Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Điều khiển động cơ đồng bộ cấp nguồn bởi biến tần đa bậc dùng phương pháp mô hình nội

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

44
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là tìm hiểu về động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, phương pháp mô hình nội điều khiển động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu. Nghiên cứu kết hợp lý thuyết mô hình nội để điều khiển động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Điều khiển động cơ đồng bộ cấp nguồn bởi biến tần đa bậc dùng phương pháp mô hình nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- NGUYỄN TRUNG TRỰC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ CẤP NGUỒN BỞI BIẾN TẦN ĐA BẬC DÙNG PHƢƠNG PHÁP MÔ HÌNH NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã ngành: 60520202 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 03 năm 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- NGUYỄN TRUNG TRỰC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ CẤP NGUỒN BỞI BIẾN TẦN ĐA BẬC DÙNG PHƢƠNG PHÁP MÔ HÌNH NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã ngành: 60520202 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. DƢƠNG HOÀI NGHĨA TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 03 năm 2015
CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. DƢƠNG HOÀI NGHĨA ( Ký ghi rõ họ tên, học hàm, học vi ) Luận văn Thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại Học Công Nghệ TP. HCM ngày … tháng … năm… Thành phần Hội Đồng đánh giá luận văn Thạc sĩ gồm: ( Ghi rõ họ tên, học hàm , học vị của Hội Đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ ) TT Họ và tên Chức Danh Hội Đồng 1 PGS.TS. Trần Thu Hà Chủ tịch 2 TS. Nguyễn Thanh Phƣơng Phản biện 1 3 TS. Nguyễn Minh Tâm Phản biện 2 4 TS. Đinh Hoàng Bách Ủy viên 5 TS. Phạm Đình Anh Khôi Thƣ ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa ( nếu có ) Chủ Tịch Hội Đồng Đánh Giá Luận Văn PGS. TS. Trần Thu Hà
TRƢỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH - ĐTSĐH Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc TP. HCM, ngày… tháng … năm … NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: Nguyễn Trung Trực Giới tính: Nam Ngày , tháng, năm sinh: 29 / 04 / 1982 Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện MSHV: 1341830044 I- Tên đề tài : Điều khiển động cơ đồng bộ cấp nguồn bởi biến tần đa bậc dùng phƣơng pháp mô hình nội. II- Nhiệm vụ và nội dung: ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... III- Ngày giao nhiệm vụ: 18 / 08 / 2014 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 20 / 01 / 2015 V- Cán bộ hƣớng dẫn : PGS.TS. Dƣơng Hoài Nghĩa CÁN BỘ HƢỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH ( Ký và ghi rõ họ tên ) ( Ký và ghi rõ họ tên ) PGS.TS. Dƣơng Hoài Nghĩa
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận Văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận Văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận Văn Nguyễn Trung Trực
ii LỜI CẢM ƠN Xin chân thành gửi lời biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS Dương Hoài Nghĩa. Người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình thực hiện luận văn.Trong quá trình thực hiện luận văn, tuy gặp nhiều khó khăn, nhưng nhờ sự hướng dẫn tận tình của Thầy PGS.TS Dương Hoài Nghĩa , Thầy cũng cung cấp cho tôi những tài liệu vô cùng quý giá để tôi thực hiện trong suốt thời gian làm luận văn. Xin chân thành cám ơn tập thể thầy cô giáo Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP. Hồ Chí Minh, đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho tôi, giúp tôi học tập và nghiên cứu trong quá trình học cao học tại trường. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Phòng Quản Lý Khoa Học - Đào Tạo Sau Đại Học Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP. Hồ Chí Minh, đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và làm luận văn cao học tại trường. Xin chân thành cảm ơn các anh, chị học viên cao học ngành “Kỹ Thuật Điện” đã đóng góp ý kiến giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường. Xin chân thành cảm ơn Bố Mẹ và gia đình cùng những người thân đã động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học cũng như thời gian tôi thực hiện luận văn. Cảm ơn người bạn đời, người bạn đồng hành, đã động viên và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian học tập cũng như hoàn thành tốt luận văn này. TP. Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2015 Người Thực hiện Nguyễn Trung Trực
iii TÓM TẮT Ngày nay tự động hóa phát triển rất mạnh trong điều khiển truyền động điện trong sản xuất đã đặt ra các yêu cầu cao về độ chính sát trong điều khiển của hệ thống. Ngoài các nguồn động lực dùng trong hệ truyền động điện như: khí nén, thủy lực, động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu được sử dụng ngày càng phổ biến. Tuy nhiên động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu là hệ phi tuyến nên việc điều khiển cũng gập nhiều khó khăn. Bên cạnh đó cũng có nhiều phương pháp được áp dụng vào điều khiển hệ phi tuyến và cũng thu được một số kết quả. Trong luận văn này chủ yếu trình bày phương hướng để giải quyết bài toán phi tuyến nói chung và điều khiển tốc độ động cơ đồng bộ nói riêng là phương pháp điều khiển tốc độ động cơ đồng bộ cấp nguồn bởi biến tần đa bậc dùng phương pháp mô hình nội. Sau đó, dùng phần mềm MATLAB/SIMULINK 7.11 để mô phỏng phương pháp trên và đồng thời cho thấy hệ thống đáp ứng tốt với phương pháp. Từ đó, ta sẽ khảo sát tính bền vững của phương pháp điều khiển cũng như thay đổi các thông số động cơ.
iv ABSTRACT Today automation thrives in control of electric drives in production has set high requirements on the accuracy of the observations in the control system. In addition to the power source used in electric drives such as pneumatic, hydraulic, motor synchronous permanent magnet excitation is used increasingly popular. However synchronous motor permanent magnet excitation is nonlinear systems to control and difficult. Besides, there are many methods applied to nonlinear control systems and also obtained some results. In this paper mainly presents directions for solving general nonlinear control and speed synchronous motor in particular methods of speed control synchronous motor powered by a multi-level inverter using the internal model approach. Then, using the software MATLAB / SIMULINK 7:11 to simulation methods and also showed good response systems approach. From there, we will examine the sustainability of control methods as well as changing the motor parameters.
v MỤC LỤC Lời cam đoan ........................................................................................................................ i Lời cảm ơn ........................................................................................................................... ii Tóm tắt luận văn .................................................................................................................iii ABSTRACT ................................................................................................................iv Mục lục ................................................................................................................................. v Danh mục các từ viết tắt ...................................................................................................viii Danh mục các bảng biểu .................................................................................................... ix Danh mục các sơ đồ, hình ảnh ............................................................................................ x Chương 1: Tổng quan về động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu ........................... 1 1.1.Giới thiệu về động cơ đồng bộ.[ 8] ........................................................................ 2 1.2.Tính cấp thiết của đề tài. ........................................................................................ 6 1.3. Mục tiêu và nhiệm vụ. ........................................................................................... 7 1.4. Các phương pháp điều khiển đã có. [ 1 ], [ 2 ]. .................................................... 7 1.4.1. Phương pháp điều khiển dòng dạng chữ nhật . ............................................... 7 1.4.2. Điều khiển vô hướng ( V/f ) không dùng cảm biến. ....................................... 