Nghiên cứu điều khiển thích nghi cho động cơ không đồng bộ ba pha tại HCMUTE

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu

1.2. Một số công trình nghiên cứu có liên quan

1.3. Mục đích của đề tài

1.4. Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài

1.5. Phương pháp nghiên cứu

1.6. Các bước tiến hành

1.7. Mô hình động cơ không đồng bộ 3 pha

1.7.1. Tổng quan về động cơ không đồng bộ 3 pha

1.7.2. Mô tả các đại lượng 3 pha ở dạng vecto không gian

1.7.3. Hệ trục tọa độ tĩnh (α, β)

1.7.4. Hệ trục tọa độ quay (d, q)

1.7.5. Mô hình tính toán của động cơ không đồng bộ ở chế độ xác lập

1.7.5.1. Mô hình động của động cơ không đồng bộ

1.7.5.2. Mô hình trạng thái động cơ trên hệ tọa độ cố định stator

1.7.5.3. Mô hình trạng thái động cơ trên hệ tọa độ quay rotor

1.7.5.4. Xây dựng mô hình toán trong Matlab_Simulink

3. CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

3.1. Điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực

3.2. Điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi điện áp stator

3.3. Điều khiển tốc độ bằng cách sử dụng thay đổi tần số nguồn áp (v/f)

3.4. Phương pháp điều khiển trực tiếp momen DTC (Direct Torque Control)

3.4.2. Nguyên tắc điều khiển của phương pháp DTC

3.5. Phương pháp điều khiển định hướng trường (FOC)

3.5.2. Phương pháp điều khiển định hướng từ thông rotor gián tiếp (IRFOC)

3.5.3. Phương pháp điều khiển định hướng từ thông rotor trực tiếp (DRFOC)

4. CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN KHI THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ THAY ĐỔI (TS)

4.2. Ước lượng tốc độ dùng mô hình tham chiếu thích nghi (MRAS)

