Điều khiển tốc độ của động cơ biến tần đa bậc NPC bằng phương pháp DTC

Bài viết này trình bày nghiên cứu phương pháp điều khiển momen trực tiếp dùng điều chế độ rộng xung sóng mang (CPWM – DTC) cho hệ thống điều khiển tốc độ động cơ cấp nguồn bởi bộ nghịch lưu áp ba bậc NPC. Mô hình toán học của CPWM – DTC được xây dựng dựa trên lý thuyết về mô hình động cơ không đồng bộ ba pha trên hệ trục tọa độ cố định gắn với stator.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển tốc độ của động cơ biến tần đa bậc NPC bằng phương pháp DTC Taïp chí Kinh teá - Kyõ thuaät Kỹ thuật – Công nghệ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BIẾN TẦN ĐA BẬC NPC B̀NG PHƯƠNG PHÁP DTC Vũ Thế Đảng* Nguyễn Thị Hiền** TÓM TẮT Bài báo này trình bày nghiên cứu phương pháp điều khiển momen trực tiếp dùng điều chế độ rộng xung sóng mang (CPWM – DTC) cho hệ thống điều khiển tốc độ động cơ cấp nguồn bởi bộ nghịch lưu áp ba bậc NPC. Mô hình toán học của CPWM – DTC được xây dựng dựa trên lý thuyết về mô hình động cơ không đồng bộ ba pha trên hệ trục tọa độ cố định gắn với stator. Kỹ thuật điều chế độ rộng xung sóng mang với hàm offset trung bình được ứng dụng vào bộ nghịch lưu áp đa bậc NPC. Kết quả nghiên cứu đã được mô phỏng và kiểm chứng trên phần mềm Matlab/Simulink cho thấy hệ thống đáp ứng tốt với phương pháp CPWM – DTC đưa ra. Từ khóa: Điều chế độ rộng xung sóng mang (CPWM), điều khiển momen trực tiếp (DTC), cặp diode kẹp (NPC), độ méo hài toàn phần (THD). CONTROL NPC INVERTER AND MULTI-LEVEL ENGINE SPEED BY DTC ABSTRACT This thesis presents a research on the carrier base pulse width modulation (CPWM) – DTC technique in Motor speed Control system fed NPC three level voltage source inverter. Mathematical model of CPWM - DTC has been built based on theory of indution motor model in stator ixed coordinate system. CPWM with medium common mode technique has been applied for NPC multilevel voltage source inverter. Research results have been simulated and veriied on the Matlab/ Simulink software which reveals that the system works well with presented CPWM – DTC technique. Keywords: Carier base Pules Width Modulation (CPWM), Direct Torque Control (DTC), Neutral Point Clamped (NPC), Total Harmonic Distortion (THD). 1.Giới thiệu. pháp FOC, DTC cổ điển rồi DTC cải tiến Ngày nay, việc điều khiển tốc độ động trong đó DTC dùng điều chế độ rộng xung cơ không đồng bộ đã thu hút được sự quan sóng mang (CPWM) [4] cho thấy có nhiều ưu tâm của rất nhiều nhà nghiên cứu, các phương điểm nổi bật. pháp điều khiển đã được đưa ra và được kiểm Cho đến nay, bộ biến tần đa bậc ngày chứng bằng kết quả mô phỏng như phương càng được dùng nhiều trong công nghiệp và * ThS. GV. Trường ĐH Kinh tế Kỹ thuật Bình Dương ** ThS. GV. Trường cao đẳng nghề Công nghệ Nông Lâm Nam Bộ 50  Điều kiển tốc độ.... bộ biến tần có bậc càng cao ngày càng được Vdkj = V jo sử dụng nhiều. Việc cấp nguồn cho động cơ Vd (5) không đồng bộ dùng biến tần đa bậc cho hiệu n −1 quả cao và việc thực hiện điều khiển các công tác bán dẫn được thực hiện dễ dàng hơn khi Trong đó j = a, b, c; n là số bậc bộ biến tần. dùng phương pháp CPWM . Vd là điện áp một chiều cấp cho bộ nghịch Bài báo này trình bày phương pháp lưu. CPWM – DTC với kỹ thuật CPWM sử dụng Như vậy để tạo ra tín hiệu điều khiển các hàm offset trung bình, biến tần ba bậc NPC. công tác bán dẫn cho 1 pha, nếu dùng 1 sóng Từ đó có thể khảo sát thêm đối với biến tần mang thì cần (n-1) sóng điều khiển. 5 bậc, 7 bậc và sử dụng hàm offset lớn nhất hoặc nhỏ nhất để giảm công suất tổn hao trong quá trình làm việc. 2. Nội dung. 2.1 Cấu trúc bộ nghịch lưu áp đa bậc NPC Bộ nghịch lưu áp 3 pha 3 bậc NPC gồm có: 4 x 3 = 12 cặp IGBT, 3 x 2 = 6 cặp Diode, 2 tụ Hình 1. Bộ nghịch lưu áp điện DC. Các cặp IGBT trên cùng 1 pha sẽ được NPC 3 bậc 3 nhánh đóng ngắt theo qui tắt kích đối nghịch (Hình 1). 2.3. Giải thuật dùng một sóng mang và 2.2. Phương pháp điều chế độ rộng xung (3-1) sóng điều khiển cho một pha. sóng mang (carier base PWM) Sóng mang dùng chung cho 3 pha có biên Phương pháp này thực hiện cộng thêm độ [0 1], một sóng điều khiển của mỗi pha có vào tín hiệu điều chế một tín hiệu Voffset, Voffset biên độ lớn hơn 1, nhỏ hơn 0 hay nằm giữa 0 được gọi là điện áp common mode có thể có và 1. Từ một sóng điều khiển này ta tạo ra hai giá trị lớn nhất (Vomax), nhỏ nhất (Vomin) hay sóng khác ví dụ cho pha a là va1, va0 với điều trung bình (Vomid). kiện sau. Với Vomin = - Min (Vta, Vtb, Vta) (1) 1neuva >= 1 Vomax = Vd – Max (Vta, Vtb, Vta) (2) va1 =  (6) va neuva < 1 Vo min + Vo max Vomid = (3) 2 va 0 = va − 1neuva > 1 (7) Trong đó Vta, Vta, Vtc là điện áp tải các pha Sau đó thực hiện so sánh hai sóng này với a, b, c. sóng mang để được tín hiệu đóng ngắt công Khi đó điện áp trung bình pha tải được ...