Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự gia tăng ô nhiễm không khí và tình trạng suy giảm nguồn nhiên liệu hóa thạch thúc đẩy sự phát triển của các phương tiện giao thông thuần điện, đặc biệt là phân khúc xe điện mini dùng trong đô thị. Với đặc thù di chuyển trên các tuyến đường nhỏ hẹp và mật độ dừng đỗ cao, xe điện mini đòi hỏi hệ thống truyền động có chi phí hợp lý, kích thước nhỏ gọn và hiệu suất vận hành cao. Trong cấu trúc xe điện, biến tần đóng vai trò điều khiển tốc độ và công suất động cơ. Để tối ưu hóa kích thước của các linh kiện thụ động (như tụ điện và cuộn cảm) cũng như nâng cao mật độ công suất, biến tần xe điện mini cần hoạt động ở tần số cơ bản cao (trên 400 Hz, trong đồ án lựa chọn thiết kế ở mức 650 Hz).

Tuy nhiên, việc vận hành ở tần số cơ bản cao nảy sinh mâu thuẫn kỹ thuật:

  • Để kiểm soát tổn hao đóng cắt và chi phí sản xuất, van bán dẫn Si IGBT thường bị giới hạn tần số chuyển mạch dưới 10 kHz (hoặc 10–20 kHz).
  • Khi tần số cơ bản đạt 650 Hz, tỷ số giữa tần số đóng cắt và tần số cơ bản ($f_{sw}/f_1$) giảm xuống dưới 10.
  • Ở tỷ số xung thấp này, phương pháp điều chế véc-tơ không gian kinh điển (SVPWM) làm xuất hiện các sóng hài phụ (subharmonics) và gây méo dạng dòng điện nghiêm trọng.

Đồ án đặt ra 4 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  1. Nghiên cứu, tính chọn và thiết kế cấu trúc mạch lực biến tần công suất 15 kW hoạt động ở tần số cơ bản 650 Hz dựa trên chuẩn thông số của dòng xe thương mại Wuling Hongguang Mini EV.
  2. Xây dựng cấu trúc điều khiển tựa từ thông rotor (FOC) tích hợp thuật toán cực đại mô-men trên một Ampere (MTPA) và điều khiển suy giảm từ thông (Field Weakening) cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chìm (IPM).
  3. Nghiên cứu phương pháp điều chế PWM tối ưu đồng bộ (SOPWM - Synchronous Optimal Pulse Width Modulation) dựa trên lý thuyết triệt tiêu sóng hài chọn lọc (SHE) cho dải tỷ số xung thấp ($f_{sw}/f_1 < 10$).
  4. Xây dựng mô hình mô phỏng trên nền tảng Matlab – Simulink để kiểm chứng chất lượng động học của cấu trúc điều khiển FOC và khả năng cải thiện chất lượng điện áp, dòng điện của phương pháp SOPWM.

Đối tượng nghiên cứu là hệ truyền động biến tần nguồn áp hai mức kết hợp động cơ IPM công suất định mức 13 kW. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mô hình hóa giải tích, tính toán tham số điều khiển và mô phỏng số trên Matlab – Simulink trong các dải tốc độ từ định mức (2900 vòng/phút) đến vùng suy giảm từ thông (13000 vòng/phút).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án ứng dụng hệ thống cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu chuyên ngành điện tử công suất và truyền động điện:

  • Mô hình hóa động cơ IPM trên hệ tọa độ tựa từ thông rotor ($dq$): Động cơ nam châm vĩnh cửu đặt chìm được mô tả qua hệ phương trình vi phân điện áp Stator trên hệ trục quay đồng bộ: $$u_{sd} = R_s i_{sd} + L_{sd} \frac{di_{sd}}{dt} - \omega_e L_{sq} i_{sq}$$ $$u_{sq} = R_s i_{sq} + L_{sq} \frac{di_{sq}}{dt} + \omega_e L_{sd} i_{sd} + \omega_e \psi_r$$ Phương trình mô-men điện từ: $T = \frac{3}{2} p [\psi_r i_{sq} + (L_{sd} - L_{sq}) i_{sd} i_{sq}]$. Thành phần mô-men bao gồm mô-men nam châm vĩnh cửu và mô-men từ trở do tính bất đối xứng cực từ ($L_{sd} \neq L_{sq}$).

