LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu ra trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2014 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Phan Hoàng Ân LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời biết ơn chân thành đến giảng viên hướng dẫn, thầy TS.NGUYỄN THANH PHƯƠNG đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong Khoa Điện – Điện Tử, Phòng Đào tạo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt quá trình học và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành luận văn này. Cuối cùng, tôi muốn cảm ơn thật nhiều đến ba mẹ, anh chị trong gia đình và những người thân đã động viên, giúp đỡ tôi rất nhiều để tôi hoàn thành luận văn này. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2014 Phan Hoàng Ân MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân. i Lời cam đoan .ii Cảm tạ.
iv Mục lục. v Danh sách các hình. vi Danh sách các bảng .vii Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.2 So sánh động cơ KĐB 3 pha và động cơ KĐB nhiều pha .3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc .4 Mục tiêu, đối tƣợng nghiên cứu và phƣơng pháp nghiên cứu. 12 Chƣơng 2: BỘ BIẾN TẦN 2.2 Bộ nghịch lƣu áp đa bậc .3 Cấu trúc cơ bản của bộ nghịch lƣu áp đa bậc .1 Cấu trúc bộ nghịch lưu dạng Cascade .2 Cấu trúc bộ nghịch lưu áp chứa bộ diod kẹp .3 Cấu trúc tụ điện thay đổi .4 Cấu hình của bộ nghịch lƣu áp 2 bậc 5 pha .1 Các trạng thái đóng ngắt.
Trạng Thái Đóng Ngắt Bộ Nghịch Lưu Ap Năm Bậc………………………. PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG ĐỐI VỚI ĐỘNG CƠ 5 PHA 3.1 Các dạng sóng trong kỹ thuật điều chế PWM .2 Các phƣơng pháp điều chế độ rộng xung .1 Phương pháp điều chế độ rộng xung sin SH-PWM .2 Phương pháp điều chế độ rộng xung cải biến SFO-PWM.3 Điều chế độ rộng xung động cơ 5 pha. MÔ HÌNH TOÁN ĐỘNG CƠ NĂM PHA - XÂY DỰNG ĐỘNG CƠ NĂM PHA DÙNG MATLAB 4.1 Mô hình toán động cơ 5 pha .1 Phương trình điện áp trên 5 cuộn dây.1 Mô hình liên tục của động cơ KĐB trên hệ tọa độ stator .1 Mô hình của động cơ KĐB trên hệ tọa độ từ thông rotor .3 Xây dựng động cơ KĐB 5 pha dùng Matlab. ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 5 PHA BẰNG PHƢƠNG PHÁP FOC – MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM MATLAB 5.2 Mô hình điều khiển .3 Mô phỏng điều khiển động cơ .1 Các kết quả đạt đƣợc .2 Hƣớng phát triể n.
83 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 85 DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1 : Điện áp pha tâm nguồn DC.2: Bảng trạng thái đóng ngắt. 25 DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Ứng dụng động cơ không đồng bộ nhiều pha trong Ôtô điện.2: Máy phát điện động bộ sáu pha năng lượng gió.3: Sơ đồ kết nối hoán vị pha của hệ truyền động với 2 động cơ mắc nối tiếp.4 : Dạng sóng điện áp động cơ 3 pha và động cơ 5 pha (theo A Comparison of Three Phase and Five Phase BLDC Motor - Kiran George, Sija Gopinathan, Shinoy K.5: Bối dây quấn và tổng thể dây quấn trong động cơ nhiều pha.1 Cấu trúc mạch nghịch lưu áp ba bậc năm pha.2: Bộ nghịch lưu áp đa bậc dạng cascader inverter.3: Bộ nghịch lưu áp dạng diode kẹp (NPC).4 Bộ nghịch lưu áp dạng tụ điện thay đổi.5 Sơ đồ bộ nghịch lưu hai bậc 5 pha.6 Bộ nghịch lưu ba bậc.7 Bộ nghịch lưu năm bậc.1: Sóng mang dạng PD.2: Sóng mang dạng APOD.3: Sóng mang dạng POD.4 Điện áp điều khiển SFO pha A. Sóng điện áp cực đại.7 Sóng điện áp cực tiểu.
Bộ đảo nguồn điện áp 2 cấp 5 pha cấp cho 1 máy cảm ứng 5 pha.9 : Khối khởi tạo bộ PWM bằng Matlab.10 : Điện áp điều khiển 5 pha.1 : Sơ đồ chi tiết bên trong khối mô hình động cơ năm pha. Bộ điều chỉnh định hướng dòng roto gián tiếp cho động cơ được giới thiệu m- pha với phân bố dạng hình sin của từ động lực và điều chỉnh dòng điện 1 pha. Điều khiển định hướng trường roto gián tiếp của 1 động cơ nhiều pha.3: Sơ đồ điều khiển động cơ KĐB bằng pp điều khiển FOC.4 Thông số động cơ. 78 ĐỀ TÀI : ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 5 PHA BẰNG PHƯƠNG PHÁP FOC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.
GIỚI THIỆU : Nói chung, những động cơ mới được giới thiệu mà có những cuộn dây 3 pha thường được sử dụng vì nguồn cấp tiêu chuẩn là 3 pha. Tuy nhiên, khi có bộ đảo nguồn, không cần thiết phải có số lượng pha cố định, một vài những pha khác là khả thi và có lợi. Động cơ nhiều pha có thể hoạt động bình thường sau khi mất đi một hoặc một vài pha. Nhận định tiến bộ này dựa trên thực tế rằng chỉ cần 2 linh kiện điện có thể hoạt động độc lập là điều kiện cần để tạo ra trường quay.
