refresh_my_life_1988
New Member
Download Luận văn Nghiên cứu hệ truyền động điện biến tần - Động cơ xoay chiều sử dụng biến tần 4 góc phần tư
MỤC LỤC
Trang
Trang bìa phụ . .
Lời cam đoan . . 2
Mục lục . 3
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt . 5
Danh mục các bảng . 7
Danh mục các hình vẽ, đồ thị . 7
MỞ ĐẦU . 11
CHưƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
BIẾN TẦN - ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU . 13
1.1. Các hệ thống truyền động điện dùng động cơ xoay chiều . . 13
1.1.1. Giới thiệu chung . 13
1.1.2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ . 14
1.1.3. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ . . 15
1.1.4. Hệ thống điều tốc biến tần - động cơ xoay chiều . 15
1.2. Sơ lược về các bộ biến tần dùng công cụ bán dẫn công suất . . 16
1.2.1. Biến tần trực tiếp (xoay chiều - xoay chiều) . . 16
1.2.2. Bộ biến tần gián tiếp . . 19
1.3. Biến tần bốn góc phần tư . 25
1.3.1. Các tồn tại của các bộ biến tần thông thường . 25
1.3.2. Biến tần bốn góc phần tư (biến tần 4Q) . . 27
CHưƠNG 2 - NGHIÊN CỨU CHỈNH LưU TÍCH CỰC PWM PHỤC VỤ
CHO BIẾN TẦN BỐN GÓC PHẦN Tư . 29
2.1. Đặt vấn đề . . 29
2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của biến tần nguồn áp bốn góc phần tư
dùng chỉnh lưu PWM . . 30
2.3. Mô tả toán học chỉnh lưu PWM . . 33
2.3.1. Mô tả điện áp đầu vào chỉnh lưu PWM . 34
2.3.2. Mô tả toán học chỉnh lưu PWM trong hệ tọa độ 3 pha . 35
2.3.3. Mô tả toán học chỉnh lưu PWM trong hệ tọa độ cố định - . . 36
2.3.4. Mô tả toán học chỉnh lưu PWM trên hệ tọa độ quay d – q . 37
2.3.5. Tính toán công suất chỉnh lưu PWM . . 38
2.4. Phạm vi và giới hạn tham số của chỉnh lưu PWM . . 39
2.4.1. Giới hạn cực tiểu của điện áp một chiều . . 39
2.4.2. Giới hạn giá trị điện áp trên điện cảm . . 39
2.5. ước lượng các đại lượng vector cơ bản . . 41
2.5.1. ước lượng vector điện áp đầu vào . . 41
2.5.2. ước lượng vector từ thông ảo . 42
2.6. Phương pháp điều khiển chỉnh lưu PWM . . 46
2.7. Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM định hướng theo vector điện áp. . 47
2.7.1. Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM định hướng theo vector điện áp
dựa vào dòng điện (VOC) . 47
2.7.2. Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM theo VFOC . . 49
2.8. Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM theo phương pháp trực tiếp công suất DPC . 50
2.8.1. ước lượng công suất theo vector điện áp . . 52
2.8.2. ước lượng công suất theo vector từ thông ảo . 53
2.8.3. Đặc điểm cơ bản của điều khiển trực tiếp công suất DPC cho chỉnhlưu PWM . . 54
2.8.4. Bộ điều khiển công suất . . 55
2.8.5. Lựa chọn phân vùng vector và bảng đóng cắt . 57
2.8.6. Tổ hợp vector điện áp . 58
CHưƠNG 3 - NGHỊCH LưU ĐIỀU KHIỂN VECTOR VÀ CẤU TRÚC HỆ
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BIẾN TẦN 4 Q - ĐỘNG CƠ KHÔNG
ĐỒNG BỘ BA PHA . 60
3.1. Mô hình toán học trạng thái động của động cơ không đồng bộ ba pha. . 60
3.1.1. Mô hình toán học nhiều biến của động cơ không đồng bộ ba pha 60
3.1.2. Phép biến đổi tọa độ và ma trận chuyển đổi . . 69
