Bài giảng Điều khiển máy điện nâng cao - Mô hình động của động cơ KĐB

1Bài giảng 4 Bài giảng Điều Khiển Máy Điện Nâng Cao Mô hình động của động cơ KĐB TS. Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK 2 nqnam@hcmut.edu.vn 2Bài giảng 4
Cách tiếp cận dựa trên các khái niệm ITF và IRTF để xây dựng mô hình động của động cơ KĐB.
Mô hình động của động cơ KĐB không có từ tản.
Mô hình động của động cơ KĐB có từ tản, định hướng theo từ thông rôto hoặc từ thông stato.
Mô hình tổng quát của động cơ KĐB, định hướng theo từ thông. Giới thiệu 3Bài giảng 4 Cấu trúc động cơ KĐB rôto lồng sóc 4 cực 4Bài giảng 4
Khi không xét từ thông tản trong các dây quấn, mô hình dưới đây được rút ra từ quá trình vật lý trong máy.
Máy biến áp quay lý tưởng (IRTF) được dùng để thể hiện sự khác biệt điện áp lẫn tần số ở phía stato và phía rôto của động cơ. Mô hình động của động cơ KĐB không có từ tản 5Bài giảng 4
Mô hình động có thể hiện thực. Mô hình động không có từ tản (tt) 6Bài giảng 4
Dựa vào giản đồ vectơ ở hình bên, có thể rút ra các phương trình mô tả động cơ như sau: Mô hình định hướng trường không có từ tản ( ) dqmmsdqrr dq m dq r dq s m dq m dq m dq mdq ss dq s jiR dt d ii L j dt diRu ψωωψ ψ ψωψ rr r rr r r r rr −−= −= ++= 7Bài giảng 4
Đồng nhất phần thực của hai vế, ta rút ra được mô hình của động cơ trên trục d, thỏa mãn các pt sau: Mô hình định hướng trường không có từ tản (tt) rdr m rdsd m m m sdssd iR dt d ii L dt diRu = −= += ψ ψ ψ 8Bài giảng 4
Đồng nhất phần ảo của hai vế, ta rút ra được mô hình của động cơ trên trục q, thỏa mãn các pt sau, và được biểu diễn như sơ đồ dưới đây: Mô hình định hướng trường không có từ tản (tt) mmrqrms rqsq mssqssq iR ii iRu ψωψω ψω += = += 9Bài giảng 4
Từ đó rút ra mô hình định hướng trường của động cơ, được cấp nguồn dòng is. Mô hình định hướng trường không có từ tản (tt) 10Bài giảng 4
Khi xét từ thông tản trong các dây quấn, mô hình dưới đây được rút ra từ quá trình vật lý trong máy.
Sự có mặt của các điện cảm tản có thể dẫn đến các khó khăn khi mô phỏng động cơ, vì sự xuất hiện của các vòng đại số trong mô hình hiện thực. Mô hình IRTF cơ bản có từ tản 11Bài giảng 4
Mô hình tổng quát được xây dựng dựa trên mô hình 3 điện cảm, với sự có mặt của máy biến áp lý tưởng (ITF) để thể hiện sự khác biệt cấp điện áp giữa stato và rôto.
Chú ý các đại lượng có chỉ số R là các đại lượng quy đổi về mạch stato. Mô hình IRTF tổng quát 12Bài giảng 4
Tham số a được xác định thỏa mãn các giới hạn sau:
Các điện cảm trong mô hình được định nghĩa Mô hình IRTF tổng quát (tt) m s r m L L a L L ≤≤ mM r m rR m s mS aLL L L aaLL a L LLL =       −=       −= σ σ 13Bài giảng 4
Thứ tự bố trí của ITF và IRTF có thể được hoán đổi mà không ảnh hưởng đến hoạt động của mô hình, dẫn đến mô hình tổng quát dưới đây.
Chú ý các đại lượng có chỉ số R là các đại lượng quy đổi về mạch stato. Mô hình IRTF tổng quát (tt) 14Bài giảng 4
Các phương trình biểu diễn mô hình: Mô hình IRTF tổng quát (tt) dt diR ii L iL iL dt diRu xy Rxy RR Rs M M RRMR sSMs s sss ψ ψ ψψ ψψ ψ σ σ r r rr r rrr rrr r rr +−= −= −= += += 0 15Bài giảng 4
Tính tổng quát của mô hình được thể hiện bởi hệ số a.
a = Lm/Lr: khi đó LσR = 0 và từ thông từ hóa bằng với từ thông rôto. Mô hình này chính là mô hình IRTF định hướng theo từ thông rôto.
a = 1: Đây là mô hình gốc có 5 tham số.
a = Ls/Lm: khi đó LσS = 0 và từ thông từ hóa bằng với từ thông stato. Mô hình này chính là mô hình IRTF định hướng theo từ thông stato. Mô hình IRTF tổng quát (tt) 16Bài giảng 4
L−1 là ma trận điện cảm nghịch đảo. Mô hình IRTF tổng quát (tt) 17Bài giảng 4 Mô hình IRTF định hướng từ thông rôto 18Bài giảng 4 Mô hình IRTF định hướng từ thông stato dt diR ii L iL dt diRu xy Rxy RR Rs M s sRRs s sss ψ ψ ψψ ψ σ r r rr r rrr r rr +−= −= += += 0 19Bài giảng 4
Sử dụng giản đồ vectơ dưới đây, có thể biểu diễn hệ pt mô tả động cơ như trong slide tiếp theo. Mô hình định hướng trường tổng quát 20Bài giảng 4
Sử dụng từ thông từ hóa làm biến trung gian: Mô hình định hướng trường tổng quát (tt) ( ) dqRmsdqRR dq R dq R dq s M M dq RRM dq R dq sSM dq s dq ss dq sdq ss dq s jiR dt d ii L iL iL j dt diRu ψωωψ ψ ψψ ψψ ψωψ σ σ rr r rr rr rr r r rr −−= −= −= += ++= 21Bài giảng 4
Mô hình của máy theo trục d Mô hình định hướng trường tổng quát (tt) ( ) RdRRqRmsRdRm Rdsd M M Msd ssqsssdssd iRiL dt diL dt d ii L dt d dt diLiLiRu +−−= −= ++−= σσ σσ ωω ψ ψ ψ ω 22Bài giảng 4
Mô hình của máy theo trục q Mô hình định hướng trường tổng quát (tt) ( ) MmRqRRdRmsRqRq Rqsq qsdss sq ssqssq iRiL dt di Le ii eiL dt di LiRu ψωωω ω σσ σσ ++−+= = +++= 23Bài giảng 4
Kết hợp mô hình trên cả hai trục d và q. Mô hình định hướng trường tổng quát (tt) 24Bài giảng 4
Xét a = Lm/Lr, dẫn đến LσR = 0. Mô hình định hướng từ thông rôto 25Bài giảng 4
Xét a = Ls/Lm, dẫn đến Lσs = 0. Mô hình định hướng từ thông stato