  • Thuật toán điều khiển tối ưu MTPA và Field Weakening:

    • MTPA (Maximum Torque per Ampere): Tối ưu hóa véc-tơ dòng Stator nhằm sinh ra mô-men yêu cầu với biên độ dòng điện $I_s = \sqrt{i_{sd}^2 + i_{sq}^2}$ nhỏ nhất. Điều kiện cực trị $dT/d\beta = 0$ cho ra quan hệ giải tích: $$i_{sd} = -\frac{\psi_r}{4(L_{sq} - L_{sd})} + \sqrt{\frac{\psi_r^2}{16(L_{sq} - L_{sd})^2} + \frac{i_s^2}{2}}$$ $$i_{sq} = \sqrt{i_s^2 - i_{sd}^2}$$
    • Field Weakening (Suy giảm từ thông): Khi tốc độ vượt quá tốc độ cơ bản, sức phản điện động tăng chạm giới hạn điện áp cực đại của bộ biến đổi ($u_{sd}^2 + u_{sq}^2 \le u_{max}^2$, với $u_{max} = U_{dc}/\sqrt{3}$). Hệ thống bơm thêm dòng âm trên trục $d$ ($i_{sd} < 0$) để khử từ thông rotor, duy trì khả năng tăng tốc của động cơ.

  • Lý thuyết điều chế PWM tối ưu đồng bộ (SOPWM) và triệt tiêu sóng hài chọn lọc (SHE):

    • Tín hiệu xung băm đầu ra bộ nghịch lưu được khảo sát dựa trên tính chất đối xứng nửa chu kỳ (HWS - Half Waveform Symmetric) và đối xứng một phần tư chu kỳ (QWS - Quarter Waveform Symmetric).
    • Phân tích chuỗi Fourier chứng minh các hệ số $a_0 = 0$ và $a_n = 0$, chỉ tồn tại thành phần sin $b_n$. Dạng xung loại Type A (có sườn lên tại thời điểm nửa chu kỳ theo nghiên cứu của S. Dai) được lựa chọn để thuận lợi cho việc lọc sóng hài: $$b_n = \frac{2 V_{DC}}{n\pi} \left[ 1 - 2 \sum_{i=1}^M (-1)^i \cos(n\alpha_i) \right]$$
    • Bài toán SHE thiết lập hàm mục tiêu cực tiểu hóa độ méo sóng hài dòng điện ($THD$) kết hợp ràng buộc biên độ sóng hài cơ bản tương ứng với hệ số điều chế $m^*$.

  • Phương pháp nghiên cứu: Tính toán giải tích mạch lực và tham số bộ điều khiển; xây dựng thuật toán điều chế; tổng hợp mô hình mô phỏng trên Matlab – Simulink. Nguồn dữ liệu tham khảo dựa trên thông số kỹ thuật thương mại của các dòng xe điện mini (Wuling Hongguang, Microlino 2.0, CEVO C-SE, Chevy Spark) và mẫu động cơ IPM 13 kW thực tế.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Lựa chọn cấu trúc và thông số mạch lực biến tần

Dựa trên số liệu khảo sát thị trường xe điện mini, cấu hình tham chiếu Wuling Hongguang Mini EV (công suất 15 kW, tốc độ tối đa 100 km/h, pin Li-ion 9.2 kWh) được lựa chọn làm tiêu chuẩn thiết kế.

Thông số thiết kế biến tần Giá trị thiết kế
Công suất định mức 15 kW
Điện áp một chiều đầu vào ($U_{dc}$) 400 Vdc
Điện áp xoay chiều đầu ra 177 Vac
Tần số cơ bản ($f_1$) 650 Hz
Sai lệch tần số cho phép 5%
Cấu trúc nghịch lưu Nguồn áp 2 mức (2-level VSI)
Loại van bán dẫn Si IGBT
Dải tần số đóng cắt ($f_{sw}$) 10 – 20 kHz (ứng dụng SOPWM khi $f_{sw} < 10$ kHz)

Cấu trúc nghịch lưu nguồn áp 2 mức được chọn thay vì cấu trúc 3 mức NPC nhờ ưu điểm đơn giản, số lượng linh kiện ít, giá thành thấp và độ tin cậy cao, trong khi chênh lệch hiệu suất giữa hai cấu trúc là không đáng kể. Van Si IGBT được chọn nhờ ưu thế kinh tế và độ phổ biến cao, đồng thời ở tần số dưới 20 kHz hiệu suất của Si IGBT tiệm cận van SiC MOSFET đắt đỏ.