3.1.3. Mô hình toán học động cơ không đồng bộ trên hệ tọa độ quay 2 pha bất kỳ . . 81
3.1.4. Mô hình toán học động cơ điện không đồng bộ trên hệ tọa độ cố định 2 pha 82
3.1.5. Mô hình toán học động cơ không đồng bộ trên hệ tọa độ quay đồng bộ 2 pha 83
3.1.6. Mô hình toán học của động cơ không đồng bộ theo định hướng từ
trường trên hệ tọa độ quay đồng bộ 2 pha (hệ tọa độ MT) . 83
3.2. Biến tần gián tiếp với nghịch lưu điều khiển vector . . 85
3.2.1. Mô hình động cơ một chiều tương đương của động cơ không đồng bộ . 86
3.2.2. Ý tưởng về cấu trúc hệ thống điều khiển vector . 87
3.2.3. Phương trình cơ bản điều khiển vector . . 88
3.2.4. Mô hình quan sát từ thông rotor . . 89
3.3. Mô Hệ truyền động biến tần 4Q - ĐK . . 91
3.3.1. Sơ đồ khối của hệ truyền động biến tần 4Q – ĐK . 91
3.3.2. Sơ đồ nguyên lý phần mạch lực của hệ biến tần 4Q - ĐK . . 91
3.3.3. Khối điều khiển chỉnh lưu PWM . . 92
3.3.4. Khối điều khiển nghịch lưu áp dụng nguyên lý điều khiển vector . 94
CHưƠNG 4 - MÔ PHỎNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BIẾN TẦN 4Q -ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA. . 97
4.1. Mô phỏng đặc tính làm việc của chỉnh lưu PWM . . 97
4.1.1. Xây dựng chương trình mô phỏng chỉnh lưu PWM . 97
4.1.2. Các kết quả mô phỏng chỉnh lưu PWM . 99
4.2. Mô phỏng hệ truyền động Biến tần 4Q-động cơ không đồng bộ ba pha . 100
4.2.1. Xây dựng sơ đồ mô phỏng hệ truyền động trong phần mềm Matlab . 100
4.2.2. Kết quả mô phỏng . . 103
Kết luận và kiến nghị . . 107
Tài liệu tham khảo . . 108
Để tải bản DOC Đầy Đủ xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Công suất tác dụng và công suất phản kháng của chỉnh lƣu PWM đƣợc tính
trên tọa độ a , b , c và -
*
e a a b b c c
*
m bc a ca b ab c
p R u.i u i u i u i u i u i
1
q I u.i (u i u i u i ) u i u i
3
(2.11)
Trên tọa độ d - q
Lq Lq Ld Ld m m
Lq Lq Ld Ld
3
p (U i U i ) U I
2
q (U i U i )
(2.12)
uLd
Sd
iLq
usq
Sq
+
uLq -
R+pL
1
pC
1
R+pL
+
-
iLd
+
1 udc -
usd
L
+
+
+
Hình 2.7: Mô hình toán học chỉnh lưu PWM trên hệ toạ độ d-q
L
idc
39
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Nếu ta chọn trục d trùng với trục điện áp UL và điều khiển IL trùng với UL thì
ta có:
Lq Lq Ld m Ld m
3 3
i 0, U 0, U U , i I , q 0
2 2
Đồ thị vector điện áp đƣợc vẽ trên hình 2.8
2.4. PHẠM VI VÀ GIỚI HẠN THAM SỐ CỦA CHỈNH LƢU PWM
2.4.1. Giới hạn cực tiểu của điện áp một chiều
Udcmin > Ud0 = 2,34Ufa (2.13)
Thông thƣờng chọn điện áp một chiều ở giá trị Udc = (1,12 1,3 )Ud0
2.4.2. Giới hạn giá trị điện áp trên điện cảm
Nếu ta biểu diễn điện áp chỉnh lƣu PWM trên tọa độ d-q ta có phƣơng trình
cân bằng điện áp:
Ldq
Ldq
Ldq sdq
dI
L U j LI U
dt
(2.14)
Hình 2.8: Đồ thị vector điện áp chỉnh lưu PWM
q
p(-)
p(+)
q(-)
q(+)
LU
sU
LI
d
Lj LI
40
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Từ phƣơng trình (2.14) ta thấy điện áp trên điện cảm sẽ thay đổi khi vector
dòng điện
LI
biến động. Ta có 8 vector điện áp U0, U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7. Định
nghĩa điện áp tự cảm di
L
dt
tƣơng ứng là Up0, Up1, Up2, Up3, Up4, Up5, Up6, Up7. Biểu
diễn giới hạn làm việc của điện áp trên điện cảm bằng đồ thị vector hình 2.9a, b.
