Luận án nghiên cứu hệ điều khiển động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục không dùng cảm biến

• Tác giả: Ngô Mạnh Tùng
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Quang Đăng
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
• Đề tài: Nghiên Cứu Hệ Điều Khiển Động Cơ Đồng Bộ Kích Thích Vĩnh Cửu Từ Trường Dọc Trục Không Dùng Cảm Biến
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KÍCH THÍCH VĨNH CỬU TỪ TRƯỜNG DỌC TRỤC
• 1.1. Giới thiệu động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục
• 1.2. Khái quát về động cơ ổ từ
• 1.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục
• 1.4. Tổng quan các nghiên cứu về điều khiển động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục
• 1.5. Định hướng nghiên cứu của luận án
• 1.6. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH VÀ CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KÍCH THÍCH VĨNH CỬU TỪ TRƯỜNG DỌC TRỤC
• 2.1. Mô hình toán học động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục
• 2.2. Cấu trúc hệ điều khiển động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục
• 2.3. Nguyên tắc xác định dòng điện đặt cho hai stator
• 2.4. Thiết kế hệ điều khiển ứng dụng bộ quan sát nhiễu và thành phần bất định dựa trên thuật toán Backstepping cải tiến
• 2.5. Thiết kế bộ quan sát High-gain ước lượng thành phần nhiễu hệ thống
• 2.6. Thiết kế bộ điều khiển vị trí dọc trục dựa trên thuật toán Backstepping cải tiến
• 2.7. Thiết kế bộ điều khiển tốc độ dựa trên thuật toán Backstepping cải tiến
• 2.8. Chứng minh tính ổn định của toàn hệ thống
• 2.9. Mô phỏng và kết quả
• 2.10. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ QUAN SÁT ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN KHÔNG DÙNG CẢM BIẾN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KÍCH THÍCH VĨNH CỬU TỪ TRƯỜNG DỌC TRỤC
• 3.1. Thiết kế bộ quan sát High-gain ứng dụng điều khiển không dùng cảm biến tốc độ
• 3.2. Bộ quan sát High-gain ước lượng sức điện động cảm ứng
• 3.3. Chứng minh tính ổn định của bộ quan sát High-gain
• 3.4. Kết quả mô phỏng hệ sử dụng bộ quan sát High-gain ước lượng sức điện động
• 3.5. Thiết kế bộ quan sát trượt ứng dụng điều khiển không dùng cảm biến tốc độ
• 3.6. Bộ quan sát trượt ước lượng sức điện động cảm ứng
• 3.7. Chứng minh sự ổn định của hệ thống sử dụng bộ quan sát trượt
• 3.8. Kết quả mô phỏng
• 3.9. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THỜI GIAN THỰC
• 4.1. Khái niệm mô phỏng thời gian thực HIL
• 4.2. Thiết lập hệ mô phỏng thời gian thực cho động cơ đồng bộ KTVC TTDT
• 4.3. Thiết bị Typhoon HIL402
• 4.4. Thiết bị card DSP Interface TSM320F2808
• 4.5. Thiết lập hệ thống mô phỏng HIL cho động cơ đồng bộ KTVC TTDT
• 4.6. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu hệ điều khiển động cơ đồng bộ không cảm biến

Nghiên cứu hệ điều khiển động cơ đồng bộ không cảm biến đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật điều khiển và tự động hóa. Động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục là một trong những ứng dụng nổi bật. Việc loại bỏ cảm biến không chỉ giảm chi phí mà còn nâng cao độ tin cậy của hệ thống. Các nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc phát triển các phương pháp điều khiển mới nhằm tối ưu hóa hiệu suất của động cơ.

1.1. Động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục

Động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục có cấu trúc đặc biệt, cho phép hoạt động hiệu quả trong các ứng dụng yêu cầu tốc độ cao. Cấu trúc này giúp giảm thiểu kích thước và trọng lượng của hệ thống, đồng thời nâng cao hiệu suất làm việc.

