Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, tự động hóa đóng vai trò then chốt nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm trong hầu hết các ngành kinh tế. Động cơ không đồng bộ ba pha là thiết bị chấp hành được ứng dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp và đời sống, từ các truyền động công suất nhỏ như máy bơm, quạt gió, thiết bị gia dụng cho đến các hệ truyền động công suất lớn như máy cán thép, máy tời mỏ, máy công cụ. Ưu điểm nổi bật của động cơ không đồng bộ là kết cấu cơ khí đơn giản, độ bền vận hành cao, giá thành chế tạo thấp và có khả năng đấu nối trực tiếp vào lưới điện xoay chiều ba pha. Tuy nhiên, nhược điểm cơ bản của loại động cơ này là tính phi tuyến cao, gây khó khăn lớn cho việc điều chỉnh tốc độ mượt mà và khống chế các quá trình quá độ phức tạp nếu so sánh với động cơ một chiều truyền thống.

Để giải quyết bài toán điều khiển truyền động động cơ không đồng bộ, đề tài "Điều khiển động cơ không đồng bộ sử dụng nghịch lưu nguồn dòng" được thực hiện với các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu sau:

  1. Khảo sát đặc tính cơ, xây dựng mô hình toán học của động cơ không đồng bộ trong các hệ tọa độ (hệ tọa độ cực, hệ tọa độ trực giao $\alpha-\beta$ và hệ tọa độ quay đồng bộ $d-q$ tựa theo từ thông roto).
  2. Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của nghịch lưu nguồn dòng (CSI), các phần tử bán dẫn công suất (Điốt, Thyristor, GTO), các phương pháp chuyển mạch cưỡng bức (ASCI, nghịch lưu sáu bậc) và các kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM hình thang, SHE-PWM).
  3. Tính toán, thiết kế hệ thống mạch lực từ số liệu cụ thể: chọn van nghịch lưu GTO, van chỉnh lưu Thyristor, tính toán mạch bảo vệ quá dòng ($di/dt$), quá áp ($du/dt$), thiết kế cuộn kháng san bằng dòng điện một chiều và xác định các thông số cho mạch vòng điều khiển.
  4. Xây dựng cấu trúc điều khiển và thực hiện mô phỏng kiểm chứng hệ thống trên môi trường MATLAB/Simulink đối với mạch vòng dòng điện và mạch vòng tốc độ.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là hệ truyền động điện xoay chiều bao gồm bộ biến đổi chỉnh lưu Thyristor kết hợp nghịch lưu nguồn dòng dùng van GTO cấp nguồn cho động cơ không đồng bộ ba pha. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào phân tích lý thuyết, tính toán thiết kế phần cứng mạch lực và mô phỏng thuật toán điều khiển trên máy tính, được hoàn thành tại Bộ môn Tự động hóa vào tháng 6 năm 2010.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đồ án dựa trên lý thuyết máy điện xoay chiều, kỹ thuật điện tử công suất và lý thuyết điều khiển tự động hệ truyền động điện:

  • Phương trình đặc tính cơ: Động cơ không đồng bộ được mô tả thông qua sơ đồ thay thế một pha với các giả thiết ba pha đối xứng, từ thông khe hở không khí đồng bộ, bỏ qua tổn hao sắt từ và ma sát cơ. Quan hệ mômen - độ trượt được biểu diễn qua phương trình Kloss và dạng tuyến tính hóa ở vùng độ trượt nhỏ ($s \ll s_{th}$).
  • Mô hình vector không gian: Biểu diễn các đại lượng xoay chiều ba pha thành vector không gian quay với vận tốc góc đồng bộ $\omega_1$. Hệ thống phương trình vi phân mô tả động cơ được chuyển đổi tuần tự từ hệ tọa độ pha sang hệ tọa độ trực giao tĩnh $\alpha-\beta$, sau đó chuyển sang hệ tọa độ quay $d-q$ định hướng theo vector từ thông roto ($\vec{\Psi}r$). Trong hệ tọa độ này, thành phần dòng điện $i{sd}$ đóng vai trò tạo từ thông và $i_{sq}$ tạo mômen, cho phép điều khiển tách kênh tương tự như động cơ một chiều kích từ độc lập.
  • Lý thuyết biến đổi nguồn dòng và điều chế xung: Hệ thống sử dụng bộ chỉnh lưu điều khiển tạo nguồn dòng một chiều thông qua cuộn kháng lọc $L$ có trị số lớn, kết hợp bộ nghịch lưu dòng độc lập cấp cho động cơ. Các phương pháp điều chế xung cho nghịch lưu nguồn dòng được khảo sát gồm điều chế hình thang và điều chế triệt tiêu sóng hài chọn trước (SHE-PWM) để giảm thiểu hiện tượng đập mạch mômen sáu lần trong một chu kỳ dòng điện.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa giải tích giải thuật toán học, tính toán thiết kế kỹ thuật công nghiệp và mô phỏng số:

  • Phương pháp giải tích: Thiết lập phương trình trạng thái, biến đổi hệ quy chiếu tọa độ và giải tích mạch điện tử công suất.
  • Phương pháp tính toán thiết kế: Áp dụng các tiêu chuẩn tính chọn thiết bị bán dẫn với hệ số dự trữ an toàn $K = 2$, phương pháp tính toán mạch từ - nhiệt cho cuộn kháng điện kỹ thuật cán nguội, và phương pháp tổng hợp mạch điều chỉnh theo tiêu chuẩn tối ưu mô-đun và tối ưu đối xứng.
  • Phương pháp mô phỏng số: Ứng dụng phần mềm MATLAB/Simulink để kiểm chứng đáp ứng động học của các mạch vòng điều chỉnh dòng điện và tốc độ trong các chế độ làm việc không tải, có tải và khởi động.

Dữ liệu tính toán được trích xuất từ các tài liệu chuyên ngành về truyền động điện, sổ tay linh kiện bán dẫn công suất và vật liệu kỹ thuật điện.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Đồ án triển khai thiết kế chi tiết hệ thống phần cứng mạch lực, bao gồm mạch chỉnh lưu, mạch nghịch lưu, cuộn kháng lọc và các khâu bảo vệ van bán dẫn.

Sơ đồ khối cấu trúc mạch lực gồm: nguồn lưới ba pha cấp qua bộ chỉnh lưu cầu ba pha Thyristor, liên kết với bộ nghịch lưu cầu ba pha sử dụng van GTO qua một cuộn kháng san bằng dòng điện một chiều $L$ có điện cảm lớn để duy trì dòng điện $I_d$ không đổi. Đầu ra của bộ nghịch lưu GTO cấp điện áp/dòng điện xoay chiều biến tần cho stato động cơ không đồng bộ.

Khối chức năng / Thiết bị Mã hiệu / Quy cách kỹ thuật Thông số danh định và tính toán
Van nghịch lưu GTO Y65KPH (Trung Quốc) $I_{tb} = 400\text{ A}$, $U_{ng} = 1200\text{ V}$, $\Delta U = 1,1\text{ V}$, $I_{rò} = 100\text{ mA}$, $di/dt = 200\text{ A}/\mu\text{s}$, $du/dt = 300\text{ V}/\mu\text{s}$, dòng điều khiển $40-300\text{ mA}$, áp điều khiển $0,8-3\text{ V}$
Van chỉnh lưu Thyristor Y50KPH (Trung Quốc) $I_{tb} = 300\text{ A}$, $U_{ng} = 1200\text{ V}$, $\Delta U = 1,11\text{ V}$, $I_{rò} = 80\text{ mA}$, $di/dt = 150\text{ A}/\mu\text{s}$, $du/dt = 500\text{ V}/\mu\text{s}$, dòng điều khiển $40-300\text{ mA}$, áp điều khiển $0,8-3\text{ V}$
Bảo vệ $di/dt$ Cuộn kháng lõi không khí $L = 2,5\ \mu\text{H}$ mắc nối tiếp với van bán dẫn
Bảo vệ $du/dt$ Mạch RC song song van Điện trở $R = 20\ \Omega$, tụ điện $C = 0,68\ \mu\text{F}$
Cuộn kháng san bằng Lõi thép kỹ thuật cán nguội chữ E Điện cảm $L = 0,012\text{ H}$, kích thước cơ sở $a = 20\text{ cm}$, $b = 30\text{ cm}$, dây dẫn tròn rỗng $d = 6\text{ mm}$ làm mát bằng nước

Hệ thống bảo vệ van được thiết kế dựa trên các nguyên nhân gây sự cố thực tế:

  • Hạn chế tốc độ tăng dòng $di/dt$: Khi van bắt đầu mở, dòng điện tập trung cục bộ dễ làm cháy bề mặt bán dẫn; giải pháp mắc nối tiếp cuộn kháng không khí $2,5\ \mu\text{H}$ giúp ghìm tốc độ tăng dòng trong ngưỡng an toàn.
  • Bảo vệ quá điện áp $du/dt$: Hiện tượng phóng điện tích khi phục hồi khóa van sinh ra xung áp nhọn; mạch $RC$ ($20\ \Omega - 0,68\ \mu\text{F}$) mắc song song từng van hấp thụ năng lượng quá độ và dập tắt xung điện áp.
  • Làm mát van: Do dòng điện làm việc lớn, phương pháp làm mát bằng quạt gió chỉ cho phép van chịu $30% - 60%$ dòng định mức, tác giả chọn phương thức làm mát cưỡng bức bằng nước giúp van vận hành an toàn ở mức $80% - 100%$ công suất danh định.
  • Thiết kế cuộn kháng dòng một chiều: Lõi thép được bố trí khe hở không khí bằng đệm gỗ để ngăn chặn hiện tượng bão hòa từ do thành phần dòng một chiều lớn. Dây quấn được thiết kế dạng ống rỗng dẫn nước làm mát bên trong. Do kích thước chiều cao cuộn kháng theo tính toán quá lớn gây khó khăn cho việc bố trí tủ điện, đồ án đề xuất giải pháp kỹ thuật chia cuộn kháng thành hai cuộn nhỏ mắc nối tiếp.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Đặc tính và mô hình của động cơ không đồng bộ

Chương 1 trình bày tổng quan cấu tạo, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc và rôto dây quấn. Tác giả đi sâu phân tích sơ đồ thay thế một pha, xác định dòng điện stato, dòng điện từ hóa và dòng rôto quy đổi. Dựa trên cân bằng công suất điện từ, biểu thức mômen điện từ và phương trình đặc tính cơ được xây dựng. Các điểm cực trị (mômen tới hạn $M_{th}$ và độ trượt tới hạn $s_{th}$) được xác định giải tích cho cả hai chế độ động cơ và máy phát.

Nội dung trọng tâm của chương là thiết lập mô hình toán học của động cơ trong không gian vector. Tác giả định nghĩa các vector không gian dòng điện, điện áp và từ thông trên ba trục lệch nhau $120^\circ$. Từ mô hình trong hệ tọa độ cực, đồ án chuyển đổi sang hệ trục tọa độ trực giao cố định $\alpha-\beta$ và hệ tọa độ quay đồng bộ $d-q$. Khi trục $d$ được định hướng trùng với vector từ thông roto $\vec{\Psi}_r$, ở chế độ xác lập góc lệch pha trở thành hằng số, các thành phần dòng điện hình chiếu biến thiên chậm như đại lượng một chiều, tạo cơ sở lý thuyết cho việc tổng hợp các bộ điều chỉnh dòng điện và tốc độ theo phương pháp điều khiển vector tựa từ thông roto.

Chương 2: Nghịch lưu nguồn dòng

Chương 2 khảo sát nguyên lý các bộ biến đổi bán dẫn và hoạt động của nghịch lưu nguồn dòng. Tác giả phân tích đặc tính tĩnh volt-ampe và đặc tính đóng cắt động của Điốt, Thyristor thông thường và Thyristor khóa bằng cực điều khiển (GTO). Quá trình mở GTO bằng xung dòng dương và khóa bằng xung dòng âm biên độ lớn ($20% - 25%$ dòng anot) với độ dốc cao được mô tả chi tiết, kèm theo sơ đồ mạch điều khiển GTO sử dụng khóa trần-di-to và tụ điện chất lượng cao đóng vai trò nguồn áp.

Chương này so sánh ba cấu hình nghịch lưu dòng ba pha:

  1. Nghịch lưu ba pha dùng Thyristor thông thường với các tụ điện chuyển mạch cưỡng bức liên kết giữa các pha, mỗi van dẫn trong khoảng $120^\circ$.
  2. Nghịch lưu dòng ba pha có điốt ngăn cách (ASCI), phân tích chi tiết quá trình nạp xả tụ điện và chuyển mạch theo sáu bước.
  3. Nghịch lưu sáu bậc sử dụng van GTO kết hợp tụ lọc delta ở đầu ra máy điện.

