Luận Văn Về Điều Khiển Không Cảm Biến Động Cơ PMSM Cho Truyền Động Kéo Ô Tô

• Tác giả: Trần Đình Phong
• Người hướng dẫn: GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn
• Trường học: Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng
• Chuyên ngành: Điện tự động công nghiệp
• Đề tài: Điều Khiển Động Cơ PMSM Không Cảm Biến Cho Ô Tô Điện
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hải Phòng

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ Ô TÔ ĐIỆN
• 1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP Ô TÔ ĐIỆN
• 1.2. CÁC LOẠI Ô TÔ ĐIỆN
• 1.3. PHÂN LOẠI XE Ô TÔ ĐIỆN
• 1.4. NHỮNG ĐỘT PHÁ TRONG SẢN XUẤT Ô TÔ ĐIỆN
• 1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ DÙNG CHO TRUYỀN ĐỘNG Ô TÔ “MỘT CHIỀU, PLDC, SRM”
• 2.1. ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
• 2.1.1. Phân loại động cơ một chiều
• 2.1.2. Phương trình cân bằng sđđ của động cơ
• 2.1.3. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
• 2.1.4. Đặc tính cơ của động cơ kích từ độc lập và song song
• 2.1.5. Đặc tính cơ của động cơ kích từ nối tiếp
• 2.1.6. Đặc tính cơ động cơ kích từ hỗn hợp
• 2.1.7. Khởi động động cơ một chiều
• 2.1.8. Khởi động trực tiếp
• 2.1.9. Khởi động dùng điện trở khởi động
• 2.1.10. Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều
• 2.1.11. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ
• 2.1.12. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp nguồn nạp
• 2.1.13. Điều chỉnh bằng thay đổi điện trở mạch rô to
• 2.1.14. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi từ thông
• 2.1.15. Hệ thống bộ biến đổi động cơ
• 2.1.16. Hãm động cơ một chiều
• 2.1.17. Tổn hao và hiệu suất máy điện một chiều
• 2.2. ĐỘNG CƠ PLDC “ĐỘNG CƠ KHÔNG CHỔI THAN DÒNG MỘT CHIỀU”
• 2.2.1. Giới thiệu động cơ PLDC
• 2.2.2. Cấu tạo động cơ BLDC
• 2.2.3. Cấu tạo stator của động cơ PLDC
• 2.2.4. Cấu tạo rotor của động cơ PLDC
• 2.2.5. Cảm biến vị trí rotor
• 2.2.6. Bộ phận chuyển mạch điện tử (Electronic commutator)
• 2.2.7. Sức phản điện động
• 2.2.8. Nguyên lý hoạt động của động cơ BLDC
• 2.2.9. Nguyên lý hoạt động
• 2.2.10. Đặc tính cơ và đặc tính làm việc của động cơ BLDC
• 2.2.11. Mô hình toán, phương trình sđđ và mô men của động cơ BLDC
• 2.2.12. Phương trình sđđ và mô men
• 2.2.13. Các phương pháp điều khiển chuyển động động cơ PLDC
• 2.2.14. Điều khiển quay chậm
• 2.2.15. Điều khiển động cơ quay theo chiều ngược
• 2.2.16. Điều khiển động cơ PLDC
• 2.3. ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ (ĐỘNG CƠ ĐÓNG NGẮT TRỞ KHÁNG SR)
• 2.3.1. Giới thiệu về động cơ từ trở
• 2.3.2. Nguyên lý hoạt động
• 2.3.3. Nguyên lý điều khiển
• 2.3.4. Ưu và nhược điểm của động cơ SRM
• 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN KHÔNG CẢM BIẾN ĐỘNG CƠ PMSM CHO TRUYỀN ĐỘNG KÉO Ô TÔ
• 3.1. CHUYỂN MẠCH ĐỘNG CƠ PM KHÔNG CHỔI THAN
• 3.2. Các loại động cơ không chổi than
• 3.3. Dạng sóng dòng điện và mô-men
• 3.4. MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA ĐỘNG CƠ
• 3.5. ƯỚC TÍNH VỊ TRÍ VÀ TỐC ĐỘ
• 3.5.1. Ước tính vị trí rô to sử dụng tín hiệu Hall-Effect
• 3.5.2. Bộ ước tính vị trí rô to dựa trên Back-EMF
• 3.5.3. Tính toán tốc độ rô to
• 3.5.4. Sửa sai số vị trí
• 3.6. CÀI ĐẶT VÀ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM
• 3.7. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Điều Khiển Động Cơ PMSM Không Cảm Biến

Điều khiển động cơ PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) không cảm biến đang trở thành một xu hướng quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô điện. Công nghệ này giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ, giảm thiểu chi phí và tăng độ tin cậy. Đặc biệt, trong bối cảnh ô tô điện ngày càng phát triển, việc áp dụng các phương pháp điều khiển tiên tiến là rất cần thiết.