4.2.1. Mô hình ước lượng tốc độ dùng mô hình tham chiếu thích nghi (MRAS) cơ bản

4.2.2. Mô hình MRAS ước lượng tốc độ khi thay đổi thông số động cơ (Ts)

4.2.2.1. Phương trình tham chiếu

4.2.2.2. Bộ quan sát từ thông vòng kín Luenberger

4.2.2.3. Phương trình hiệu chỉnh

4.2.2.4. Luật hiệu chỉnh trên cơ sở lý thuyết ổn định Popov

4.3. Cơ sở lý thuyết điều khiển sensorless

4.3.1. Một số mô hình sensorless

4.3.1.1. Tính toán độ trượt

4.3.1.2. Ước lượng tốc độ vòng hở và sử dụng mô hình động cơ

4.3.1.3. Ước lượng tốc độ dùng mô hình Kalman Filter

5. CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG MATLAB SIMULINK

5.1. Xây dựng cấu trúc điều khiển DFOC trong Matlab Simulink

5.1.1. Mô hình tổng thể DFOC

5.1.2. Mô hình điều khiển định hướng trực tiếp DFOC

5.1.3. Mô hình ước lượng từ thông rotor từ dòng và áp hồi tiếp

5.2. Xây dựng cấu trúc điều khiển DFOC_sensorless MRAS trong Matlab Simulink

5.2.1. Mô hình tổng thể DFOC_MRAS thích nghi

5.2.2. Mô hình MRAS ước lượng song song tốc độ rotor, điện trở stator

5.2.3. Mô hình tham chiếu và bộ quan sát từ thông vòng kín Luenberger

5.2.4. Mô hình thích nghi tốc độ rotor

5.2.5. Mô hình hiệu chỉnh điện trở stator

5.2.6. Mô hình hiệu chỉnh điện trở stator

6. CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

6.1. Thông số động cơ

6.2. Mô phỏng động cơ đối với phương pháp DFOC truyền thống và DFOC_MRAS thích nghi

7. CHƯƠNG 7: HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH SÁCH CÁC HÌNH

I. Tổng quan về điều khiển thích nghi động cơ không đồng bộ ba pha

Nghiên cứu về điều khiển thích nghi cho động cơ không đồng bộ ba pha tại HCMUTE tập trung vào việc cải thiện hiệu suất và độ chính xác trong điều khiển động cơ. Động cơ không đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhờ vào những ưu điểm như khởi động đơn giản và chi phí thấp. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của nó là đặc tính cơ phi tuyến, điều này gây khó khăn trong việc điều khiển chính xác. Việc áp dụng các phương pháp điều khiển hiện đại như công nghệ điều khiển và hệ thống điều khiển đã giúp cải thiện đáng kể hiệu suất của động cơ. Đặc biệt, việc loại bỏ cảm biến tốc độ (sensorless) đã trở thành xu hướng phát triển trong ngành công nghiệp, giúp giảm chi phí và đơn giản hóa quy trình lắp đặt.

1.1. Mô hình động cơ không đồng bộ

Mô hình động cơ không đồng bộ ba pha được xây dựng dựa trên các đại lượng 3 pha ở dạng vector không gian. Hệ trục tọa độ tĩnh (α, β) và hệ trục tọa độ quay (d, q) được sử dụng để mô tả các trạng thái của động cơ. Mô hình này cho phép phân tích và điều khiển động cơ một cách hiệu quả hơn. Việc xây dựng mô hình toán trong Matlab_Simulink giúp mô phỏng và kiểm tra các phương pháp điều khiển khác nhau, từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu cho việc điều khiển động cơ trong thực tế.

1.2. Các phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ

Có nhiều phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ, trong đó phương pháp điều khiển vectơ (FOC) và điều khiển trực tiếp moment (DTC) là hai phương pháp phổ biến nhất. Phương pháp FOC cho phép điều khiển độc lập từ thông và moment, trong khi DTC cung cấp hiệu suất cao hơn trong việc điều khiển động cơ. Tuy nhiên, cả hai phương pháp này đều gặp khó khăn khi thông số động cơ thay đổi, đặc biệt là trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao. Việc áp dụng các bộ quan sát tốc độ như Model Reference Adaptive Systems (MRAS) giúp cải thiện độ chính xác trong điều khiển, đặc biệt là trong các điều kiện không ổn định.

II. Nghiên cứu ứng dụng điều khiển sensorless

Nghiên cứu về điều khiển sensorless cho động cơ không đồng bộ ba pha tại HCMUTE đã chỉ ra rằng việc loại bỏ cảm biến tốc độ không chỉ giúp giảm chi phí mà còn đơn giản hóa quy trình bảo trì. Các phương pháp điều khiển sensorless hiện nay đang được phát triển mạnh mẽ, với nhiều nghiên cứu tập trung vào việc ước lượng tốc độ và từ thông mà không cần sử dụng cảm biến. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp, nơi mà độ tin cậy và hiệu suất là rất cần thiết.

2.1. Ước lượng tốc độ và từ thông

Việc ước lượng tốc độ và từ thông trong điều khiển sensorless thường sử dụng các mô hình động cơ và các bộ quan sát. Các bộ quan sát vòng kín như Kalman filter và các bộ quan sát dựa trên mô hình động cơ đã được chứng minh là hiệu quả trong việc cải thiện độ chính xác của việc ước lượng. Tuy nhiên, việc thiết kế các bộ quan sát này cần phải cân nhắc đến sự nhạy cảm của các thông số động cơ, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống điều khiển.

2.2. Thực nghiệm và kết quả

Các thí nghiệm thực tế đã chỉ ra rằng việc áp dụng điều khiển sensorless cho động cơ không đồng bộ ba pha có thể đạt được hiệu suất cao trong nhiều điều kiện làm việc khác nhau. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng động cơ hoạt động ổn định ngay cả khi điện trở stator thay đổi, điều này chứng tỏ tính khả thi của phương pháp điều khiển thích nghi trong thực tế. Việc áp dụng các phương pháp điều khiển hiện đại không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu trong lĩnh vực điều khiển động cơ.

Luận văn thạc sĩ về điều khiển thích nghi động cơ không đồng bộ ba pha tại HCMUTE