Giáo trình Điều khiển truyền động điện

Cấu trúc chung và phân loại hệ truyền động điện

a) Cấu trúc chung của hệ truyền động điện

Hệ truyền động điện là một tập hợp các thiết bị như: thiết bị điện, thiết bị điện

tử, phục vụ cho việc biến đổi năng lượng điện-cơ cũng như gia công truyền tín hiệu

thông tin để điều khiển quá trình biến đổi năng lượng đó.

Cấu trúc chung:

Hình 1.1. Mô tả cấu trúc chung của hệ truyền động

 Đ- Bộ biến đổi; ĐC- Động cơ truyền động; MSX- Máy sản xuất; RT- Bộ điều chỉnh

công nghệ; KT – Các bộ đóng ngắt phục vụ công nghệ; R – Các bộ điều chỉnh

Cấu trúc chung của hệ truyền động điện bao gồm 2 phần chính:

- Phần lực là bộ biến đổi và động cơ truyền động. Các bộ biến đổi thường

dùng là bộ biến đổi máy điện (máy phát một chiều, xoay chiều), bộ biến đổi từ

(khuếch đại từ, cuộn kháng bão hòa), bộ biến đổi điện tử (chỉnh lưu tiristo, biến tần

tranzitor). Động cơ điện có các loại: động cơ một chiều, xoay chiều đồng bộ, không

đồng bộ và các loại động cơ đặc biệt khác v.v.

- Phần điều khiển gồm các cơ cấu đo lường, các bộ điều chỉnh truyền động và

công nghệ, ngoài ra còn có các thiết bị điều khiển, đóng cắt phục vụ công nghệ và cho

người vận hành. Đồng thời một số hệ truyền động có cả mạch ghép nối với các thiết bị

tự động khác trong một dây chuyền sản xuất.

b) Phân loại hệ truyền động điện

- Truyền động không điều chỉnh: thường chỉ có động cơ nối trực tiếp với lưới

điện, quay máy sản xuất với một tốc độ nhất định.

- Truyền động có điều chỉnh.

 

Giáo trình Điều khiển truyền động điện trang 1

Trang 1

Giáo trình Điều khiển truyền động điện trang 2

Trang 2

Giáo trình Điều khiển truyền động điện trang 3

Trang 3

Giáo trình Điều khiển truyền động điện trang 4

Trang 4

Giáo trình Điều khiển truyền động điện trang 5

Trang 5

Giáo trình Điều khiển truyền động điện trang 6

Trang 6

Giáo trình Điều khiển truyền động điện trang 7

Trang 7

Giáo trình Điều khiển truyền động điện trang 8

Trang 8

Giáo trình Điều khiển truyền động điện trang 9

Trang 9

Giáo trình Điều khiển truyền động điện trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 199 trang baonam 18880
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Điều khiển truyền động điện", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Giáo trình Điều khiển truyền động điện