Nếu bộ điều chỉnh dòng điện giữ đƣợc biến động của
LI
xung quanh dòng
điện đặt
LI
đặt. Gọi góc là góc biến động lớn nhất của hai vector Up1 và Up2 ta có
<
Trên đồ thị hình 2.9 chỉ ra nếu = thì
LdqLdq sdq
3
U j Li U
2
(2.15)
iL
q
d
u
1
u
6
u
5
uL
u
3
u
4
u
2
Hình 2.9a: Giới hạn làm việc điện áp của chỉnh lưu PWM
41
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Giả thiết:
sdq dc Ldq m Ldq Ld
2
U U , U U ; i i
3
Điều kiện điện áp một chiều cực tiểu sẽ là
2 2
dc m LdU 3 U ( Li )
(2.16)
Phƣơng trình 2.16 chỉ ra quan hệ giữa điện áp nguồn, điện áp một chiều, dòng
tải và giá trị điện cảm. Từ đó xác định đƣợc giá trị điện cảm cực đại
2 2
dc m
Ld
U U
3L
i
(2.17)
2.5. ƢỚC LƢỢNG CÁC ĐẠI LƢỢNG VECTOR CƠ BẢN
Cấu trúc và phƣơng pháp điều khiển chỉnh lƣu PWM dựa trên phép biến đổi
vector. Chỉnh lƣu PWM sử dụng hai đại lƣợng vector cơ bản là vector điện áp và
vector từ thông ảo. Từ các đại lƣợng đo đƣợc nhƣ dòng điện đầu vào, điện áp một
chiều và trạng thái đóng cắt các van, ta đi ƣớc lƣợng hai đại lƣợng vector cơ bản
trên.
2.5.1. Ước lượng vector điện áp đầu vào
Có thể đo trực tiếp vector điện áp đầu vào, tuy vậy phép đo này bị ảnh hƣởng
rất lớn bởi sự không đối xứng các pha của điện áp lƣới điện, nhiễu lƣới v.v… Do
Hình 2.9b: Giới hạn làm việc điện áp của chỉnh lưu PWM
q
up1
iL
up6
*
LI
IL
up2
up3
up4
up0,7
up5
d
42
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
vậy ngƣời ta thƣờng ƣớc lƣợng vector điện áp thông qua các thông số dòng điện và
thông số trung gian. Một trong các phép ƣớc lƣợng đó là tính điện áp thông qua
dòng điện và công suất.
Có thể thấy rằng khi sử dụng biến điệu vector không gian có hai trạng thái
thông của các khóa Sa Sb Sc là (111) và (000), khi đó công suất tác dụng bằng 0 chỉ
tồn tại công suất phản kháng, cụ thể:
a b c
a b c
a c
c a
di di di
p(t) L i i i 0
dt dt dt
3L di di
q(t) i i 0
dt dt3
(2.18)
Từ 2.18 điện áp đƣợc tính
L LL
2 2
L L L
L L
i iU 01
U qi i
i i
(2.19)
Giá trị góc tọa độ , của điện áp là
L
L
L
U 2 2
L L
L
U 2 2
L L
U
sin
U U
U
cos
U U
(2.20)
2.5.2. Ước lượng vector từ thông ảo
Nếu giả thiết chỉnh lƣu PWM có đầu vào là Udc , đầu ra là máy điện không
đồng bộ ảo, trong đó sức điện động động cơ là điện áp lƣới, điện trở, điện cảm là
thông số cuộn dây stator của động cơ ảo .
43
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Ta có thể định nghĩa vector từ thông móc vòng qua khe hở không khí của
động cơ ảo
L
vector này có thể biểu diễn trên tọa độ - và d - q. Nếu bỏ qua
điện trở R vector
L
sẽ vuông góc với
LU
. Mô hình động cơ ảo và đồ thị vector
đƣợc mô tả trên hình 2.10a, b.
