mô phỏng trên Matlab Simulink (7.x) bộ điều khiển tốc độ động cơ KĐB 3 pha dùng phương pháp FOC. Động cơ khởi động không tải, và mang tải TL sau khi tốc độ ổn định. Yêu cầu điều khiển ổn định tốc độ khi moment tải thay đổi. Vẽ các đáp ứng tốc độ đặt (= 50%, 100%) tốc độ định mức, tốc độ đáp ứng, moment điện từ, moment tải, từ thông, dòng điện. Nhận xét thời gian đáp ứng, độ ổn định tốc độ, moment và dòng điện khởi động của đông cơ: a) Dùng điều khiển tiếp dòng, không có ước lượng từ thông. b) Dùng điều khiển tiếp dòng, có bộ ước lượng từ thông. c) Dùng điều khiển tiếp áp, có bộ ước lượng từ thông (không bắt buộc). Đề thi HK2/2012: Cho động cơ không đồng bộ ba pha, trên nhãn động cơ có ghi: 4 cực, nối Y, 380 V, 50Hz, 10Nm, 3,155A. Thông số động cơ (đã quy về stator) như sau: Rs=3,75Ω; Rr=4,20Ω; Xs=0,55Ω; Xr=0,55Ω; Xm=110Ω. Bỏ qua tổn hao sắt và tổn hao cơ. a) Tính dòng điện stator và moment cơ lúc khởi động? (1 đ) b) Tính dòng điện stator và từ thông móc vòng rotor lúc không tải? (1 đ) (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chương 4: Điều khiển định hướng từ thông ĐCKĐB IV.42 c) Khi động cơ vận hành ở định mức, trên hệ tọa độ từ thông rotor, tính dòng điện isd_đm và isq_đm, từ thông móc vòng rotor |r_đm|, tốc độ trượt (rad/s) và tốc độ động cơ (vòng/phút)? (2 đ) d) Khi động cơ vận hành ở tốc độ 1450 vòng/phút, tính dòng điện làm việc của động cơ? Khi đó, trên hệ tọa độ từ thông rotor, tính dòng điện isd và isq, từ thông móc vòng rotor |r|, và moment điện từ của động cơ? (2 đ) e) Khi dùng biến tần ở chế độ FOC, lúc khởi động động cơ luôn đạt từ thông rotor định mức và không đổi (isd_kđ = isd_đm). Để động cơ khởi động gấp rưỡi moment định mức, tính dòng khởi động của động cơ cần cài đặt cho biến tần? Mặc khác, nếu cài đặt dòng điện khởi động trên biến tần gấp rưỡi dòng định mức, tính moment khởi động khi đó? (1 đ) f) Dùng cảm biến đo được tốc độ động cơ 1415 vòng/phút, dòng điện tức thời isa=0,2217A và isb=3,9620A. Biết lúc đó góc của hệ tọa độ từ thông rotor là r=30 0. Ước lượng giá trị từ thông móc vòng rotor |r|, moment cơ, và tốc độ trượt (rad/s) của động cơ? (2 đ) g) Điều khiển động cơ trên bằng phương pháp định hướng từ thông rotor FOC, thời gian trễ của vòng điều khiển là 50s. Tính các hệ số của bộ điều khiển PI điều khiển vận tốc động cơ (KP, KI, TI)? Biết moment quán tính lúc đó là 0.1 kgm 2 . (1 đ) (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 5: Một số phương pháp ước lượng từ thông rotor ĐCKĐB V.1 Chƣơng 5: MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP ƢỚC LƢỢNG TỪ THÔNG ROTOR ĐCKĐB Giới thiệu các phương pháp đo dòng điện tức thời, đo từ thông khe hở không khí, đo điện áp, tốc độ động cơ,... I. Ƣớc lƣợng từ thông rotor từ dòng hồi tiếp và từ thông khe hở không khí   mbar ,i,i  mL s Rr rLsLsR sv si r i mi s R sR rR rRmL rj mi si ri sv sr s s s m iii  smrrr iLiL    ssmsssmrssmsrrsr iLiiLiLiL      ssrsmm m rs smr s mr s r iLiL L L iLLiL    mbar ,i,i   rr s sr s m m rs r jiL L L  2r 2 rrr   (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 5: Một số phương pháp ước lượng từ thông rotor ĐCKĐB V.2 r r rr coscos     r r rr sinsin      hay   r r rr tgtg                 r rr r arctg dt d   srsr r m e ii L L p 2 3 T  II. Ƣớc lƣợng từ thông rotor từ điện áp và dòng hồi tiếp     babar i,i,u,u Ít chính xác ở tốc độ thấp do dùng phép tích phân! Từ thông rotor được ước