Bài giảng Truyền động điện - Huỳnh Vũ Quốc Khánh

12/3/2021 
1 
BÀI GIẢNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 
 Huynh Vu Quoc Khanh 
12/3/2021 
2 
Chương 1. Động học hệ thống động cơ- tải 
12/3/2021 
3 
Truyền động điện 
12/3/2021 
4 
Truyền động điện 
12/3/2021 
5 
Truyền động điện 
12/3/2021 
6 
Truyền động điện 
12/3/2021 
7 
Truyền động điện 
12/3/2021 
8 
Truyền động điện 
12/3/2021 
9 
Truyền động điện 
12/3/2021 
10 
Truyền động điện 
12/3/2021 
11 
Truyền động điện 
12/3/2021 
12 
Truyền động điện 
12/3/2021 
13 
Truyền động điện 
12/3/2021 
14 
Truyền động điện 
12/3/2021 
15 
Mô hình chính xác: 
Trong trường hợp dòng từ hóa cao, đạt đến giá trị khoảng 30-50% dòng định mức và trở kháng stator Xs cũng có giá trị lớn, cuộn kháng mạch từ chính nên thiết lập tại vị trí giữa trở kháng stator và rotor như trên H3.2a. Tổn hao mạch từ được đơn giản hóa bằng cách xét đến nó khi thiết lập giá trị trở kháng stator và rotor. Sơ đồ mạch này được sử dụng thuận tiện khi 
điện áp nguồn cấp cho stator U khác đáng kể so với sức điện động E. 
12/3/2021 
16 
Mô hình đơn giản: 
Nếu độ sụt áp trên điện trở và trở kháng stator nhỏ và sức điện động E trên mạch từ chính không khác biệt nhiều so với điện áp U đặt trên cuộn stator, ta có thể sử dụng mô hình mạch điện gần đúng với nhánh mạch từ chính được dịch ra đầu nguồn như trên H3.2b. 
12/3/2021 
17 
Mô hình đơn giản: 
Sơ đồ mạch tương đương này có ưu điểm là làm đơn giản các hệ thức tính toán dòng điện mạch từ và dòng điện tải khi biết được nguồn điện áp cấp cho stator. Các tổn hao trong lỏi từ có thể đơn giản hóa bằng cách xét đến ảnh hưởng đó khi thiết lập giá trị điện trở các cuộn dây. Để thuận việc cho việc tính toán, khảo sát các hiện tượng ở chế độ xác lập, mô hình đơn giản H3.2b sẽ được sử dụng 
12/3/2021 
18 
12/3/2021 
19 
12/3/2021 
20 
12/3/2021 
21 
12/3/2021 
22 
12/3/2021 
23 
Truyền động điện 
12/3/2021 
24 
Chương 3. Truyền động động cơ DC vòng hở 
12/3/2021 
25 
Truyền động điện 
I. Đặc tính cơ động cơ DC 
12/3/2021 
26 
Truyền động điện 
I. Đặc tính cơ động cơ DC 
12/3/2021 
27 
Động cơ DC nếu khởi động trực tiếp sẽ sinh ra M kđ và I kđ động khá lớn so với dòng định mức 
 Khởi động động cơ DC kích từ độc lập 
II. Khởi động động cơ DC 
12/3/2021 
28 
- Để hạn chế M kđ và I kđ vượt quá trị số mong muốn cần phải làm mềm hóa đặc tính cơ bằng cách khởi động qua các cấp điện rở phụ thêm vào mạch phần ứng 
 Dòng điện khởi động phải khống chế không được lớn hơn khả năng chịu dòng của chổi than ( thường là 2,5I đm đến 3I đm ) 
- Moment khởi động phải khống chế không được lớn hơn khả năng chịu đựng của tải ( thường là 3M đm ) 
 Khởi động động cơ DC kích từ độc lập 
12/3/2021 
29 
Truyền động điện 
Khởi động động cơ DC qua điện trở phụ 
 Khởi động động cơ DC kích từ độc lập 
12/3/2021 
30 
Truyền động điện 
Khởi động động cơ DC qua điện trở phụ 
 Khởi động động cơ DC kích từ độc lập 
12/3/2021 
31 
1. Hãm của tái sinh 
III. Hãm động cơ DC 
12/3/2021 
32 
1. Hãm của tái sinh 
12/3/2021 
33 
1. Hãm của tái sinh 
12/3/2021 
34 
1. Hãm của tái sinh 
12/3/2021 
35 
2. Hãm ngược 
12/3/2021 
36 
2. Hãm ngược 
12/3/2021 
37 
2. Hãm ngược 
12/3/2021 
38 
2. Hãm ngược 
12/3/2021 
39 
2. Hãm ngược 
12/3/2021 
40 
2. Hãm ngược 
12/3/2021 
41 
3. Hãm động năng 
12/3/2021 
42 
3. Hãm động năng 
12/3/2021 
43 
Truyền động điện 
3. Hãm động năng 
12/3/2021 
44 
Truyền động điện 
3. Hãm động năng 
12/3/2021 
45 
3. Hãm động năng 
12/3/2021 
46 
3. Hãm động năng 
12/3/2021 
47 
3. Hãm động năng 
12/3/2021 
48 
3. Hãm động năng 
12/3/2021 
49 
4. Điều khiển tốc độ động cơ DC kích từ độc lập 
12/3/2021 
50 
Truyền động điện 
Điều khiển tốc độ động cơ DC kích từ độc lập 
1. Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi điện áp phần ứng 
12/3/2021 
51 
Truyền động điện 
1. Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi điện áp phần ứng 
12/3/2021 
52 
Truyền động điện 
2. Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi từ thông 
12/3/2021 
53 
Truyền động điện 
2. Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi từ thông 
12/3/2021 
54 
Truyền động điện 
3. Điều khiển tốc hổn hợp điện áp phần ứng và từ thông 
12/3/2021 
55 
Truyền động điện 
4. Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi điện trở phần ứng 
12/3/2021 
56 
4. Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi điện trở phần ứng 
12/3/2021 
57 
5. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưu 
-Bộ chỉnh lưu biến đổi áp AC-DC cấp cho động cơ DC 
-Bộ chỉnh lưu điều khiển thay đổi điện áp DC cấp cho động cơ làm thay đổi tốc độ moment động cơ 
12/3/2021 
58 
5. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưu 
Các dạng sơ đồ chỉnh lưu điều khiển động cơ DC 
12/3/2021 
59 
5. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưu 
Các dạng sơ đồ chỉnh lưu điều khiển động cơ DC 
12/3/2021 
60 
5. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưu 
Các dạng sơ đồ chỉnh lưu điều khiển động cơ DC 
12/3/2021 
61 
5. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưu 
Các dạng sơ đồ chỉnh lưu điều khiển động cơ DC 
12/3/2021 
62 
5. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưu 
Điện áp ngõ ra của bộ chỉnh lưu 
12/3/2021 
63 
5. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưu 
Điện áp ngõ ra của bộ chỉnh lưu 
12/3/2021 
64 
5. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưu 
Đánh giá chất lượng hệ thống 
12/3/2021 
65 
5. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưu 
12/3/2021 
66 
5. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưu 
12/3/2021 
67 
Hệ chỉnh lưu 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC 
12/3/2021 
68 
Hệ chỉnh lưu 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC 
12/3/2021 
69 
Hệ chỉnh lưu 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC 
12/3/2021 
70 
Hệ chỉnh lưu 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC 
3 
12/3/2021 
71 
12/3/2021 
72 
12/3/2021 
73 
Hệ chỉnh lưu kép 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC 
12/3/2021 
74 
Hệ chỉnh lưu kép 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC 
12/3/2021 
75 
Hệ chỉnh lưu kép 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC 
12/3/2021 
76 
Hệ chỉnh lưu kép 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC 
Điều khiển riêng 
12/3/2021 
77 
Hệ chỉnh lưu kép 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC 
12/3/2021 
78 
Do điện áp ngõ ra tức thời của hai bộ chỉnh lưu có sự khác biệt nên xuất hiện dòng điện cân bằng dẫn qua nguồn xoay chiều và hai bộ chỉnh lưu. 
- Để hạn chế biên độ dòng điện cân bằng này, các cuộn kháng hạn chế dòng cân bằng được lắp đặt nối tiếp ở ngõ ra của các bộ chỉnh lưu. Độ lớn các cuộn kháng được chọn sao cho độ lớn dòng cân bằng không vượt quá 30% độ lớn dòng điện tải định mức. Điều này tạo điều kiện để dòng điện tải hầu như liên tục và hệ truyền động đạt được chỉ số điều chỉnh thấp. 
12/3/2021 
79 
- Khối 1 và 2 chuyển yêu cầu dòng điện tải thành yêu cầu dòng điện 
của từng nhánh bộ chỉnh lưu. 
- Tín hiệu i oyc làm tăng thêm dòng điện yêu cầu qua mỗi nhánh chỉnh lưu với độ lớn dòng tăng bằng dòng cân bằng 
12/3/2021 
80 
- Ưu điểm của phương pháp điều khiển với dòng điện cân bằng là dòng điện tải liên tục. Do đó, đem lại các tính chất động học cao cho hệ thống điều khiển. Mạch điều khiển không cần bộ cảm biến dòng điện bằng 0. 
- Điều bất lợi là mạch chứa các cuộn kháng cân bằng làm tăng thêm kích thước cũng như khối lượng mạch động lực. Ngoài ra, các cuộn kháng tiêu thụ công suất ảo làm cho việc định mức mạch nguồn bị tăng lên và hệ số công suất bị giảm. 
12/3/2021 
81 
Điều khiển đồng thời 
12/3/2021 
82 
6. Điều khiển động cơ DC dùng bộ biến đổi xung áp ( Chopper) 
12/3/2021 
83 
6. Điều khiển động cơ DC dùng bộ biến đổi xung áp ( Chopper) 
Bộ giảm áp ( chopper A) 
12/3/2021 
84 
6. Điều khiển động cơ DC dùng bộ biến đổi xung áp ( Chopper) 
Bộ giảm áp ( chopper A) 
12/3/2021 
85 
Bộ giảm áp ( chopper A) 
12/3/2021 
86 
Bộ giảm áp ( chopper A) 
12/3/2021 
87 
6. Điều khiển động cơ DC dùng bộ biến đổi xung áp ( Chopper) 
Bộ tăng áp (chopper B) 
12/3/2021 
88 
Bộ tăng áp (chopper B) 
12/3/2021 
89 
Bộ tăng áp (chopper B) 
12/3/2021 
90 
6. Điều khiển động cơ DC dùng bộ biến đổi xung áp ( Chopper) 
Bộ tăng áp kiểu đảo dòng ( Chopper C) 
12/3/2021 
91 
6. Điều khiển động cơ DC dùng bộ biến đổi xung áp ( Chopper) 
Bộ tăng áp kiểu đảo dòng ( Chopper C) 
Đ iều khiển linh kiện có thể thực hiện theo hai phương án: 
P hương án 1: 
- C ho phép điều khiển riêng chế độ động cơ bằng khóa S1 (S2 bị ngắt) và 
điều khiển hãm động cơ bằng khóa S2 (khóa S1 ngắt). 
P hương án 1: 
- C ả hai khóa S1 và S2 đều được kích theo qui tắc kích đối nghịch. Phương án này cho dòng tải liên tục qua điểm zero, mạch điều khiển đơn giản. 
D o dòng điện có thể đảo chiều, phạm vi hoạt động của đặc tính xảy ra trong cả góc thứ hai của mặt phẳng ( ω-M) 
12/3/2021 
92 
Bộ tăng áp kiểu đảo dòng ( Chopper C) 
12/3/2021 
93 
Bộ chopper lớp E 
12/3/2021 
94 
Bộ chopper lớp E 
12/3/2021 
95 
Bộ chopper lớp E 
12/3/2021 
96 
Bộ chopper lớp E 
12/3/2021 
97 
12/3/2021 
98 
12/3/2021 
99 
Chương 3. Điều khiển vòng kín động cơ DC 
12/3/2021 
100 
12/3/2021 
101 
12/3/2021 
102 
12/3/2021 
103 
12/3/2021 
104 
12/3/2021 
105 
12/3/2021 
106 
12/3/2021 
107 
12/3/2021 
108 
12/3/2021 
109 
12/3/2021 
110 
12/3/2021 
111 
12/3/2021 
112 
12/3/2021 
113 
12/3/2021 
114 
12/3/2021 
115 
12/3/2021 
116 
12/3/2021 
117 
- Mạch công suất gồm bộ chỉnh lưu điều khiển mắc vào lưới nguồn ac. Điện áp ngõ ra của bộ chỉnh lưu mắc 
vào phần ứng của động cơ. Giả thiết mạch kích từ được 
nuôi bởi một nguồn dc độc lập khác và được thiết lập ở giá trị không thay đổi 
bằng định mức. 
12/3/2021 
118 
- Tùy theo yêu cầu thực tế, 
mạch công suất có thể chứa cuộn kháng phụ nắn dòng điện L d mắc nối tiếp với mạch phần ứng. 
- Do tác dụng hạn chế độ nhấp nhô dòng phần ứng, nên nó tạo điều kiện mở rộng vùng làm việc với chế độ dòng điện phần ứng liên tục đến giá trị cực tiểu Iư. min 
12/3/2021 
119 
- Với cấu trúc mạch công suất như trên, hệ truyền động có khả năng làm việc trong phạm vi góc phần tư thứ nhất và thứ tư, cho phép thực hiện chế độ kéo tải thụ động (hoặc nâng tảigóc 
phần tư thứ nhất) hoặc hãm tải tích cực với vận tốc âm (hạ tải-góc phần tư thứ tư). 
