Nghiên cứu điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha bằng biến tần đa bậc

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Đặt vấn đề

1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.3. Đối tượng và mục đích đề tài

1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài

1.5. Phương pháp nghiên cứu

2. CÁC BỘ NGHỊCH LƯU ÁP ĐA BẬC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN

2.1. Cấu trúc bộ nghịch lưu áp

2.1.1. Bộ nghịch lưu đa bậc chứa cặp đi-ốt kẹp NPC

2.1.2. Bộ nghịch lưu đa bậc dạng tụ thay đổi

2.1.3. Bộ nghịch lưu đa bậc Cascade

2.2. Các phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu đa bậc

2.2.1. Kỹ thuật điều chế sóng mang CPWM

2.2.1.1. Phương pháp điều chế độ rộng xung sin

2.2.1.2. Phương pháp điều chế độ rộng xung cải biến SFO-PWM

2.2.2. Các dạng sóng mang trong kỹ thuật điều chế PWM

2.2.2.1. Phương pháp điều chế véc-tơ không gian

2.2.2.1.1. Khái niệm véc-tơ không gian

2.2.2.1.2. Véc-tơ không gian của bộ nghịch lưu áp đa bậc

2.2.2.2. Phương pháp Carrier Base – SVPWM

2.2.2.2.1. Khối tạo Hàm Offset

2.2.2.2.2. Hàm Max, Mid, Min, Interger

2.2.2.2.3. Khối khóa thời gian k1, k2, k3

2.2.2.2.4. Hàm offset tối ưu

2.2.2.2.5. Chọn Mode PWM

2.2.2.2.6. Khối tạo tín hiệu tích cực

2.2.2.2.7. Điều chế dưới mở rộng

2.2.2.2.8. Điều chế ngoài mở rộng

2.3. Phân tích bộ nghịch lưu ba pha

2.4. Kỹ thuật điều khiển cho bộ nghịch lưu áp ba pha 11 bậc

3. CÁC VẤN ĐỀ VÀ PHƯƠNG PHÁP TRIỆT TIÊU ĐIỆN ÁP COMMON MODE CHO BIẾN TẦN ĐA BẬC

3.1. Vấn đề điện áp CM

3.2. Kỹ thuật PWM 1 trạng thái và triệt tiêu điện áp common mode của biến tần

3.3. Kỹ thuật PWM cổ điển và triệt tiêu điện áp common mode của biến tần

3.4. Mô phỏng tổng quát trong Matlab/Simulink các phương pháp

3.4.1. Mô phỏng phương pháp 1 (1 trạng thái) trong Matlab/Simulink

3.4.2. Mô phỏng phương pháp 2 (PWM cổ điển) trong Matlab/Simulink

4. ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG (FOC) ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA VỚI KỸ THUẬT PWM 1 TRẠNG THÁI VÀ KỸ THUẬT PWM CỔ ĐIỂN TRIỆT TIÊU ĐIỆN ÁP COMMON MODE

4.1. Giới thiệu phương pháp điều khiển FOC

4.1.1. Các phương pháp điều khiển định hướng trường từ thông Rotor

4.1.2. Biểu diễn véc-tơ không gian trong hệ tọa độ từ thông Rotor

4.1.3. Thuật toán và cấu trúc phương pháp FOC

4.1.4. Bộ điều khiển PID

4.2. Mô hình trạng thái động cơ động cơ không đồng bộ

4.3. Mô phỏng điều khiển FOC với kỹ thuật PWM 1 trạng thái và triệt tiêu điện áp CM của biến tần 11 bậc

4.4. Mô phỏng điều khiển FOC với kỹ thuật PWM cổ điển và triệt tiêu điện áp CM của biến tần 11 bậc

5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1. Đánh giá kết quả đạt được

5.2. Những vấn đề tồn tại của đề tài

5.3. Hướng phát triển của đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về động cơ không đồng bộ ba pha

Động cơ không đồng bộ ba pha là một trong những loại động cơ điện phổ biến nhất trong công nghiệp. Với cấu trúc đơn giản và chi phí sản xuất thấp, động cơ này được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên, việc điều khiển động cơ không đồng bộ một cách chính xác vẫn là một thách thức lớn. Việc áp dụng các công nghệ điều khiển hiện đại như biến tần đa bậc giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Biến tần đa bậc cho phép điều chỉnh tốc độ và mô men của động cơ một cách linh hoạt, đồng thời giảm thiểu các vấn đề liên quan đến điện áp common mode. Theo nghiên cứu, việc sử dụng biến tần có thể giúp giảm thiểu nhiễu điện từ và tăng cường hiệu suất hoạt động của động cơ.

II. Công nghệ điều khiển động cơ

Công nghệ điều khiển động cơ không đồng bộ đã phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây. Các phương pháp điều khiển như U/f, FOC (Field Oriented Control) và DTC (Direct Torque Control) đã được áp dụng rộng rãi. Trong đó, phương pháp FOC được coi là hiệu quả nhất nhờ khả năng điều khiển độc lập từ thông và mô men. Phương pháp này sử dụng các véc-tơ không gian để điều khiển dòng điện stator, giúp cải thiện độ chính xác và tốc độ phản hồi của động cơ. Việc áp dụng biến tần trong điều khiển động cơ không đồng bộ không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất mà còn giảm thiểu các vấn đề liên quan đến điện áp common mode.

III. Phương pháp triệt tiêu điện áp common mode

Điện áp common mode là một trong những vấn đề lớn trong điều khiển động cơ không đồng bộ, đặc biệt khi sử dụng biến tần. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc triệt tiêu điện áp common mode có thể thực hiện thông qua các phương pháp điều khiển như PWM 1 trạng thái và PWM cổ điển. Các phương pháp này không chỉ giúp giảm thiểu điện áp common mode mà còn cải thiện hiệu suất của động cơ. Việc áp dụng các kỹ thuật này trong biến tần đa bậc đã cho thấy kết quả khả quan trong việc giảm thiểu nhiễu điện từ và tăng cường độ tin cậy của hệ thống. Các mô phỏng trên phần mềm Matlab/Simulink đã chứng minh tính hiệu quả của các phương pháp này.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha bằng biến tần đa bậc có nhiều ứng dụng thực tiễn trong công nghiệp. Các hệ thống truyền động điện sử dụng động cơ không đồng bộ có thể được tối ưu hóa nhờ vào các phương pháp điều khiển hiện đại. Việc áp dụng biến tần không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu chi phí bảo trì và tăng tuổi thọ của thiết bị. Hệ thống điều khiển này có thể được áp dụng trong các lĩnh vực như sản xuất, chế biến thực phẩm, và tự động hóa công nghiệp. Sự phát triển của công nghệ điều khiển cũng mở ra nhiều cơ hội mới cho việc ứng dụng trong các lĩnh vực năng lượng tái tạo như năng lượng gió và năng lượng mặt trời.

Luận văn thạc sĩ về điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha bằng bộ biến tần đa bậc