1.1. Định Nghĩa Và Nguyên Lý Hoạt Động Của Động Cơ PMSM

Động cơ PMSM là loại động cơ đồng bộ sử dụng nam châm vĩnh cửu. Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên sự tương tác giữa từ trường của stator và rotor, tạo ra mô-men xoắn. Điều này giúp động cơ hoạt động hiệu quả hơn so với các loại động cơ khác.

1.2. Lợi Ích Của Việc Sử Dụng Động Cơ PMSM Không Cảm Biến

Việc sử dụng động cơ PMSM không cảm biến mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu chi phí bảo trì, tăng độ tin cậy và cải thiện hiệu suất. Hệ thống điều khiển không cảm biến giúp giảm thiểu kích thước và trọng lượng của động cơ, từ đó nâng cao hiệu suất tổng thể của ô tô điện.

II. Thách Thức Trong Điều Khiển Động Cơ PMSM Không Cảm Biến

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc điều khiển động cơ PMSM không cảm biến cũng gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như độ chính xác trong việc ước lượng vị trí rotor và tốc độ động cơ cần được giải quyết để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

2.1. Khó Khăn Trong Việc Ước Lượng Vị Trí Rotor

Một trong những thách thức lớn nhất là ước lượng vị trí rotor mà không cần cảm biến. Các phương pháp như sử dụng Back-EMF hoặc tín hiệu Hall-Effect có thể được áp dụng, nhưng vẫn cần cải tiến để đạt độ chính xác cao hơn.

2.2. Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Đến Hiệu Suất Động Cơ

Nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ PMSM. Việc kiểm soát nhiệt độ là rất quan trọng để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và bền bỉ. Các giải pháp làm mát hiệu quả cần được nghiên cứu và áp dụng.

III. Phương Pháp Điều Khiển Động Cơ PMSM Không Cảm Biến

Có nhiều phương pháp điều khiển động cơ PMSM không cảm biến, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

3.1. Phương Pháp Điều Khiển Dựa Trên Back EMF

Phương pháp này sử dụng tín hiệu Back-EMF để ước lượng vị trí rotor. Đây là một trong những phương pháp phổ biến nhất, giúp giảm thiểu chi phí và kích thước của hệ thống điều khiển.

3.2. Phương Pháp Điều Khiển Sử Dụng Tín Hiệu Hall Effect

Phương pháp này sử dụng cảm biến Hall để xác định vị trí rotor. Mặc dù có độ chính xác cao, nhưng việc sử dụng cảm biến có thể làm tăng chi phí và kích thước của hệ thống.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Động Cơ PMSM Không Cảm Biến Trong Ô Tô Điện

Động cơ PMSM không cảm biến đang được ứng dụng rộng rãi trong các loại ô tô điện hiện đại. Các nhà sản xuất ô tô đang tích cực nghiên cứu và phát triển công nghệ này để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí sản xuất.

4.1. Các Mẫu Xe Ô Tô Điện Sử Dụng Động Cơ PMSM

Nhiều mẫu xe ô tô điện hiện nay như Tesla Model 3 và Nissan Leaf đã áp dụng công nghệ động cơ PMSM không cảm biến. Điều này giúp cải thiện hiệu suất và giảm thiểu khí thải.

4.2. Kết Quả Nghiên Cứu Về Hiệu Suất Động Cơ

Nghiên cứu cho thấy động cơ PMSM không cảm biến có thể đạt hiệu suất lên đến 95%, cao hơn nhiều so với các loại động cơ khác. Điều này chứng tỏ tiềm năng lớn của công nghệ này trong tương lai.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Động Cơ PMSM Không Cảm Biến

Tương lai của động cơ PMSM không cảm biến trong ngành ô tô điện rất hứa hẹn. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, các giải pháp điều khiển mới sẽ tiếp tục được nghiên cứu và áp dụng, giúp nâng cao hiệu suất và độ tin cậy.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Công Nghệ Động Cơ

Công nghệ động cơ PMSM không cảm biến sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều cải tiến về hiệu suất và độ tin cậy. Các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm các giải pháp mới để tối ưu hóa hệ thống điều khiển.

5.2. Tác Động Đến Ngành Công Nghiệp Ô Tô

Sự phát triển của động cơ PMSM không cảm biến sẽ có tác động lớn đến ngành công nghiệp ô tô, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nâng cao hiệu suất năng lượng. Điều này sẽ thúc đẩy sự chuyển mình của ngành công nghiệp ô tô trong tương lai.