I. Phân tích phi tuyến
Phân tích phi tuyến là trọng tâm của nghiên cứu này, tập trung vào việc hiểu rõ hành vi của hệ thống phân bố ứng suất điện và nhiệt trong động cơ trung áp điều khiển bởi bộ nghịch lưu đa mức. Nghiên cứu sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) thông qua phần mềm COMSOL để mô phỏng các hiện tượng phi tuyến trong hệ thống. Các mô hình điện trường và truyền nhiệt được phát triển để phân tích sự phụ thuộc phi tuyến của vật liệu bán dẫn trong hệ thống phân bố ứng suất. Kết quả cho thấy, trong điều kiện điện áp xung nhanh từ bộ nghịch lưu, ứng suất điện và nhiệt tập trung cao ở các khu vực cụ thể, đặc biệt là tại các vị trí thoát khe stator.
1.1. Mô hình điện trường
Mô hình điện trường được xây dựng để phân tích sự phân bố ứng suất điện trong hệ thống. Kết quả cho thấy, ứng suất điện đạt giá trị cao nhất tại các vị trí thoát khe stator, nơi có sự chênh lệch điện áp lớn. Hiện tượng này được giải thích bởi sự phụ thuộc phi tuyến của độ dẫn điện của vật liệu bán dẫn vào cường độ điện trường.
1.2. Mô hình truyền nhiệt
Mô hình truyền nhiệt được sử dụng để đánh giá sự phân bố ứng suất nhiệt trong hệ thống. Kết quả chỉ ra rằng, mật độ công suất tiêu tán lớn nhất cũng tập trung tại các vị trí thoát khe stator, dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ đáng kể tại khu vực này. Điều này làm tăng nguy cơ hư hỏng cách điện và giảm tuổi thọ của động cơ.
II. Hệ thống phân bố ứng suất
Hệ thống phân bố ứng suất (SGS) là một thành phần quan trọng trong cấu trúc cách điện của động cơ trung áp. Nghiên cứu tập trung vào việc phân tích cơ chế phân bố ứng suất điện và nhiệt trong SGS dưới tác động của điện áp xung từ bộ nghịch lưu đa mức. Kết quả cho thấy, hiện tượng quá áp và dao động do sự không phù hợp trở kháng giữa cáp và động cơ có thể làm tăng cường độ và thời gian tồn tại của ứng suất điện và nhiệt, đặc biệt trong trường hợp cáp dài và sử dụng bộ nghịch lưu có tốc độ chuyển mạch nhanh.
2.1. Ứng suất điện
Ứng suất điện trong SGS được đánh giá thông qua mô hình điện trường. Kết quả cho thấy, hiện tượng quá áp và dao động làm tăng đáng kể cường độ điện trường tại các vị trí quan trọng trong hệ thống, đặc biệt là tại các vị trí thoát khe stator.
2.2. Ứng suất nhiệt
Ứng suất nhiệt được phân tích thông qua mô hình truyền nhiệt. Kết quả chỉ ra rằng, hiện tượng quá áp và dao động không chỉ làm tăng cường độ ứng suất nhiệt mà còn kéo dài thời gian tồn tại của nó, dẫn đến nguy cơ hư hỏng cách điện cao hơn.
III. Động cơ trung áp và bộ nghịch lưu đa mức
Nghiên cứu tập trung vào việc phân tích động cơ trung áp điều khiển bởi bộ nghịch lưu đa mức. Các mô hình mô phỏng được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của điện áp xung nhanh từ bộ nghịch lưu đến hệ thống phân bố ứng suất. Kết quả cho thấy, việc sử dụng bộ nghịch lưu đa mức có thể làm giảm đáng kể tổng độ méo hài (THD) trong điện áp đầu ra, nhưng đồng thời cũng làm tăng ứng suất điện và nhiệt trong hệ thống phân bố ứng suất.
3.1. Điều khiển động cơ
Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của hệ thống điều khiển động cơ sử dụng bộ nghịch lưu đa mức. Kết quả cho thấy, mặc dù bộ nghịch lưu đa mức giúp cải thiện hiệu suất điều khiển, nhưng nó cũng làm tăng ứng suất điện và nhiệt trong hệ thống phân bố ứng suất, đặc biệt là trong điều kiện điện áp xung nhanh.
3.2. Ứng dụng thực tế
Nghiên cứu đề xuất các giải pháp để cải thiện thiết kế hệ thống phân bố ứng suất sao cho tương thích với động cơ trung áp điều khiển bởi bộ nghịch lưu đa mức. Các mô hình mô phỏng được coi là công cụ hứa hẹn để tối ưu hóa thiết kế và nâng cao hiệu suất của hệ thống.