Động cơ được chọn là loại IPM 13 kW với kết cấu nam châm đặt chìm trong rotor, đảm bảo độ bền cơ học trước lực ly tâm ở dải tốc độ cao (khắc phục nhược điểm dễ văng nam châm của loại SMPM và SIPM):

Thông số động cơ IPM Giá trị
Công suất định mức (Rated output) 13 kW
Số đôi cực ($p$) 3
Dòng điện định mức ($I_N$) 58 A
Tốc độ định mức ($n_N$) 2900 vòng/phút (rpm)
Mô-men định mức ($T_N$) 42 Nm
Điện áp pha hiệu dụng ($V_{phase_rms}$) 102 V
Điện cảm trục d ($L_d$) 0.9209 mH
Điện cảm trục q ($L_q$) 1.787 mH
Điện cảm tản ($L_\sigma$) 0.1048 mH
Điện trở Stator ($R_s$) 0.025 $\Omega$
Từ thông nam châm ($\psi_f$) 0.5 Wb

Tổng hợp cấu trúc điều khiển FOC

Hệ thống điều khiển định hướng từ thông rotor được tổ chức thành 2 vòng khép kín:

  1. Khâu biến đổi tọa độ: Khối Clarke biến đổi dòng 3 pha $i_{abc}$ sang hệ tọa độ cố định $i_{\alpha\beta}$; khối Park và Park ngược biến đổi qua lại giữa hệ tọa độ cố định $\alpha\beta$ và hệ tọa độ quay $dq$ theo góc vị trí rotor $\theta_e$.
  2. Bộ điều chỉnh dòng điện ($R_i$): Để triệt tiêu tương tác chéo giữa hai trục do các thành phần xen kênh $\omega_e L_{sq} i_{sq}$ và $\omega_e (L_{sd} i_{sd} + \psi_r)$, cấu trúc điều khiển tích hợp khâu bù tách kênh (cross-coupling decoupling). Bộ điều khiển PI dòng điện được thiết kế triệt tiêu hằng số thời gian của đối tượng: $$T_{id} = T_{sd} = \frac{L_{sd}}{R_s}$$ $$k_{pd} = \frac{L_{sd}}{n T_s}$$ (với $T_s$ là chu kỳ phát xung, $n$ là hệ số chọn trước).
  3. Bộ điều chỉnh tốc độ ($R_\omega$): Hàm truyền hệ kín tốc độ được chuẩn hóa về dạng hàm bậc hai tối ưu: $$G_{k\omega}(s) = \frac{s + \omega_{n\omega}^2}{s^2 + 2\xi_\omega \omega_{n\omega} s + \omega_{n\omega}^2}$$ Bộ tham số được xác định với hệ số tắt dần $\xi_\omega = 0.71$ (tương ứng độ quá điều chỉnh 5%) và thời gian quá độ $t_s = 1$ s.

Thiết kế khối điều chế SOPWM

Quy trình thực thi phương pháp SOPWM gồm 3 khối chức năng:

  • Khối tính tỷ số $N$: Xác định tỷ số đồng bộ $N = f_{sw}/f_1$ (với $N = 2P + 1$, thường chọn $N_p \in {5, 7, 9, 11}$) dựa trên băng thông dòng điện $\omega_e$ và giới hạn tần số đóng cắt cực đại $f_{sw_max}$.
  • Khối tính toán hệ số điều chế: Tính toán giá trị đặt $m^*$ từ điện áp yêu cầu và điện áp nguồn $U_{dc}$.
  • Khối tra cứu góc tối ưu (Lookup Table): Sử dụng bảng dữ liệu tính toán sẵn ngoại tuyến từ hệ phương trình SHE để xuất các góc chuyển mạch $\alpha_1, \alpha_2, ...$ tối ưu, sau đó phát mẫu xung Type A điều khiển van nghịch lưu.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Giới thiệu chung. Nghiên cứu, thiết kế biến tần cho xe điện mini

Chương 1 trình bày tổng quan về vai trò của biến tần trong hệ truyền động xe điện mini và khảo sát các dòng xe thương mại bán chạy trên thế giới. Tác giả phân tích và lựa chọn cấu hình mạch lực 15 kW, điện áp bus DC 400 V, điện áp ra 177 Vac, tần số cơ bản 650 Hz. Các phân tích so sánh giữa biến tần 2 mức và 3 mức NPC, giữa van Si IGBT và SiC MOSFET, giữa động cơ không đồng bộ (IM) và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) được thực hiện chi tiết.

Trọng tâm của chương là mô hình hóa động cơ IPM trên hệ trục tọa độ $dq$, phân tích 3 vùng vận hành (vùng mô-men không đổi, vùng công suất không đổi và vùng tích công suất - tốc độ không đổi), thiết lập công thức giải tích cho thuật toán MTPA và thuật toán Field Weakening, đồng thời tính toán tham số giải tích cho các bộ điều khiển PI dòng điện và tốc độ.

Chương 2. Mô phỏng cấu trúc điều khiển FOC trên Matlab – Simulink

Chương 2 tập trung xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống FOC trên phần mềm Matlab – Simulink với đầy đủ các khối chuyển đổi Clarke/Park, khối tính toán MTPA, khối điều khiển suy giảm từ thông, các bộ điều khiển PI có bù tách kênh và khâu nghịch lưu SVM. Ba kịch bản mô phỏng được khảo sát độc lập:

  • Kịch bản 1: Cấu trúc FOC kinh điển ($i_d = 0$)

    • Điều kiện: Mô-men tải định mức 42 Nm, tốc độ đặt 2900 vòng/phút.
    • Kết quả: Khi có khâu bù tách kênh, dòng điện $i_d$ bám chính xác giá trị đặt 0 A; nếu không có tách kênh, dòng $i_d$ bị sai lệch đáng kể do tương tác xen kênh. Động cơ đạt tốc độ 2900 vòng/phút sau 0.058 s. Dòng điện khởi động stator đạt đỉnh 120 A, dòng điện xác lập đạt 85.8 A. Mô-men sinh ra tối đa đạt 60.45 lần mô-men định mức trong thời gian quá độ ngắn.

  • Kịch bản 2: Cấu trúc FOC tích hợp thuật toán MTPA

    • Điều kiện: Mô-men tải 42 Nm, tốc độ đặt 2900 vòng/phút.
    • Kết quả: Cùng dòng khởi động cực đại 120 A, mô-men khởi động đạt tới 78 Nm (lớn hơn nhiều mức 42 Nm của FOC thường), giúp động cơ đạt 2900 vòng/phút chỉ sau 0.03 s (rút ngắn gần một nửa thời gian so với 0.058 s của Kịch bản 1). Dòng điện stator xác lập giảm từ 85.8 A xuống còn 76 A, làm giảm tổn thất đồng trên cuộn dây và nâng cao hiệu suất biến tần.

  • Kịch bản 3: Cấu trúc FOC tích hợp MTPA và suy giảm từ thông (Field Weakening)

    • Điều kiện: Tốc độ đặt 13000 vòng/phút, mô-men tải tuân theo đặc tính cơ lý thuyết ($T_c = T_{đm}$ khi $\omega \le \omega_{đm}$ và $T_c = T_{đm} \cdot \omega_{đm} / \omega$ khi $\omega > \omega_{đm}$).
    • Kết quả: Hệ thống điều khiển tự động bơm dòng âm $i_d$, mở rộng dải tốc độ ổn định lên tới 13000 vòng/phút, đáp ứng mô-men và dòng điện bám sát đặc tính lý thuyết.

Chương 3. Phương pháp điều chế PWM tối ưu đồng bộ cho cấu trúc điều khiển FOC

Chương 3 giải quyết bài toán suy giảm chất lượng sóng hài khi tỷ số $f_{sw}/f_1 < 10$. Tác giả trình bày bản chất đồng bộ và tối ưu của phương pháp SOPWM:

  • Thiết lập cơ sở toán học chuỗi Fourier cho tín hiệu đối xứng nửa chu kỳ và góc phần tư chu kỳ.
  • Chứng minh tính triệt tiêu của các hệ số $a_0$ và $a_n$, thiết lập công thức xác định hệ số $b_n$ cho dạng xung Type A.
  • Xây dựng bài toán tối ưu hóa SHE nhằm tìm các góc đóng cắt $\alpha_i$ để triệt tiêu các bậc sóng hài chọn lọc và thỏa mãn hệ số điều chế $m^*$.
  • Trình bày sơ đồ cấu trúc nhúng bảng tra cứu Look-up Table trên Simulink và tiến hành mô phỏng so sánh phương pháp SOPWM với phương pháp SVM truyền thống trên tải RL ở các tỷ số xung $N = 5, 7$ và các hệ số điều chế khác nhau. Kết quả dạng sóng dòng điện và điện áp chứng minh SOPWM loại bỏ sóng hài bậc cao hiệu quả hơn hẳn SVM ở tần số chuyển mạch thấp.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng chính

