Nghiên cứu khảo sát động học và chiến lược điều khiển động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu

Bài báo nghiên cứu mô hình động học của động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu. Bài báo tiến hành phân tích các cấu trúc cũng như các chiến lược điều khiển. Quá trình phân tích, đánh giá được thể hiện qua các chương trình mô phỏng. Các kết quả mô phỏng ban đầu thu được khá khả quan, phục vụ tốt cho công tác đào tạo nhân lực ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khảo sát động học và chiến lược điều khiển động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 2016 Nghiên cứu khảo sát động học và chiến lược điều khiển động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu Reseach on dynamics model and strategies control for a permanent magnet synchronous motor Phạm Tâm Thành, Đinh Anh Tuấn Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, phamtamthanh@vimaru.edu.vn, Tóm tắt Bài báo nghiên cứu mô hình động học của động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu. Bài báo tiến hành phân tích các cấu trúc cũng như các chiến lược điều khiển. Quá trình phân tích, đánh giá được thể hiện qua các chương trình mô phỏng. Các kết quả mô phỏng ban đầu thu được khá khả quan, phục vụ tốt cho công tác đào tạo nhân lực ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa. Từ khóa: PMSM, động cơ xoay chiều ba pha, động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu, mô phỏng. Abstract The paper proposed novel methods to research on dynamic model of Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM). The authour analysed structural controls and strategies for PMSM using simulated softwares. Simulation results confirmed that excellent performance has been indeed achieved via the proposed methods, leading to a promising approach to aid the training human factor in automation and control engineering. Keywords: PMSM, dynamic model, simulation, AC Machines. 1. Phần mở đầu Ở Việt Nam cũng như ở nước ngoài đề tài nghiên cứu về máy điện nói chung và động cơ điện đồng bộ xoay chiều ba pha nói riêng đã được nhiều nhà khoa học quan tâm. Máy điện rất đa dạng, lý thuyết về máy điện rất phức tạp, việc phân tích các quá trình quá độ, trạng thái làm việc của máy điện là điều không dễ dàng thực hiện được. Cấu trúc điều khiển máy điện xoay chiều ba pha và cấu trúc điều khiển động cơ đồng bộ xoay chiều ba pha được các nhà khoa học trong nước và quốc tế đặc biệt quan tâm [2, 3, 16]. Để có thể phục vụ tốt hơn trong công tác giảng dạy ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, nghiên cứu về máy điện, truyền động điện, tổng hợp hệ điện cơ,… cần tiến hành khảo sát, mô phỏng động học của máy điện, mô phỏng các cấu trúc điều khiển,… giúp học viên, sinh viên có thể tiếp cận dễ dàng khi nghiên cứu về động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu. Động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu có cấu tạo gồm các cuộn dây 3 pha phân bố đối xứng và rotor gắn nam châm vĩnh cửu để tạo từ trường khe hở. Việc loại bỏ được mạch điện kích từ ở phía rotor đem lại một số ưu điểm cho động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu (ĐB-KTVC) như giảm tổn hao đồng, mật độ công suất cao hơn, giảm mô men quán tính của động cơ, cấu tạo rotor bền vững về mặt cơ khí hơn,... Hiện nay, giá thành của loại động cơ ĐB-KTVC vẫn cao hơn so với loại động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc (KĐB-RLS) ở cùng dải công suất, nhưng động cơ ĐB-KTVC thường có hiệu suất cao hơn, nên trong thời gian lâu dài thì giá thành sử dụng của động cơ ĐB-KTVC vẫn nhỏ hơn so với động cơ KĐB-RLS. Động cơ ĐB-KTVC đang được sử dụng rất rộng rãi và ngày càng nhiều hơn trong công nghiệp, đặc biệt ở dải công suất thấp và trung bình (công suất tới vài trăm hp - horse power) [7, 10]. 2. Mô hình động học của động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu Các phương trình của ĐB-KTVC trong hệ tọa độ rotor: HỘI NGHỊ QUỐC TẾ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI 2016 396 THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 2016 r Rsn r Ldn r afn 1 r piqsn b iqsn i rn dsn rn vqsn (1) Lqn Lqn Lqn Lqn r Lqn r Rsn r 1 r pidsn b i rn qsn idsn vdsn (2) Ldn Ldn Ldn 1 r r r p rn i afn qsn Ldn Lqn idsn iqsn Bn rn Tl n (3) 2H Start Đọc thông số của động cơ Khởi tạo thời gian và đọc các điện áp và thời gian cuối Tính các điện áp dq0 trong hệ tọa độ rotor Giải các phương trình vi phân của động cơ sử dụng phương pháp tích phân số Runge- Kutta Tính mô-men, từ thông và dòng abc Lưu giữ giá trị của các biến Sai Time time t Đã đạt thời gian cuối? ...