L s i
Hình 2.10: Mô hình động cơ ảo và đồ thị véc tơ từ thông ảo với chỉnh lưư PWM
d
L=t
q
L
id
iq
u1
us
uL
b)
a)
TẢI
Udc
C Ua
Ub
Uc
R
R
R
L
L
L
A
B
C
PWM Chỉnh luu Phía một chiều
M
Phía xoay chiều
Động cơ ảo
44
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Từ đại lƣợng vector từ thông ảo có thể biểu diễn nó trên hệ d - q, khi vector
LI
trùng
LU và trục q, biểu đồ vector và sơ đồ mô tả dòng công suất của chỉnh lƣu
PWM đƣợc biểu diễn trên hình 2.11a,b
Từ thông ảo đƣợc xác định qua vector đầu vào chỉnh lƣu PWM,
SU
L
L s
L
L s
di
U L dt
dt
di
U L dt
dt
(2.21)
Trong đó:
Phía một
chiều
C
B
A
Udc
a) b)
M
Phía xoay
chiều
C
B
A
Udc
Phía một
chiều
Phía xoay
chiều
q
ui
us
uL
iL
d L
L= 0
0
i s
q
ui
us
uL
iL
d L
L= 180
0
i
s
Hình 2.11: Quan hệ giữa điện áp và từ thông ảo với dòng công suất
của chỉnh lưu PWM
45
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
s dc a b c
s dc b c
2 1
U U S S S
3 2
1
U U (S S )
2
(2.22)
L s i
Từ đại lƣợng vector từ thông ảo, có thể biểu diễn nó trên hệ toạ độ d-q, khi
vector
LI
trùng
LU
và trục q thì biểu đồ vector và sơ đồ mô tả dòng công suất của
chỉnh lƣu PWM đƣợc biểu diễn trên hình 2.11a,b.
Từ thông ảo đƣợc xác định qua vector đầu vào chỉnh lƣu PWM ,
sU
- +
+ -
1
T
TN
1
T
1
1
-
-
L
iL
L
iL
Hình 2.15: Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM theo VOC
TN
L
uL
uL
Hình 2.12: Sơ đồ cấu trúc nhận dạng véc tơ từ thông ảo
46
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
L
L s
L
L s
di
U L dt
dt
di
U L dt
dt
(2.21)
Sơ đồ cấu trúc nhận dạng vector từ thông ảo trình bày trên hình 2.12
Trong đó:
s dc a b c
s dc b c
2 1
U U S S S
3 2
1
U U (S S )
2
...
Download miễn phí Luận văn Nghiên cứu hệ truyền động điện biến tần - Động cơ xoay chiều sử dụng biến tần 4 góc phần tư
MỤC LỤC
Trang
Trang bìa phụ . .
Lời cam đoan . . 2
Mục lục . 3
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt . 5
Danh mục các bảng . 7
Danh mục các hình vẽ, đồ thị . 7
MỞ ĐẦU . 11
CHưƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
BIẾN TẦN - ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU . 13
1.1. Các hệ thống truyền động điện dùng động cơ xoay chiều . . 13
1.1.1. Giới thiệu chung . 13
1.1.2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ . 14
1.1.3. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ . . 15
1.1.4. Hệ thống điều tốc biến tần - động cơ xoay chiều . 15
1.2. Sơ lược về các bộ biến tần dùng công cụ bán dẫn công suất . . 16
1.2.1. Biến tần trực tiếp (xoay chiều - xoay chiều) . . 16
1.2.2. Bộ biến tần gián tiếp . . 19
1.3. Biến tần bốn góc phần tư . 25
1.3.1. Các tồn tại của các bộ biến tần thông thường . 25
1.3.2. Biến tần bốn góc phần tư (biến tần 4Q) . . 27
CHưƠNG 2 - NGHIÊN CỨU CHỈNH LưU TÍCH CỰC PWM PHỤC VỤ
CHO BIẾN TẦN BỐN GÓC PHẦN Tư . 29
2.1. Đặt vấn đề . . 29
2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của biến tần nguồn áp bốn góc phần tư
dùng chỉnh lưu PWM . . 30
2.3. Mô tả toán học chỉnh lưu PWM . . 33