Giáo trình Điều khiển truyền động điện
1 
BỘ CÔNG THƢƠNG 
ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP 
KHOA ĐIỆN 
Nguyễn Đức Dƣơng (chủ biên) 
Võ Thu Hà, Trần Ngọc Sơn 
TÀI LIỆU HỌC TẬP 
ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 
(Lƣu hành nội bộ) 
Số tín chỉ : 02 
Đối tƣợng : Đại học 
 Ngành : Công nghệ kỹ thuật ĐK và Tự động 
hóa 
Dƣơng 
Hà Nội – 2019 
2 
MỤC LỤC 
MỤC LỤC ...................................................................................................................... 2 
CHƢƠNG 1 .................................................................................................................... 7 
KHÁI NIỆM CHUNG ................................................................................................... 7 
Mục tiêu của chƣơng ...................................................................................................... 7 
1.1. Khái niệm và phân loại hệ thống truyền động điện ................................................ 7 
1.1.1. Cấu trúc chung và phân loại hệ truyền động điện ............................................ 7 
1.1.2. Các khái niệm trong hệ thống truyền động điện .............................................. 8 
1.2. Độ chính xác và chỉ tiêu chất lƣợng của hệ thống TĐĐ tự động .......................... 10 
1.2.1. Độ chính xác của hệ thống TĐĐ tự động ...................................................... 10 
1.2.2. Chỉ tiêu chất lƣợng của hệ thống TĐĐ tự động ............................................. 12 
1.3. Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh kiểu nối cấp theo phƣơng pháp các hàm chuẩn 16 
1.3.1. Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh theo tiêu chuẩn module tối ƣu ................... 17 
1.3.2. Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh theo tiêu chuẩn tối ƣu đối xứng ................. 18 
1.4. Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh số của TĐĐ ...................................................... 20 
1.4.1. Khái niệm ....................................................................................................... 20 
1.3.2. Các phƣơng pháp tổng hợp mạch vòng điều chỉnh số ................................... 21 
1.5. Mô hình trạng thái của hệ thống TĐĐ .................................................................. 21 
1.5.1. Phƣơng trình trạng thái của hệ một đầu vào, một đầu ra (hệ SISO) .............. 21 
1.5.2. Phƣơng trình trạng thái của hệ nhiều chiều (hệ MIMO) ................................ 23 
1.5.3. Phƣơng trình trạng thái của hệ khi vế phải của phƣơng trình có chứa đạo hàm 
của kích thích ........................................................................................................... 25 
Nội dung thảo luận ....................................................................................................... 27 
Tóm tắt nội dung cốt lõi ............................................................................................... 27 
Bài tập ứng dụng, liên hệ thực tế ................................................................................. 27 
Hƣớng dẫn tự học ở nhà ............................................................................................... 29 
CHƢƠNG 2 .................................................................................................................. 30 
CÁC PHẦN TỬ TỰ ĐỘNG ........................................................................................ 30 
Mục tiêu của chƣơng .................................................................................................... 30 
Khái niệm chung về hệ truyền động điện tự động ....................................................... 30 
2.1. Các bộ điều chỉnh thuật toán (OA) ....................................................................... 30 
3 
2.1.1. Khái niệm khuếch đại thuật toán .................................................................... 30 
2.1.2. Các bộ điều chỉnh dùng khuếch đại thuật toán ............................................. 31 
2.2. Các thiết bị đo lƣờng ............................................................................................. 36 
2.2.1. Đo lƣờng dòng điện, điện áp một chiều có cách ly ....................................... 37 
2.2.2. Đo dòng xoay chiều....................................................................................... 37 
2.2.3. Đo lƣờng tốc độ .............................................................................................. 40 
2.2.4. Đo lƣờng vị trí ................................................................................................ 43 
2.3. Các bộ chỉnh lƣu.................................................................................................... 44 
2.3.1. Chỉnh lƣu không điều khiển ........................................................................... 45 
2.3.2. Chỉnh lƣu điều khiển ...................................................................................... 46 
2.3.3. Chỉnh lƣu bán điều khiển ............................................................................... 47 
2.3.4. Quá trình chuyển mạch ................. ... cực lồi ba pha lý tưởng 
Hình 1.1 là động cơ cực lồi bởi vì khe hở không khí là không đều, điều này tạo 
ra sự không đối xứng của mạch từ dọc theo trục d và trục q, trong trƣờng hợp rôto 
đƣợc cấu tạo kiểu hình trụ tròn xoay với khe hở đều thì ta có động cơ đồng bộ cực ẩn. 
Ngoài dây quấn kích từ, trên rôto còn có thể có dây quấn cản, giống hệt dây quấn của 
động cơ không đồng bộ dùng để khởi động. 
Động cơ xoay chiều đồng bộ ba pha kích từ nam châm vĩnh cửu 
Sự khác nhau cơ bản giữa ĐCKD và ĐCD là sự khác nhau trong phƣơng 
thức sản sinh ra từ thông rotor. 
+ Từ thông rotor của động cơ không đồng bộ đƣợc tạo nên bởi dòng kích từ isd, 
một thành phần của dòng stator. 
+ Từ thông rotor của động cơ đồng bộ hoặc đƣợc tạo nên bởi một cuộn kích 
thích biệt lập với các cuộn dây stator, hoặc bởi các nam ch m vĩnh cửu bố trí đều 
đặn trên bề mặt rotor. Vì lý do đó, dòng điện stator chỉ còn chứa dòng tạo 
momen isq và không còn dòng kích từ isd nữa. 
185 
Hình 7.2. Kết cấu động cơ đồng bộ trên quan điểm hệ toạ độ 
Động cơ đồng bộ có hai loại là kích từ nam ch m vĩnh cửu và kích từ nam 
ch m điện nhƣng đều có điểm chung là từ thông rotor luôn có phân cực, có hƣớng 
nhất quán và cố định. Tính định hƣớng nhất quán ấy chỉ phụ thuộc vào cấu tr c cơ 
học của máy điện và làm đơn giản đi rất nhiều việc xây dựng mô hình điều khiển/ điều 
chỉnh động cơ. 
Nếu nhƣ ở động cơ không đồng bộ, ta phải tìm cách tính góc pha của từ thông 
rotor để có thể điều khiển/ điều chỉnh thì ở động cơ đồng bộ, góc pha ban đầu đã đƣợc 
biết trƣớc và do đó có thể liên tục đƣợc theo dõi chính xác bằng máy đo tốc độ quay 
rotor. Do đặc điểm trên, hệ toạ độ dq của động cơ đồng bộ có thể đƣợc coi là đã xác 
định. Điều này cho phép áp dụng ngay một cách thuận lợi các phƣơng pháp điều 
chỉnh trên hệ toạ độ dq mà không cần quan tâm tới hệ toạ độ αβ nữa. 
Mặt khác, hệ thống kích thích bởi nam ch m vĩnh cửu có thể đƣợc thay thể tính 
toán bằng một hệ thống kích thích bởi cuộn kích từ và dòng kích thích tƣơng ứng. 
Điều đó cho phép ta chỉ cần xét đến loại động cơ đồng bộ có kích thích vĩnh cửu kiểu 
cực ẩn là đầy đủ. 
7.3. Mô hình toán học của động cơ đồng bộ trên hệ tọa độ dq 
7.3.1. Hệ phƣơng trình vi phân mô tả động cơ đồng bộ trên hệ tọa độ dq 
Hệ phƣơng trình mô tả động cơ đồng bộ trên hệ tọa độ dq 

