Nghiên cứu tiết kiệm năng lượng trong điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu tổng quan

1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước

1.2.1. Các nghiên cứu trong nước

1.2.2. Các nghiên cứu ngoài nước

1.3. Mục đích nghiên cứu

1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn của đề tài

1.4.1. Nhiệm vụ của đề tài

1.4.2. Giới hạn của đề tài

1.5. Phương pháp nghiên cứu

1.6. Giá trị thực tiễn của đề tài

1.7. Bố cục của luận văn

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ KHẢ NĂNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG

2.1. Thống kê về sử dụng các động cơ không đồng bộ

2.2. Điều khiển hiệu quả năng lượng của các ứng dụng HVAC

2.3. Tiết kiệm năng lượng trong các ứng dụng HVAC bằng điều khiển biến tốc

2.4. Các ứng dụng với khả năng tiết kiệm năng lượng bằng điều khiển tốc độ

3. CHƯƠNG 3: VẤN ĐỀ TỔN HAO VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU NĂNG LƯỢNG CHO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

3.1. Tổn hao trong hệ thống động cơ không đồng bộ thay đổi tốc độ

3.2. Bộ biến tần

3.3. Động cơ không đồng bộ

3.4. Tổn hao lưới với hệ thống thay đổi tốc độ

3.5. Tối ưu hóa năng lượng bằng việc giảm từ thông motor

3.6. Điều khiển tối ưu năng lượng bộ lái VVFF

3.7. Điều khiển tối ưu năng lượng bộ lái VVVF

3.8. Điều khiển trạng thái đơn giản (Simple State Control)

3.9. Điều khiển cos(φ)

3.10. Điều khiển tần số trượt rotor

3.11. Điều khiển dựa vào mô hình

3.12. Điều khiển vô hướng

3.13. Bộ lái điều khiển vector định hướng tựa theo trường (Field Oriented Vector Controlled Drives)

3.14. Điều khiển tìm kiếm (Search Control)

3.15. Điều khiển tìm kiếm truyền thống

3.16. Điều khiển tìm kiếm dùng Logic mờ và mạng thần kinh nhân tạo

3.17. Kết luận

4. CHƯƠNG 4: NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TỰA THEO TRƯỜNG (FOC – FIELD ORIENTED CONTROL) VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU

4.1. Nguyên lý điều khiển định hướng tựa theo trường

4.2. Kết luận và hướng nghiên cứu

5. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ GIẢI THUẬT, MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Ở CHẾ ĐỘ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG

5.1. Thiết kế giải thuật hệ thống điều khiển

5.2. Xây dựng thuật toán

5.3. Xây dựng và mô phỏng hệ thống điều khiển

5.3.1. Xây dựng hệ thống điều khiển

5.3.2. Mô phỏng hệ thống điều khiển

5.4. Kết quả mô phỏng

5.4.1. Xác định từ thông rotor tối ưu

5.4.2. Kết quả mô phỏng với từ thông rotor tối ưu

5.4.3. So sánh kết quả mô phỏng từ thông rotor tối ưu với từ thông rotor tham chiếu định mức (TTRTCĐM)

5.4.4. Mômen điện từ

5.4.5. Từ thông rotor

5.4.6. Công suất tiêu thụ (CSTT)

5.4.7. Xét các đồ thị CSTT khi động cơ hoạt động ở các chế độ từ thông rotor tham chiếu (TTRTC) khác nhau

5.4.8. Xét các đồ thị CSTT khi động cơ hoạt động ở các tốc độ đặt khác nhau

5.4.9. Xét các đồ thị CSTT khi động cơ hoạt động ở các mômen tải khác nhau

5.4.10. Kết luận

6. CHƯƠNG 6: PHƯƠNG ÁN KHÁC TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

6.1. Thiết kế giải thuật điều khiển

6.2. Tính toán 2 thành phần tổn hao công suất

6.3. Kết quả mô phỏng

6.4. So sánh kết quả mô phỏng 2 giải thuật tiết kiệm năng lượng (GTTKNL) TTRĐC (chương 6) với TTRTU (chương 5)

6.5. Mômen điện từ

6.6. Từ thông rotor

6.7. Công suất tiêu thụ

6.8. So sánh đồ thị CSTT TTRĐC (chương 6) với CSTT TTRTU (chương 5) và CSTT TTRTCĐM

6.9. Trường hợp 1

6.10. Trường hợp 2

6.11. Kết luận

7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN

7.1. Các vấn đề đã thực hiện

7.2. Các vấn đề còn tồn đọng

7.3. Hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan

Trong bối cảnh hiện nay, tiết kiệm năng lượng trở thành một yêu cầu cấp thiết trong mọi lĩnh vực, đặc biệt là trong ngành công nghiệp. Động cơ không đồng bộ ba pha, chiếm tỷ lệ lớn trong tiêu thụ điện năng, là đối tượng chính trong nghiên cứu này. Việc áp dụng các công nghệ điều khiển tiên tiến nhằm tối ưu hóa hiệu suất động cơ không chỉ giúp giảm thiểu tổn thất năng lượng mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển các giải pháp điều khiển nhằm tiết kiệm điện cho động cơ không đồng bộ, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.

1.1 Giới thiệu tổng quan

Điện năng hiện nay chiếm tỷ lệ lớn trong tổng năng lượng tiêu thụ. Động cơ điện, đặc biệt là động cơ không đồng bộ, tiêu thụ khoảng 55.6% tổng năng lượng điện. Việc áp dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho động cơ không đồng bộ là rất quan trọng, với khả năng tiết kiệm lên đến 20% tổng điện năng tiêu thụ. Nghiên cứu này sẽ trình bày các phương pháp điều khiển nhằm giảm thiểu tổn thất năng lượng trong động cơ không đồng bộ ba pha.

1.2 Các nghiên cứu trong và ngoài nước

Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện cả trong và ngoài nước về tiết kiệm năng lượng cho động cơ không đồng bộ. Các nghiên cứu trong nước như của Nguyễn Phùng Quang và Đặng Thanh Lưu đã chỉ ra rằng việc áp dụng công nghệ điều khiển hiện đại có thể giảm thiểu tổn thất năng lượng. Các nghiên cứu quốc tế cũng đã đưa ra nhiều phương pháp tối ưu hóa hiệu suất động cơ, từ đó cung cấp cái nhìn tổng quan về các giải pháp khả thi cho việc tiết kiệm năng lượng.

II. Vấn đề tổn hao và các phương pháp điều khiển tối ưu năng lượng

Tổn hao trong hệ thống động cơ không đồng bộ là một vấn đề lớn ảnh hưởng đến hiệu suất và tiết kiệm năng lượng. Các phương pháp điều khiển tối ưu như điều khiển định hướng trường (FOC) và điều khiển biến tần đã được nghiên cứu và áp dụng để giảm thiểu tổn thất. Việc tối ưu hóa từ thông rotor là một trong những giải pháp hiệu quả nhất để giảm tổn hao năng lượng trong động cơ không đồng bộ.

2.1 Tổn hao trong hệ thống động cơ không đồng bộ

Tổn hao trong động cơ không đồng bộ bao gồm tổn hao đồng và tổn hao sắt. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc giảm thiểu tổn hao này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ. Việc áp dụng các công nghệ điều khiển hiện đại có thể giúp giảm thiểu tổn hao này một cách hiệu quả.

2.2 Các phương pháp điều khiển tối ưu năng lượng

Các phương pháp điều khiển như điều khiển vector và điều khiển tần số biến đổi đã được chứng minh là hiệu quả trong việc tối ưu hóa hiệu suất động cơ không đồng bộ. Việc áp dụng các phương pháp này không chỉ giúp giảm tổn hao mà còn nâng cao khả năng tiết kiệm năng lượng cho động cơ, từ đó góp phần vào việc bảo vệ môi trường và tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp.

III. Thiết kế giải thuật và mô phỏng

Nghiên cứu này đã thiết kế một giải thuật điều khiển nhằm tối ưu hóa hiệu suất động cơ không đồng bộ ba pha. Việc mô phỏng trên phần mềm Matlab cho thấy khả năng tiết kiệm năng lượng đáng kể khi áp dụng giải thuật này. Các kết quả mô phỏng cho thấy sự cải thiện rõ rệt về hiệu suất và giảm thiểu tổn thất năng lượng.

3.1 Thiết kế giải thuật hệ thống điều khiển

Giải thuật điều khiển được thiết kế dựa trên phương pháp điều khiển định hướng trường, kết hợp với việc tối ưu hóa từ thông rotor. Việc này không chỉ giúp giảm tổn hao mà còn nâng cao hiệu suất động cơ. Các kết quả mô phỏng cho thấy giải thuật này có khả năng tiết kiệm năng lượng lên đến 20% so với các phương pháp truyền thống.

3.2 Kết quả mô phỏng

Kết quả mô phỏng cho thấy sự cải thiện rõ rệt về hiệu suất động cơ khi áp dụng giải thuật điều khiển mới. Các thông số như điện áp, dòng điện, và công suất tiêu thụ đều được cải thiện, cho thấy khả năng tiết kiệm năng lượng của hệ thống. Việc so sánh với các phương pháp điều khiển khác cũng cho thấy giải thuật này có ưu thế vượt trội trong việc giảm thiểu tổn thất năng lượng.

Luận văn thạc sĩ về điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha và tiết kiệm năng lượng