Tác giả chỉ ra nhược điểm của chuyển mạch sáu bước là gây đập mạch mômen sáu lần trong một chu kỳ dòng điện và phát sinh sóng hài bậc cao. Để khắc phục, chương 2 phân tích hai giải pháp điều chế độ rộng xung:

  • Phương pháp PWM hình thang: So sánh sóng điều biến hình thang với sóng mang tam giác, phân tích sự thay đổi phổ sóng hài theo chỉ số điều biến; chỉ số tối ưu $0,82$ triệt tiêu sóng hài bậc 5, giữ sóng hài bậc 7, 11, 13 ở mức thấp ($4%$, $1%$, $2%$).
  • Phương pháp khử sóng hài chọn trước (SHE-PWM): Tính toán góc đóng cắt cho số xung trên nửa chu kỳ $M = 3, 5, 7$ để triệt tiêu trực tiếp các bậc sóng hài cụ thể (như bậc 5, 7, 11), giảm dao động mômen và nguy cơ cộng hưởng tải.

Chương 3: Tính toán hệ thống từ số liệu cụ thể

Chương 3 trình bày toàn bộ các bước tính toán thiết kế phần cứng và tham số điều khiển cho hệ truyền động. Dựa trên sơ đồ mạch lực tổng thể, tác giả tính toán dòng điện trung bình, điện áp ngược cực đại đặt lên các van biến đổi và áp dụng hệ số dự trữ an toàn $K = 2$. Kết quả lựa chọn được van nghịch lưu GTO Y65KPH ($400\text{ A}, 1200\text{ V}$) và van chỉnh lưu Thyristor Y50KPH ($300\text{ A}, 1200\text{ V}$).

Nội dung tính toán kỹ thuật bao gồm:

  • Mạch bảo vệ van: Xác định cuộn kháng không khí $L = 2,5\ \mu\text{H}$ để hạn chế $di/dt$; tính toán mạch dập xung $RC$ với giá trị $R = 20\ \Omega$, $C = 0,68\ \mu\text{F}$ mắc song song từng van.
  • Thiết kế cuộn kháng san bằng dòng một chiều: Với yêu cầu điện cảm $L = 0,012\text{ H}$, tác giả tính toán kích thước lõi thép cán nguội chữ E ($a = 20\text{ cm}$, $b = 30\text{ cm}$), mật độ từ cảm, hệ số từ thẩm, chiều dày miếng đệm gỗ tạo khe hở không khí chống bão hòa từ, chọn dây quấn ống đồng rỗng làm mát bằng nước ($d = 6\text{ mm}$, quấn 3 lớp, 11 vòng/lớp). Kiểm tra phát nhiệt cho thấy độ chênh nhiệt lớn, do đó đề xuất làm mát cưỡng bức bằng nước và tách cuộn kháng thành hai khối mắc nối tiếp để giảm chiều cao lắp ráp tủ điện.
  • Tính toán tham số điều khiển: Xác định dòng kích từ danh định $i_{sd}$, dòng tạo mômen danh định $i_{sq}$, hằng số thời gian roto $T_r$ và thiết lập luật điều khiển giữ từ thông không đổi $\Psi = \text{const}$ trong vùng tốc độ dưới cơ bản.

Chương 4: Mô phỏng bằng Matlab Simulink

Chương 4 tập trung vào việc mô hình hóa và kiểm nghiệm hệ thống trên MATLAB/Simulink:

  • Mạch vòng dòng điện: Xây dựng sơ đồ khối cấu trúc mạch vòng dòng điện trên hệ trục $d-q$, thiết lập bộ điều khiển dòng điện, đưa ra kết quả mô phỏng phản ánh quá trình xác lập dòng và thời gian quá độ.
  • Mạch vòng tốc độ: Xây dựng cấu trúc điều khiển tầng với mạch vòng tốc độ bọc ngoài mạch vòng dòng điện. Tác giả khảo sát hai trường hợp mô phỏng:
    1. Mô phỏng mạch vòng tốc độ ở trạng thái không tải và chưa có khâu hạn chế gia tốc, đánh giá độ quá điều chỉnh và thời gian đáp ứng tốc độ khi khởi động.
    2. Cấu trúc mạch vòng tốc độ có bổ sung khâu hạn chế gia tốc và thực hiện đóng tải định mức tại thời điểm $t = 0,7\text{ s}$. Kết quả cho thấy hệ thống đáp ứng tốt với biến thiên tải trọng, tốc độ nhanh chóng ổn định trở lại sau thời điểm chịu mômen cản.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đạt được các kết quả kỹ thuật và đóng góp cụ thể:

  • Hệ thống số liệu tính toán hoàn chỉnh: Đã tính chọn chính xác các thiết bị mạch lực chính gồm bộ nghịch lưu GTO Y65KPH ($400\text{ A}, 1200\text{ V}$), bộ chỉnh lưu Thyristor Y50KPH ($300\text{ A}, 1200\text{ V}$) cùng các thông số bảo vệ chuẩn xác ($L_{bảo\ vệ} = 2,5\ \mu\text{H}$, mạch $RC$ song song van $20\ \Omega - 0,68\ \mu\text{F}$).
  • Thiết kế hoàn thiện cuộn kháng lọc một chiều: Tính toán đầy đủ kích thước hình học lõi thép chữ E ($a = 20\text{ cm}, b = 30\text{ cm}$), số vòng dây (3 lớp, 11 vòng/lớp) đạt điện cảm $L = 0,012\text{ H}$.
  • Giải pháp kỹ thuật thực tế: Đề xuất giải pháp làm mát bằng nước cho hệ thống van và cuộn kháng để nâng cao hiệu suất làm việc; đưa ra sáng kiến phân chia cuộn kháng lọc thành hai phần mắc nối tiếp giúp giải quyết triệt để vấn đề chiều cao cơ khí quá khổ khi lắp đặt vào vỏ tủ điện điều khiển.
  • Kiểm chứng mô phỏng: Xây dựng thành công mô hình mô phỏng hệ truyền động trên MATLAB/Simulink, chứng minh tính ổn định của mạch vòng dòng điện và mạch vòng tốc độ khi có khâu hạn chế gia tốc cũng như khả năng phục hồi tốc độ khi đóng tải tại thời điểm $0,7\text{ s}$.

Về mặt học thuật, đồ án đã hệ thống hóa phương pháp điều khiển vector tựa từ thông roto cho hệ truyền động sử dụng nghịch lưu nguồn dòng (vốn có đặc thù phức tạp hơn nghịch lưu nguồn áp), đồng thời làm rõ ưu thế của kỹ thuật PWM hình thang và SHE-PWM trong việc giảm đập mạch mômen sáu lần/chu kỳ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Thời gian thực hiện đồ án giới hạn trong 4 tháng nên các kết quả mới dừng lại ở mức độ tính toán thiết kế lý thuyết và mô phỏng trên phần mềm MATLAB/Simulink, chưa có điều kiện chế tạo mô hình thực nghiệm phần cứng để đo đạc và đối sánh thông số thực tế.
  • Hệ thống làm mát bằng nước cho cuộn dây và van bán dẫn tuy đáp ứng yêu cầu nhiệt nhưng làm tăng độ phức tạp cơ khí và chi phí lắp đặt, bảo dưỡng.
  • Luật điều khiển giữ từ thông không đổi ở tần số rất thấp gặp hiện tượng sụt áp trên điện trở stato làm giảm từ thông và mômen, vấn đề này mới được phân tích định tính trong văn bản mà chưa có khâu bù sụt áp hoàn chỉnh trong mô phỏng.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Chế tạo mô hình phần cứng thực nghiệm công suất nhỏ trong phòng thí nghiệm để kiểm chứng độ chính xác của các tham số tính toán mạch lực và mạch bảo vệ.
  • Nghiên cứu ứng dụng các thuật toán điều khiển số hiện đại (như điều khiển thích nghi, điều khiển trượt) triển khai trên chip xử lý tín hiệu số (DSP) hoặc FPGA để nâng cao chất lượng điều khiển mạch vòng dòng điện và tốc độ.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp này là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho:

  • Sinh viên đại học và học viên cao học chuyên ngành Tự động hóa, Kỹ thuật Điện, Kỹ thuật Điều khiển và Điện tử công suất đang thực hiện đồ án môn học hoặc khóa luận tốt nghiệp về truyền động xoay chiều.
  • Kỹ sư thiết kế tủ bảng điện và hệ truyền động công nghiệp: Phần tính toán kích thước lõi thép, khe hở không khí, tính toán phát nhiệt và phương pháp phân tách cuộn kháng lọc một chiều ở Chương 3 mang tính thực tiễn cao, có thể áp dụng trực tiếp cho các bài toán chế tạo cuộn kháng công suất lớn.
  • Người nghiên cứu mô hình hóa động cơ: Phần dẫn dắt toán học từ phương trình cân bằng công suất, biến đổi hệ tọa độ cực sang $\alpha-\beta$ và $d-q$ tựa từ thông roto ở Chương 1 cùng sơ đồ cấu trúc mô phỏng Simulink ở Chương 4 là mẫu tham khảo chuẩn mực để xây dựng mô hình điều khiển vector.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đồ án sử dụng van GTO cho bộ nghịch lưu thay vì dùng Thyristor thông thường?
Thyristor thông thường chỉ có thể khóa tự nhiên khi điện áp đổi chiều (như ở lưới điện xoay chiều của bộ chỉnh lưu). Trong bộ nghịch lưu nguồn dòng, các van làm việc dưới điện áp một chiều nên không thể tự ngắt, nếu dùng Thyristor thường sẽ bắt buộc phải lắp đặt thêm các mạch chuyển mạch cưỡng bức bằng tụ điện rất cồng kềnh, gây tổn hao công suất lớn và giảm hiệu suất. Van GTO có khả năng khóa cưỡng bức trực tiếp bằng việc rút xung dòng âm từ cực điều khiển, giúp tinh giản mạch lực và dễ dàng áp dụng các luật điều chế PWM.