Các kết quả mô phỏng động học hệ truyền động trên Matlab – Simulink được tổng hợp trong bảng so sánh:

Chỉ tiêu kỹ thuật FOC truyền thống ($i_d = 0$) FOC kết hợp MTPA Mức độ cải thiện
Thời gian tăng tốc lên 2900 rpm 0.058 s 0.030 s Rút ngắn 48.3%
Mô-men khởi động đạt được Định mức 78 Nm Tăng mô-men khởi động
Dòng điện Stator xác lập 85.8 A 76.0 A Giảm 11.4% (giảm tổn hao)
Dòng điện khởi động cực đại 120 A 120 A Giữ nguyên biên độ an toàn
Khả năng mở rộng tốc độ (FW) Bị chặn ở vùng định mức Vận hành tới 13000 rpm Mở rộng vùng làm việc cao tốc

Đối với phương pháp điều chế SOPWM: Đồ án chứng minh dạng xung băm Type A kết hợp các góc chuyển mạch tối ưu SHE giúp hệ thống triệt tiêu chọn lọc các thành phần sóng hài bậc cao tại dải tỷ số $f_{sw}/f_1 < 10$, duy trì dạng sóng dòng điện hình sin mịn mà không cần nâng cao tần số đóng cắt của van công suất.

Giải pháp và đóng góp của đồ án

  • Đề xuất cấu hình hệ thống biến tần 15 kW nhỏ gọn, tối ưu chi phí cho xe điện mini bằng cách kết hợp van Si IGBT kinh tế với cấu trúc nghịch lưu 2 mức hoạt động ở tần số cơ bản cao 650 Hz.
  • Ứng dụng thành công thuật toán MTPA giúp khai thác tối đa thành phần mô-men từ trở của động cơ IPM, giảm dòng Stator làm việc và tăng tốc độ đáp ứng mô-men.
  • Đề xuất và mô phỏng hoàn chỉnh thuật toán điều chế tối ưu đồng bộ SOPWM dạng phần mềm, giải quyết triệt để bài toán sóng hài phụ của phương pháp SVM kinh điển khi tỷ số băm xung thấp, tạo tiền đề thay thế các giải pháp phần cứng đắt tiền.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế được đề cập trong văn bản:
    • Thuật toán SOPWM đòi hỏi khối lượng tính toán giải hệ phương trình phi tuyến SHE rất lớn, đặt ra yêu cầu cao về năng lực xử lý của phần cứng điều khiển nếu tính toán thời gian thực hoặc đòi hỏi dung lượng bộ nhớ lớn để lưu trữ bảng Look-up Table.
    • Toàn bộ kết quả đánh giá FOC và SOPWM mới dừng lại ở phạm vi tính toán giải tích và mô phỏng số trên phần mềm Matlab – Simulink (mô phỏng FOC trên mô hình động cơ và SOPWM trên tải RL), chưa có số liệu thực nghiệm trên băng thử phần cứng thực tế.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Tối ưu hóa thuật toán tính toán góc chuyển mạch để giảm kích thước bảng Look-up Table hoặc phát triển thuật toán xấp xỉ trực tuyến.
    • Triển khai thuật toán điều khiển FOC–MTPA–SOPWM lên bo mạch nhúng vi xử lý/DSP/FPGA và đo đạc thực nghiệm trên mô hình biến tần và động cơ xe điện mini thực tế.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo cho sinh viên, học viên cao học và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Điện tử công suất, Hệ thống điện và Kỹ thuật Cơ điện tử ô tô:

  • Phần tính chọn mạch lực và động cơ: Quy trình lựa chọn tham số biến tần và động cơ dựa trên số liệu xe điện thương mại thực tế.
  • Phần tổng hợp bộ điều khiển FOC: Các công thức giải tích tính toán thông số bộ PI dòng điện có tách kênh và PI tốc độ theo chuẩn hàm bậc hai tối ưu.
  • Phần thuật toán MTPA và Field Weakening: Phương pháp giải tích xác định véc-tơ dòng tối ưu trên hệ tọa độ $dq$ cho động cơ IPM.
  • Phần lý thuyết SOPWM/SHE: Phương pháp phân tích chuỗi Fourier chi tiết cho các tín hiệu xung có tính chất đối xứng HWS và QWS ứng dụng trong biến tần tần số cơ bản cao.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đồ án lựa chọn cấu trúc nghịch lưu nguồn áp 2 mức thay vì 3 mức NPC?

Cấu trúc nghịch lưu 2 mức có sơ đồ mạch đơn giản, số lượng van bán dẫn và linh kiện phụ trợ ít hơn, giá thành rẻ, dễ điều khiển và có độ tin cậy cao. Dù cấu trúc 3 mức NPC có hiệu suất nhỉnh hơn đôi chút, sự chênh lệch này là không đáng kể so với lợi thế về mặt chi phí và độ nhỏ gọn cần thiết cho xe điện mini.

2. Việc áp dụng thuật toán MTPA mang lại cải thiện định lượng nào so với FOC truyền thống?

Trong thử nghiệm cùng mức tải 42 Nm và tốc độ 2900 vòng/phút, thuật toán MTPA giúp mô-men khởi động đạt tới 78 Nm (so với 42 Nm ở FOC thường), rút ngắn thời gian tăng tốc từ 0.058 s xuống 0.030 s. Khi xác lập, dòng điện stator giảm từ 85.8 A xuống 76 A, làm giảm tổn thất nhiệt trên cuộn dây và tăng hiệu suất hệ thống.

3. Nguyên lý nào giúp hệ thống mở rộng tốc độ động cơ lên mức 13000 vòng/phút?

Khi động cơ vượt tốc độ định mức 2900 vòng/phút, suất phản điện động tăng tiệm cận giới hạn điện áp ra cực đại của biến tần ($U_{dc}/\sqrt{3}$). Thuật toán Field Weakening chủ động đưa thêm dòng âm vào trục $d$ ($i_{sd} < 0$) nhằm làm suy giảm từ thông tổng của rotor, qua đó khống chế sức phản điện động và tạo điện áp dự trữ để động cơ tiếp tục tăng tốc tới 13000 vòng/phút.

4. Tại sao phương pháp SVPWM thông thường không phù hợp khi tỷ số đóng cắt $f_{sw}/f_1 < 10$?

Khi tỷ số giữa tần số đóng cắt và tần số cơ bản nhỏ hơn 10, phương pháp SVPWM kinh điển sinh ra các sóng hài phụ (subharmonics) và gây méo dạng dòng điện nặng nề, làm tăng tổn hao và dao động mô-men. Phương pháp SOPWM khắc phục hiện tượng này bằng cách đồng bộ hóa tần số chuyển mạch theo bội số nguyên của tần số cơ bản và tối ưu hóa các góc chuyển mạch để triệt tiêu trực tiếp các sóng hài bậc cao.

5. Tại sao dạng sóng Type A được ưu tiên lựa chọn cho thuật toán SOPWM?

Dựa trên các nghiên cứu chuyên sâu về máy điện PMSM tốc độ cao (cụ thể là luận án của S. Dai), dạng xung Type A có sườn xung đi lên tại thời điểm nửa chu kỳ ($\pi$). Cấu trúc chuyển mạch này tạo ra phổ sóng hài thuận lợi hơn cho việc thiết kế bộ lọc và loại bỏ sóng hài bậc cao so với dạng xung Type B (có sườn xung đi xuống tại nửa chu kỳ).

Kết luận

Đồ án đã hoàn thành thiết kế hệ thống biến tần nguồn áp 2 mức công suất 15 kW sử dụng van Si IGBT cho xe điện mini vận hành ở tần số cơ bản 650 Hz. Nghiên cứu đã xây dựng thành công cấu trúc điều khiển FOC tích hợp thuật toán MTPA và Field Weakening cho động cơ IPM 13 kW, chứng minh qua mô phỏng khả năng rút ngắn thời gian khởi động xuống 0.03 s, giảm dòng điện xác lập xuống 76 A và mở rộng dải tốc độ lên 13000 vòng/phút. Đồng thời, đề tài đã đề xuất và mô phỏng giải pháp điều chế PWM tối ưu đồng bộ (SOPWM) dựa trên lý thuyết SHE, cung cấp phương án phần mềm khả thi nhằm xử lý vấn đề sóng hài ở dải tần số đóng cắt thấp.