Báo cáo khoa học: XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SVPWM TRONG CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TRÊN CÁC PHƯƠNG TIỆN ĐOÀN TÀU ĐIỆN

Tóm tắt: Bài báo trình bày một cách thức mới xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống điều khiển SVPWM trong các hệ thống truyền động điện sử dụng trên các phương tiện đoàn tàu điện, tạo tiền đề nền tảng về lý luận và công cụ cho việc nghiên cứu, khảo sát các đặc tính điều khiển của các hệ truyền động điện xoay chiều ba pha ứng dụng trên các đoàn tàu điện tiên tiến.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SVPWM TRONG CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TRÊN CÁC PHƯƠNG TIỆN ĐOÀN TÀU ĐIỆN"XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SVPWM TRONG CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TRÊN CÁC PHƯƠNG TIỆN ĐOÀN TÀU ĐIỆN KS. TRẦN VĂN KHÔI PGS. TS. LÊ MẠNH VIỆT Bộ môn Kỹ thuật điện Khoa Điện - Điện tử Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Bài báo trình bày một cách thức mới xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống điều khiển SVPWM trong các hệ thống truyền động điện sử dụng trên các phương tiện đoàn tàu điện, tạo tiền đề nền tảng về lý luận và công cụ cho việc nghiên cứu, khảo sát các đặc tính điều khiển của các hệ truyền động điện xoay chiều ba pha ứng dụng trên các đoàn tàu điện tiên tiến. Summary: The article presents a new strategy to model and simulate the SVPWM control system using for electric driven control systems on electric trains. The result will be basic theory and effect tool for researching about three phases electric driven systems on the modern electric trains.I. MỞ ĐẦU Động cơ không đồng bộ hiện đã được sử dụng phổ biến trên các phương tiện giao thôngvận tải, các mô hình mô phỏng hệ truyền động động cơ không đồng bộ 3 pha cũng đã được đềcập nhiều, thậm chí đều có sẵn trong thư viện dựng sẵn của phần mềm Matlab/Simulink. Tuynhiên đó là những mô hình dựng sẵn chỉ mô phỏng được những đặc tính cố định dựng sẵn, nókhông cho phép tham chiếu để sửa đổi hoặc thử nghiệm những đặc tính điều khiển khác. Việcxây dựng mô hình mô phỏng hệ điều khiển truyền động điện trên các phương tiện đoàn tàu điệnlà một vấn đề cần thiết để tạo nền tảng cơ sở cho việc nghiên cứu, khảo sát các đặc tính điềukhiển của hệ thống. Bài báo trình bày cách xây dựng mô hình trên phần mềm Matlab/Simulinkcủa hệ thống điều khiển SVPWM ứng dụng trong các hệ truyền động điện sử dụng trên cácphương tiện đoàn tàu điện tiên tiến.II. NGUYÊN TẮC VÀ THUẬT TOÁN SVPWM A. Nguyên tắc SVPWM Véc tơ không gian điện áp stator của động cơ không đồng bộ xoay chiều được định nghĩatheo biểu thức: Uout = 2(VAN + VBN.ej2π/3 + VBN.ej4π/3)/3 (1) Trong đó: VAN, VBN, VCN là các điện áp pha của động cơ. Động cơ không đồng bộ trên các đoàn tàu điện sẽ được cấp nguồn bởi mạch nghịch lưunguồn áp, dòng điện đầu ra của mạch nghịch có nhiều thành phần sóng hài bậc cao gây méodạng tín hiệu và làm cho mô men trên trục động cơ bị dao động - ảnh hưởng đến chất lượngnguồn cấp cho động cơ. Mạch nghịch lưu nguồn áp như chỉ ra trên hình 1 có 6 IGBT và 8 trạngthái làm việc khác nhau. Cấu trúc 8 véc tơ điện áp như minh họa trên hình 2. Hình 1. Hình 2. Theo nguyên tắc cộng véc tơ, véc tơ điện áp stator Uout trong bất kỳ chu kỳ chuyển mạchnào cũng đều có thể được tính bởi hai véc tơ điện áp cơ bản tương ứng với hai chế độ chuyểnmạch liền kề của các IGBT: Uout = (TkUsk + Tk+1Usk+1 + T0U000 + T7U111)/T (2) Trong đó T là chu kỳ chuyển mạch và bằng với chu kỳ sóng mang, Tk, Tk+1 tương ứng làthời gian thực hiện của Usk, Usk+1; T0, T7 là thời gian thực hiện các U000, U111. B. Thuật toán SVPWM Như quan sát trong hình 2, T và Uout nằm trong góc phần sáu thứ nhất có thể được biểudiễn: ⎧T = T + T + T ⎪ 120 (3) ⎪ ⎨ ⎪U =T U / T+T U /T ⎪ out 10 2 60 ⎩ Trong đó T là chu kỳ sóng mang của PWM, T1, T2 tương ứng là thời gian thực hiện các véctơ điện áp U0 và U6. Các véc tơ điện áp Valfa và Vbeta của véc tơ điện áp Uout trong hệ tọa độ α-β được biểu diễn: ⎧V = T U / T + T U cos(π / 3) / T ⎪ 10 2 60 0 ⎪ alfa (4) ⎨ ⎪V = T U sin(π / 3) / T ⎪ ...