2. Thông số kỹ thuật của các van bán dẫn được lựa chọn trong đồ án là bao nhiêu?
Dựa trên hệ số an toàn $K = 2$, tác giả chọn van nghịch lưu là GTO loại Y65KPH do Trung Quốc sản xuất ($I_{tb} = 400\text{ A}, U_{ng} = 1200\text{ V}, \Delta U = 1,1\text{ V}, di/dt = 200\text{ A}/\mu\text{s}, du/dt = 300\text{ V}/\mu\text{s}$) và van chỉnh lưu là Thyristor loại Y50KPH do Trung Quốc sản xuất ($I_{tb} = 300\text{ A}, U_{ng} = 1200\text{ V}, \Delta U = 1,11\text{ V}, di/dt = 150\text{ A}/\mu\text{s}, du/dt = 500\text{ V}/\mu\text{s}$).

3. Tác giả giải quyết bài toán phát nhiệt và kích thước quá lớn của cuộn kháng lọc một chiều bằng cách nào?
Để triệt tiêu độ chênh lệch nhiệt độ quá lớn phát sinh trong dây quấn, tác giả chọn phương pháp làm mát cưỡng bức bằng nước sử dụng dây dẫn tròn rỗng ruột đường kính $d = 6\text{ mm}$ cho nước lưu thông bên trong. Đồng thời, do chiều cao cuộn kháng theo tính toán vượt quá kích thước khoang tủ điều khiển tiêu chuẩn, tác giả đề xuất giải pháp kỹ thuật chia nhỏ cuộn kháng thành hai phần riêng biệt mắc nối tiếp nhau.

4. Mạch bảo vệ van bán dẫn trong đồ án được thiết kế gồm những khâu nào?
Mạch bảo vệ van gồm hai khâu chính: khâu hạn chế tốc độ tăng dòng $di/dt$ sử dụng cuộn kháng không khí $L = 2,5\ \mu\text{H}$ mắc nối tiếp với van, và khâu bảo vệ quá điện áp $du/dt$ xung quanh quá trình chuyển mạch sử dụng mạch $RC$ mắc song song trực tiếp hai đầu van với giá trị điện trở $R = 20\ \Omega$ và điện dung tụ điện $C = 0,68\ \mu\text{F}$.

5. Kết quả mô phỏng mạch vòng tốc độ trên MATLAB/Simulink cho thấy điều gì khi có tải tác động?
Kết quả mô phỏng cấu trúc mạch vòng tốc độ có khâu hạn chế gia tốc cho thấy khi động cơ đang vận hành và đột ngột chịu mômen cản đầy tải tại thời điểm $0,7\text{ s}$, hệ thống điều khiển tự động điều chỉnh tăng dòng điện tương ứng để duy trì mômen, giữ cho độ sụt tốc độ ở mức nhỏ và nhanh chóng đưa tốc độ động cơ trở lại giá trị đặt ổn định.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Điều khiển động cơ không đồng bộ sử dụng nghịch lưu nguồn dòng" của tác giả Lê Thành Chung đã hoàn thành toàn diện các nhiệm vụ nghiên cứu từ lý thuyết mô hình hóa máy điện đến thiết kế kỹ thuật phần cứng mạch lực và mô phỏng hệ thống. Đề tài đã xây dựng thành công mô hình toán học tựa từ thông roto, tính chọn chi tiết các phần tử bán dẫn công suất GTO, Thyristor, mạch bảo vệ $di/dt$, $du/dt$ và cuộn kháng san bằng $0,012\text{ H}$ với phương án làm mát và bố trí hợp lý. Kết quả mô phỏng trên MATLAB/Simulink khẳng định tính đúng đắn của phương pháp tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng điện và tốc độ khi đóng tải ở thời điểm $0,7\text{ s}$, cung cấp tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho ngành Tự động hóa và Truyền động điện.