lượng từ từ thông stator và dòng stator: rmsss iLiL   rrsmr iLiL    sssss m s r iL L 1 i      ss m rs rs 2 ms s m rs ss s s m rs smr i L LL LL L 1 L L iL L L iL          ss m rss s m rs r i L LL L L   Trong đó, từ thông stator được ước lượng từ dòng stator và áp stator như sau: dt d iRu s ss ss s s   s ss s s s s iRu dt d   Hay dt di L LL dt d L L dt d s s m rs s s m r s r       dt di L LL iRu L L dt d s s m rss ss s s m r s r   (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 5: Một số phương pháp ước lượng từ thông rotor ĐCKĐB V.3           dt di LiRu L L dt d s s s s ss s s m r s r  với    2'r 2' r ' r    r r rr coscos     r r rr sinsin      hay   r r rr tgtg                 r rr r arctg dt d   srsr r m e ii L L p 2 3 T  III. Ƣớc lƣợng từ thông rotor từ tốc độ và dòng hồi tiếp   bar i,i, Chính xác cả ở tốc độ thấp! s r r s s r m s r j T 1 i T L dt d                rr r s r mr T 1 i T L dt d      rr r s r mr T 1 i T L dt d với    2'r 2' r ' r    r r rr coscos     r r rr sinsin      hay   r r rr tgtg                 r rr r arctg dt d   srsr r m e ii L L p 2 3 T  Sô ñoà khoái boä öôùc löôïng töø thoâng rotor treân heä toïa ñoä . (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 5: Một số phương pháp ước lượng từ thông rotor ĐCKĐB V.4 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 time (s) F i r e s t (W b ) tu thong dat tu thong dap ung tu thong uoc luong 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 time (s) F i r e s t (W b ) tu thong dat tu thong dap ung tu thong uoc luong Ñaùp öùng cuûa boä öôùc löôïng töø thoâng rotor treân toïa ñoä . IV. Ƣớc lƣợng vị trí từ thông rotor gián tiếp từ từ thông đặt và Te đặt Các phương trình ước lượng vị trí vector từ thông rotor từ các giá trị lệnh của từ thông rotor và moment điện từ như sau: (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 5: Một số phương pháp ước lượng từ thông rotor ĐCKĐB V.5 V. Ƣớc lƣợng từ thông rotor từ tốc độ và dòng hồi tiếp trong HTĐ (dq)   bar i,i, r r sd r mr T 1 i T L dt d   với tốc độ trượt: r =  + sl =  + r m T L rd sqi  có Te = 2 3 p r m L L sqrdi Các phương trình sau được dùng để ước lượng từ thông rotor: Hay các phương trình này có thể được viết lại như sau: Vị trí tức thời của vector từ thông rotor được xác định như sau: (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 5: Một số phương pháp ước lượng từ thông rotor ĐCKĐB V.6 Sô ñoà khoái boä öôùc löôïng töø thoâng rotor treân heä toïa ñoä dq. 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 time (s) F i r e s t (W b ) tu thong dat tu thong dap ung tu thong uoc luong 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 time (s) F i r e s t (W b ) tu thong dat tu thong dap ung tu thong uoc luong Ñaùp öùng cuûa boä öôùc löôïng töø thoâng rotor treân toïa ñoä dq. VI. Ƣớc lƣợng từ thông rotor dùng khâu quan sát (observer) Hình 5.1: Sơ đồ bộ ước lượng từ thông rotor dùng khâu quan sát. Thuật toán ước lượng từ thông rotor cho ĐCKĐB ba pha dùng khâu quan sát pt (5.1a) pt (5.1b) pt (5.1c) pt (5.1d) pt (5.1e) s sˆ  s si  r pt (5.1f) s s  s si  s su  s K K ip  ucomp ucomp pt (5.1h) s r  s si  s s  pt (5.1g) s r  s si  r s su  s r  (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 5: Một số phương pháp ước lượng từ thông rotor ĐCKĐB V.7 isd = iscosr + issinr (5.1a) rd r sd r mrd T 1 i T L dt d   (5.1b) r = rdcoss (5.1c) r = rdsins (5.1d) sr