12/3/2021 
120 
Để hệ truyền động hoạt động, mạch điều khiển nhận các tín hiệu gồm tín hiệu điều khiển chính là vận tốc yêu cầu ( w yc ), các tín hiệu đo lường hồi tiếp như dòng điện hồi tiếp, vận tốc hồi tiếp. 
Các tín hiệu hồi tiếp đạt được nhờ các thiết bị cảm biến dòng điện và cảm biến tốc độ và sau khi qua mạch lọc chúng. 
12/3/2021 
121 
Mạch điều khiển gồm ba khối chức năng chính, trong đó chứa hai khối hiệu chỉnh gồm hiệu chỉnh vận tốc và hiệu chỉnh dòng điện mắc theo cấu trúc dạng nối tầng (cascade). 
12/3/2021 
122 
Khối hiệu chỉnh vận tốc loại P hoặc PI xử lý dựa vào trạng thái tín hiệu vận tốc yêu cầu wyc và tín hiệu vận tốc hồi tiếp và cho đáp ứng ở ngõ ra là moment yêu cầu. 
12/3/2021 
123 
Chức năng của hiệu chỉnh vận tốc nhằm điều chỉnh moment động cơ sao cho đáp ứng của vận tốc động cơ w bám sát giá trị tín hiệu vận tốc yêu cầu w yc 
được thiết lập ở ngõ vào 
12/3/2021 
124 
- Tính chất động học của vận tốc và sai số tốc độ xuất hiện trong quá trình điều chỉnh phụ thuộc vào các giá trị tham số thiết lập của khối hiệu chỉnh vận tốc. Mặc khác, với các phần tử giới hạn (có đặc tính bão hòa) tác dụng lên các tín hiệu ngõ ra, khối hiệu chỉnh vận tốc còn thiết lập các giá trị giới hạn cho phép 
của dòng điện tải Iư ycmax , Iư ycmin . 
12/3/2021 
125 
Do moment có quan hệ tỉ lệ với dòng điện mạch phần ứng nên tín hiệu moment yêu cầu cũng chính là tín hiệu dòng điện phần ứng yêu cầu Iư yc . 
12/3/2021 
126 
Khối hiệu chỉnh dòng điện thường gặp có dạng PI , ngõ vào của nó nhận các tín hiệu dòng điện phần ứng yêu cầu iư yc và dòng điện hồi tiếp i ht , khối có chức năng chính là điều chỉnh thay đổi điện áp nguồn cấp cho phần ứng sao cho dòng điện phần ứng (và moment) thay đổi chính xác theo giá trị iưyc được thiết lập ở ngõ ra của hiệu 
chỉnh vận tốc. 
12/3/2021 
127 
Tín hiệu u đk ở ngõ ra của hiệu chỉnh dòng điện mang thông tin về độ lớn điện áp nguồn cấp cho phần ứng động cơ. 
- Kết hợp các giá trị khống chế Iư ycmax , Iư ycmin 
thiết lập ở ngõ ra của hiệu chỉnh vận tốc, hiệu chỉnh dòng điện có chức năng quan trọng thứ hai là bảo vệ quá dòng điện cho mạch công suất. 
12/3/2021 
128 
- Khối thứ ba là mạch tạo xung kích. Nó tiếp nhận tín hiệu uđk từ khối hiệu chỉnh dòng điện và sẽ thực hiện chức năng chuyển đổi tín hiệu uđk thành xung kích đóng ở các thời điểm thích hợp (góc kích α ) cho các thyristor để đạt được điện áp chỉnh lưu 
trung bình tỉ lệ với u đk . 
12/3/2021 
129 
- Do là tầng cuối cùng của mạch điều khiển và có chức năng giao tiếp với mạch công suất nên mạch kích thường phải thực hiện chức năng cách ly 
12/3/2021 
130 
- Xét quá trình quá độ khi động cơ khởi động đến vận tốc n yc . 
- Tại thời điểm ban đầu, do vận tốc động cơ bằng 0. Sai biệt vận tốc đủ lớn làm cho hiệu chỉnh 
vận tốc sớm đạt giá trị bão hòa. 
- Dòng điện yêu cầu ở ngõ ra của nó được thiết lập đến 
giá trị cực đại i yc =i ycmax . 
12/3/2021 
131 
D o dòng chưa qua mạch phần ứng nên sai biệt giữa dòng i yc và dòng tải tác động lên khâu hiệu chỉnh dòng điện sớm làm nó đạt trạng thái bão hòa với tín hiệu u đk xác lập ở giá trị cực đại. 
