Bài giảng Điều khiển máy điện nâng cao - Chương 6: Điều khiển RFOC động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

1Bài giảng 6
Bài giảng
Điều Khiển Máy Điện Nâng Cao
Điều khiển RFOC động cơ ĐB NCVC
TS. Nguyễn Quang Nam
2013 – 2014, HK 2
nqnam@hcmut.edu.vn
2Bài giảng 6
Máy đồng bộ NCVC cực ẩn
3Bài giảng 6

 Máy đồng bộ có thể được mô tả bằng mô hình IRTF dưới 
đây, như đã được giới thiệu trước đó.

 Với máy cực ẩn, điện cảm từ hóa có thể nằm ở stato hay 
rôto. Với máy cực lồi, điện cảm từ hóa phụ thuộc vào vị trí
của rôto, do đó nên được đặt ở phía rôto.
Máy đồng bộ NCVC cực ẩn (tt)
4Bài giảng 6

 Mô hình IRTF trên thỏa mãn các phương trình:

 Từ thông móc vòng kích từ ψf là một hàm số của dòng 
điện kích từ if, thông qua điện cảm từ hóa Lm. Nếu có xét 
đến bão hòa từ thì đây là một hàm phi tuyến.
Động cơ đồng bộ NCVC cực ẩn (tt)
( )fxyxmxym
msss
s
sss
iiL
iL
dt
diRu
+=
+=
+=
rr
rrr
r
rr
ψ
ψψ
ψ
σ
5Bài giảng 6

 Chuyển pt thứ hai sang hệ tọa độ rôto, và biến đổi:
Mô hình tổng quát máy cực ẩn
( ) fxyxsfmxyxmsxymxyxsxys iLiLiLLiL ψψψ σσ +=++=+= rrrrr
6Bài giảng 6

 Mômen điện từ:

 Các pt trong hệ tọa độ gắn với từ thông rôto:
Mô hình cực ẩn định hướng từ thông rôto
( ) smsmsssse iiiLiT rrrrrrr ×=×+=×= ψψψ σ
sqfe
f
dq
ss
dq
s
dq
ss
dq
sdq
ss
dq
s
iT
iL
j
dt
diRu
ψ
ψψ
ψωψ
=
+=
++=
rr
r
r
rr
7Bài giảng 6
Mô hình cực ẩn định hướng từ thông rôto (tt)
fs
sq
ssdsssqssq
sd
ssqsssdssd
dt
di
LiLiRu
dt
diLiLiRu
ψωω
ω
+++=
+−=
8Bài giảng 6
Giản đồ Blondel của máy cực ẩn
9Bài giảng 6
Máy đồng bộ NCVC cực lồi
10Bài giảng 6

 Máy đồng bộ cực lồi có thể được mô tả bằng mô hình 
IRTF dưới đây, với quy ước các điện cảm Lmx và Lmy tương 
ứng với các thành phần thực và ảo của dòng điện stato.

 Với máy đồng bộ NCVC gắn trong như ở slide 9, thành 
phần Lmy thường lớn hơn Lmx. Điều này ngược với các máy 
cực lồi thông thường.
Máy đồng bộ NCVC cực lồi (tt)
11Bài giảng 6

 Mô hình IRTF trên thỏa mãn các phương trình:

 Hai thành phần của ψs
Máy đồng bộ NCVC cực lồi (tt)
( )
symymy
fsxmxmx
xy
m
xy
ss
xy
s
s
sss
iL
iiL
iL
dt
diRu
=
+=
+=
+=
ψ
ψ
ψψ
ψ
σ
rrr
r
rr
( )
( ) sysqsysmysy
fsxsdfmxsxsmxsx
iLiLL
iLiLiLL
=+=
+=++=
σ
σ
ψ
ψψ
12Bài giảng 6

 Các pt trên có thể được biểu diễn bởi mô hình sau:
Mô hình tổng quát máy cực lồi
13Bài giảng 6

 Các pt trong hệ tọa độ gắn với từ thông rôto:

 Từ thông stato có thể biểu diễn dưới dạng:
Mô hình cực lồi định hướng từ thông rôto
( ) sqsdsqsdsqfe
fsqsqsdsd
dq
s
dq
ss
dq
sdq
ss
dq
s
iiLLiT
ijLiL
j
dt
diRu
−+=
++=
++=
ψ
ψψ
ψωψ
r
r
r
rr
Mômen điện từ Mômen từ trở
( ) fsqsdsqdqssddqs iLLjiL ψψ +−+= rr
14Bài giảng 6
Mô hình cực lồi định hướng từ thông rôto (tt)

 Các pt trên cũng có thể được biểu diễn bởi giản đồ vectơ 
dòng điện và từ thông.
15Bài giảng 6
Mô hình cực lồi định hướng từ thông rôto (tt)
fs
sq
sqsdsdssqssq
sd
sdsqsqssdssd
dt
di
LiLiRu
dt
diLiLiRu
ψωω
ω
+++=
+−=
16Bài giảng 6
Đặc tính công suất góc của máy đồng bộ

 Do thành phần mômen từ trở, đặc tính công suất góc của 
máy cực lồi bị lệch so với máy cực ẩn (đường nét đứt).
17Bài giảng 6
Cấu trúc bộ điều khiển

 Nếu máy không được kích từ bằng nam châm vĩnh cửu 
thì cần thêm một bộ điều khiển dòng cho dây quấn kích từ.

 Trục d được điều khiển để thẳng hàng với từ thông ψf.
18Bài giảng 6
Nguyên tắc điều khiển

 Cần đảm bảo góc điều khiển θc bằng với góc quay θm, 
thông qua một trong hai phương pháp: gián tiếp (IFO, đo 
góc quay θm) hoặc trực tiếp (DFO, đo vectơ từ thông ψf
hoặc vectơ điện áp cảm ứng e).
19Bài giảng 6
Điều khiển máy cực ẩn

 Từ mô hình máy cực ẩn được cấp nguồn dòng, có thể rút 
ra mô hình điều khiển định hướng trường rôto.

 Các giá trị ngõ ra của module điều khiển là dòng điện yêu 
cầu icsd và icsq đối với bộ điều khiển dòng.
*
*
*
f
e
sq
Ti
ψ
=
20Bài giảng 6
Các điều kiện giới hạn vận hành

 Các giới hạn: MA, MF, MTPA, và MTPF.
21Bài giảng 6
Các điều kiện giới hạn vận hành (tt)

 Maximum Ampere (MA)

 Maximum Flux Linkage (MF)

 Maximum Torque Per Ampere (MTPA)

 Maximum Torque Per Flux
max
s
dq
s ii ≤
r
( ) ( )2max22 / sssqscssd Liii ψ=++
( ) 1/1 max ≤=≤− sqsqnsq iii 0=nsdikhi
)/(max ssssq Lui ω= khi scssd ii −=
22Bài giảng 6
Các giới hạn vận hành của máy cực lồi

 Máy cực lồi cũng có thể được điều khiển tương tự như 
máy cực ẩn.

 Các giới hạn vận hành bị biến đổi.
23Bài giảng 6
RFOC với bộ nghịch lưu nguồn dòng
24Bài giảng 6
RFOC với bộ nghịch lưu nguồn áp (xem tài liệu)