r ms s r 2 mrss s L L i L LLLˆ     (5.1e) dt d ss  = ssu  – Rs. s si  + ucomp (5.1f)  ssssipcomp ˆ s K Ku         (5.1g) ss m 2 mrss s r ms r i L LLL L L    (5.1h)    2r 2 rr    (5.1i) VII. Đáp ứng điều khiển dộng cơ bằng FOC Đáp ứng của bộ ước lượng từ thông rotor khi các thông số ĐCKĐB ba pha có sai số: 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 time (s) F i r e s t (W b ) tu thong dat tu thong dap ung tu thong uoc luong Hình 5.2: Đáp ứng của bộ ước lượng từ thông rotor từ tốc độ và dòng hồi tiếp trên tọa độ . 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 time (s) F i r e s t (W b ) tu thong dat tu thong dap ung tu thong uoc luong Hình 5.3: Đáp ứng của bộ ước lượng từ thông rotor từ tốc độ và dòng hồi tiếp trên tọa độ dq. 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 time (s) F i r e s t (W b ) tu thong dat tu thong dap ung tu thong uoc luong Hình 5.4: Đáp ứng của bộ ước lượng từ thông rotor dùng khâu quan sát. Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) TB Chöông 5: Một số phương pháp ước lượng từ thông rotor ĐCKĐB V.8 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ ĐƢỢC TIẾP DÒNG  Từ thông được đưa đến giá trị định mức khi moment vẫn được giữ ở giá trị zero.  Sau khi từ thông đạt giá trị ổn định, động cơ được lệnh tăng tốc đến một giá trị vận tốc dương.  Moment được đưa đến giá trị dương ở mức tối đa.  Moment được đưa trở về giá trị âm và sau đó zero khi vận tốc thực bằng vận tốc lệnh, và moment được giữ ở zero để vận tốc thực bằng vận tốc lệnh.  Hệ truyền động ban đầu đang hoạt động với từ thông rotor không đổi và ở giá trị lệnh, moment tải bằng zero.  Moment tải sau đó được tăng đến giá trị định mức dương theo kiểu step- wise.  Sau một khoảng thời gian thì moment tải được đưa về zero cũng theo kiểu step-wise. Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) TB Chöông 5: Một số phương pháp ước lượng từ thông rotor ĐCKĐB V.9  Từ thông được giữ không đổi ở giá trị định mức.  Vận tốc được đảo ngược từ -40% của vận tốc sang 40% vận tốc định mức.  Moment tải bằng zero trong suốt quá trình mô phỏng trên.  Bộ nghịch lưu được giả sử là nguồn dòng lý tưởng. Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) TB Chöông 5: Một số phương pháp ước lượng từ thông rotor ĐCKĐB V.10 KẾT QUẢ ĐO ĐẠC CỦA ĐỘNG CƠ ĐƢỢC TIẾP DÒNG  Dòng stator trong trạng thái ổn định được phân tích. Trừ sóng harmonic bậc nhất, các sóng hài bậc cao thường tập trung quanh các dải tần số 10 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 40 kHz Từ thông bằng 70% từ thông định mức, ban đầu động cơ đang chạy không tải ở 600 rpm, moment tải bằng moment định mức dương được được tăng theo kiểu step- wise. Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) TB Chöông 5: Một số phương pháp ước lượng từ thông rotor ĐCKĐB V.11  Biến đổi của dòng stator khi máy tăng tốc từ 200 rpm đến 1500 rpm.  Động cơ đã hoàn toàn được từ hoá trước, moment tải bằng zero.  Biến đổi của dòng stator khi máy tăng tốc từ 200 rpm đến 1500 rpm.  Động cơ đã hoàn toàn được từ hoá trước, moment tải bằng zero. Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) TB Chöông 5: Một số phương pháp ước lượng từ thông rotor ĐCKĐB V.12 Bài tập 5.1. Cho động cơ không đồng bộ ba pha, trên nhãn động cơ có ghi: 4 cực, nối Y, 380 V, 50Hz, 1415 RPM. Thông số động cơ (đã quy về stator) như sau: Rs=3,75 Ω; Rr=4,20 Ω; Ls=1,75 mH; Lr=17,5 mH; Lm=350 mH. Khi động cơ khi đang được cấp nguồn từ biến tần và vận hành với tốc độ 1415 vòng/phút. Dùng cảm biến đo được dòng điện tức thời (như hình vẽ dưới) isa= 0,2217A và isb= 3,9620A. Biết lúc đó góc của hệ tọa độ từ thông rotor là r = 30 0 . a) Tính isd , isq , dòng điện stator hiệu dụng, từ thông móc vòng rotor |r| , moment cơ, tốc độ trượt (rad/s), tốc độ đồng bộ (vòng/phút) và tần số nguồn điện cấp cho động cơ? (4 đ) b) Giả sử động cơ đang chạy ổn định, tính góc r2 sau 50µs? (1 đ) M 3~ a b c 2= 3 isa isb is is rje  isd isq r (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 6: Các phương pháp điều khiển dòng VI.1 Chƣơng 6: CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN DÒNG I. Điều khiển dòng trong hệ qui chiếu stator I.1. Điều khiển vòng trễ dòng điện Điều khiển dòng, tiếp dòng (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 6: Các phương pháp điều khiển dòng VI.2    rrsse ixP 2 3 ixP 2 3 T    I.1. Điều khiển so sánh dòng điện Điều khiển dòng, tiếp dòng (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 6: Các phương pháp điều khiển dòng VI.3 II. Điều khiển dòng trong hệ qui chiếu từ thông rotor Điều khiển dòng (dq), tiếp áp III. Điều khiển áp Điều khiển điện áp vòng hở (V/F, VFF,) Phân biệt: Điều khiển tiếp áp Điều khiển tiếp dòng Điều khiển dòng Điều khiển dòng trong hệ toạ độ từ thông rotor (dq) (FOC) Điều khiển dòng trong hệ toạ độ stator (abc) Bộ nghịch lưu áp Bộ nghịch lưu dòng (HTĐKS-ĐKCMĐ) TCB Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.1 Chƣơng 7: MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP ƢỚC LƢỢNG TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐCKĐB I. Các phƣơng pháp ƣớc lƣợng vận tốc động cơ không đồng bộ I.1. Phƣơng pháp 1         srsr2 rr m 2 r 2 r r r r r slr ii 1 T Ldt d dt d          Trong đó:     sssss m r r iLdtiRu L L       sssss m r r iLdtiRu L L    2r2rr   Bộ đi u khi n Bộ l FOC PWM QEP ADC SCI I/O ADC L3 L2 L1 N L (HTĐKS-ĐKCMĐ) TCB Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.2 Chứng minh (cách 1): Chứng minh: 2 r 2 r r r r r r dt d dt d             2 r r 2 r r r r r r r srr 1 1dt d dt d arctg dt d dt d dt d                                       2 r 2 r r r r r r dt d dt d             Chứng minh:   srsr2 rr m sl ii 1 T L    Có slrrsqm TiL  và sqrd r m e i L L p 2 3 T   2 r e r r sl T p3 2 T L   mà rrsmr iLiL   r r s r m r L 1 i L L i  nên                r r s r m rrre L 1 i L L xp 2 3 xip 2 3 T   sr r m s r m re xi L L p 2 3 i L L xp 2 3 T                   srsr2 rr m 2 r sr r m 2 r e r r sl ii 1 T Lxi T LT p3 2 T L         Chứng minh (cách 2): Có:     rr r s r mr T 1 i T L dt d     rr r s r mr T 1 i T L dt d  2rrr r rs r mr r T 1 i T L dt d        2rrr r rs r mr r T 1 i T L dt d            2r2rrsrs r mr r r r ii T L dt d dt d                      rsrs r mr r r r 2 r ii T L dt d dt d        (HTĐKS-ĐKCMĐ) TCB Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.3    2 r rsrs r m 2 r r r r r ii T L dt d dt d                  Chứng minh:   ssssssss m rs r iLdtiRu L L   dt d iRu s ss ss s s    sss s s s s iRu dt d   Và rmsss iLiL   rrsmr iLiL    sssss m s r iL L 1 i      ss m rs rs 2 ms s m rs ss s s m rs smr i L LL LL L 1 L L iL L L iL             ss m rss s m rs r i L LL L L    dt di L LL dt d L L dt d s s m rs s s m r s r               dt di LiRu L L dt d s s s s ss s s m r s r            dt di LiRu L L dt d s ssss m rr               dt di LiRu L L dt d s ssss m rr     Hay   ssssssss m rs r iLdtiRu L L   I.2. Phƣơng pháp 2         rrrr r r r r ii dt d i dt d i    Trong đó,  sssss m s r iL L 1 i                       rsssrsss r sss r sss iLiL dt d iL dt d iL    (HTĐKS-ĐKCMĐ) TCB Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.4 Với ss m rss s m rs r i L LL L L      s m rs s m r r i L LL L L    s m rs s m r r i L LL L L  với sss s s s s iRu dt d     dtiRu ssss     dtiRu ssss    Chứng minh: sr s rs rr j dt d iR0            r r rr dt d iR0       r r rr dt d iR0        rr r rrrrr i dt d iiiRi.0  (HTĐKS-ĐKCMĐ) TCB Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.5      rr r rrrrr i dt d iiiRi.0         rrrr r r r r ii dt d i dt d i0                    rrrr r r r r ii dt d i dt d i    II. Ƣớc lƣợng vận tốc vòng kín Dùng điều khiển thích nghi mô hình (Model Reference Adaptive Control – MRAC) Mô hình tham khảo:           dt di LiRu L L dt d s s s s ss s s m r s r      babar i,i,u,u Mô hình thích nghi (trong hệ tọa độ stator):       rr r s r mr T 1 i T L dt d   (7.1a)       rr r s r mr T 1 i T L dt d   (7.1b) Sai số mô hình:  =    srsr    = r r – r  r (7.2) Hiệu chỉnh sai số:        s K K ip (7.3) Ít phụ thuộc vào thông số mô hình và các đại lượng hồi tiếp. Khi đó, tốc độ  được ước lượng theo sơ đồ sau: Mô hình thích nghi hệ pt (7.1) sr ˆ  s K K ip      srsr    pt (7.2)  từ thông ước lượng Mô hình tham khảo s r  s su  s si  s si  (HTĐKS-ĐKCMĐ) TCB Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.6 Hình 7.1: Sơ đồ nguyên lý bộ ước lượng tốc độ ĐCKĐB ba pha. _ Sai lệch tốc độ đƣợc đi u chỉnh tự động. _ Kết quả ít bị ảnh hƣởng bởi sai lệch thông số động cơ. _ Khối lƣợng tính toán rất nhi u nên tốc độ ƣớc lƣợng chậm. Từ chương 3, có: sr r s s r m s r j T 1 i T L dt d                 rr r s r mr T 1 i T L dt d         rr r s r mr T 1 i T L dt d   chỉ số “” góc trên phải chỉ từ thông được tính trực tiếp từ tốc độ ước lượng .  Nhận ét: Theo hệ phương trình (7.1) thì từ thông rotor (xét trong hệ tọa độ stator) phụ thuộc vào tốc độ . Mặc khác, bộ ước lượng từ thông đã cho kết quả tương đối chính xác về giá trị của vector từ thông rotor. Như vậy, nếu tốc độ ước lượng  trong phương trình (7.1) khác với tốc độ thực của động cơ thì vector từ thông ( r ,  r ) tính được ở phương trình (7.1) sẽ sai lệch với vector từ thông ( r , r ) ước lượng. Sai lệch này được định nghĩa bằng:  =    srsr    = r r – r  r (7.2) nếu sai lệch  càng nhỏ thì tốc độ ước lượng của động cơ sẽ càng gần bằng với tốc độ thực của động cơ. Bộ ước lượng tốc độ cho động cơ KĐB ba pha sử dụng khâu hiệu chỉnh tích phân tỉ lệ PI để giảm thiểu sai lệch giữa hai vector từ thông trên:        s K K ip (7.3) (HTĐKS-ĐKCMĐ) TCB Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.7 III. Đi u khi n không dùng cảm biến (Sensorless Vector Control - SVC) Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển định hướng từ thông rotor không dùng cảm biến vận tốc: (HTĐKS-ĐKCMĐ) TCB Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.8 Đáp ứng mô phỏng: 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 20 40 60 80 100 120 time (s) W e s t (r a d /s ) toc do dat toc do dap ung toc do uoc luong Hình 7..: Đáp ứng của bộ ước lượng tốc độ với mô hình lý tưởng. Tuaàn 11 (3T): Chöông 7 (6T) Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.9 