- Điện áp chỉnh lưu cực đại tạo 
thành tác dụng lên mạch phần ứng theo phương trình: 
12/3/2021 
132 
Do vận tốc thay đổi chậm nên thành phần sức điện động kφ t .ω lúc này có giá trị không đáng kể. 
 Điện áp chỉnh lưu u d tác dụng tăng nhanh dòng điện phần ứng đến giá trị cực đại. 
12/3/2021 
133 
Tại thời điểm t=t 2 , i ư =i ưmax và mạch hiệu chỉnh dòng điện thoát ra vùng bão hòa. Nó bắt đầu tác dụng lên quá trình hiệu chỉnh dòng điện. 
Do dòng điện phần ứng quá độ tiếp tục tăng lên vượt quá giá trị i yc nên khối hiệu chỉnh dòng tác dụng làm giảm điện áp u đk và từ đó giảm điện áp chỉnh lưu. Quá trình nêu trên kết thúc tại thời 
điểm t 2 
12/3/2021 
134 
Khi đó, điện áp nguồn cung cấp mạch phần ứng phải vừa đảm bảo duy trì dòng qua phần ứng bằng cực đại vừa bù cho thành phần sức điện động tỉ lệ với vận tốc tăng lên của động cơ. 
Do vận tốc động cơ trong giai đoạn này thay đổi gần như tuyến tính nên điện áp trung bình của nguồn gần như thay đổi theo hàm: 
12/3/2021 
135 
- T rị trung bình tín hiệu điện áp điều khiển trong giai đoạn (t 2 < t <t 3 ) gần như thay đổi tỉ lệ thuận với vận tốc. 
Tại thời điểm t=t 3 , vận tốc động cơ w đạt giá trị vận tốc đặt w yc và tiếp tục vượt qua w yc khi t>t 3 . 
 - Do đó, khối hiệu chỉnh vận tốc bắt đầu ra khỏi vùng bão hòa của nó. Sai biệt vận tốc (w yc -w ht )<0 tác dụng làm giảm tín hiệu dòng yêu cầu i yc ở ngõ ra. 
12/3/2021 
136 
K hi t>t 3 , cả hai khối hiệu chỉnh đều hoạt động trong phạm vi điều khiển tuyến tính. 
Do quá trình khởi động đang xét không mang tải, dòng điện duy trì qua phần ứng và moment động cơ tiếp tục tác động tăng vận tốc. 
Sai biệt vận tốc tiếp 
tục làm giảm tín hiệu dòng i yc đến triệt tiêu. Sai biệt ở ngõ vào khối hiệu chỉnh dòng điện tác động giảm tín hiệu điện áp điều khiển, tức giảm điện áp chỉnh lưu trung bình. 
12/3/2021 
137 
Đến thời điểm t=t4, dòng điện qua phần ứng triệt tiêu và tín hiệu uđk có giá trị thấp không cho phép thực hiện được quá trình chuyển mạ ...  
243 
Đ ảo chiều vận tốc: 
Việc đảo chiều vận tốc thực hiện nhờ thay đổi trật tự xung kích các nhánh pha của bộ nghịch lưu áp ba pha 
3. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
244 
Hệ truyền động động cơ không đồng bộ- bộ biến tần áp điều chế độ rộng xung sin (sin PWM) 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
245 
Hệ truyền động động cơ không đồng bộ- bộ biến tần áp điều chế độ rộng xung sin (sin PWM) 
Độ lớn sóng hài cơ bản điện áp tải và tần số của nó được điều khiển bằng cách điều khiển giản đồ kích bộ nghịch lưu áp. 
Từ giá trị yêu cầu của tần số đồng bộ f yc , khối điều khiển từ thông thiết lập độ lớn điện áp yêu cầu U yc . Hai tín hiệu f yc ,U yc qua mạch tạo sóng sẽ tạo nên các tín hiệu điều khiển ba pha dạng sin u r1 ,u r2 ,u r3 với tần số bằng tần số f yc và biên độ tỉ lệ với U yc . 
- Kết quả so sánh các tín hiệu áp điều khiển trên với sóng mang tam giác sẽ thiết lập giản đồ kích cho các linh kiện bộ nghịch lưu 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
246 
Hệ truyền động động cơ không đồng bộ- bộ biến tần áp điều chế độ rộng xung sin (sin PWM) 
Độ lớn sóng hài cơ bản điện áp tải và tần số của nó được điều khiển bằng cách điều khiển giản đồ kích bộ nghịch lưu áp. 
Từ giá trị yêu cầu của tần số đồng bộ f yc , khối điều khiển từ thông thiết lập độ lớn điện áp yêu cầu U yc . Hai tín hiệu f yc ,U yc qua mạch tạo sóng sẽ tạo nên các tín hiệu điều khiển ba pha dạng sin u r1 ,u r2 ,u r3 với tần số bằng tần số f yc và biên độ tỉ lệ với U yc . 
- Kết quả so sánh các tín hiệu áp điều khiển trên với sóng mang tam giác sẽ thiết lập giản đồ kích cho các linh kiện bộ nghịch lưu 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
247 
Ưu điểm : 
Bộ biến tần sin PWM tạo nên điện áp tải với lượng sóng hài (bậc tần số sóng mang) không đáng kể, dòng điện pha tải gần như sin. Hệ quả là thành phần moment xung xuất hiện trong động cơ giảm đáng kể; mạch lọc nguồn được thiết kế đơn giản hơn nhiều. 
Nhược điểm : 
Tần số đóng ngắt cao và các hệ quả kèm theo như tổn hao do đóng ngắt linh kiện, nhiễu điện từ là những yếu điểm của nó. 
 Mạch tạo sóng mang và sóng điều khiển phức tạp hơn 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
248 
Tỷ số điều biên 
Nếu m a ≤ 1(biên độ sóng sin nhỏ hơn biên độ sóng mang) thì quan hệ giữa biên độ 
thành phần cơ bản của áp ra và áp điều khiển là tuyến tính. 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
249 
Tỷ số điều biên 
 - K ỹ thuật điều chế độ rộng xung sin cho phép điều khiển tuyến tính biên 
độ áp hài cơ bản đến giá trị U d /2. 
- Các dạng điều chế độ rộng xung cải tiến của nó và các phương pháp điều chế vector dựa vào kỹ thuật số cho phép tận dụng khả năng điện áp của bộ biến tần và điều khiển tuyến tính biên độ điện áp tải đến giá trị U d / sqrt( 3 ) , với U d là biên độ nguồn dc. 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
250 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
251 
Chế độ hãm động cơ và đảo chiều vận tốc: 
T hực hiện hãm động cơ bằng phương pháp giảm tần số như vừa mô tả ở phần trên. 
 Phần lớn các loại biến tần điều chế độ rộng xung sin giải quyết năng lượng hãm bằng cách cho xả qua điện trở Rb mắc song song với tụ . 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
252 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
253 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
254 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
255 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
256 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
257 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
258 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
259 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
260 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
261 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
262 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
263 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
264 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
265 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
266 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
267 
4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 
12/3/2021 
268 
Chương 5. Vector không gian- Điều khiển động cơ theo định hướng trường (FOC) 
12/3/2021 
269 
1. V ectơ không gian 
Trong lý thuyết máy điện, nhiều phương pháp biểu diễn mô hình động cơ không đồng đồng bộ được dẫn giải cho việc mô tả động cơ trong hệ tọa độ 3 pha abc. 
Các phương pháp này, tuy có thể giải thích hiện tượng quá độ của động cơ, tuy nhiên xuất hiện các quan hệ phức tạp gây ra do giá trị hỗ cảm là hàm biến thiên theo thời gian (và vận tốc quay của roror). 
- Để mô tả các hiện tượng quá độ trong các động cơ xoay chiều được cấp nguồn bởi các bộ biến đổi công suất, người ta thường sử dụng các phép biến hình khử bỏ sự phụ thuộc vào vị trí rotor của cảm kháng tương hổ giữa stator và rotor. 
12/3/2021 
270 
- Với mục đích loại bỏ các tính toán phức tạp trên, phép biến hình vector không gian được giới thiệu và ngày nay trở thành phương pháp rất hiệu quả trong việc khảo sát quá trình động học và điều khiển không những cho động cơ không đồng bộ mà cả cho các hệ thống 3 pha nói chung. 
1. V ectơ không gian 
12/3/2021 
271 
Định nghĩa về vector không gian 
1. V ectơ không gian 
12/3/2021 
272 
- P hép biến hình “vector không gian” là phép biến hình toán học qui đổi các đại lượng 3 pha của hệ tọa độ abc sang đại lượng vector của hệ tọa độ xy. 
Như vậy, thay vì phải thực hiện tính toán các đại lượng và quan hệ của chúng trong hệ tọa độ 3 pha, ta sẽ thực hiện tính toán chúng trong hệ tọa độ xy với các biểu thức đơn giản hơn. 
Nếu muốn xác định giá trị thực của đại lượng theo hàm thời gian, ta sử dụng phép biến hình ngược từ đại lượng vector sang đại lượng 3 pha. 
Ưu điểm của phép biến hình này là dễ biểu diễn bằng hình học và dể dàng tính toán qui đổi đại lượng các hệ tọa độ khác nhau như hệ stator, hệ rotor. 