2.3.1. Mô tả điện áp đầu vào chỉnh lưu PWM . 34
2.3.2. Mô tả toán học chỉnh lưu PWM trong hệ tọa độ 3 pha . 35
2.3.3. Mô tả toán học chỉnh lưu PWM trong hệ tọa độ cố định - . . 36
2.3.4. Mô tả toán học chỉnh lưu PWM trên hệ tọa độ quay d – q . 37
2.3.5. Tính toán công suất chỉnh lưu PWM . . 38
2.4. Phạm vi và giới hạn tham số của chỉnh lưu PWM . . 39
2.4.1. Giới hạn cực tiểu của điện áp một chiều . . 39
2.4.2. Giới hạn giá trị điện áp trên điện cảm . . 39
2.5. ước lượng các đại lượng vector cơ bản . . 41
2.5.1. ước lượng vector điện áp đầu vào . . 41
2.5.2. ước lượng vector từ thông ảo . 42
2.6. Phương pháp điều khiển chỉnh lưu PWM . . 46
2.7. Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM định hướng theo vector điện áp. . 47
2.7.1. Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM định hướng theo vector điện áp
dựa vào dòng điện (VOC) . 47
2.7.2. Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM theo VFOC . . 49
2.8. Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM theo phương pháp trực tiếp công suất DPC . 50
2.8.1. ước lượng công suất theo vector điện áp . . 52
2.8.2. ước lượng công suất theo vector từ thông ảo . 53
2.8.3. Đặc điểm cơ bản của điều khiển trực tiếp công suất DPC cho chỉnhlưu PWM . . 54
2.8.4. Bộ điều khiển công suất . . 55
2.8.5. Lựa chọn phân vùng vector và bảng đóng cắt . 57
2.8.6. Tổ hợp vector điện áp . 58
CHưƠNG 3 - NGHỊCH LưU ĐIỀU KHIỂN VECTOR VÀ CẤU TRÚC HỆ
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BIẾN TẦN 4 Q - ĐỘNG CƠ KHÔNG
ĐỒNG BỘ BA PHA . 60
3.1. Mô hình toán học trạng thái động của động cơ không đồng bộ ba pha. . 60
3.1.1. Mô hình toán học nhiều biến của động cơ không đồng bộ ba pha 60
3.1.2. Phép biến đổi tọa độ và ma trận chuyển đổi . . 69
3.1.3. Mô hình toán học động cơ không đồng bộ trên hệ tọa độ quay 2 pha bất kỳ . . 81
3.1.4. Mô hình toán học động cơ điện không đồng bộ trên hệ tọa độ cố định 2 pha 82
3.1.5. Mô hình toán học động cơ không đồng bộ trên hệ tọa độ quay đồng bộ 2 pha 83
3.1.6. Mô hình toán học của động cơ không đồng bộ theo định hướng từ
trường trên hệ tọa độ quay đồng bộ 2 pha (hệ tọa độ MT) . 83
3.2. Biến tần gián tiếp với nghịch lưu điều khiển vector . . 85
3.2.1. Mô hình động cơ một chiều tương đương của động cơ không đồng bộ . 86
3.2.2. Ý tưởng về cấu trúc hệ thống điều khiển vector . 87
3.2.3. Phương trình cơ bản điều khiển vector . . 88
3.2.4. Mô hình quan sát từ thông rotor . . 89
3.3. Mô Hệ truyền động biến tần 4Q - ĐK . . 91
3.3.1. Sơ đồ khối của hệ truyền động biến tần 4Q – ĐK . 91
3.3.2. Sơ đồ nguyên lý phần mạch lực của hệ biến tần 4Q - ĐK . . 91
3.3.3. Khối điều khiển chỉnh lưu PWM . . 92
3.3.4. Khối điều khiển nghịch lưu áp dụng nguyên lý điều khiển vector . 94
CHưƠNG 4 - MÔ PHỎNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BIẾN TẦN 4Q -ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA. . 97
4.1. Mô phỏng đặc tính làm việc của chỉnh lưu PWM . . 97
4.1.1. Xây dựng chương trình mô phỏng chỉnh lưu PWM . 97