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 20 40 60 80 100 120 time (s) W e s t (r a d /s ) toc do dat toc do dap ung toc do uoc luong Hình 7..: Đáp ứng của bộ ước lượng tốc độ với mô hình có sai lệch. Chöông 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ TB Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.10 Đáp ứng trên hệ thực: (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.1 Chương 8: ĐIỀU KHIỂN SỐ ĐỘNG CƠ I. Cấu trúc một hệ thống điều khiển động cơ I.1. Sơ đồ khối một hệ thống điều khiển động cơ KĐB 3 pha Bộ điều khiển Bộ FOC PWM QEP ADC SCI I/O ADC L3 L2 L1 N L TL ai MTu BBĐ  – * sdi + PI MTu PI MTu MTi – + * r CTĐ  * sl r r * sqi sdi sqi sdi sqi ' sdu ' squ sdu squ  PI – + *   + + * sl bi au bu cu r r Motor ~3 (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.2 Bộ trung tâm DSP TMS320LF2407A Inverter (VSI) Chỉnh lưu DC Link Nguồn AC Động cơ Cảm biến dòng điện Cảm biến tốc độ Giao tiếp Hiển thị Điều khiển (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.3 (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.4 I.2. Các khối chức năng  Bộ chỉnh lưu  Bộ nghịch lưu 3 pha và mạch kích (FPGA, DSP) (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.5 (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.6 PM25CL1A120 – Mitsubishi (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.7 PS21A7A - Mitsubishi (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.8 STGIPS40W60L1  Hãm  Bộ xử lý dsPIC DSP Texas Instruments (TMS320F2812, TMS320F28335) (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.9 đ n DSP FOC PWM QEP ADC SCI I/O ADC L3 L2 L1 N L CPU ADC Modul PWM Genrator Capture/ QEP PDPINT SCI/ SPI Digital IO Speed Sensor Driver Circuits Current Sensors Comm Serial Control Logic Fault Protection Motor Three phase Inverter Power Stage DSP Control Speed (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.10 (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.11  Cảm biến đo lường  Mạch giao tiếp, nối mạng II. Cảm biến đo ường II.1. Đo điện áp DC Sử dụng bộ chuyển đổi ADC của bộ điều khiển thông qua mạch chia áp... II.2. Cảm biến đo dòng điện Đo điện áp trên điện trở Shunt Biến dòng TL ai MTu BBĐ  – * sdi + PI MTu PI MTu MTi – + * r CTĐ  * sl r r * sqi sdi sqi sdi sqi ' sdu ' squ sdu squ  PI – + *   + + * sl Động cơ bi au bu cu r r (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.12 Cảm biến Hall B A OFS OFS GIN GIN 1 NANA ELECTRONICS JAPAN GND B Out A Out (-) (+) 1 -12V +12V 0V Ba chân nguồn cấp từ bên ngoài GIN: Chỉnh độ lợi (khuếch đại) OFS: Chỉnh offset Ñ.cô KÑB == 3~ Vdc Ñieàu khieån M 3~ a b c Bieán taàn 2= 3 isa isb is is rje  isd isq r (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.13 Sơ đồ chân cảm biến Hall (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.14 Magnetoresistive (MR) Closed Loop Current Sensor II.3. Cảm biến đo tốc độ Tachometter Incremental Encoder (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.15 (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.16 Sơ đồ nguyên lý mạch hồi tiếp tốc độ dùng encoder Absolute Encoder (đo góc) III. Một số ưu điểm khi s dụng bộ điều khiển tốc độ động cơ Bộ biến tần (HTĐKS-ĐKCMĐ) TB Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.17 Ưu điểm của bộ biến tần: Giảm hệ thống cơ khí (rulo, xích, hộp số tăng giảm tốc,) Giảm tiếng ồn Tiết kiệm năng lượng (tổn hao cơ và tổ