Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
©TCB
Chương 7: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐCKĐB
I. Các phương pháp ước lượng vận tốc vòng hở
I.1. Phương pháp 1
d
d
Ψ r α
Ψ− r β
Ψ r α dt
−
=
−
=
Ψ− r
s
ωωω r sl
( i Ψ r s βα
)αβ i
L m T r
r
−
−
Trong đó:
Ψ r β dt 2 2 Ψ+Ψ r r α β ( u
) dt
iR ss
α
s α
=Ψ r α
1 2 Ψ r ]α iL σ ss
[ ∫
m
r
−
−
) dt
( u
iR ss
β
=Ψ r β
s β
]β iL σ ss
[ ∫
m
)2
2 r
r
L L L L ( α Ψ+Ψ=Ψ r β
Chứng minh (cách 1): d
d
Ψ r α
Ψ− r β
Ψ r α dt
=
Chứng minh:
ω r
Ψ r β dt 2 2 Ψ+Ψ r r α β
d
d
Ψ r β
Ψ− r α
1
Ψ r β
Ψ r α dt
Ψ r β dt
arctg
=
=
=
=
ω r
φ r
θ s
2
d dt
d dt
d dt
2 Ψ r α
Ψ r α
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎜ ⎝
Ψ r β
1
+
Ψ r α
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎜ ⎝
d
d
Ψ r α
Ψ− r β
Ψ r α dt
=
⇒
ω r
Ψ r β dt 2 2 Ψ+Ψ r r α β
=
Chứng minh:
Ψ− r
s
ω sl
( i Ψ r s βα
)αβ i
L m T r
1 2 Ψ r
i
p
iL
=
Có
và
T e
Ψ rd
sq
sqm
T ωΨ= sl r
r
3 2
L m L
r
r
⇒
=ω sl
2 p3
L T r
T e 2 Ψ r
i
i
−=
+
mà
⇒
=ψ r
iL sm
iL r
r
r
s
L m L
r
nên
)
s
( Ψ r
r
r
r
r
1 ψ+ r L r ⎤ ⎞ ψ ⎟⎟ ⎥ r ⎠ ⎦
p
i
p
xi
−=
( Ψ
r
)s
s
T e
r
L m L
3 2
L m L
3 2
r
r
⎛ ⎜⎜ x −Ψ ⎝
⎞ ⎟⎟ ⎠
p xi p i −= −= + T e 3 2 L m L 1 L 3 2 ⎛ ⎜⎜ x −Ψ ⎝
⎡ ⎢ ⎣
VII.1
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB
⎡ ⎢ ⎣ ⎤ =⎥ ⎦
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
©TCB
)
s
r
⇒
s
( i Ψ r s βα
)αβ i
( xi Ψ r 2 Ψ r
d
i
−
=
ωψ−ψ
Có:
s α
r α
r β
L m T r
ψ r α dt d ψ
= = = Ψ− r ω sl 2 p3 L m T r L m T r L T r 1 2 Ψ r
s β
r β
r α
r β dt
i
−
−
=
⇒
ψ r β
ψ r s βα
ψψ r r βα
2 ωψ r β
L m T r
i − = ωψ+ψ T e 2 Ψ r Chứng minh (cách 2): 1 T r 1 T r L m T r
2 ωψ r α
1 T r 1 T r
i − + = ψ r α ψ r s αβ ψψ r r αβ L m T r
⇒
( i
)
)2
r
( ψψωψ s r βα β
2 r α
d ψ r α dt d ψ r β dt d ψ r β dt
i
−
=
−
⇒
( i
s
2 ωψ r
ψ r β
ψ s r αβ
)βα ψ r
i − = − + + ψ r β ψ r α ψ r s αβ d ψ r α dt
d ψ r β dt
L m T r
⎛ ⎜⎜ ψ r α ⎝
i
−
( i
)
ψ s r αβ
ψ s r βα
−
ψ r α
ψ r β
⎞ −⎟⎟ ⎠ L m T r
d ψ r β dt
d ψ r α dt
−
=
ω
⇒
2 ψ r
2 ψ r
L m T r d ψ r α dt
Chứng minh:
u
=
+
s s
s iR ss
s d ψ s dt
u
=
−
⇒
s s
s iR ss
+
Và
+
r iL rm r iL r r
r =ψ s r =ψ r r s i r
r iL ss
−
)s
s d ψ s dt r iL ss r iL sm 1 ( r s = ψ s L m
r
r
r
1
+
=
−
−
−
r =Ψ r
r s iL sm
r s iL ss
r s ψ s
r s i s
( r s ψ s
)
L L
L L
LL s L
m
m
2 L m LL s
r
m
