Hệ thống điều khiển số -Giới thiệu RFOC (tt) Hệ thống điều khiển số Bộ pps
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.59 MB, 22 trang )
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Hệ thống điều khiển số
-Giới thiệu RFOC (tt)
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
)cos(2 tVv
a
)
3
2
cos(2
tVv
b
Một động cơ không đồng bộ có các tham số
sau (đã qui đổi về stator): Rs=10 ohm;
Rr=6,3 ohm ; L
γs
=L
γr
=0,04H ; L
m
=0,4H.
Máy vận hành ở tốc độ định mức1425
vòng/phút và được cung cấp bởi nguồn
380V/50Hz. Máy có 4 cực, nối Y và vận
hành ở xác lập. Máy được cấp nguồn, dạng
hình sin, điện áp pha quy định bởi:
)
3
4
cos(2
tVv
c
Viết điện áp pha stator thành phần trục alpha-beta và điện áp pha vector
không gian trong hệ quy chiếu tĩnh.
Tính dòng điện stator vector không gian và các thành phần alpha-beta trên hệ
tọa độ alpha-beta.
Ôn tập
Chú ý: Chứng minh công thức tính độ lớn vector không gian điện áp.
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Sơ đồ điều khiển FOC: tiếp dòng
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
PT động học của IM
( ) 0
rd
rd rd r e r rq
d
u i R
dt
( ) 0
rq
rq rq r e r rd
d
u i R
dt
0 0
1
rd r rd sd rd rd sd
r
L i L i i L i
L
0 0
1
rq r rq sq rq rq sq
r
L i L i i L i
L
Chú ý: L
0
=L
m
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
PT động học của IM
Đặt ψ
rd
=L
0
i
mrd
với i
mrd
là dòng
từ hóa tương đương
Định hướng trường
Các phương trình điều khiển vector
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Sự tương đồng với ĐC DC
Ở xác lập (từ thông là hằng
số), i
mrd
=i
sd
PT từ trường của điều khiển vector
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
PT moment của điều khiển vector
T = k(i
s
x ψ
r
)
= k |i
s
| |ψ
r
| sinθ = kψ
r
i
sq
ψ
rd
=L
0
i
mrd
T = kL
0
i
sq
i
mrd
0
3
2 2
r
L
P
k
L
Moment tỉ lệ với dòng i
sq
(dòng moment)
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
PT điều khiển vector về tốc độ trượt
-Phương trình này chỉ đúng khi từ
thông rotor được định hướng
-Tốc độ trượt tỉ lệ thuận với dòng
moment và hằng số k
sl
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Ứng dụng
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Góc từ thông λ
Góc từ thông λ là góc giữa trục
α và vector từ thông rotor
Hệ qui chiếu dq quay với vận
tốc ω
e
Điều khiển vector trực tiếp (feedback):
-Từ thông rotor được đo hoặc
-Từ thông được tính từ dòng và áp stator đo được
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Góc từ thông λ
Cần điều khiển dòng moment
i
sq
và dòng từ thông i
sd
Để tính i
sq
và i
sd
cần biết góc từ
thông λ
Dùng cảm biến để đo từ thông
khe hở không khí ψ
0
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Góc từ thông λ
0 0
0
0
0
(1 )
r
r lr s r lr s
r
r
L
L i L i
L
L L
L
0
0
1
(1 )
(1 )
tan /
r r lr s
r r lr s
r r
L i
L i
0
(1 )
r r lr s
L i
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Dòng moment và dòng từ trường
s là toán tử
Laplace
0
2
3
2 2
t
r
L
P
k
L
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Vòng điều khiển
Sai số tốc độ moment lệnh
Sai số moment i
sq
lệnh
Sai lệch i
mrd
i
sd
lệnh
Field weakening
(nếu w
r
> w
e
)
Bộ giới hạn
w
e
w
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Bộ điều khiển PWM và Hysteresis
Đặc điểm:
-Đơn giản, dễ thiết lập
-Nhiễu đóng ngắt (switching
noise) đáng kể
-Điện áp pha thay đổi từ -E/2 tới
E/2 trong khi pha khác từ E/2 tới
–E/2. Điện áp dây có thể thay
đổi tới 2E với dV/dt rất cao
(quá điện áp, ) .
Trong thương mại sử dụng
PWM tiếp áp thay vì điều khiển
Hysteresis.
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Cấu trúc điều khiển vector trực tiếp
Sơ đồ này sử dụng cảm biến đo từ thông khe hở không khí.
Ngòai ra góc từ thông λ còn được tính từ các dòng điện và
điện áp.
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Câu hỏi (1/2)
Máy dùng pp điều khiển vector trực tiếp, i
sq
được điều khiển
thành hằng số, i
sd
được điều khiển thành dạng xung vuông 0-
10A với chu kì 2s
Từ thông trong máy sẽ là:
a/ hằng số b/ xung vuông c/ tăng giảm theo hàm mũ
d/ sóng sine
Dạng sóng moment giống dạng sóng từ thông?
a/ Có b/ Không
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Câu hỏi (2/2)
Máy dùng pp điều khiển vector trực tiếp, i
sq
được điều khiển
thành hằng số, i
sd
được điều khiển thành dạng xung vuông 0-
10A với chu kì 2s
Nếu i
sd
được điều khiển thành hằng số, i
sq
thành dạng xung vuông,
moment sẽ là:
a/ hằng số b/ xung vuông c/ tăng giảm theo hàm mũ
d/ sóng sine
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
)cos(2 tVv
a
)
3
2
cos(2
tVv
b
Một động cơ không đồng bộ có các tham số
sau (đã qui đổi về stator): Rs=10 ohm;
Rr=6,3 ohm ; L
γs
=L
γr
=0,04H ; L
m
=0,4H.
Máy vận hành ở tốc độ định mức 1425
vòng/phút và được cung cấp bởi nguồn
380V/50Hz. Máy có 4 cực, nối Y và vận
hành ở xác lập. Máy được cấp nguồn, dạng
hình sin, điện áp pha quy định bởi:
)
3
4
cos(2
tVv
c
Tính dòng điện stator:
-Khi định mức
-Khi không tải (cho rằng ở không tải, tốc độ rotor bằng tốc độ đồng bộ)
Tính giá trị định mức của các thành phần dòng điện i
sd
và i
sq
. Từ đó tính
moment định mức của động cơ.
Bài tập (1)
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Bài tập (2)
Một động cơ không đồng bộ nối Δ có dòng tiêu thụ định
mức là 10.4A và dòng không tải (dòng từ hóa) là 6.2A. Biết
L
m
2
/L
r
= 0.34
Tính
-Giá trị định mức của i
sd
và i
sq
-Moment định mức
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Mô phỏng (1)
Từ các phương trình liên quan, tìm và chứng minh các phương
trình để tính tốc độ rotor, từ thông rotor, dòng điện stator, dòng
rotor và moment điện từ của động cơ KĐB
Cho trước:
Điện áp ba pha (usa,
usb, usc)
Tính:
-Tốc độ
-Từ thông
-Dòng điện
-Moment
Hệ thống điều khiển số
Bộ môn Thiết bị điện
Mô phỏng (2)
Dùng Matlab/Simulink mô phỏng mô hình của động cơ KĐB ba pha
sd
sd sd s e sq
d
u i R
dt
sq
sq sq s e sd
d
u i R
dt
( ) 0
rd
rd r e r rq
d
i R
dt
( ) 0
rq
rq r e r rd
d
i R
dt
r
e L
d
J
T T
P dt
P: số cặp cực
J: moment quán tính