4.1.2. Các kết quả mô phỏng chỉnh lưu PWM . 99
4.2. Mô phỏng hệ truyền động Biến tần 4Q-động cơ không đồng bộ ba pha . 100
4.2.1. Xây dựng sơ đồ mô phỏng hệ truyền động trong phần mềm Matlab . 100
4.2.2. Kết quả mô phỏng . . 103
Kết luận và kiến nghị . . 107
Tài liệu tham khảo . . 108
Để tải bản DOC Đầy Đủ xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung:
ỉnh lưu PWMCông suất tác dụng và công suất phản kháng của chỉnh lƣu PWM đƣợc tính
trên tọa độ a , b , c và -
*
e a a b b c c
*
m bc a ca b ab c
p R u.i u i u i u i u i u i
1
q I u.i (u i u i u i ) u i u i
3
(2.11)
Trên tọa độ d - q
Lq Lq Ld Ld m m
Lq Lq Ld Ld
3
p (U i U i ) U I
2
q (U i U i )
(2.12)
uLd
Sd
iLq
usq
Sq
+
uLq -
R+pL
1
pC
1
R+pL
+
-
iLd
+
1 udc -
usd
L
+
+
+
Hình 2.7: Mô hình toán học chỉnh lưu PWM trên hệ toạ độ d-q
L
idc
39
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Nếu ta chọn trục d trùng với trục điện áp UL và điều khiển IL trùng với UL thì
ta có:
Lq Lq Ld m Ld m
3 3
i 0, U 0, U U , i I , q 0
2 2
Đồ thị vector điện áp đƣợc vẽ trên hình 2.8
2.4. PHẠM VI VÀ GIỚI HẠN THAM SỐ CỦA CHỈNH LƢU PWM
2.4.1. Giới hạn cực tiểu của điện áp một chiều
Udcmin > Ud0 = 2,34Ufa (2.13)
Thông thƣờng chọn điện áp một chiều ở giá trị Udc = (1,12 1,3 )Ud0
2.4.2. Giới hạn giá trị điện áp trên điện cảm
Nếu ta biểu diễn điện áp chỉnh lƣu PWM trên tọa độ d-q ta có phƣơng trình
cân bằng điện áp:
Ldq
Ldq
Ldq sdq
dI
L U j LI U
dt
(2.14)
Hình 2.8: Đồ thị vector điện áp chỉnh lưu PWM
q
p(-)
p(+)
q(-)
q(+)
LU
sU
LI
d
Lj LI
40
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Từ phƣơng trình (2.14) ta thấy điện áp trên điện cảm sẽ thay đổi khi vector
dòng điện
LI
biến động. Ta có 8 vector điện áp U0, U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7. Định
nghĩa điện áp tự cảm di
L
dt
tƣơng ứng là Up0, Up1, Up2, Up3, Up4, Up5, Up6, Up7. Biểu
diễn giới hạn làm việc của điện áp trên điện cảm bằng đồ thị vector hình 2.9a, b.
Nếu bộ điều chỉnh dòng điện giữ đƣợc biến động của
LI
xung quanh dòng
điện đặt
LI
đặt. Gọi góc là góc biến động lớn nhất của hai vector Up1 và Up2 ta có
<
Trên đồ thị hình 2.9 chỉ ra nếu = thì
LdqLdq sdq
3
U j Li U
2
(2.15)
iL
q
d
u
1
u
6
u
5
uL
u
3
u
4
u
2
Hình 2.9a: Giới hạn làm việc điện áp của chỉnh lưu PWM
41
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Giả thiết:
sdq dc Ldq m Ldq Ld
2
U U , U U ; i i
3
Điều kiện điện áp một chiều cực tiểu sẽ là
2 2
dc m LdU 3 U ( Li )
(2.16)
Phƣơng trình 2.16 chỉ ra quan hệ giữa điện áp nguồn, điện áp một chiều, dòng
tải và giá trị điện cảm. Từ đó xác định đƣợc giá trị điện cảm cực đại
2 2
dc m
Ld
U U
3L
i
(2.17)
2.5. ƢỚC LƢỢNG CÁC ĐẠI LƢỢNG VECTOR CƠ BẢN
Cấu trúc và phƣơng pháp điều khiển chỉnh lƣu PWM dựa trên phép biến đổi
vector. Chỉnh lƣu PWM sử dụng hai đại lƣợng vector cơ bản là vector điện áp và
vector từ thông ảo. Từ các đại lƣợng đo đƣợc nhƣ dòng điện đầu vào, điện áp một
chiều và trạng thái đóng cắt các van, ta đi ƣớc lƣợng hai đại lƣợng vector cơ bản
trên.
