Bài giảng Điều khiển máy điện nâng cao - Điều khiển RFOC động cơ ĐB NCVC

1Bài giảng 6 Bài giảng Điều Khiển Máy Điện Nâng Cao Điều khiển RFOC động cơ ĐB NCVC TS. Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK 2 nqnam@hcmut.edu.vn 2Bài giảng 6 Máy đồng bộ NCVC cực ẩn 3Bài giảng 6
Máy đồng bộ có thể được mô tả bằng mô hình IRTF dưới đây, như đã được giới thiệu trước đó.
Với máy cực ẩn, điện cảm từ hóa có thể nằm ở stato hay rôto. Với máy cực lồi, điện cảm từ hóa phụ thuộc vào vị trí của rôto, do đó nên được đặt ở phía rôto. Máy đồng bộ NCVC cực ẩn (tt) 4Bài giảng 6
Mô hình IRTF trên thỏa mãn các phương trình:
Từ thông móc vòng kích từ ψf là một hàm số của dòng điện kích từ if, thông qua điện cảm từ hóa Lm. Nếu có xét đến bão hòa từ thì đây là một hàm phi tuyến. Động cơ đồng bộ NCVC cực ẩn (tt) ( )fxyxmxym msss s sss iiL iL dt diRu += += += rr rrr r rr ψ ψψ ψ σ 5Bài giảng 6
Chuyển pt thứ hai sang hệ tọa độ rôto, và biến đổi: Mô hình tổng quát máy cực ẩn ( ) fxyxsfmxyxmsxymxyxsxys iLiLiLLiL ψψψ σσ +=++=+= rrrrr 6Bài giảng 6
Mômen điện từ:
Các pt trong hệ tọa độ gắn với từ thông rôto: Mô hình cực ẩn định hướng từ thông rôto ( ) smsmsssse iiiLiT rrrrrrr ×=×+=×= ψψψ σ sqfe f dq ss dq s dq ss dq sdq ss dq s iT iL j dt diRu ψ ψψ ψωψ = += ++= rr r r rr 7Bài giảng 6 Mô hình cực ẩn định hướng từ thông rôto (tt) fs sq ssdsssqssq sd ssqsssdssd dt di LiLiRu dt diLiLiRu ψωω ω +++= +−= 8Bài giảng 6 Giản đồ Blondel của máy cực ẩn 9Bài giảng 6 Máy đồng bộ NCVC cực lồi 10Bài giảng 6
Máy đồng bộ cực lồi có thể được mô tả bằng mô hình IRTF dưới đây, với quy ước các điện cảm Lmx và Lmy tương ứng với các thành phần thực và ảo của dòng điện stato.
Với máy đồng bộ NCVC gắn trong như ở slide 9, thành phần Lmy thường lớn hơn Lmx. Điều này ngược với các máy cực lồi thông thường. Máy đồng bộ NCVC cực lồi (tt) 11Bài giảng 6
Mô hình IRTF trên thỏa mãn các phương trình:
Hai thành phần của ψs Máy đồng bộ NCVC cực lồi (tt) ( ) symymy fsxmxmx xy m xy ss xy s s sss iL iiL iL dt diRu = += += += ψ ψ ψψ ψ σ rrr r rr ( ) ( ) sysqsysmysy fsxsdfmxsxsmxsx iLiLL iLiLiLL =+= +=++= σ σ ψ ψψ 12Bài giảng 6
Các pt trên có thể được biểu diễn bởi mô hình sau: Mô hình tổng quát máy cực lồi 13Bài giảng 6
Các pt trong hệ tọa độ gắn với từ thông rôto:
Từ thông stato có thể biểu diễn dưới dạng: Mô hình cực lồi định hướng từ thông rôto ( ) sqsdsqsdsqfe fsqsqsdsd dq s dq ss dq sdq ss dq s iiLLiT ijLiL j dt diRu −+= ++= ++= ψ ψψ ψωψ r r r rr Mômen điện từ Mômen từ trở ( ) fsqsdsqdqssddqs iLLjiL ψψ +−+= rr 14Bài giảng 6 Mô hình cực lồi định hướng từ thông rôto (tt)
Các pt trên cũng có thể được biểu diễn bởi giản đồ vectơ dòng điện và từ thông. 15Bài giảng 6 Mô hình cực lồi định hướng từ thông rôto (tt) fs sq sqsdsdssqssq sd sdsqsqssdssd dt di LiLiRu dt diLiLiRu ψωω ω +++= +−= 16Bài giảng 6 Đặc tính công suất góc của máy đồng bộ
Do thành phần mômen từ trở, đặc tính công suất góc của máy cực lồi bị lệch so với máy cực ẩn (đường nét đứt). 17Bài giảng 6 Cấu trúc bộ điều khiển
Nếu máy không được kích từ bằng nam châm vĩnh cửu thì cần thêm một bộ điều khiển dòng cho dây quấn kích từ.
Trục d được điều khiển để thẳng hàng với từ thông ψf. 18Bài giảng 6 Nguyên tắc điều khiển
Cần đảm bảo góc điều khiển θc bằng với góc quay θm, thông qua một trong hai phương pháp: gián tiếp (IFO, đo góc quay θm) hoặc trực tiếp (DFO, đo vectơ từ thông ψf hoặc vectơ điện áp cảm ứng e). 19Bài giảng 6 Điều khiển máy cực ẩn
Từ mô hình máy cực ẩn được cấp nguồn dòng, có thể rút ra mô hình điều khiển định hướng trường rôto.
Các giá trị ngõ ra của module điều khiển là dòng điện yêu cầu icsd và icsq đối với bộ điều khiển dòng. * * * f e sq Ti ψ = 20Bài giảng 6 Các điều kiện giới hạn vận hành
Các giới hạn: MA, MF, MTPA, và MTPF. 21Bài giảng 6 Các điều kiện giới hạn vận hành (tt)
Maximum Ampere (MA)
Maximum Flux Linkage (MF)
Maximum Torque Per Ampere (MTPA)
Maximum Torque Per Flux max s dq s ii ≤ r ( ) ( )2max22 / sssqscssd Liii ψ=++ ( ) 1/1 max ≤=≤− sqsqnsq iii 0=nsdikhi )/(max ssssq Lui ω= khi scssd ii −= 22Bài giảng 6 Các giới hạn vận hành của máy cực lồi
Máy cực lồi cũng có thể được điều khiển tương tự như máy cực ẩn.
Các giới hạn vận hành bị biến đổi. 23Bài giảng 6 RFOC với bộ nghịch lưu nguồn dòng 24Bài giảng 6 RFOC với bộ nghịch lưu nguồn áp (xem tài liệu)