⎛ ⎜⎜ ⎝
⎞ ⎟⎟ ⎠
r
r
i
⇒
s =Ψ r
s σψ − s
s s
L L
LL s L
r
r
⇒
m L L
s d ψ s dt
s d Ψ r dt
s di s dt
m LL s L
m
r
u
=
−
−
L σ
⇒
s s
s iR ss
s
m L L
s d Ψ r dt
s di s dt
m
⎛ ⎜ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
d
r
u
=
−
−
L σ
iR ss
s
s α
α
Ψ r α dt
L L
di s α dt
m
− σ =
r
s
s β
β
s β dt
m
⎛ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎜ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎟ ⎟ ⎠
VII.2
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB
di u = − − L σ iR ss d Ψ r β dt L L
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
©TCB
r
−
σ−
Hay
( u
) dt
s =Ψ r
s s
s iR ss
iL ss
]s
[ ∫
L L
m
I.2. Phương pháp 2
i
i
−
r α
r β
d ψ r α dt
=
ω
i
i
+
d ψ r β dt ψ r r αα
ψ r r ββ
Trong đó,
)s
s r
−
−
−
)
iL ss
iL ss
β
α
=
ω
i − iL ss 1 ( s = ψ s L m
−
−
iL ss
iL ss
( ψ s α ( ψ s α
d ψ ( r β ψ s β dt ( ) + ψψ r s α β
β
d ψ ) r α dt ) β ψ r
α
r
r
i
Với
s s
s =Ψ r
s σψ − s
r
r
i
=
⇒
ψ r α
σψ − s α
s α
m
r
r
i
=
ψ r β
σψ − s β
s β
L L m L L L L
LL s L m LL s L m LL s L
m
m
với
⇒
s s
s iR ss
u = −
⇒
s d ψ s dt αψ s
α
s α
=
−
( u ( u
)dt )dt
iR ss
βψ s
β
s β
∫ ∫
VII.3
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB
= − iR ss
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
©TCB
Chứng minh:
+
−
r s iR0 = r r
r s j ψω r
+
+
⇒
iR0 = r
r α
ωψ r β
+
−
iR0 = r
r β
ωψ r α
r s d ψ r dt d ψ r α dt d ψ r β dt
i.0
i
=
+
+
⇒
iR r
r β
i r r βα
r β
i ψω r r ββ
i.0
i
=
+
−
iR r
r α
i r r αβ
r α
i ψω r r αα
d ψ r α dt d ψ r β dt
0
i
i
i
−
+
=
−
⇒
r
r α
r β
( i ψω r r βα
)αβ ψ r
d ψ r α dt
d ψ r β dt
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎜ ⎝
i
i
−
r α
r β
d ψ r α dt
=
ω
⇒
i
i
+
d ψ r β dt ψ r r αα
ψ r r ββ
i
=
(7.1a)
ω ω Ψ−Ψ− ω r r α β
s α
II. Ước lượng vận tốc vòng kín Dùng điều khiển thích nghi mô hình (Model Reference Adaptive Control – MRAC) Mô hình thích nghi: ω d Ψ r α dt
L m T r
1 T r
(7.1b)
ω ω Ψ+Ψ− ω r r β α
s β
r
u
=
−
−
L σ
s s
s iR ss
s
ω d Ψ r β dt Mô hình tham khảo: s d Ψ r dt
L L
s di s dt
m
⎛ ⎜ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
[ ] ( ,u,u=Ψ
b
a
r
[ i,i a
] )b
ω
=
(7.2)
)s
s r
βΨr –
αΨr
ω αΨr
βΨr
i
i = 1 T r L m T r
(7.3)
p
Sai số mô hình: r r ) ( ε = ( Ψ×Ψ ω r Hiệu chỉnh sai số: K s
Ít phụ thuộc vào thông số mô hình và các đại lượng hồi tiếp.
