Luận Án Tiến Sĩ: Nghiên Cứu Điều Khiển Hệ Truyền Động Biến Tần Đa Mức Khi Xảy Ra Sự Cố Van Bán Dẫn

• Tác giả: Mai Văn Chung
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Hoàng Phương
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
• Đề tài: Nghiên cứu điều khiển hệ truyền động biến tần đa mức có tính đến sự cố van bán dẫn
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 2. TỔNG QUAN NGHỊCH LƯU ĐA MỨC CẤU TRÚC CẦU H NỐI TẦNG ỨNG DỤNG CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG KHÔNG ĐỒNG BỘ
• 2.1. Nghịch lưu đa mức cấu trúc cầu H nối tầng
• 2.2. Phương pháp điều khiển mạch vòng dòng điện
• 2.2.1. Tổng quan các phương pháp thiết kế mạch vòng dòng điện
• 2.2.2. Phương pháp điều chế
• 2.2.3. Phương pháp điều khiển dự báo dòng điện
• 2.3. Phát hiện và xử lý lỗi của nghịch lưu đa mức khi xảy ra lỗi van công suất
• 2.4. Định hướng nghiên cứu và dự kiến đóng góp của luận án
• 3. ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU ĐA MỨC CẦU H NỐI TẦNG DỰA TRÊN ĐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN
• 3.1. Điều khiển nghịch lưu đa mức cầu H nối tầng có xét đến lỗi van bán dẫn cấp nguồn cho hệ truyền động theo nguyên lý FOC
• 3.2. Cấu trúc của hệ truyền động
• 3.2.1. Mô hình động cơ không đồng bộ ba pha
• 3.2.2. Phương pháp phát hiện sự cố hở mạch van bán dẫn
• 3.3. Tổng quát hóa điều chế vector không gian cho nghịch lưu đa mức cầu H nối tầng có xét đến tình huống lỗi van bán dẫn
• 3.3.1. Tổng quát hóa phương pháp điều chế SVM
• 3.3.2. Tìm vector điện áp đặt
• 3.3.3. Xác định vị trí của điện áp đặt
• 3.3.4. Hệ số điều chế và thứ tự chuyển mạch
• 3.3.5. Xác định trạng thái của các vector chuẩn
• 3.3.6. Tổ chức đóng ngắt van bán dẫn
• 3.3.7. Cấu hình lại nghịch lưu và ảnh hưởng không gian vector điện áp
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu

Nghiên cứu điều khiển hệ truyền động biến tần đa mức có sự cố van bán dẫn là một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật điều khiển và tự động hóa. Hệ thống này thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, nơi mà độ tin cậy và hiệu suất là rất cần thiết. Việc phát hiện và xử lý sự cố van bán dẫn kịp thời có thể giúp duy trì hoạt động ổn định của hệ thống. Nghiên cứu này không chỉ tập trung vào việc phát hiện lỗi mà còn đề xuất các phương pháp điều khiển hiệu quả nhằm tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống. Theo đó, việc áp dụng các phương pháp điều khiển tiên tiến như điều chế vector không gian (SVM) sẽ được phân tích và đánh giá.

1.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu

Nghiên cứu điều khiển hệ truyền động biến tần đa mức có sự cố van bán dẫn đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ tin cậy của hệ thống. Sự cố van bán dẫn có thể dẫn đến những thiệt hại lớn về kinh tế và thời gian ngừng hoạt động. Do đó, việc phát triển các phương pháp phát hiện và xử lý lỗi hiệu quả là cần thiết. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về các phương pháp hiện có và đề xuất các giải pháp mới nhằm cải thiện khả năng hoạt động của hệ thống.

II. Tổng quan về hệ truyền động biến tần đa mức

Hệ truyền động biến tần đa mức là một trong những công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực tự động hóa. Hệ thống này cho phép điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ điện một cách linh hoạt và hiệu quả. Việc sử dụng biến tần đa mức giúp giảm thiểu tổn thất năng lượng và cải thiện hiệu suất hoạt động. Tuy nhiên, sự cố van bán dẫn có thể xảy ra trong quá trình vận hành, ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp điều khiển phù hợp là rất cần thiết.

2.1. Cấu trúc của hệ truyền động

Cấu trúc của hệ truyền động biến tần đa mức thường bao gồm các thành phần chính như bộ điều khiển, nghịch lưu và động cơ. Bộ điều khiển thực hiện nhiệm vụ điều chỉnh các thông số hoạt động của hệ thống, trong khi nghịch lưu chuyển đổi điện áp DC thành AC để cung cấp cho động cơ. Sự phối hợp giữa các thành phần này là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống. Việc phát hiện và xử lý sự cố van bán dẫn trong cấu trúc này sẽ được phân tích chi tiết trong các phần tiếp theo.

III. Phương pháp điều khiển và phát hiện lỗi

Phương pháp điều khiển mạch vòng dòng điện là một trong những phương pháp phổ biến được sử dụng trong hệ truyền động biến tần. Phương pháp này cho phép điều chỉnh dòng điện một cách chính xác, từ đó cải thiện hiệu suất của hệ thống. Bên cạnh đó, việc phát hiện sự cố van bán dẫn cũng rất quan trọng. Các phương pháp phát hiện lỗi như phân tích tín hiệu và kiểm tra trạng thái hoạt động của van sẽ được trình bày. Những phương pháp này không chỉ giúp phát hiện lỗi mà còn cung cấp thông tin cần thiết để thực hiện các biện pháp khắc phục kịp thời.

3.1. Phát hiện sự cố van bán dẫn

Phát hiện sự cố van bán dẫn là một phần quan trọng trong việc duy trì hoạt động của hệ thống. Các phương pháp phát hiện lỗi hiện có bao gồm phân tích tín hiệu, kiểm tra điện áp và dòng điện, cũng như sử dụng các cảm biến để theo dõi trạng thái hoạt động của van. Việc áp dụng các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học máy có thể giúp cải thiện khả năng phát hiện lỗi, từ đó nâng cao độ tin cậy của hệ thống. Nghiên cứu này sẽ đề xuất các giải pháp mới nhằm tối ưu hóa quá trình phát hiện và xử lý lỗi.

IV. Kết luận và định hướng nghiên cứu

Nghiên cứu điều khiển hệ truyền động biến tần đa mức có sự cố van bán dẫn đã chỉ ra tầm quan trọng của việc phát hiện và xử lý lỗi kịp thời. Các phương pháp điều khiển hiện có cần được cải tiến để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao trong công nghiệp. Định hướng nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào việc phát triển các phương pháp điều khiển thông minh, tích hợp công nghệ mới nhằm nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho lĩnh vực tự động hóa.

4.1. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Đề xuất nghiên cứu tiếp theo bao gồm việc phát triển các mô hình dự đoán lỗi dựa trên dữ liệu thu thập từ hệ thống. Việc áp dụng các thuật toán học máy có thể giúp cải thiện khả năng phát hiện lỗi và tối ưu hóa quá trình điều khiển. Ngoài ra, nghiên cứu cũng nên xem xét việc tích hợp các công nghệ IoT để theo dõi và quản lý hệ thống từ xa, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động và giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành.