Báo cáo khoa học: SỬ DỤNG LỌC KALMAN ĐỂ QUAN SÁT TỪ THÔNG ROTOR VÀ NHẬN DẠNG HẰNG SỐ THỜI GIAN ROTOR TRONG CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN TÁCH KÊNH TRỰC TIẾP ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu áp dụng bộ lọc Kalman để quan sát từ thông rotor và nhận dạng hằng số thời gian rotor Tr. Việc tuyến tính hóa chính xác phần mô hình dòng điện của động cơ không đồng bộ trên hệ tọa độ dq đã đưa đến cấu trúc điều khiển tách...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: " SỬ DỤNG LỌC KALMAN ĐỂ QUAN SÁT TỪ THÔNG ROTOR VÀ NHẬN DẠNG HẰNG SỐ THỜI GIAN ROTOR TRONG CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN TÁCH KÊNH TRỰC TIẾP ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ" TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(32).2009 SỬ DỤNG LỌC KALMAN ĐỂ QUAN SÁT TỪ THÔNG ROTOR VÀ NHẬN DẠNG HẰNG SỐ THỜI GIAN ROTOR TRONG CẤU TRÚCĐIỀU KHIỂN TÁCH KÊNH TRỰC TIẾP ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ESTIMATION OF ROTOR FLUX AND IDENTIFICATION OF ROTOR TIME CONSTANT USING KALMAN FILTER IN DIRECT DECOUPLED CONTROL STRUCTURE FOR INDUCTION MOTOR Nguyễn Phùng Quang Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Lê Tiến Dũng Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng Nguyễn Lê Hoàng Trường Cao đẳng Đông Á – Đà Nẵng TÓM TẮT Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu áp dụng bộ lọc Kalman để quan sát từ thông rotorvà nhận dạng hằng số thời gian rotor Tr. Việc tuyến tính hóa chính xác phần mô hình dòng điệncủa động cơ không đồng bộ trên hệ tọa độ dq đã đưa đến cấu trúc điều khiển tách kênh trựctiếp hai thành phần dòng điện trục d tạo từ thông và trục q tạo mômen quay. Trong cấu trúcđiều khiển mới này, thuật toán của bộ lọc Kalman ban đầu được nghiên cứu áp dụng để quansát từ thông rotor và sau đó được mở rộng để nhận dạng hằng số thời gian rotor. Kết quảnghiên cứu đã được kiểm chứng trên Simulink và PLECS cho thấy bộ lọc Kalman hoạt động tốttrong cấu trúc điều khiển mới. ABSTRACT The paper presents research results in the application of Kalman filter to estimate rotorflux and to identify the Rotor Time Constant Tr. The exact linearization of the current processmodel of induction motor in dq coordinates leads to a control structure with direct decouplingbetween magnetizing current in d axis and torque generating current in q axis. In this newcontrol structure, the Kalman algorithm was firstly used to estimate the rotor flux, and thenextended to identify the rotor time constant. The investigation results were verified by simulationwith Simulink & PLECS and indicated that the Kalman Filter would be successfully used in thenew control structure.1. Đặt vấn đề Hướng nghiên cứu về ứng dụng phương pháp tuyến tính hóa chính xác(TTHCX, bản chất là chuyển hệ tọa độ trạng thái) trong điều khiển động cơ không đồngbộ (ĐCKĐB) rotor lồng sóc [1] đã đưa ra một cấu trúc điều khiển mới cho ĐCKĐB,hứa hẹn khắc phục một vài nhược điểm của hệ thống thiết kế theo các phương pháptuyến tính kinh điển. Cấu trúc điều khiển (ĐK) có tách kênh trực tiếp (TKTT) là cấutrúc điều khiển phi tuyến, thu được khi sử dụng phương pháp TTHCX. Do phù hợp với 1 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(32).2009bản chất phi tuyến của động cơ, cấu trúc có TKTT cho phép cải thiện chất lượng ĐKtruyền động ở các chế độ vận hành phi tuyến (giới hạn dòng/áp). Tuy nhiên, cấu trúcgiới thiệu trong [1] vẫn sử dụng một mô hình đơn giản để tính từ thông rotor, đồng thờichưa xét đến các biến đổi của hằng số thời gian rotor Tr (sự phụ thuộc của điện trở rotorvào nhiệt độ và của điện cảm rotor vào trạng thái từ hóa) trong quá trình vận hành. Nhằm giải quyết nốt vấn đề còn trống kể trên, góp phần hoàn chỉnh cấu trúc ĐK,bài báo này giới thiệu các kết quả nghiên cứu ứng dụng bộ lọc Kalman để quan sát từthông rotor khi chưa xét đến sự thay đổi của hằng số thời gian. Sau đó, mở rộng áp dụngbộ lọc Kalman để nhận dạng cả hằng số thời gian rotor Tr khi xét đến sự thay đổi của nótrong quá trình vận hành của động cơ.2. Cấu trúc điều khiển tách kênh trực tiếp của ĐCKĐB Động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc được mô tả trên hệ tọa độ dq như sau(xem [1]): (1)Trong đó: : Vector trạng thái. : Vector đầu vào. : Vector đầu ra. isd, isq : Dòng điện stator trục d, trục q. : Tốc độ góc cơ học của động cơ. : Tốc độ góc các vector mạch stator. , : Từ thông rotor trục d, trục q. Ts, Tr : Hằng số thời gian stator, rotor. usd, usq : Điện áp stator trục d, trục q. Lm, Ls, Lr : Hỗ cảm, điện cảm stator, rotor.2 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(32).2009 Việc TTHCX phần mô hình dòng điện của ĐCKĐB đã được giới thiệu trong tàiliệu [1]. Theo đó, mô hình tuyến tính thu được khi TTHCX có dạng như ...