2.5.1. Ước lượng vector điện áp đầu vào
Có thể đo trực tiếp vector điện áp đầu vào, tuy vậy phép đo này bị ảnh hƣởng
rất lớn bởi sự không đối xứng các pha của điện áp lƣới điện, nhiễu lƣới v.v… Do
Hình 2.9b: Giới hạn làm việc điện áp của chỉnh lưu PWM
q
up1
iL
up6
*
LI
IL
up2
up3
up4
up0,7
up5
d
42
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
vậy ngƣời ta thƣờng ƣớc lƣợng vector điện áp thông qua các thông số dòng điện và
thông số trung gian. Một trong các phép ƣớc lƣợng đó là tính điện áp thông qua
dòng điện và công suất.
Có thể thấy rằng khi sử dụng biến điệu vector không gian có hai trạng thái
thông của các khóa Sa Sb Sc là (111) và (000), khi đó công suất tác dụng bằng 0 chỉ
tồn tại công suất phản kháng, cụ thể:
a b c
a b c
a c
c a
di di di
p(t) L i i i 0
dt dt dt
3L di di
q(t) i i 0
dt dt3
(2.18)
Từ 2.18 điện áp đƣợc tính
L LL
2 2
L L L
L L
i iU 01
U qi i
i i
(2.19)
Giá trị góc tọa độ , của điện áp là
L
L
L
U 2 2
L L
L
U 2 2
L L
U
sin
U U
U
cos
U U
(2.20)
2.5.2. Ước lượng vector từ thông ảo
Nếu giả thiết chỉnh lƣu PWM có đầu vào là Udc , đầu ra là máy điện không
đồng bộ ảo, trong đó sức điện động động cơ là điện áp lƣới, điện trở, điện cảm là
thông số cuộn dây stator của động cơ ảo .
43
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Ta có thể định nghĩa vector từ thông móc vòng qua khe hở không khí của
động cơ ảo
L
vector này có thể biểu diễn trên tọa độ - và d - q. Nếu bỏ qua
điện trở R vector
L
sẽ vuông góc với
LU
. Mô hình động cơ ảo và đồ thị vector
đƣợc mô tả trên hình 2.10a, b.
L s i
Hình 2.10: Mô hình động cơ ảo và đồ thị véc tơ từ thông ảo với chỉnh lưư PWM
d
L=t
q
L
id
iq
u1
us
uL
b)
a)
TẢI
Udc
C Ua
Ub
Uc
R
R
R
L
L
L
A
B
C
PWM Chỉnh luu Phía một chiều
M
Phía xoay chiều
Động cơ ảo
44
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Từ đại lƣợng vector từ thông ảo có thể biểu diễn nó trên hệ d - q, khi vector
LI
trùng
LU và trục q, biểu đồ vector và sơ đồ mô tả dòng công suất của chỉnh lƣu
PWM đƣợc biểu diễn trên hình 2.11a,b
Từ thông ảo đƣợc xác định qua vector đầu vào chỉnh lƣu PWM,
SU
L
L s
L
L s
di
U L dt
dt
di
U L dt
dt
(2.21)
Trong đó:
Phía một
chiều
C
B
A
Udc
a) b)
M
Phía xoay
chiều
C
B
A
Udc
Phía một
chiều
Phía xoay
chiều
q
ui
us
uL
iL
d L
L= 0
0
i s
q
ui
us
uL
iL
d L
L= 180
0
i
s
Hình 2.11: Quan hệ giữa điện áp và từ thông ảo với dòng công suất
của chỉnh lưu PWM
45
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
s dc a b c
s dc b c
2 1
U U S S S
3 2
1
U U (S S )
2
(2.22)
L s i
Từ đại lƣợng vector từ thông ảo, có thể biểu diễn nó trên hệ toạ độ d-q, khi
vector
LI
trùng
LU
và trục q thì biểu đồ vector và sơ đồ mô tả dòng công suất của
chỉnh lƣu PWM đƣợc biểu diễn trên hình 2.11a,b.
Từ thông ảo đƣợc xác định qua vector đầu vào chỉnh lƣu PWM ,
sU
- +
+ -
1
T
TN
1
T
1
1
-
-
L
iL
L
iL
Hình 2.15: Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM theo VOC
TN
L
uL
uL
Hình 2.12: Sơ đồ cấu trúc nhận dạng véc tơ từ thông ảo
46
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
L
L s
L
L s
di
U L dt
dt
di
U L dt
dt
(2.21)
Sơ đồ cấu trúc nhận dạng vector từ thông ảo trình bày trên hình 2.12
Trong đó:
s dc a b c
s dc b c
2 1
U U S S S
3 2
1
U U (S S )
2
...