Điều khiển cực tiểu hóa độ nhấp nhô mômen cho động cơ từ trở thay đổi

Bài báo này sẽ đưa ra một phương pháp điều khiển điện tử để cực tiểu hóa độ nhấp nhô mômen cho SRM ở chế độ hoạt động tốc độ thấp. Độ nhấp nhô mômen trong suốt quá trình chuyển mạch sẽ được cực tiểu hóa bằng cách cho hai pha đồng dẫn và cùng sinh mômen trong vùng được xác định trước.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển cực tiểu hóa độ nhấp nhô mômen cho động cơ từ trở thay đổiTẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG (ISSN: 1859 – 4557)ĐIỀU KHIỂN CỰC TIỂU HÓA ĐỘ NHẤP NHÔ MÔMENCHO ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ THAY ĐỔITORQUE-RIPPLE MINIMIZATION IN SWITCHED RELUCTANCE MOTORSLê Quốc DũngTrường Đại học Điện lựcTóm tắt:Với các đặc tính vốn có như cấu tạo đơn giản, không cổ góp, giá thànhthấp, động cơ từ trở thay đổi (Switched Reluctance Motor - SRM) là mộtsự lựa chọn khả thi cho các ứng dụng phổ biến có đòi hỏi điều chỉnh tốcđộ. Nhược điểm chính của SRM là sự nhấp nhô mômen cao hơn khi sosánh với các động cơ thông thường, điều đó đã tạo ra độ ồn và độ rung.Nguồn gốc của sự nhấp nhô mômen trong SRM là vì nó có đặc tính sinhmômen phi tuyến cao và rời rạc. Bài báo này sẽ đưa ra một phương phápđiều khiển điện tử để cực tiểu hóa độ nhấp nhô mômen cho SRM ở chế độhoạt động tốc độ thấp. Độ nhấp nhô mômen trong suốt quá trình chuyểnmạch sẽ được cực tiểu hóa bằng cách cho hai pha đồng dẫn và cùng sinhmômen trong vùng được xác định trước.Từ khóa:Động cơ từ trở, SRM, cực tiểu hoá mômen, nhấp nhô mômen.Abstract:Switched reluctance motor (SRM) is a new candidate for various generalpurpose adjustable-speed applications thanks to its inherent attributessuch as simplicity, ruggedness, and low cost. The primary disadvantage ofa SRM is its higher torque-ripple, which contributes to acoustic noise andvibration in comparison with conventional machines. The origin of torquepulsations in a SRM is due to the highly non-linear and discrete nature oftorque production mechanism. This paper presents an electronic controlmethod for torque-ripple minimization in low-speed operation mode. Thetorque pulsations during commutation are minimized by simultaneousconduction of two positive torque producing phases over an extendedpredefined region.Keywords:Switched reluctance motors, SRM, torque-ripple minimization, torqueripple.1. ĐẶT VẤN ĐỀĐộng cơ từ trở thay đổi (SRM) là loạiSỐ 7 - 2014động cơ điện được biết đến từ nhữngnăm 1890. Tuy nhiên ngay từ khi mớira đời, SRM không được quan tâm phát1TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG (ISSN: 1859 – 4557)triển do có những nhược điểm như: độnhấp nhô mô men lớn, gây ra nhiềutiếng ồn, khó thực hiện việc điềukhiển… Những năm gần đây, do côngnghệ bán dẫn và vi điều khiển pháttriển, thu được nhiều tiến bộ đáng kểthì người ta mới bắt đầu quan tâm trởlại với động cơ này. Hiện nay, SRMđược nhiều kỹ sư và nhà nghiên cứutrên thế giới rất quan tâm.· Cả stator và rotor đều được làm từcác lá thép mỏng ghép cách điện để hạnchế dòng Fuco;· Động cơ từ trở thay đổi có một sốcấu hình phổ biến như sau: 8/6 (tức làstator có 8 cực lồi còn rotor có 6 răng(hình 1), 6/4,10/6,12/6,…2.2. Nguyên lý hoạt động2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝLÀM VIỆC CỦA SRMTrước khi đi vào tìm hiểu nguyên lýhoạt động của động cơ từ trở ta xem xét2 khái niệm quan trọng, đó là:2.1. Cấu tạo·Vị trí đồng trục (Aligned position);· Vị tríposition).Hình 1. Cấu tạo cắt ngang SRM 6/4Động cơ từ trở thay đổi có một số đặcđiểm chính về cấu tạo như sau:· Cả rotor và stator đều có các cực lồira, do đó người ta còn gọi là động cơlồi kép (double salient);· Stator của động cơ từ trở thay đổicó cấu tạo bởi nhiều cực từ chứa cáccuộn dây tập trung. Rotor được chế tạobằng vật liệu sắt từ có xẻ răng với tổngsố răng bao giờ cũng ít hơn tổng số cựctừ của stator;· Các cuộn dây trên các cực đối xứngxuyên tâm của stator được nối nối tiếphoặc song song để tạo thành một phacủa động cơ;2lệchtrục(UnalignedNhư đã thể hiện trên hình 1, ta thấy khihai cực lồi của stator và rotor nằm ở vịtrí mà trục của chúng trùng nhau thìngười ta gọi đó là “vị trí đồng trục” (vịtrí mà độ từ cảm sinh ra giữa cực từ củastator và răng của rotor là lớn nhất),còn khi hai cực của stator và rotor nằmlệch nhau hoàn toàn và không có phầnthiết diện nào chồng lên nhau thì gọi đólà “vị trí lệch trục” (vị trí mà độ từ cảmgiữa cực từ của stator và rotor là bénhất).Hình 2. Nguyên lí hoạt độngLấy ví dụ là động cơ từ trở thay đổi 6/4(như hình 2) ta tìm hiểu cách hoạt độngcủa động cơ này. Giả sử các cực r1 vàSỐ 7 - 2014TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG (ISSN: 1859 – 4557)r1’ của rotor và cực c, c’ của stator đangở vị trí đồng trục (hình 2a). Trước tiênta đưa dòng điện kích thích vào cuộndây pha A, dòng điện này sẽ sinh ramột từ thông móc vòng qua các cực avà a’ và các cực r2 và r2’ của rotor mộtcách tương ứng.· Không có hiện tượng quá dòng làmhỏng các van công suất do tốc độ tăngdòng cao;Do rotor luôn có xu hướng quay vềphía mà độ tự cảm lớn nhất hay từ trởnhỏ nhất nên rotor lúc này sẽ quayhướng đến vị trí đồng trục của a, a’ vàr2, r2’. Khi chúng đã ở vị trí này thìdòng điện kích thích pha A bị ngắt vàvị trí các cực như thấy ở hình 2b. Bâygiờ ta đưa dòng điện kích thích vàocuộn dây của pha B, dòng này lại sinhra một từ thông móc vòng qu ...