 
 
+j
f
f f fs
s ss s s
f f f
s ss p
d
u R i
dt
i L
(7.3.1a) 
(7.3.1b) 
Để đơn giản ta bỏ qua chỉ số f – đặc trƣng cho hệ tọa độ dq 
+j
s
s ss s s
ss s p
d
u R i
dt
i L

 
 
(7.3.2) 
(7.3.3) 
Phƣơng trình mô men 
3
2
c sd sqsq sdM p i i  (7.3.4) 
Phƣơng trình chuyển động 
186 
 C
c
J d
M t M
p dt

 (7.3.5) 
với 
,s rR R : lần lƣợt là điện trở stator và rotor 
sdL : điện cảm stator đo ở đỉnh cực (vị trí trục d) 
sqL : điện cảm stator đo ở ngang cực (vị trí trục q) 
cp : số cặp cực 
J : mômen quán tính 
Điểm khác biệt giữa ĐCĐ và ĐCKĐ qua hệ phương trình cơ bản của ĐCĐB: 
+Khác với ĐCKĐ , đối với ĐCĐ , s  . Nhờ phƣơng pháp điều khiển FOC, 
đặc điểm đồng bộ giữa tốc độ góc s của vector điện và tốc độ cơ học  của rotor 
luôn đƣợc đảm bảo trong chế độ làm việc của động cơ 
+ Trong ĐCKĐ , điện cảm stator sL là không đổi do kết cấu tròn đều của rotor, 
do khoảng cách khe từ giữa rotor và stator có thể đƣợc coi là cố định. Còn trong 
ĐCĐ , khe từ giữa rotor và stator tại đỉnh cực (vị trí trục d) bé hơn nhiều so với khe 
tại vị tri trục q. Do đó trị số điện cảm stator khác nhau khi đo với các vị trí khác nhau 
của rotor. 
sdL : điện cảm stator đo ở đỉnh cực (vị trí trục d) 
sqL : điện cảm stator đo ở ngang cực (vị trí trục q) 
mà 
 s sd sq
s sd sq
s sd sq
i i ji
j
u u ju
  
 (7.3.6) 
Từ (7.3.2) và (7.3.6), ta có 
+j
 j
s
s ss s s
sd sq s sd sq sd sq s sd sq
d
u R i
dt
d
u ju R i ji j j
dt


    
187 
sd
sq
s s sqsd
s sq s sd
sd
sq
d
R i
dt
d
R i
dt
u
u




(7.3.7a) 
(7.3.7b) 
Sau khi xét đến sự khác biệt điện cảm stator trên 2 trục d và q, từ (7.3.3) ta có 
sd sd sd p
sq sq sq
i L
i L
 

