- Trang Chủ
- Điện - Điện tử
- Bài giảng Điều khiển máy điện: Giới thiệu về điều khiển vector & Giới thiệu RFOC - Nguyễn Ngọc Tú
Xem mẫu
- Điều khiển máy điện
-Giới thiệu về điều khiển vector
-Giới thiệu RFOC
Bộ môn Thiết bị điện
- Ôn tập (1)
Chứng minh các công thức tính moment sau là
tương đương:
Bộ môn Thiết bị điện
- Ôn tập (2)
Một động cơ không đồng bộ có các tham số
sau (đã qui đổi về stator): Rs=10 ohm;
Rr=6,3 ohm ; Lγs=Lγr=0,04H ; Lm=0,4H.
Máy vận hành ở 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:
2 4
va V 2 cos(t ) vb V 2 cos(t ) vc V 2 cos(t )
3 3
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.
Bộ môn Thiết bị điện
- Giới thiệu
Điều khiển V/f thích hợp cho các ứng dụng mà không đòi hỏi
sự đáp ứng nhanh về moment, từ trường hay tốc độ.
Một số ứng dụng đòi hỏi phải có đáp ứng quá độ nhanh, do
đó hệ thống điều khiển V/f không thích hợp.
Trước đây do sự hạn chế về kỹ thuật và thiết bị, hệ thống
dùng động cơ DC được sử dụng
Với sự phát triển về thiết bị và lý thuyết điều khiển vector
hiện nay, động cơ kđb được sử dụng để thay thế động cơ DC
cho các ứng dụng đòi hỏi đáp ứng nhanh.
Bộ môn Thiết bị điện
- Giới thiệu
–Mô hình ĐCKĐB ở trạng thái xác lập bỏ qua sự quá
độ khi thay đổi tải và thay đổi tần số stator. Những
đại lượng này sẽ tăng rất nhanh đối với ứng dụng
truyền động có tốc độ thay đổi.
–Với những ứng dụng có moment thay đổi nhanh,
điều khiển V/f hay nối nguồn trực tiếp sẽ không cho
chất lượng tốt. Khi đó cần thiết phải biết tốc độ hay từ
thông và bộ điều khiển có chất lượng cao điều
khiển vector
Bộ môn Thiết bị điện
- Điều khiển định hướng trường
(FOC)
• Điều khiển định hướng trường (FOC) hay điều
khiển vector là phương pháp điều khiển dùng cho
động cơ kđb 3 pha, trong đó moment tạo ra và các
thành phần từ hóa của từ thông stator được điều
khiển độc lập
• Mô phỏng theo hoạt động của động cơ DC
• FOC cần các thông tin về: dòng điện, điện áp, từ
thông và tốc độ của động cơ.
Bộ môn Thiết bị điện
- Ứng dụng
Thích hợp cho tất cả các ứng dụng trước đây sử dụng động cơ DC
-Các hệ thống servo điều khiển tốc độ hay vị trí, các máy công cụ
và trục nâng, cần trục,…
Bộ môn Thiết bị điện
- Bộ môn Thiết bị điện
- So sánh điều khiển vector và V/f
Điều khiển vector có đáp ứng tốt hơn, chính xác hơn, đặc biệt ở vùng tốc độ thấp
Bộ môn Thiết bị điện
- Nguyên lý điều khiển Vector
Các đại lượng vô hướng (u, i, từ
thông) được chuyển thành dạng
vector không gian tương ứng.
Bằng cách điều khiển riêng biệt
các thành phần dòng điện d-q sẽ
gián tiếp điều khiển được từ thông
và moment.
Trong bộ điều khiển, hai phép biến
đổi ngược được thực hiện:
1) Từ hệ qui chiếu d-q về α-β;
2) Từ d*-q* về a*, b*, c*.
Bộ môn Thiết bị điện
- Vector - Phasor
Space vector (vector không gian):
chiều dài đặc trưng cho biên độ,
hướng chỉ vị trí trong không gian
của mmf hay từ trường gây bởi
điện áp (dòng điện) trong cuộn dây.
Phasor (vector pha) dùng để đặc
trưng cho sự sai lệch góc pha của
các tín hiệu dạng sin.
Bộ môn Thiết bị điện
- Điều khiển vector hay định hướng
trường
Động cơ không đồng bộ có thể được điều khiển bằng cách
đưa về trạng thái như động cơ DC kích từ độc lập
Bộ môn Thiết bị điện
- Điều khiển vector hay định hướng
trường
• Với điều khiển vector:
– ids (induction motor) If (dc motor)
– iqs (induction motor) Ia (dc motor)
– Momen cho bởi công thức sau: Te Kt r iqs K t'ids iqs
– Trong đó r r , là giá trị đỉnh của biến vector không
gian từ thông.
Bộ môn Thiết bị điện
- Vector và Moment
Vector rotor từ thông rotor ψr:
-Tương đương với ψf của động
cơ DC
-Quay với tốc độ wsl so với rotor
-Quay với tốc độ wr + wsl = we so
với stator
Cả is và ψr đều quay với tốc độ
we.
Khi xác lập, 2 vector này lệch
nhau một góc θ hằng số
Bộ môn Thiết bị điện
- Vector và Moment
Vector dòng stator is có thể được
phân thành 2 thành phần:
-Thành phần isd cùng phương với ψr
-Thành phần isq vuông góc với ψr
Moment T = k(is x ψr) = k ψr isq
Hệ tọa độ quay dq
Động cơ DC: T = k(ia x ψf) = k iaψf
Bộ môn Thiết bị điện
- Vector và Moment
-Thành phần isd là thành phần tạo ra
từ thông
-Thành phần isq gọi là dòng moment
của động cơ kđb
Khi ψr nằm trên trục d, người ta
nói hệ thống được định hướng
trường
Hệ tọa độ quay dq
=> Ψr = Ψrd
Bộ môn Thiết bị điện
- Qui đổi sang 2 pha
Việc qui đổi nhằm
làm đơn giản hóa
việc phân tích và
điều khiển
Dòng is (màu đen) và từ Dòng is (màu đen) và từ
thông ψr (màu xanh) trong thông ψr (màu xanh) trong
hệ tọa độ tĩnh αβ hệ tọa độ quay dq
Bộ môn Thiết bị điện
- Qui đổi sang 2 pha
Nếu từ thông ψr trùng với trục d
• Từ thông rotor ψr = ψrd
• Thành phần ψrq = 0
• Thành phần dòng stator isd
cùng phương với từ thông là
thành phần tạo ra từ thông
rotor
• Thành phần dòng stator isq
vuông góc với từ thông là
thành phần tạo ra moment
Bộ môn Thiết bị điện
- Các pp điều khiển động cơ
Điều khiển Điều khiển
vô hướng vector
Bộ môn Thiết bị điện
- Sơ đồ điều khiển FOC
Inverse Park
Iq Vq Vα
+ PID + PID d,q Space
PWM1
PWM2
Vector PWM3
3-
Id Vd Vβ PWM4
PWM PWM5 Phase
PID α, β PWM6
+ Inverter
Field Weakening
Controller
θr
r
Iq Iα ia
d,q α, β ib
Id ic†
Iβ
α, β a,b,c
Park T Clarke T
Speed
Calculator
θr
†: ia + ib + ic = 0
Bộ môn Thiết bị điện
nguon tai.lieu . vn
