Nghiên cứu hệ thống điều khiển vị trí động cơ không đồng bộ Rotor lồng sóc với phương pháp điều chế Vecto không gian

i

Hướng dẫn khoa học: Lại Khắc Lãi

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG

NGUYỄN THỊ THU TRANG

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ

KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTOR LỒNG SÓC VỚI PHƯƠNG

PHÁP ĐIỀU CHẾ VECTO KHÔNG GIAN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Thái Nguyên – 2020

Thái Nguyên - 20.....

ii

Hướng dẫn khoa học: Lại Khắc Lãi

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG

NGUYỄN THỊ THU TRANG

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ

KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTOR LỒNG SÓC VỚI PHƯƠNG

PHÁP ĐIỀU CHẾ VECTO KHÔNG GIAN

Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Mã số: 852 02 16

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Người hướng dẫn khoa học

PGS.TS.Lại Khắc Lãi

Thái Nguyên - 2020

iii

Hướng dẫn khoa học: Lại Khắc Lãi

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ............................................................................................. 1

1. Tính cấp thiết của đề tài........................................................................ 1

2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .............................................................. 1

3. Mục tiêu nghiên cứu. ............................................................................ 2

4. Đối tượng nghiên cứu. .......................................................................... 2

5. Phương pháp nghiên cứu: ..................................................................... 2

6. Tên đề tài............................................................................................... 2

7. Bố cục luận văn..................................................................................... 2

CHƯƠNG 1 ........................................................................................ 4

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN ... 4

1.1. BIỂU DIỄN HỆ THỐNG ĐIỆN 3 PHA VÀ PHÉP CHUYỂN ĐỔI

HỆ TRỤC TỌA ĐỘ.................................................................................. 4

1.1.1. Biểu diễn hệ thống 3 pha trên hệ tọa độ tự nhiên (a,b,c)............. 4

1.1.2. Biểu diễn hệ thống 3 pha trên hệ tọa độ quay (α,β)..................... 6

1.1.4. Công thức chuyển đổi Park:....................................................... 14

1.2. BIẾN TẦN:...................................................................................... 15

1.2.1. Tổng quan về biến tần................................................................ 15

1.2.2. Điều chế độ rộng xung tuyến tính.............................................. 16

1.2.3. Điều chế véc tơ không gian ....................................................... 18

1.3. ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN............................................................... 24

1.3.1. Bộ điều khiển PI ........................................................................ 24

1.3.2. Bộ điều khiển cộng hưởng tỉ lệ (PR - Proportional Resonant).. 25

1.3.3. Bộ điều khiển phản hồi trạng thái.............................................. 26

1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ................................................................ 26

CHƯƠNG 2 ...................................................................................... 27

ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BỘ 3 PHA VỚI BIẾN TẦN

ĐIỀU CHẾ VÉC TƠ KHÔNG GIAN.................................................... 27

2.1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA......................................... 27

2.1.1. Tổng quan về cấu tạo, nguyên lý làm việc ................................ 27

iv

Hướng dẫn khoa học: Lại Khắc Lãi

2.1.2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ: ........................... 34

2.2. MÔ HÌNH TOÁN HỌC ĐỘNG CƠ DỊ BỘ 3 PHA ....................... 35

2.3. TỔNG HỢP MẠCH VÒNG TỐC ĐỘ............................................ 41

2.3.1. Tổng hợp mạch vòng dòng điện ................................................ 41

2.3.2. Tổng hợp mạch vòng tốc độ: ..................................................... 43

2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ................................................................ 45

CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG LOGIC MỜ ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ

ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA................................................ 46

3.1. LOGIC MỜ...................................................................................... 46

3.1.1. Khái niệm................................................................................... 46

3.1.2. Các phép toán trên tập mờ ......................................................... 48

3.1.3. Biến ngôn ngữ............................................................................ 50

3.1.4. Luật hợp thành ........................................................................... 51

3.1.5. Các khối cơ bản của bộ điều khiển mờ...................................... 51

3.1.6. Các bước tổng hợp bộ điều khiển mờ........................................ 53

3.2. TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ CHO MẠCH VÒNG VỊ TRÍ 54

3.2.1. Giới thiệu hệ thống .................................................................... 54

3.2.2. Thiết kế bộ điều khiển mờ (FLC - Fuzzy Logic Control) ......... 55

3.3.2. Thông số và kịch bản mô phỏng................................................ 58

3.3.3. Kết quả mô phỏng...................................................................... 59

3.3.4. Nhận xét..................................................................................... 59

3.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ................................................................ 62

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................... 63

v

Hướng dẫn khoa học: Lại Khắc Lãi

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Nguyễn Thị Thu Trang

Sinh ngày 01 tháng 5 năm 1986

Học viên lớp cao học khoá 17 – Kỹ thuật điều khiển và tự động hoá –

Trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông – Đại học Thái

Nguyên.

Hiện đang công tác tại Khoa Điện, Điện lạnh Trường Cao đẳng Cơ điện

và Xây dựng Bắc Ninh.

Tôi xin cam đoan: Bản luận văn: “Nghiên cứu hệ thống điều khiển vị

trí động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc với phương pháp điều chế véc

tơ không gian” do thầy giáo PGS.TS Lại Khắc Lãi hướng dẫn là công trình

nghiên cứu của riêng tôi. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc,

xuất xứ rõ rang. Các số liệu, kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực

và chưa từng ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Nếu sai tôi xin

chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Bắc Ninh, ngày tháng năm 2020

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thu Trang

vi

Hướng dẫn khoa học: Lại Khắc Lãi

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu, được sự động viên, giúp đỡ và hướng

dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Lại Khắc Lãi, luận văn với đề tài “Nghiên

cứu hệ thống điều khiển vị trí động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc với

phương pháp điều chế véc tơ không gian” đã hoàn thành. Tác giả xin bảy

tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến:

Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Lại Khắc Lãi đã tận tình chỉ dẫn, giúp

đỡ tác giả hoàn thành luận văn này.

Phòng quản lý đào tạo sau đại học, các thầy giáo, cô giáo Khoa Công

nghệ Tự động hoá Trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông –

Đại học Thái Nguyên đã giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập cũng

như trong quá trình nghiên cứu đề tài.

Toàn thể các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình và người thân đã quan tâm,

động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận

văn.

Bắc Ninh, ngày tháng năm 2020

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thu Trang

vii

Hướng dẫn khoa học: Lại Khắc Lãi

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

STT Ký hiệu Chú thích

1 ĐCXCBP Động cơ xoay chiều ba pha

2 PWM Điều chế độ rộng xung

3 SVM Điều chế véc tơ không gian

4 SPWM Điều chế độ rộng xung dựa trên sóng mang

(sin)

5 AC Điện áp xoay chiều

6 FLC Điều khiển logic mờ

7 ĐCMC Động cơ một chiều

8 ZSS Zero sequence signal

9 PR Proportional Resonant

10 CB – PWM Carrier Based Pulse With

11 ĐCKĐB Động cơ không đồng bộ