(7.3.8a) 
(7.3.8b) 
Thay (7.3.8a) và (7.3.8.b) vào (7.3.7a), ta có: 
sds s sq sqsd sdsd
L
d
R i i L i
dt
u  (7.3.9) 
Thay (7.3.8a) và (7.3.8.b) vào (7.3.7b), ta có 
s ps sq sq ssd sd sdsq
d
R i L i L i
dt
u  
(7.3.10) 
Từ (7.3.9), ta có 
1
1 1
sd
sqs
sqsd sd
sd sd sd
sq
sqsd sd
sd sd sd
s s sq sqsd sd
sd
sd
sd
s
s
L
LR
u i i
L L L
L
i i u
T L L
d
R i i L i
dt
di
dt
di
dt
u 


 (7.3.11) 
với sdsd
s
L
T
R
 hằng số trục d của mạch stator 
Từ (7.3.10), ta có 
1
s p
sq psd
s sd sq sq s
sq sq sq
s sq sq ssd sd sd
s
sq
sq
di L
i i u
dt L L L
d
R i L i L i
dt
R
L
u 

 
 
1 1sq psd
s sd sq sq s
sq sq sq sq
di L
i i u
dt L T L L

  (7.3.12) 
với 
sq
sq
s
L
T
R
 hằng số trục q của mạch stator 
188 
Tóm lại, hệ phƣơng trình vi ph n mô tả động cơ đồng bộ trên hệ trục dq 
1 1
1 1sd
s
sq psd
s sd sq sq s
sq sq sq sq
sq
sqsd sd
sd sd sd
di
dt
di L
i i u
dt L T L L
L
i i u
T L L


 
 (7.3.13) 
Hệ phƣơng trình vi ph n mô tả động cơ đồng bộ: 
'
'
1 1 1
' '
'
1 1 1
' '
'
1 1
' ' 
1 1
' ' 
s s
s r c r r
r s
s s
s r c r r
r s
r
s r c r r
r r
r
s c r r r
r r
di u
i p
dt T T L
di u
i p
dt T T L
d
i p
dt T T
d
i p
dt T T
 

 
  

 

 
 
 
  
 
 
  

 

 
 (7.3.14) 
So với ĐCKĐ , ƣu thế của ĐCĐ : do đặc điểm kích thích vĩnh cửu, hệ (7.3.13) 
bớt đi 2 phƣơng trình từ thông rotor và do đó vector trạng thái đơn giản đi 2 chiều với 
ĐCKĐ . 
7.3.3. Hệ phƣơng trình laplace mô tả động cơ đồng bộ trên hệ tọa độ dq 
a) Phƣơng trình laplace đối với dòng điện sdi 
Từ phƣơng trình vi ph n (7.3.11), ta có: 
1 1sd
s
sq
sqsd sd
sd sd sd
di
dt
L
i i u
T L L
 
( ) ( ) 
1 1
sd s
sq
sqsd sd
sd sd sd
pi p p
L
i i u
T L L
 
1
( )
1
sqsd
s sqsd sd
sd sd sd
LT
i p i u
pT L L

 (7.3.15) 
189 
1
sdL
sdu
1
sd
sd
T
pT 
s di
s
s qisq
sd
L
L
Hình 7.3.3. Sơ đồ cấu trúc tương ứng công thức (7.3.15) 
b) Phƣơng trình laplace đối với dòng điện sqi 
1 1sq psd
s sd sq sq s
sq sq sq sq
di L
i i u
dt L T L L

  
1
( )
1
( )sq sq
sq
psd
s sq ssd
sq sq sq
pi p u
L
L
i i p
L T L

  
1
( )
1
sq sq
sq
psd
s ssd
sq sq sq
i p p u
L
L
i
T L L

 
1
( )
1
sq psd
sq s sd sq s
sq sq sq sq
T L
i p i u
pT L L L

 
 (7.3.16) 
s
sdi
sqi
sd
sq
L
L
p
sqL

1
sq
sq
T
pT 
1
sqL
squ
s
s
Hình 7.3.3. Sơ đồ cấu trúc tương ứng công thức (7.3.16) 
7.3.3. Sơ đồ cấu tr c mô hình động cơ đồng bộ trên hệ trục tọa độ dq 
190 
Thay (7.3.8) vào (7.3.4), ta có 
3
( )
2
c p sq sq sqsd sd sdM p i L i i L i 
3
( )
2
c p sq sq sqsd sdM p i i i L L (7.3.17) 
Phƣơng trình laplace của mômen điện từ: 
3
( ) ( )
2
c p sq sq sqsd sdM p p i i i L L (7.3.18) 
p
sd sqL L 
s di 3
2
cp
M
sqi
Hình 7.3.4. Sơ đồ cấu trúc tương ứng công thức (7.3.18) 
Phƣơng trình chuyển động 
 C
c
J d
M t M
p dt

 (7.3.19) 
Chuyển sang laplace, ta có: 
 ( ) ( ) -c C
p
p M p M
Jp
 (7.3.20) 
ω
MC
M
cp
Jp
Hình 7.3.5. Sơ đồ cấu trúc tương ứng công thức (7.3.20) 
Kết hợp các hình từ hình 7.3.2 đến 7.3.5, ta có: 
191 
1
sdL
sdu
1
sd
sd
T
pT 
s di
s
sdi
sqi
 sd
sq
L
L
p
sqL

1
sq
sq
T
pT 
1
sqL
squ
s
 sq
sd
L
L
sqi
sd sqL L 
3
2
cp
M
p
ω
MC
cp
Jp
Hình 7.3.6. Mô hình ĐCĐB trên hệ trục toạ độ dq 
192 
TỔNG KẾT 
- Sơ đồ cấu trúc thể hiện sự xen kênh tín hiệu giữa và sd sqi i của ĐCĐ 
- Mô hình này đƣợc sử dụng để tổng hợp bộ điều khiển tốc độ trong phƣơng 
pháp điều chỉnh tựa từ thông rotor - FOC 
7.4.Tổng quan điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ bằng phƣơng pháp điều chỉnh 
tựa từ thông rotor-FOC 
Hình 7.4.1. Cấu trúc điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ bằng phương pháp FOC 
7.4.1. Mạch vòng điều chỉnh dòng điện isd 
 Từ mô hình tr n, ta tách ra đƣợc đối tƣợng điều khiển của vòng điều chỉnh 
dòng isd nhƣ hình dƣới đ y: 
Hình 7.4.1. Mạch điều chỉnh dòng isd 
Máy đo tốc 
độ quay 
k 
sje

3~ 
sje
 
0i*sd 
*
sqi 
ĐCid 
Đciq 
MTu CTĐu SVM 
3 
2 
usd 
usq 
usα 
usβ 
isd 
isq 
CTĐi 
Khâu 
tích 
phân 
s 
* 
 
yd 
yq 
ĐCω 
I
d
b 
I
c
193 
 Nếu bỏ qua sức điện động cảm ứng do dòng isq g y ra, ta có đƣợc mô hình 
vòng điều chỉnh dòng isd giống nhƣ động cơ một chiều nhƣ hình dƣới đ y: 
Hình 7.4.2. Mạch vòng điều chỉnh dòng isd 
 Do bộ nghịch lƣu có các van là transistor IG T kiểu MOSFET nên thời gian 
đóng cắt rất nhanh. Vì vậy, thời gian TNL sẽ rất nhỏ có thể bỏ qua. Khi đó, bộ nghịch 
lƣu sẽ đƣợc coi nhƣ một khâu khuyếch đại và ta có mô hình vòng điều chỉnh dòng isd 
nhƣ hình dƣới đ y 
Hình 7.4.3. Mạch vòng điều chỉnh dòng isd thu gọn 
Từ mô hình tr n ta tính đƣợc đối tƣợng điều khiển của Risd là 
)pT1)(pT1(
1
Rs
KK
S
sisd
siNL
0
Dùng tiêu chuẩn tối ƣu module với 
22 T2pT2p1
1
Fch
 
Ta có: 
isd* 
 Risd 
usd* 
Đo 
lƣờ
ng 
dò
ng 
điệ
n 
usd 
isd 
isω isd 
194 
 p.T2
pT1
K.K
R
)pT1)(pT1(
T2ppT1
R
K.K
1
T2pT2p1
1
1
)pT1)(pT1(
1
R
K.K
T2pT2p1
1
)F1(S
F
Ri
si
sd
siNL
s
TsiT
sisds
siNL
22
sisds
siNL
22
ch0
ch
sd
 