1.2. Tính cấp thiết của nghiên cứu không dùng cảm biến

Việc sử dụng cảm biến trong hệ thống điều khiển động cơ đồng bộ thường dẫn đến chi phí cao và yêu cầu bảo trì phức tạp. Nghiên cứu không dùng cảm biến giúp giải quyết những vấn đề này, đồng thời mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng công nghiệp.

II. Thách thức trong điều khiển động cơ đồng bộ không cảm biến

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc điều khiển động cơ đồng bộ không cảm biến cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ chính xác trong ước lượng vị trí và tốc độ, cũng như khả năng chịu đựng nhiễu từ môi trường là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Độ chính xác trong ước lượng vị trí

Độ chính xác trong việc ước lượng vị trí của rotor là rất quan trọng. Các phương pháp hiện tại cần được cải tiến để đảm bảo rằng hệ thống có thể hoạt động ổn định trong các điều kiện khác nhau.

2.2. Khả năng chịu đựng nhiễu từ môi trường

Nhiễu từ môi trường có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống điều khiển. Việc phát triển các bộ quan sát có khả năng bù nhiễu là cần thiết để đảm bảo độ tin cậy của hệ thống.

III. Phương pháp điều khiển động cơ đồng bộ không cảm biến hiệu quả

Để giải quyết các thách thức trong điều khiển động cơ đồng bộ không cảm biến, nhiều phương pháp đã được đề xuất. Các phương pháp này bao gồm việc sử dụng thuật toán Backstepping và các bộ quan sát để ước lượng trạng thái của hệ thống.

3.1. Thuật toán Backstepping trong điều khiển

Thuật toán Backstepping là một phương pháp mạnh mẽ trong việc thiết kế bộ điều khiển cho động cơ đồng bộ. Phương pháp này cho phép điều chỉnh các tham số điều khiển một cách linh hoạt, giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống.

3.2. Bộ quan sát High gain trong điều khiển

Bộ quan sát High-gain được sử dụng để ước lượng sức điện động cảm ứng, từ đó xác định vị trí và tốc độ của rotor. Phương pháp này đã chứng minh được hiệu quả trong việc giảm sai lệch trong quá trình điều khiển.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ điều khiển động cơ đồng bộ không cảm biến

Hệ điều khiển động cơ đồng bộ không cảm biến đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghiệp chế tạo đến các hệ thống tự động hóa. Những ứng dụng này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hiệu suất làm việc của hệ thống.

4.1. Ứng dụng trong công nghiệp chế tạo

Trong ngành chế tạo, động cơ đồng bộ không cảm biến được sử dụng để điều khiển các máy móc tự động, giúp tăng năng suất và giảm thiểu lỗi trong quá trình sản xuất.

4.2. Ứng dụng trong hệ thống tự động hóa

Hệ thống tự động hóa sử dụng động cơ đồng bộ không cảm biến có thể hoạt động hiệu quả trong các điều kiện khắc nghiệt, từ đó mở rộng khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu hệ điều khiển động cơ đồng bộ không cảm biến

Nghiên cứu hệ điều khiển động cơ đồng bộ không cảm biến đang mở ra nhiều cơ hội mới cho các ứng dụng công nghiệp. Tương lai của lĩnh vực này hứa hẹn sẽ có nhiều tiến bộ với sự phát triển của công nghệ và các phương pháp điều khiển mới.

5.1. Tiềm năng phát triển trong nghiên cứu

Tiềm năng phát triển trong nghiên cứu hệ điều khiển không cảm biến là rất lớn. Các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm các phương pháp mới để cải thiện độ chính xác và hiệu suất của hệ thống.

5.2. Hướng đi mới cho ứng dụng công nghiệp

Hướng đi mới cho ứng dụng công nghiệp sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa các hệ thống điều khiển, từ đó nâng cao hiệu quả và giảm chi phí cho các doanh nghiệp.