Định nghĩa về vector không gian 
1. V ectơ không gian 
12/3/2021 
273 
Giả sử các đại lượng i a ,i b ,i c trong hệ tọa độ 3 pha đang xét đối xứng thỏa mãn điều kiện: 
Định nghĩa về vector không gian 
Vector không gian (Space vector transformation) của đại lượng I là vector được định nghĩa bởi hệ thức : 
1. V ectơ không gian 
12/3/2021 
274 
Phép biến hình ngược lại cho phép ta thu được giá trị tức thời của các đại lượng 3 pha từ các thành phần thực Re và ảo Im của vector không gian: 
Định nghĩa về vector không gian 
1. V ectơ không gian 
12/3/2021 
275 
1. V ectơ không gian 
12/3/2021 
276 
1. V ectơ không gian 
12/3/2021 
277 
1. V ectơ không gian 
12/3/2021 
278 
1. V ectơ không gian 
12/3/2021 
279 
1. V ectơ không gian 
12/3/2021 
280 
1. V ectơ không gian 
12/3/2021 
281 
1. V ectơ không gian 
12/3/2021 
282 
1. V ectơ không gian 
12/3/2021 
283 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
Trong đó, các IBGT nhóm trên: S1, S3, S5 
các các IBGT nhóm d ưới : S4, S6, S2 
các vector biên chuyển mach: a, b, c 
12/3/2021 
284 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
 Điện áp ngõ ra của bộ nghịch lưu tương ứng với trạng thái đóng –ngắt các linh kiện IGBT 
12/3/2021 
285 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
 Điện áp ngõ ra của bộ nghịch lưu tương ứng với trạng thái đóng –ngắt các linh kiện IGBT 
12/3/2021 
286 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
 Điện áp ngõ ra của bộ nghịch lưu tương ứng với trạng thái đóng –ngắt các linh kiện IGBT 
12/3/2021 
287 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
288 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
 Điện áp ngõ ra của bộ nghịch lưu tương ứng với trạng thái đóng –ngắt các linh kiện IGBT 
12/3/2021 
289 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
290 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
291 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
 Điện áp ngõ ra của bộ nghịch lưu tương ứng với trạng thái đóng –ngắt các linh kiện IGBT 
12/3/2021 
292 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
293 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
294 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
295 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
296 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
297 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
298 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
299 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
300 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
301 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
302 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
303 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
304 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
305 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
306 
Cho bộ nghịch lưa áp 3 pha sử dụng linh kiện IGBT có điện áp DC ngõ vào là Ud=500V, tải R=10Ω , L=10mH (đấu sao). Khi sử dụng kỹ thuật điều chế vector không gian SVPWM, thời gian lấy mẫu T z = 0,2 [ms], vector yêu cầu V ref = 200e j45 (V) . Hãy tính thời gian tác dụng T 0 , T 1 , T 2 của các vector điều chế cơ bản trong chu kỳ lấy mẫu T z và vẽ biểu đồ xung kích . 
 Hướng dẫn 
- Với vector điện áp yêu cầu là V ref = 200e j45 . Nên nó nằm ở góc phần sáu thứ nhất của hình lục giác của hệ tọa độ đứng yên α - β . 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
307 
Với V ref = 200e j45 V , T z = 0,2ms , V dc =500 v, ɵ= 45 0 ta tính được 
T 1 =0,0358 ms; 
T 2 =0,0975 ms ; 
T 0 = T z - T 1 -T 2 =0,2- 0,0358-0,0975=0,0667 ms 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
308 
Với V ref = 200e j45 V , T z = 0,2ms , V dc =500 v, ɵ= 45 0 ta tính được 
T 1 =0,0358 ms; 
T 2 =0,0975 ms ; 
T 0 = T z - T 1 -T 2 =0,2- 0,0358-0,0975=0,0667 ms 
Giản đồ xung kích linh kiện 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
309 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
310 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
311 
2. Phương pháp điều c hế vectơ không gian 
12/3/2021 
312 
3.1. Hệ tọa độ đứng yên so với stator αβ 
3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 
12/3/2021 
313 
3.2. Hệ qui chiếu quay dq vector từ thông rotor 
3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 
12/3/2021 
314 
3.2 Chuyển đổi đại lượng từ hệ qui chiếu đứng yên( staor) αβ sang hệ qui chiếu quay theo từ thông rotor dq 
3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 
12/3/2021 
315 
3.3. Ưu thế của việc mô tả ĐC KĐB trên hệ tọa độ tựa theo vector từ thông rotor 
Nhắc lại nguyên tắc điều khiển động cơ DC 
Hai dòng i kt và i m có thể được sử dụng trực tiếp làm đại lượng điều khiển cho từ thông và moment quay của động cơ nếu như ta thành công trong việc áp đặt nhanh hai dòng điện đó 
3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 
12/3/2021 
316 
Khi mô tả ĐCKĐBBP trên hệ tọa độ abc không còn tồn tại những tương quan minh bạch ( dòng – từ thông, dòng – moment ) như trên nữa, ở đây tồn tại cấu trúc mạch và các đại lượng ba pha phức tạp 
Khi mô tả ĐCKĐBBP trên hệ tọa độ tựa theo từ thông rotor là cho phép mô tả dẫn tới các tương quan giống như đối với ĐCMC nhằm đạt được các tính năng điều khiển tương tự với ĐCMC 
3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 
3.3. Ưu thế của việc mô tả ĐC KĐB trên hệ tọa độ tựa theo vector từ thông rotor 
12/3/2021 
317 
Sau khi xây dựng vector không gian cho các đại lượng dòng , áp, từ thông động cơ và chuyển các vector đó sang quan sát trên hệ tọa độ từ thông rotor ( tọa độ dq) ta thu được các quan hệ đơn giản sau đây giữa moment quay, từ thông và các phần tử của vetor dòng stator 
3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 
3.3. Ưu thế của việc mô tả ĐC KĐB trên hệ tọa độ tựa theo vector từ thông rotor 
12/3/2021 
318 
Thành phần d của vector từ thông rotor ( cũng chính là modul vector 
Thành phần d và q của vector dòng stator 
Hằng số thời gian của rotor 
Toán tử laplace 
Điện cảm rotor và hổ cảm giữa stator và rotor 
Số đôi cực của động cơ 
Moment quay của động cơ 
3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 
3.3. Ưu thế của việc mô tả ĐC KĐB trên hệ tọa độ tựa theo vector từ thông rotor 
12/3/2021 
319 
Nhận thấy rằng : 
-Từ thông rotor có thể được tăng giảm gián tiếp thông qua tăng giảm i sd ( quan hệ giữa hai đại lượng là quan hệ trể bậc nhất với thời hằng T r ). 
-Nếu thành công trong việc áp đặt nhanh và chính xác dòng i sd ta có thể coi như isd là đại lượng điều khiển từ thông rotor 
-Nếu isd thành công trong việc điều chỉnh ổn định từ thông rotor tại mọi điểm làm việc thì moment của động cơ có thể có thể được điều chỉnh thông qua đại lượng i sq 
3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 
3.3. Ưu thế của việc mô tả ĐC KĐB trên hệ tọa độ tựa theo vector từ thông rotor 
12/3/2021 
320 
Tóm lại ưu thế của việc mô tả ĐC KĐB trên hệ tọa độ dq so với hệ tọa độ αβ : 
Các đại lượng không biến thiên theo dạng sin theo thời gian 
Hệ phương trình đơn giản hơn ( thành phần từ thông rotor ngang trục bàng không) 
Phân ly điều khiển từ thông rotor và moment (tốc độ ) theo các thành phần dọc trục và ngang trục dòng stator 
Gần giống với điều khiển động cơ một chiều 
3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 
3.3. Ưu thế của việc mô tả ĐC KĐB trên hệ tọa độ tựa theo vector từ thông rotor 
12/3/2021 
321 
3. 4 Mô hình ĐC KĐB mô tả trên hệ tọa độ tựa theo vector từ thông rotor 
3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 
12/3/2021 
322 
3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 
3. 4 Mô hình ĐC KĐB mô tả trên hệ tọa độ tựa theo vector từ thông rotor 
12/3/2021 
323 
3.5 Cấu trúc của hệ thống truyền động điện ĐCKĐBBP mô tả theo hệ toa độ tựa theo vector từ thông rotor 
3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 
12/3/2021 
324 
3.5. Cấu trúc của hệ thống truyền động điện ĐCKĐBBP mô tả theo hệ toa độ tựa theo vector từ thông rotor 
3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 
12/3/2021 
325 
3.5 Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 
12/3/2021 
326 
Tài liệu tham khảo: 
1. Điện tử công suất 1 
 Nguyễn Văn Nhờ- NXB ĐH QG Tp. HCM 
2. Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều 3 pha 
Nguyễn Phùng Quang – NXB GD- 1996 
3. Cơ sở truyền động điện 
 Nguyễn Văn Nhờ- NXB ĐH QG Tp. HCM-2003 
4. Truyền động điện 
Phan Quốc Dũng- Tô Hữu Phúc - NXB ĐH QG Tp. HCM-2008 
5. Bài giảng “ Truyền động điện” 
Nguyễn Công Binh – ĐH Nha Trang 
6. Tài liệu từ internet