 
Để nâng cao chất lƣợng điều khiển ta phải tiến hành bù sức điện động do tác 
động của dòng isq g y ra. Mô hình nhƣ sau: 
Hình 7.4.4. Mô hình vòng điều chỉnh isd hoàn chỉnh 
Từ mô hình tr n ta tính đƣợc hàm bù tác động của dòng isq (với điều kiện bỏ 
qua hằng số thời gian của bộ nghịch lƣu) : 
sq sqNL
sq s b1 sq s b1
sd sd NL
L LK
i . .W . i . . W
L L K
  
7.4.2. Tổng hợp vòng điều chỉnh dòng isq 
 Hoàn toàn tƣơng tự nhƣ đối với vòng điều chỉnh dòng điện isd ta xây dựng 
đƣợc bộ điều khiển cho dòng isq khi bỏ qua sức điện động do dòng isd và từ trƣờng 
cảm ứng của roto gây ra là: 
p.T2
pT1
K.K
R
Ri
si
sq
siNL
s
sq
ωs ωs 
isq 
usd 
Wb
1 
isq 
isd* usd* 
Ris
d 
usd 
isd 
195 
 Vấn đề còn lại là thiết kế kh u bù tác động của dòng isd và từ thông roto cảm 
ứng. Mô hình tổng thể của hệ thống mạch vòng điều chỉnh dòng điện isq nhƣ sau: 
Hình 7.4.5. Mô hình vòng điều chỉnh isq hoàn chỉnh 
 Theo mô hình tr n ta tính đƣợc khâu bù sức điện động cho vòng điều chỉnh 
dòng điện isq (bỏ qua hằng số thời gian của khâu nghịch lƣu) là 
NL sd sd
sd s b2 sd s b2
sq sq NL
K L L
i . .W . i . . W
L L K
  
NL sd sd
p s b3 p s b3
sq sq NL
K L L
. .W . . . W
L L K
    
Theo thiết kế, nghịch lƣu có đầu ra lớn nhất là 220 V. Tín hiệu đặt Usd và Usq 
lớn nhất là 10 V. Do đó, có KNL = 220/10 = 22. 
 Tƣơng ứng, chọn hệ số khuếch đại của cảm biến dòng điện là điện trở Sun có 
thông số 50A/100mV. Thông qua mạch khuếch đại để chuyển về mức điện áp chuẩn 
đầu ra là 10V. Do vậy, hệ số khuếch đại dòng điện Ksi = 5. 
7.4.3. Thiết kế mạch vòng điều chỉnh tốc độ 
 Với vòng điều chỉnh tốc độ, theo tr n đã ph n tích, động cơ đồng bộ luôn có 
một thành phần mômen phản kháng sinh ra do tác dụng của việc điện cảm dọc trục 
Lsd và ngang trục Lsq không bằng nhau và một thành phần mômen chính. 
Do vậy, ta cũng thực hiện tƣơng tự nhƣ với việc thiết kế bộ điều chỉnh dòng 
điện. Ta sẽ thực hiện tính toán bộ điều khiển tốc độ với thành phần chính còn thành 
isq* 
isd Wb2 
usd* 
isd 
isd 
usd* Ris
d 
isd* 
usd 
196 
phần phản kháng kia ta sẽ thiết kế một khâu bù sau. Cấu tr c vòng điều chỉnh tốc độ 
nhƣ hình vẽ dƣới đ y 
Hình 7.4.6. Mô hình vòng điều chỉnh tốc độ 
Cấu hình vòng điều chỉnh tốc độ đã bỏ qua ảnh hƣởng của momen phản kháng 
và momen tải: 
Hình 7.4.7. Mô hình vòng điều chỉnh tốc độ rút gọn 
 Với vòng điều chỉnh tốc độ, ta coi nhƣ mômen tải mT = 0, nếu thiết kế theo 
phƣơng pháp tối ƣu môdule ta sẽ nhận đƣợc bộ điều khiển có dạng là khâu khuyếch 
đại – cấu hình sẽ rất đơn giản nhƣng khi mT ≠ 0 sẽ gây ra sai số về tốc độ do hệ thống 
khi đó sẽ trở thành hệ hữu sai cấp 1. 
 Do đó, ta sẽ thiết kế khâu điều chỉnh tốc độ quay theo phƣơng pháp tối ƣu đối 
xứng với hàm chuẩn 
3322 T8pT8pT4p1
T4p1
Fch


mM* 
isq* isq mM 
mM isq 
Ris
q 
isq 
ω = ωs 
Lsd
-
Lsq 
mT isq isd 
Wb4 
isq* 
isd 
Wb
3 
197 
Đối tƣợng điều khiển của bộ điều khiển tốc độ là 
p)pT1(
1
J
pK
p)pT1)(T2p1(
1
J
pK
pT1
K
.
pJ
p
.
T2p1
1
0S
s
c
si
cc
si






Bộ điều khiển tốc độ có dạng: 
2
s
s
c2
s
c
s
TsT
s
22
c
3322
s
c
3322
ch0
ch
sd
T8p
T4p1
pK
J
T8p
J
pK
T4p1
p)pT1(
)pT1(T8p
J
pK
T4p1
T8pT8pT4p1
T4p1
1
p)pT1(
1
J
pK
T8pT8pT4p1
T4p1
)F1(S
F
Ri






 









Vấn đề còn lại là thiết kế khâu bù mômen phản kháng do sự khác nhau giữa 
điện cảm dọc trục và ngang trục gây ra. Theo mô hình trên, nếu bỏ qua hằng số thời 
gian của mạch vòng dòng điện, ta có 
c
b4
3p (Lsd Lsq)
W
2
7.4.4. Vùng tốc độ lớn hơn tốc độ định mức 
Khi tốc độ hoạt động yêu cầu lớn hơn tốc độ định mức, ta phải giảm từ thông 
rotor bằng cách bơm một lƣợng isd < 0 vào mạch điều khiển. Việc duy nhất ta phải 
làm là xác định giá trị isd cần là bao nhiêu. 
Khi động cơ hoạt động với tốc độ định mức, sức phản điện động của động cơ 
khi đó là max E r dm E p dmE K . . K . .     . Khi tăng tốc độ động cơ l n lớn hơn tốc 
độ định mức, ta phải giảm từ thông rotor đi một lƣợng sao cho sức điện động của 
động cơ khi đó không thể vƣợt quá Emax. Hơn nữa, để đảm bảo lƣợng điều chỉnh là tối 
ƣu thì tốc độ tăng l n bao nhi u lần, từ thông sẽ giảm đi bấy nhiêu lần. 
Ta có: r p sd sdi L  . Do đó ta có 
198 
max E p dm E p sd sd
p dm p dm
sd
sd sd
E K . . K . i .L .
i 1
L . L
    
     
 
  
 Vậy, khi hoạt động ở tốc độ đặt lớn hơn tốc độ cơ bản thì lƣợng đặt isd cần thiết 
đƣa vào trục d đƣợc tính toán nhƣ công thức trên. 
Bài tập ứng dụng, liên hệ thực tế 
Câu 1. 
Thành lập hệ phƣơng trình vi ph n mô tả động cơ đồng bộ trong hệ tọa độ  0, ,d q
Câu 2. 
Thành lập Hệ phƣơng trình laplace của động cơ đồng bộ trong hệ tọa độ  0, ,d q
?
Câu 3. 
Vẽ mô hình của động cơ đồng bộ trên hệ tọa độ  0, ,d q ? 
Câu 4 
a) Vẽ sơ đồ phƣơng pháp điều chỉnh FOC cho động cơ đồng bộ ? 
b) Dựa tr n phƣơng pháp điều khiển FOC, tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng 
điện sdi bằng các tiêu chuẩn tối ƣu? Xác định các khâu bù? 
Câu 5 
Dựa tr n phƣơng pháp điều khiển FOC, tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng 
điện sqi bằng các tiêu chuẩn tối ƣu? Xác định các khâu bù? 
Câu 6. 
Dựa tr n phƣơng pháp điều khiển FOC Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh tốc độ 
động cơ đồng bộ ? Xác định các khâu bù? 
199 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] PGS.TS. Bùi Quốc Khánh (2008), Điều chỉnh tự động truyền động điện, NXB 
Bách Khoa 
 2 GS.TS. Nguyễn Phùng Quang (2016), Điều khiển tự động truyền động điện xoay 
chiều ba pha, NXB Bách Khoa Hà Nội 
[3] PGS.TS. Bùi Quốc Khánh (2006) Cơ sở Truyền động điện, NXB Khoa học Kỹ 
thuật 

File đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_dieu_khien_truyen_dong_dien.pdf