8 1.4.3. Điều khiển vectơ. ............................................................................................. 9 Chương 2: Cơ sở lý thuyết giới thiệu về bộ biến tần đa bậc.[ 5 ], [ 9 ] ..................... 11 ......................................................................................................................................... 2.1.Giới thiệu. ............................................................................................................. 12 2.2. Phân loại. ............................................................................................................. 13 2.3. Các cấu trúc cơ bản của bộ nghịch lưu áp đa bậc. .............................................. 13 2.3.1 Cấu trúc bộ nghịch lưu dạng cascade............................................................ 14 2.3.2 Cấu trúc dùng tụ thay đổi ( Floating Capacitor Multilevel Inverter ). .......... 15 2.4. Các trạng thái đóng ngắt của bộ nghịch lưu áp đa bậc. ...................................... 16 2.4.1. Trạng thái đóng ngắt của bộ nghịch lưu áp ba bậc. ...................................... 16 2.4.2. Trạng thái đóng ngắt của bộ nghịch lưu áp năm bậc. ................................... 17 Chương 3: Ứng dụng phương pháp mô hình nội vào điều khiển động cơ đồng bộ.[ 3 ], [ 4 ], [ 6 ], [ 8 ] .............................................................................................. 19 I.Phương pháp mô hình nội. ....................................................................................... 20
vi I.3.1.Cấu trúc hệ thống điều khiển dùng mô hình nội.. ............................................. 20 I.3.2.Điều kiện ổn định nội......................................................................................... 21 I.3.3.Chất lượng điều khiển. ....................................................................................... 22 I.3.4. Nguyên lý điều khiển IMC phi tuyến đối với động cơ đồng bộ. ..................... 23 II. Động cơ đồng bộ. ................................................................................................... 24 II.3.1. Các phương trình cơ bản. ................................................................................ 24 II.3.2. Mô hình trạng thái của động cơ trên hệ tọa độ rotor (d-q). ............................ 25 II.3.3. Mômen điện từ. ................................................................................................ 26 II.3.4. Xây dựng mô hình động cơ đồng bộ. .............................................................. 26 II.3.5. Xây dựng mô hình thuận . ............................................................................... 28 II.3.6. Xây dựng mô hình ngược . .............................................................................. 30 II.3.7. Xây dựng bộ inverter 3 bậc..................................................................................... 33 II.3.8.Xây dựng bộ lọc IMC. ...................................................................................... 37 II.3.9. Kết quả mô phỏng............................................................................................ 38 II.3.9.1. Thông số động cơ dùng làm mô phỏng. ....................................................... 38 II.3.9.2. Đáp ứng danh định. ...................................................................................... 39 II.3.9.3. Khảo sát tính bền vững [ 2 ], [ 4 ] .............................................................. 42 II.3.9.3.1. Tính bền vững đối với R s ......................................................................... 42 II.3.9.3.2. Tính bền vững đối với Ls . ........................................................................ 47 II.3.9.3.3. Tính bền vững đối với J. ............................................................................ 51 II.3.9.3.4. Tính bền vững khi thay đổi tất cả thông số động cơ. ................................ 55 II.3.9.3.5 Đáp ứng khi thay đổi tải. ............................................................................ 57 Kết luận ........................................................................................................................... Chương 4: Kết Luận ................................................................................................ 61 Tài Liệu Tham Khảo
vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT PMW Pulse Width Modulation DTFC điều khiển trực tiếp moment và từ thông. PM-SM động cơ đồng bộ kích từ nam chăm vĩnh cửu RSM động cơ đồng bộ từ trở. VSI Voltage Source Inverter CSI Current Source Inverter BJT Bipolar Juncition Transistor MOSFET Metal Oxide Simiconductor Field Effect Transistor IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor GTO Gate Turn Off Thyristor IGCT Integrated Gate Commutated Thyristor SCR Sillicon Controlled Rectifier NPC : Neutral Point Clamped. IMC: Internal Model Control PD: Phase Disposition PID: Proportional–Integral–Derivative
viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1: Bảng trạng thái đóng ngắt nghịch lưu 3 bậc 1 pha. ..................................... 16 Bảng 2: Bảng trạng thái đóng ngắt nghịch lưu 5 bậc 1 pha. ..................................... 17 Bảng 3: Bảng khảo sát tính bền vững khi dùng phương pháp mô hình nội. ............. 59
ix DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Động cơ đồng bộ rôto cực lồi ...................................................................... 4 Hình 1.2: Động cơ đồng bộ rôto cực ẩn ....................................................................... 5 Hình 1.3: Hệ thống điều khiển dòng dạng chữ nhật .................................................... 7 Hình 1.4: Điều khiển vô hướng ( V/f ) với khâu bù góc tải ........................................ 8 Hình 1.5: Điều khiển vectơ .......................................................................................... 9 Hình 1.6: Điều khiển trực tiếp từ thông và mômen. .................................................. 10 Hình 2.1: Bộ nghich lưu áp đa bậc dạng Cascade. .................................................... 14 Hình 2.2: Cấu trúc bộ nghịch lưu dạng ghép. ............................................................ 15 Hình 2.3: Cấu trúc bộ nghịch lưu áp dạng tụ thay đổi. .............................................. 15 Hình 2.4: Bộ nghịch lưu 3 bậc 1 pha. ........................................................................ 16 Hình 2.5: Bộ nghịch lưu 5 bậc 1 pha. ........................................................................ 17 Hình 3.1: Sơ đồ điều khiển mô hình nội. ................................................................... 20 Hình 3.2: Sơ đồ khối điều kiện ổn định nội. .............................................................. 21 Hình 3.3: Biến đổi sơ đồ điều khiển mô hình nội ( H.a) thành sơ đồ điều khiển tương đương ( H.b ). ................................................................................................... 21 Hình 3.4: Biến đổi sơ đồ điều khiển truyền thống ( H.a ) thành sơ đồ điều khiển mô hình nội ( H.b ). .......................................................................................................... 22 Hình 3.5: Sơ đồ điều khiển mô hình nội. ................................................................... 22 Hình 3.6. Mô hình điều khiển động cơ đồng bộ dùng mô hình nội. ......................... 23 Hình 3.7: Mô hình đơn giản của động cơ đồng bộ ba pha rôto cực lồi..................... 24 Hình 3.8: Mô hình đơn giản của động cơ đồng bộ ba pha rôto cực ẩn. .................... 24 Hình 3.9 : Sơ đồ chi tiết khối mô hình động cơ. ........................................................ 28 Hình 3.10: Mô hình động cơ. ..................................................................................... 28 Hình 3.11: Sơ đồ chi tiết khối mô hình thuận. ........................................................... 30 Hình 3.12: Mô hình thuận. ......................................................................................... 30 Hình 3.13: Sơ đồ chi tiết mô hình ngược. ......................................................................... 32 Hình 3.14: Mô hình ngược. ........................................................................................ 32 Hình 3.15: Sơ đồ bộ inverter 3 bậc ............................................................................ 33 Hình 3.16: Sơ đồ chi tiết các khối bên trong bộ inverter 3 bậc. ................................ 33
x Hình 3.17: Sơ đồ chi tiết các khối bên trong bộ biến tần 3 bậc................................. 34 Hình 3.18: Sơ đồ chi tiết các khối bên trong bộ nghịch lưu 3 bậc. ........................... 34 Hình 3.19: Sơ đồ chi tiết các khối IGBT. .................................................................. 35 Hình 3.20: khối chuyển đổi từ abc sang alpha, beta. ................................................. 35 Hình 3.21: khối chuyển đổi từ alpha, beta sang abc. ................................................. 36 Hình 3.22: Khối chuyển đổi từ alpha, beta sang dq................................................... 36 Hình 3.23: Khối chuyển đổi từ dq sang alpha, beta................................................... 36 Hình 3.24: Khối bộ lọc IMC ...................................................................................... 37 Hình 3.25: Sơ đồ chi tiết khối bộ lọc IMC ................................................................ 37 Hình 3.26: Sơ đồ mô phỏng hệ thống điều khiển động cơ dùng mô hình nội. ......... 38 Hình 3.27: Đáp ứng tốc độ. ........................................................................................ 39 Hình 3.28: Đáp ứng dòng điện isd . ........................................................................... 39 Hình 3.29: Đáp ứng dòng điện i sq ............................................................................ 40 Hình 3.30: Đáp ứng Moment. .................................................................................... 40 Hình 3.31: Đáp ứng dòng điện pha a stator. .............................................................. 41 Hình 3.32: Đáp ứng dòng điện 3 pha stator ............................................................... 41 Hình 3.33a: Đáp ứng tốc độ khi Rsmíi  0.9 Rscò ..................................................... 42 Hình 3.33b: Đáp ứng dòng điện isd khi Rsmíi  0.9 Rscò ........................................ 43 Hình 3.33c: Đáp ứng moment khi Rsmíi  0.9 Rscò . ................................................ 43 Hình 3.33d: Đáp ứng dòng điện pha a stator khi Rsmíi  0.9 Rscò .......................... 44 Hình 3.34a: Đáp ứng tốc độ khi Rsmíi  2.1Rscò ..................................................... 44 Hình 3.34b: Đáp ứng dòng điện isd khi Rsmíi  2.1Rscò ........................................ 45 Hình 3.34c: Đáp ứng moment khi Rsmíi  2.1Rscò ................................................. 45 Hình 3.34d: Đáp ứng dòng điện pha a stator khi Rsmíi  2.1Rscò . ......................... 46 Hình 3.35a: Tốc độ khi Lsdmíi  0.9 Lsdcò , Lsqmíi  0.9 Lsqcò . ............................ 47 Hình 3.35b: Dòng điện isd khi Lsdmíi  0.9 Lsdcò , Lsqmíi  0.9 Lsqcò .................. 48 Hình 3.35c: Moment Me khi Lsdmíi  0.9 Lsdcò , Lsqmíi  0.9 Lsqcò ..................... 48 Hình 3.36a: Tốc độ khi Lsdmíi  1.6 Lsdcò , Lsqmíi  1.6 Lsqcò .............................. 49
xi Hình 3.36b: Dòng điện isd khi Lsdmíi  1.6 Lsdcò , Lsqmíi  1.6 Lsqcò ................. 49 Hình 3.36c: Moment Me khi Lsdmíi  1.6 Lsdcò , Lsqmíi  1.6 Lsqcò . .................... 50 Hình 3.37a: Tốc độ khi J míi  0.7 J cò . .................................................................... 51 Hình 3.37b: Dòng điện isd khi J míi  0.7 J cò ......................................................... 52 Hình 3.37c: Moment Me khi J míi  0.7 J cò ............................................................. 52 Hình 3.38a: Tốc độ khi J míi  2.1J cò ...................................................................... 53 Hình 3.38b: Dòng điện isd khi J míi  2.1J cò . ........................................................ 53 Hình 3.38c: Moment Me khi J míi  2.1J cò ............................................................. 54 Hình 3.39a: Tốc độ khi thay đổi hết thông số............................................................ 55 Hình 3.39b: Dòng điện isd khi thay đổi hết thông số ............................................... 56 Hình 3.39c: Moment Me khi thay đổi hết thông số ................................................... 56 Hình 3.40a: Tốc độ khi tải thay đổi ........................................................................... 57 Hình 3.40b: Dòng điện isd khi thay đổi tải ............................................................... 58 Hình 3.40c: Moment Me khi thay đổi tải ................................................................... 58
1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU.
2 1.1.Giới thiệu về động cơ đồng bộ. Trong những năm gần đây vấn đề tự động hóa phát triển rất nhanh, việc điều khiển truyền động điện trong sản xuất đồi hỏi cao về độ chính xác điều khiển cũng như các đáp ứng động của hệ thống. Để cho hệ thống truyền động được ổn định và bền vững cao cần phải có một phương pháp điều khiển thích hợp và hiệu quả. Động cơ điện thường dùng trong sản xuất là động cơ không đồng bộ do giá thành thấp, dễ bảo quản và cấu tạo đơn giản. Tuy nhiên, động cơ không đồng bộ nói chung hay động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu nói riêng trong những năm gần đây đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực truyền động điện nhờ các ưu điểm nhất định và có thể so sánh với động cơ không đồng bộ trong nhiều lĩnh vực truyền động điện. Ƣu điểm: [ 2 ], [ 8 ], [ 10 ] - Động cơ điện đồng bộ do được kích thích bằng nguồn điện một chiều nên có thể làm việc với hệ số cosφ = 1 và không cần lấy công suất phản kháng từ lưới điện, kết quả là hệ số công suất của lưới điện được nâng cao, làm giảm điện áp rơi và tổn hao công suất trên đường dây. - Ít chịu ảnh hưởng đối với sự thay đổi điện áp của lưới điện do mômen của động cơ điện đồng bộ tỉ lệ với U trong khi mômen động cơ điện không đồng bộ tỉ lệ với U 2 . - Hiệu suất động cơ đồng bộ cao hơn động cơ không đồng bộ. - Động cơ đồng bộ là hệ số công suất được điều khiển một cách đơn giản bằng cách thay đổi dòng điện trường. Đây cũng là lý do tại sao trong các cơ sở công nghiệp lớn, một phần tải thường được điều khiển bằng các động cơ đồng bộ, vận hành với hệ số công suất sớm pha để có hệ số công suất cao trong toàn cơ sở công nghiệp đó Nhƣợc điểm: [ 2 ], [ 8 ], [ 10 ] - Cấu tạo phức tạp. - Giá thành cao. - Việc mở máy động cơ đồng bộ cũng phức tạp hơn và việc điều khiển tốc độ chỉ có thể thực hiện bằng cách thay đổi tần của số nguồn điện. Bên cạnh đó thì động cơ đồng bộ là một hệ phi tuyến nhiều biến, việc điều
3 khiển động cơ đặt ra nhiều khó khăn do lý thuyết điều khiển hệ phi tuyến còn chưa hoàn chỉnh cho trường hợp tổng quát. Có nhiều phương pháp đã được áp dụng vào điều khiển đông cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu, các phương pháp này cũng thu được một số kết quả nhất định. Tuy nhiên một trong những phương pháp giải quyết bài toán phi tuyến nói chung và điều khiển động cơ đồng bộ nói riêng, là phương pháp điều khiển cấp nguồn bởi biến tần đa bậc dùng mô hình nội. Kết quả này sẽ được chứng minh qua kết quả mô phỏng và thực nghiệm. Do tốc độ của động cơ đồng bộ liên quan chặt chẽ với tần số nguồn cấp cho stator nên để điều khiển tốc độ của động cơ đồng bộ phải sử dụng biến tần [ 1 ]. Do động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu là một hệ phi tuyến nhiều biến, việc điều khiển động cơ rất phức tạp, đòi hỏi phải tính toán nhiều. Mặt dù được biết từ lâu, nhưng động cơ đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu chỉ được quan tâm trong hệ thống truyền động khi kỹ thuật van bán dẫn công suất lớn và kỹ thuật vi xử lý phát triển. Do vậy, việc điều khiển động cơ này đã thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu, và nhiều phương pháp cũng đã được giới thiệu trên các tạp chí. Động cơ đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu hoặc động cơ đồng bộ từ trở thường sử dụng cho các động cơ công suất nhỏ hoặc trung bình ( thường khoảng 50 – 100Kw trở xuống ) và các động cơ rôto kích từ thường được dùng cho các ứng dụng công suất trung bình và cao ( hàng trăm kW, MW đến hàng trăm MW ). Các dạng rôto của động cơ đồng bộ thường gặp. - Tích cực:  Kích từ nam châm vĩnh cửu.  Cuộn kích từ. - Thụ động:  Từ trở biến thiên. Ngoài ra rôto động cơ còn được phân loại theo cực lồi hoặc cực ẩn.
4 Hình 1.1: Động cơ đồng bộ rôto cực lồi a) Rô to kích từ ; b) Rô to nam châm vĩnh cửu
5 Hình 1.2: Động cơ đồng bộ rôto cực ẩn b) Rô to kích từ ; b) Rô to nam châm vĩnh cửu 1.2.Tính cấp thiết của đề tài. Động cơ đồng bộ có những điểm như hiệu suất, Cos  cao, tốc độ ít phụ thuộc vào điện áp. Tuy nhiên việc điều khiển động cơ đồng bộ còn tương đối khó khăn, do đặc tính phi tuyến mạnh. Những khó khăn trong việc ứng dụng động cơ đồng bộ là làm thế nào để dễ dàng điều khiển tốc độ như việc điều khiển động cơ một chiều. Vì