Đối với động cơ 3 pha, điều này đúng khi dây nớt (vị trí mo) của động cơ được kết nối tới trung điểm của đường dây nối dòng điện 1 chiều để cho phép các linh kiện điện thứ tự không tạo ra luồng mạch. Đối với 1 động cơ (máy) hình sao m pha với trung hòa điện cách ly thì sẽ có (m-1) bậc tự do. Để đạt được từ động lực xoay bằng cách điều khiển dòng cùng pha còn lại sau khi đã mất đi (m-3) pha. Ví dụ: 1 động cơ 5 pha có thể tiếp tục hoạt động nếu bị mất 1 hoặc thậm chí 2 pha của nguồn.
Trong trường hợp chỉ 1 pha bị mất (mạch hở), pha nào thì sẽ không là vấn đề bởi vì tính đối xứng không gian của cuộn dây stato của động cơ (máy), kết quả là giống nhau không kể pha nào đối với mạch hở. Nhiều tài liệu và thực tế cũng đã chỉ ra rằng việc sử dụng những động cơ nhiều hơn 3 pha thì sẽ có mang lại nhiều lợi thế hơn so với những động cơ 3 pha thông thường. Ví dụ như giảm biên độ và tăng tần suất momen mạch động và giảm dòng điện hàm điều hòa, tăng dòng điện mỗi pha mà không cần phải tăng hiệu điện thế mỗi pha, và giảm mức hiệu điện thế trong mạch dòng điện 1 chiều. Mặt khác, động cơ (máy) có nhiều pha là 1 tư tưởng tiến bộ, vì thậm chí khi 1 pha bị khuyết hoặc mất thì chúng vẫn có thể hoạt động.
Khi tăng số lượng các pha có thể dẫn đến sự tăng lên mối tương quan momen/cường độ dòng điện đối với động cơ có cùng số ~1~ ĐỀ TÀI : ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 5 PHA BẰNG PHƯƠNG PHÁP FOC. pha, như là động cơ 5 pha có thể khuếch trương việc sử dụng momen xoay không những không theo cách cơ bản mà còn sử dụng hàm điều hòa cao hơn của trường có khe không khí. Nhìn chung, ứng dụng của những loại động cơ (máy) có nhiều pha dùng trong điều chỉnh tốc độ giống như ứng dụng của động cơ ba pha. Những ứng dụng này bao gồm cảm ứng điện và động cơ đa pha đồng bộ.
Động cơ đa pha đồng bộ có thể đi kèm với lực hấp dẫn, với lực trường quay không đổi hoặc lực từ trường. Cảm ứng điện 3 pha và động cơ đồng bộ hình trụ thông thường được thiết kế với cuộn dây stato cuốn rải, cuộn dây mà sẽ tạo ra lực từ động gần có dạng hàm sin (MMF) và được cấp với dòng điện dạng hình sin. Động cơ đồng bộ từ trường không đổi sẽ có hàm thông lượng hình thang và nguồn điện stato hình chữ nhật.Tuy nhiên hàm MMF không gian thì không bao giờ đúng chuẩn là dạng hình sin và một vài hàm điều hòa không gian là chắc chắn xảy ra. Đối với động cơ đa pha, 1 hàm MMF hình cận sin yêu cầu phải có nhiều hơn 1 điểm mỗi cực ở mỗi pha.
Một khi số lượng pha tăng lên, sẽ rất khó để có thể nhận ra hàm cận sin MMF. Số lượng tối thiểu các điểm được yêu cầu cho động cơ 4 cực 3 pha là 24, trong khi số lượng tối thiểu các điểm bắt buộc cho động cơ 4 cực 5 pha là 40. Động cơ không đồng bộ gần như hiện diện trong hầu hết các hệ truyền động điện, có nhiệm vụ biến đổi điện năng thành cơ năng, và đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống truyền động điện. Cho phép chúng ta lựa chọn các phương pháp điều khiển quá trình biến đổi năng lượng này phù hợp với yêu cầu của từng hệ truyền động điện.
Các hệ thống truyền động điện được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị máy móc, trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp, trong giao thông vận tải, trong các thiết bị điện dân dụng. Có khoảng 75-80% hệ truyền động điện không yêu cầu thay đổi tốc độ, tốc độ của động cơ hầu như không cần điều khiển trừ các quá trình khởi động và quá trình hãm. Người ta chọn động cơ không đồng bộ cho hệ thống truyền động này. ~2~ ĐỀ TÀI : ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 5 PHA BẰNG PHƯƠNG PHÁP FOC.
Phần còn lại 20-25% là các hệ truyền động có điều chỉnh tốc độ động cơ để phối hợp được đặc tính động cơ và đặc tính tải theo yêu cầu. Tùy theo yêu cầu của hệ truyền động mà chúng ta có thể sử dụng động cơ một chiều (DC), động cơ đồng bộ, hoặc động cơ không đồng bộ. Với xu hướng ngày nay, động cơ không đồng bộ được chọn thay thế động cơ điện một chiều, động cơ đồng bộ trong các hệ thống truyền động yêu cầu thay đổi tốc độ, cũng như yêu cầu tốc độ không đổi khi tải thay đổi. Vì một số lý do sau: - Động cơ không đồng bộ có cấu tạo đơn giản, chắc chắn, dễ chế tạo, giá thành rẻ, vận hành có độ tin cậy cao, ít chi phí bảo dưỡng, dễ sửa chữa, có dãy công suất rộng từ vài watt đến hàng Megawatt.
- Sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật bán dẫn công suất lớn và kỹ thuật vi xử lí cho phép chúng ta điều khiển động cơ không đồng bộ đáp ứng được các yêu cầu đặc tính của hệ truyền động. Nó thay thế các hệ truyền động dùng động cơ một chiều hoặc động cơ đồng bộ.