VII.4
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB
K =ω + ⎛ ⎜ ⎝ ⎞ ε⎟ ⎠
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
©TCB
Khi đó, tốc độ ω được ước lượng theo sơ đồ sau:
ω
ˆr ωψ s r
)s
r s si
r s si
ε
ω
Mô hình thích nghi hệ pt (7.1)
i
p +
s
từ thông ước lượng
s
rψr
sur
Mô hình tham khảo
Hình 7.1: Sơ đồ nguyên lý bộ ước lượng tốc độ ĐCKĐB ba pha.
i
=
−
−
Từ chương 3, có:
s s
s d ψ r dt
L m T r
1 T r
⎛ ⎜⎜ ⎝
⎞ s ⎟⎟ j ψω r ⎠
K K s r ω r ( ) ( s Ψ×Ψ r r pt (7.2)
⇒
s α
ω ω Ψ−Ψ− ω r r α β
ω d Ψ r α dt
i = L m T r 1 T r
s β
ω ω Ψ+Ψ− ω r r β α
ω d Ψ r β dt
chỉ số “ω” góc trên phải chỉ từ thông được tính trực tiếp từ tốc độ ước lượng ω.
(cid:153) Nhận xét:
(cid:31) Theo hệ phương trình (7.1) thì từ thông rotor (xét trong hệ tọa độ stator)
phụ thuộc vào tốc độ ω.
(cid:31) Mặc khác, bộ ước lượng từ thông đã cho kết quả tương đối chính xác về
giá trị của vector từ thông rotor.
ω
(cid:31) Như vậy, nếu tốc độ ước lượng ω trong phương trình (7.1) khác với tốc độ βΨr ) tính được ở phương trình βΨr ) ước lượng. Sai lệch này
ω , αΨr , αΨr
ω
(7.2)
=
ε = (
)s
thực của động cơ thì vector từ thông ( (7.1) sẽ sai lệch với vector từ thông ( được định nghĩa bằng: r r ) ( Ψ×Ψ ω r
s r
αΨr
ω αΨr
βΨr
βΨr – nếu sai lệch ε càng nhỏ thì tốc độ ước lượng của động cơ sẽ càng gần bằng với tốc độ thực của động cơ.
(cid:31) Bộ ước lượng tốc độ cho động cơ KĐB ba pha sử dụng khâu hiệu chỉnh tích
phân tỉ lệ PI để giảm thiểu sai lệch giữa hai vector từ thông trên:
i
i = L m T r 1 T r
(7.3)
p
VII.5
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB
K =ω + K s ⎛ ⎜ ⎝ ⎞ ε⎟ ⎠
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
©TCB
III. Điều khiển không dùng cảm biến (Sensorless Vector Control - SVC)
Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển định hướng từ thông rotor không dùng cảm ứng vận tốc:
VII.6
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB)
©TCB
Đáp ứng mô phỏng:
120
100
80
toc do dat toc do dap ung toc do uoc luong
60
) s / d a r (
t s e
W
40
20
0
0.5
1
2
2.5
3
0
1.5 tim e (s)
Hình 7..: Đáp ứng của bộ ước lượng tốc độ với mô hình lý tưởng.
120
100
80
toc do dat toc do dap ung toc do uoc luong
60
) s / d a r (
t s e
W
40
20
0
0
0.5
1
2
2.5
3
1.5 tim e (s )
Hình 7..: Đáp ứng của bộ ước lượng tốc độ với mô hình có sai lệch.
VII.7
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB
Chöông 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ
T©B
Đáp ứng trên hệ thực:
VII.8
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB
