Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu hệ điều khiển ổ từ chủ động tích hợp trong hệ truyền động động cơ bánh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN DANH HUY

NGHIÊN CỨU HỆ ĐIỀU KHIỂN Ổ TỪ CHỦ ĐỘNG TÍCH

HỢP TRONG HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ- BÁNH ĐÀ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Mã số: 9520216

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. BÙI QUỐC KHÁNH

Hà Nội – 2019

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả

trong luận án hoàn toàn trung thực và chưa từng được tác giả khác công bố.

Người hướng dẫn khoa học

PGS.TS Bùi Quốc Khánh

Hà Nội, ngày 24 tháng 05 năm 2019

Tác giả luận án

Nguyễn Danh Huy

ii

LỜI CẢM ƠN

Vượt qua một thử thách dài và khó khăn để có được kết quả này, tôi đã nhận

được sự giúp đỡ, động viên của nhiều người. Tôi rất biết ơn thầy hướng dẫn PGS Bùi

Quốc Khánh đã tận tình hướng dẫn chuyên môn và động viên tôi hoàn thành quyển

luận án. Xin trân trọng cảm ơn các thầy, các cô, các bạn đồng nghiệp tại Bộ môn Tự

động hóa Công nghiệp và nhiều bạn bè trong trường đã hỗ trợ, ủng hộ về mọi mặt

trong quá trình nghiên cứu của tôi. Cảm ơn gia đình đã chia sẻ và tạo mọi điều kiện

để tôi yên tâm hoàn thành công việc nghiên cứu cũng như tất cả công việc cơ quan,

xã hội.

Hà Nội, ngày 24 tháng 05 năm 2019

Nguyễn Danh Huy

iii

MỤC LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT...............................................................................................vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU............................................................................................vii

MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... xv

1. CHƯƠNG 1................................................................................................................1

KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ - BÁNH ĐÀ TÍCH HỢP Ổ TỪ

CHỦ ĐỘNG ......................................................................................................................1

1.1. Lịch sử phát triển hệ tích lũy năng lượng dùng bánh đà .......................................1

1.2. Tổng quan về hệ truyền động động cơ - bánh đà có tích hợp ổ đỡ từ. ...................4

1.3. Phân tích nguyên lý chung hệ TĐ ĐC-BĐ có tích hợp ổ đỡ từ..............................9

1.3.1. Nguyên lý làm việc của bánh đà.....................................................................10

1.3.2. Nguyên lý làm việc của hệ truyền động động cơ – bánh đà.............................11

1.3.3. Nguyên lý làm việc của ổ đỡ từ ......................................................................11

1.4. Tổng quan các phương pháp điều khiển ổ từ chủ động trong hệ truyền động động

cơ-bánh đà. ..................................................................................................................16

1.5. Định hướng nghiên cứu......................................................................................19

1.5.1. Chọn cấu hình ổ từ chủ động .........................................................................19

1.5.2. Xây dựng mô hình điều khiển ổ từ..................................................................22

1.5.3. Thiết kế điều khiển .........................................................................................22

1.5.4. Xây dựng mô hình thử nghiệm........................................................................22

1.6. Kết luận .............................................................................................................22

2. CHƯƠNG 2..............................................................................................................23

XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ - BÁNH

ĐÀ TÍCH HỢP Ổ TỪ CHỦ ĐỘNG..................................................................................23

2.1. Động học quá trình điện cơ của ổ từ. .................................................................23

2.1.1. Động học quá trình điện cơ của ổ từ kép........................................................23

2.1.2. Phương trình trạng thái cho một ổ từ chủ động..............................................25

2.2. Động lực học của hệ ổ từ chủ động trong truyền động động cơ-bánh đà. ...........26

2.2.1. Phân tích lực cho hệ ổ từ. ..............................................................................26

2.2.2. Động lực học của hệ ổ từ chủ động trong hệ tọa độ u, v, w . ..........................30

2.2.3. Chuyển vị điều khiển......................................................................................41

2.2.4. Động lực học của bánh đà nâng bằng ổ từ trong hệ z, θx, θy ..........................44

2.3. Cấu trúc chung hệ điều khiển ổ từ tích hợp trong hệ TĐ ĐC-BĐ........................45

2.4. Phân tích mô hình điều khiển.............................................................................47

2.4.1. Đặc điểm về điều khiển:.................................................................................47

iv

2.4.2. Đặc điểm về hoạt động:.................................................................................48

2.5. Kết luận. ............................................................................................................49

3. CHƯƠNG 3..............................................................................................................50

THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH CHO HỆ Ổ TỪ CHỦ ĐỘNG CỦA TRUYỀN

ĐỘNG ĐỘNG CƠ - BÁNH ĐÀ........................................................................................50

3.1. Phân tích tính phi tuyến của mô hình động lực học ổ từ .....................................50

3.2. Thiết kế tuyến tính hóa cho một ổ từ kép. ...........................................................51

3.3. Thiết kế điều khiển nâng theo mô hình tuyến tính của một cặp ổ từ. ...................56

3.3.1. Tổng hợp mạch vòng điều khiển vị trí. ...........................................................56

3.3.2. Mô phỏng điều khiển nâng theo mô hình tuyến tính của một cặp ổ từ.............57

3.4. Thiết kế điều khiển nâng bánh đà theo mô hình tuyến tính của ổ từ. ...................61

3.4.1. Mô phỏng hệ 3 ổ từ điều khiển tuyến tính.......................................................63

3.5. Nhận xét. ...........................................................................................................70

3.6. Kết luận. ............................................................................................................70

4. Chương 4..................................................................................................................72

THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN CHO HỆ Ổ TỪ CỦA TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ

– BÁNH ĐÀ THEO NGUYÊN LÝ PHẲNG.......................................................................72

4.1. Nguyên lý phẳng và điều khiển phẳng ................................................................72

4.1.1. Định nghĩa hệ phẳng......................................................................................72

4.1.2. Thiết kế quỹ đạo đặt.......................................................................................75

4.2. Thiết kế điều khiển phẳng khi nâng cho hệ ổ từ của truyền động động cơ–bánh đà

theo hệ tọa độ u, v, w....................................................................................................79

4.2.1. Thiết kế điều khiển theo phương pháp tựa phẳng. ..........................................79

4.2.2. Thiết kế điều khiển quá trình nâng lên vị trí cân bằng....................................85

4.2.3. Thiết kế điều khiển duy trì ở vùng vị trí cân bằng...........................................92

4.2.4. Thiết kế bù nhiễu bằng bộ bù feedforward......................................................94

4.3. Thiết kế điều khiển phẳng cho hệ bánh đà-ổ từ trong hệ z, θx, θy ........................96

4.3.1. Điều khiển nâng bánh đà lên vị trí cân bằng. .................................................96

4.3.2. Duy trì bánh đà ở vị trí cân bằng. ..................................................................98

4.3.3. Mô phỏng điều khiển phi tuyến hệ bánh đà ổ từ. ............................................99

4.4. Kết luận, đánh giá............................................................................................100

5. CHƯƠNG 5............................................................................................................101

5.1. Mô tả cấu hình thí nghiệm................................................................................101

5.2. Trình tự thực hiện thí nghiệm:..........................................................................101

5.2.1. Thiết lập ghép nối DSP với các tín hiệu vào/ra điều khiển hệ ổ từ................101

v

5.2.2. Thiết lập ghép nối DSP với các tín hiệu vào/ra điều khiển động cơ truyền động

bánh đà...................................................................................................................104

5.3. Xây dựng giao diện thí nghiệm.........................................................................105

5.3.1. Giao diện thí nghiệm điều khiển theo hệ u, v, w............................................106

5.3.2. Giao diện thí nghiệm điều khiển theo hệ u, v, w............................................108

5.4. Thí nghiệm và lấy kết quả của giai đoạn nâng tĩnh...........................................110

5.4.1. Nâng tĩnh khi điều khiển theo u,v, w.............................................................110

5.4.2. Nâng tĩnh điều khiển theo z, θx, θy. ...............................................................111

5.5. Thí nghiệm khởi động và duy trì tốc độ bánh đà...............................................112

5.6. Thí nghiệm quá trình xả cho bánh đà. ..............................................................114

5.7. Thí nghiệm điều khiển phi tuyến.......................................................................116

5.7.1. Xây dựng giao diện vận hành, giám sát cho phương pháp phi tuyến.............116

5.8. Kết luận. ..........................................................................................................119

6. PHỤ LỤC...............................................................................................................129

6.1. Thông số thiết kế..............................................................................................129

6.2. Thiết kế bánh đà...............................................................................................129

6.3. Thiết kế ổ từ.....................................................................................................131

6.3.1. Tính toán lực nâng cho ổ từ .........................................................................132

6.3.2. Tính toán các thông số nam châm điện. .......................................................133

6.3.3. Chọn cảm biến đo vị trí và hệ đo vị trí. ........................................................135

6.3.4. Thiết kế cụm bệ đỡ bánh đà..........................................................................136

6.3.5. Thiết kế khung vỏ hệ bánh đà:......................................................................137

6.3.6. Cơ cấu lắp cảm biến. ...................................................................................139

6.3.7. Chế tạo, lắp ráp bánh đà, nam châm và cảm biến vị trí................................139

6.3.8. Lắp ráp cụm nắp dưới: ................................................................................139

6.3.9. Lắp ráp cụm nắp trên: .................................................................................140

6.3.10.Lắp ráp bánh đà ..........................................................................................141

6.3.11.Lắp ráp khung vỏ và cảm biến. ....................................................................141

6.4. Thiết kế chế tạo các bộ biến đổi công suất, đo lường và điều khiển cho các ổ từ.

142

6.4.1. Thiết kế mạch khuyếch đại công suất ...........................................................142

6.4.2. Thiết kế mạch điều khiển dòng điện..............................................................147

6.4.3. Hiệu chỉnh bộ điều chỉnh dòng điện .............................................................150

vi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Viết tắt Ghi chú Tiếng Anh Ý nghĩa

FESS Flywheel Energy Store System Hệ thống tích trữ năng lượng

bánh đà

KERS Kinetic Energy Recovery Systems Hệ thống thu hồi năng lượng

bằng động năng

UPS Uninteruptible Power Supply Cấp nguồn không gián đoạn

PWM Pulse Width Modulation Điều chế độ rộng xung

MLS Magnetic Levitation System Hệ thống nâng từ

DSP Digital Signal Proccessing Xử lý tín hiệu số

ADC Analog to Digital Converter Chuyển đổi tương tự sang số

DAC Digital to Analog Converter Chuyển đổi số sang tương tự

SMC Sliding Mode Control Điều khiển chế độ trượt

PID Proportional Integral Derivative Bộ điều khiển tỷ lệ - tích phân

– đạo hàm

DOD Depth of Discharge Độ xả sâu

BBĐ Bộ biến đổi

vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa

Fem N Lực điện từ

m kg Khối lượng bánh đà

g

2

m s/ Gia tốc trọng trường

e m Khe hở không khí

z m Độ lệch vị trí đọc trục

B W / 2

b m Mật độ từ thông

1 2 L L, H Điện cảm cuộn dây nam châm

1 2 R R,  Điện trở cuộn dây nam châm

 Độ từ thẩm của vật liệu sắt từ

 0 Độ từ thẩm của môi trường chân không

r

Độ từ thẩm tương đối

n Số vòng dây

Wa Năng lượng tích trữ

Ka Hệ số tỷ lệ với dòng điện

Kn Hệ số tỷ lệ với độ dịch chuyển

KP Hệ số khuếch đại của bộ điều khiển

KD Hệ số đạo hàm của bộ điều khiển

KI Hệ số tích phân của bộ điều khiển

s Toán tử Laplace

A 2

m Tiết diện mạch từ

 Hệ số cấu tạo nam châm ổ từ

, , F F F u v w N Lực điện từ của các ổ từ tại các góc u v w , ,

, ,

u v w

z z z m Độ lệch vị trí tại các góc bánh đà

Fze N Lực điện từ dọc trục

, M M xe ye Nm Mô men điện từ lật theo trục x, y

,   x y rad Góc nghiêng theo trục x, y

viii

Fzd N Lực nhiễu dọc trục

, M M xd yd Nm Mô men nhiễu theo trục quay x, y

, , x y z J J J 2 N m s . . Mô men quán tính theo các trục x, y, z

r m Bán kính tác động của ổ từ lên bánh đà

D m Đường kính vành ngoài bánh đà

d m Đường kính vành trong bánh đà

H m Chiều dày bánh đà

1 1 1

2 2 2

, ,

, ,

u v w

u v w

i i i

i i i

A Dòng điện các cuộn dây nam châm

0

I A Dòng điện tiền từ hóa (dòng điện lệch)

Tbx s Chu kỳ điều chế độ rộng xung của bộ biến đổi

ix

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Bánh đà đã được thử nghiệm bởi USFS....................................................3

Hình 1.2. Hệ bánh đà do hãng Pillar (Đức) chế tạo.................................................3

Hình 1.3. Hệ thống FES dùng bánh đà của hãng Beacon Power..............................4

Hình 1.4. Một số kiểu FESS cỡ nhỏ dùng bánh đà. ..................................................4

Hình 1.5. Hệ thống động cơ - bánh đà với ổ từ 5 bậc tự do......................................5

Hình 1.6. Cấu tạo hệ thống bánh đà tích trữ năng lượng điển hình..........................9

Hình 1.7. Nguyên tắc cơ bản nam châm điện. ........................................................12

Hình 1.8. Mô hình hệ nâng vật bằng lò xo. ............................................................12

Hình 1.9. Cấu trúc cơ bản của ổ từ chủ động.........................................................13

Hình 1.10. Đặc tính quan hệ lực điện từ theo dòng điện. .......................................15

Hình 1.11. Hệ nâng từ bằng nam châm kép (ổ từ kép)............................................15

Hình 1.12. Cấu hình hệ truyền động động cơ - bánh đà tích hợp ổ từ làm mô hình thử

nghiệm...................................................................................................................20

Hình 1.13. Cấu hình hệ ổ từ của mô hình thử nghiệm. ...........................................21

Hình 2.1. Mô tả ổ từ kép với hai nam châm điện....................................................24

Hình 2.2. Cấu trúc một cơ cấu ổ từ. .......................................................................25

Hình 2.3. Phân tích lực bánh đà trong các hệ tọa độ. ............................................26

Hình 2.4. Tính quy đổi giữa hệ (u, v, w) và (z, ,  x y

) về vị trí và lực. ....................28

Hình 2.5. Mô tả các ổ từ tương đương trong hệ y

( , , ) x

z   .....................................41

Hình 2.6. Tương quan giữa các dòng điện 2 2 2 , ,

z x y

i i i và 2 2 2w , ,

u v

i i i ..........................43

Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý điều khiển ổ từ chủ động trong mô hình truyền động động

cơ -bánh đà............................................................................................................46

Hình 2.8. Cấu trúc điều khiển ổ từ trong hệ ổ từ chủ động trong mô hình truyền động

động cơ -bánh đà...................................................................................................47

Hình 3.1. Quan hệ giữa lực F và dòng điện i của các nam châm điện....................51

Hình 3.2. Nguyên lý ổ từ với dòng điện tiền từ hóa ................................................51

x

Hình 3.3. Cấu trúc điều khiển ổ từ kép khi có dòng tiền từ hóa I0...........................52

Hình 3.4. Đặc tính F(iC) với các giá trị I0 khác nhau..............................................54

Hình 3.5. Cấu trúc ổ từ tại điểm làm việc tuyến tính ..............................................54

Hình 3.6. Đặc tính F(iC) với các giá trị I0 khác nhau khi y=0 (điểm cân bằng). .....55

Hình 3.7. Đặc tính F(y) với các giá trị I0 khác nhau khi iC=0.................................55

Hình 3.8. Đặc tính F(iC) với I0 = 1,8A khi z thay đổi..............................................56

Hình 3.9. Đặc tính F(iC) với I0 = 1,8A tại z=0 (điểm cân bằng).............................56

Hình 3.10. Cấu trúc mạch vòng vị trí lân cận điểm cân bằng.................................57

Hình 3.11. Kết quả mô phỏng điều khiển ổ từ theo mô hình tuyến tính hóa. ...........57

Hình 3.12. Cấu trúc điều khiển đầy đủ cho một ổ từ theo mô hình tuyến tính.........58

Hình 3.13. Mô phỏng ổ từ đơn nâng từ điểm (z 0,01 )  mm tới điểm cân bằng với

mạch vòng dòng điện lý tưởng và không có hạn chế tốc độ lượng đặt....................58

Hình 3.14. Mô phỏng ổ từ đơn nâng từ điểm (z 0,1 )  mm tới điểm cân bằng với mạch

vòng dòng điện lý tưởng và có hạn chế tốc độ lượng đặt........................................59

Hình 3.15. Vị trí (a), dòng điện (b), điện áp (c), của ổ từ với nguồn 250VDC ........60

Hình 3.16. Cấu trúc điều khiển tuyến tính hệ bánh đà ổ từ theo , ,

x y

z   .................63

Hình 3.17. Vị trí , ,

x y

z   (a); w

,z ,z u v

z (b); dòng điện , ,

x y z

i i i  

(c) và w

, ,

u v

i i i (d) với

vị trí ban đầu nằm ngang, không có nhiễu. ............................................................64

Hình 3.18. Vị trí , ,

x y

z   (a); w

,z ,z u v

z (b); dòng điện điều khiển , ,

x y z

i i i  

(c) và

w

, ,

u v

i i i (d) với vị trí ban đầu nghiêng, không có nhiễu ngoài tác động...................65

Hình 3.19. Vị trí , ,

x y

z   (a); w

,z ,z u v

z (b); dòng điện , ,

x y z

i i i  

(c) và w

, ,

u v

i i i (d) với

vị trí ban đầu nghiêng, có nhiễu ngoài tác động lên bánh đà. ................................66

Hình 3.20. Lực nhiễu tác động lên bánh đà tại các góc (a) và dao động vị trí (b). .67

Hình 3.21. Động học bánh đà khi quay..................................................................68

Hình 3.22. Vị trí , ,

x y

z   khi bánh đà không quay (a) và quay (b), có nhiễu. .........68

Hình 3.23. Tốc độ quay và lực nhiễu tác động vào bánh đà khi tăng tốc................69

xi

Hình 3.24. Vị trí , ,

x y

z   khi nâng bánh đà từ vị trí ban đầu xa điểm cân bằng. ....69

Hình 4.1. Cấu trúc tựa phẳng với mô hình ngược làm bộ điều khiển feedforward..73

Hình 4.2. Cấu trúc điều khiển tựa phẳng với 2 bộ điều khiển feedforward và feedback.

..............................................................................................................................74

Hình 4.3. Cấu trúc điều khiển tựa phẳng với khâu tạo quỹ đạo đặt........................74

Hình 4.4. Bộ điều khiển truyền thẳng (tính toán dòng điện đặt). ............................83

Hình 4.5. Cấu trúc điều khiển tựa phẳng cho hệ đối xứng......................................86

Hình 4.6. Quỹ đạo đặt ,

j1 j 2

z z và ** **

, j1 j2 z z ................................................................87

Hình 4.7. Quỹ đạo đặt, quỹ đạo thực khi chưa có khâu bù sai lệch mô hình...........87

Hình 4.8. Khâu bù sai lệch mô hình. ......................................................................88

Hình 4.9. Cấu trúc điều khiển phẳng có bù sai lệch mô hình cho ổ từ góc u...........88

Hình 4.10. Vị trí (a), điện áp (b), dòng điện (c), của ổ từ điều khiển phẳng............89

Hình 4.11. Vị trí (a), điện áp (b), dòng điện (c), của ổ từ điều khiển phẳng............90

Hình 4.12. Vị trí (a), điện áp (b), dòng điện (c), của ổ từ điều khiển phẳng............91

Hình 4.13. Vị trí (a), dòng điện (b), của ổ từ..........................................................93

Hình 4.14. Vị trí các góc (a) khi có lực nhiễu cân bằng tác động (b)......................94

Hình 4.15.Cấu trúc hệ điều khiển tựa phẳng với khâu bù nhiễu feedforward.. .......94

Hình 4.16. Khâu bù nhiễu feedforward. .................................................................95

Hình 4.17. Vị trí (a) và lực nhiễu tác động (b) khi hệ có bù feedforward................95

Hình 4.18. Vị trí các góc u, v, w của bánh đà khi có nhiễu không đối xứng............96

Hình 4.19. Khâu bù sai lệch mô hình và tính toán dòng điện cho trục z. ................97

Hình 4.20. Khâu bù và tính toán dòng điện đặt cho chuyển động

x

 ......................98

Hình 4.21. Cấu trúc điều khiển phẳng hệ ổ từ chủ động trong hệ , ,

x y

z   .............98

Hình 4.22. Vị trí w

,z ,z u v

z (a); , ,

x y

z   (b) khi nhiễu tác động lên bánh đà (c) trong

một quá trình hoạt động của hệ truyền động động cơ – bánh đà ............................99

Hình 5.1. Cấu hình hệ thí nghiệm. .......................................................................101

Hình 5.2. Cấu hình kênh vào đo vị trí cho dS-1104..............................................102

xii

Hình 5.3. Cấu hình kênh ra đặt dòng điện cho dS-1104. ......................................104

Hình 5.4. Cấu hình hệ truyền động động cơ để nạp (quay) và xả (hãm) cho bánh đà.

............................................................................................................................104

Hình 5.5. Biến tấn và trở xả để nạp và xả cho bánh đà ........................................105

Hình 5.6. Giao diện điều khiển tuyến tính theo u, v, w. ........................................106

Hình 5.7. Phần nhập vị trí đặt, hiển thị vị trí thực và sai lệch vị trí mỗi góc.........107

Hình 5.8. Phần nhập các thông số bộ PID điều chỉnh vị trí..................................107

Hình 5.9. Phần hiển thị các giá trị ra của của bộ điều khiển vị trí và của từng thành

phần (P, I, D) của bộ điều chỉnh ..........................................................................107

Hình 5.10. Phần đặt dòng từ hóa I0 và hiển thị dòng điện đặt .............................107

Hình 5.11. Giao diện điều khiển tuyến tính theo z, θx, θy.....................................108

Hình 5.12. Phần giao diện nhập vị trí, góc đặt, hiển thị vị trí và góc thực khi điều

khiển theo z, θx, θy...............................................................................................109

Hình 5.13. Phần nhập các thông số bộ điều chỉnh vị trí. ......................................109

Hình 5.14. Phần hiển thị các giá trị ra của của bộ điều khiển z, θx, θy và giá trị

chuyển đổi sang u, v, w........................................................................................109

Hình 5.15. Phần đặt dòng từ hóa I0 và hiển thị dòng điện đặt..............................109

Hình 5.16. Vị trí và góc nghiêng khi nâng tĩnh theo u, v, w..................................110

Hình 5.17. Vị trí và góc nghiêng khi nâng tĩnh theo z, θx, θy.................................111

Hình 5.18. Vị trí và góc nghiêng khi quay ở 1350 v/phút......................................113

Hình 5.19. Vị trí và góc nghiêng tại thời điểm hãm bánh đà dùng (xả). ...............115

Hình 5.20. Giao diện thử nghiệm thuật toán tạo quỹ đạo đặt. ..............................116

Hình 5.21. Thử nghiệm tạo quỹ đạo đặt vị trí trên ControlDesk...........................117

Hình 5.22. Thử nghiệm tạo quỹ đạo đặt dòng điện trên ControlDesk...................117

Hình 5.23. Tín hiệu ra đặt dòng điện thực của dS1104.........................................118

Hình 5.24. Sai lệch tín hiệu ra đặt dòng điện thực do giới hạn tốc độ tính toán của

dS1104.................................................................................................................118

Hình 6.1. HÌnh dạng bánh đà mô hình. ................................................................129

Hình 6.2. Thiết kế chi tiết bánh đà. ......................................................................131

xiii

Hình 6.3. Thiết kế trục bánh đà............................................................................131

Hình 6.4. Tính chọn kích thước mạch từ. .............................................................133

Hình 6.5. Kích thước mạch từ nam châm. ............................................................134

Hình 6.6. Thiết kế cụm nam châm. .......................................................................134

Hình 6.7. Bố trí lắp ổ từ và ghép nối bánh đà – động cơ/máy phát.......................137

Hình 6.8. Thiết kế khung vỏ ngoài........................................................................138

Hình 6.9. Thiết kế nắp trên và nắp dưới. ..............................................................138

Hình 6.10. Thiết kế cơ cấu lắp cảm biến. .............................................................139

Hình 6.11. Cụm nắp dưới đã lắp ráp....................................................................140

Hình 6.12. Cụm nắp trên đã lắp ráp.....................................................................140

Hình 6.13. Hệ ổ từ - bánh đà – đông cơ đã lắp ráp. .............................................141

Hình 6.14. Lắp đặt khung vỏ và cảm biến. ...........................................................141

Hình 6.15. Sơ đồ nguyên lý ghép nối IR2110 cho mạch lực..................................143

Hình 6.16. Cảm biến đo dòng Hall và cách kết nối. .............................................144

Hình 6.17. Mạch công suất với đo dòng dùng LA25P. .........................................144

Hình 6.18. Sơ đồ mạch lực bộ biến đổi. ...............................................................145

Hình 6.19. Mạch lực bộ băm xung đã lắp ráp. .....................................................146

Hình 6.20. Mạch vòng dòng điện điều khiển các nam châm điện. ........................148

Hình 6.21. Mạch điều khiển dòng điện.................................................................149

Hình 6.22. Mạch điều khiển đã lắp ráp................................................................150

Hình 6.23. Đáp ứng bộ điều khiển dòng điện. ......................................................151

xiv

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1. Thông số mô hình thực nghiệm …………………………………………….42