LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn thạc sỹ “Điều khiển cực đại moment động cơ
nam châm vĩnh cửu chìm ứng dụng cho ô tô điện” là công trình của tôi và được thực
hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Tạ Cao Minh. Các số liệu và kết quả là hoàn toàn
trung thực.
Để hoàn thành luận văn này, tôi chỉ sử dụng các tài liệu được ghi trong danh mục
“Tài liệu tham khảo” và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác. Nếu phát
hiện có sự sao chép tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Hà Nội, ngày tháng năm
Học viên
Trần Lam Giang
LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được hoàn thành tại trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc của mình đến các
thầy cô trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Đặc biệt là các thầy cô của bộ môn Tự động
hóa và Điều khiển tự động, những người đã dìu dắt, truyền dạy, chia xẻ và định hướng
để em có được kiến thức, sự hiểu biết về nghề nghiệp như ngày hôm nay.
Em xin trân trọng tỏ lòng biết ơn của mình đến Thầy Tạ Cao Minh. Không chỉ là
người hướng dẫn luận văn này, thầy còn là người tạo cảm hứng về tác phong trong công
việc cũng như truyền cho em nhiệt huyết để theo đuổi con đường học tập và nghiên cứu
khoa học.
Chân thành cảm ơn bạn Nguyễn Bảo Huy, bạn Đỗ Văn Hân về nhưng trao đổi
thẳng thắn cùng những góp ý sâu sắc và bổ ích trong luận văn.
Cảm ơn các bạn sinh viên học tập và nghiên cứu tại trung tâm CTI về sự hỗ trợ
nhiệt tình dành cho tôi trong học tập và nghiên cứu tại đây. suốt quá trình tôi
Cuối cùng, tình yêu của cho gia đình, đặc biệt là con gái Diệu tôi xin dành mình
Linh.
i
M C ỤC LỤ
DANH M C HÌNH V ............................................................................................................ Ụ Ẽ iii
DANH M C B ................................................................................................................. Ụ ẢNG iv
DANH M C T Ụ Ừ VIẾ ẮT T T ...................................................................................................... v
L U ........................................................................................................................... vi ỜI NÓI ĐẦ
CHƯƠNG I. TỔ Ề ĐỘNG CƠ ĐỒ Ộ NAM CHÂM VĨNH CỬNG QUAN V NG B U ................ 1
1.1. Khái quát động cơ đồ ộ vĩnh cửng b nam châm u ............................................................... 1
1.2. Mô hình hóa động cơ PMSM ............................................................................................ 4
1.2.1. Điệ ả ủa động cơ PMSMn c m c ................................................................................... 4
1.2.1.1. Điệ ả ủa động cơ SPMSMn c m c .......................................................................... 5
1.2.1.2. Điệ ả ủa động cơ IPMSMn c m c ........................................................................... 6
1.2.2. Phương trình điện áp động cơ SPMSM ..................................................................... 7
1.2.2.1. Phương trình điện áp động cơ SPMSM trong hệ ọa độ t abc .............................. 7
1.2.2.2. Phương trình điệ ệ ọa độ đứng yên αβn áp SPMSM trong h t .............................. 9
1.2.2.3. Phương trình điệ ệ ọa độ đồ ộn áp SPMSM trong h t ng b dq .............................. 11
1.2.3. Phương trình điện áp IPMSM ................................................................................. 12
1.2.3.1. T thông móc vòng trong IPMSM ................................................................... 12 ừ
1.2.3.2. Chuy i ma tr n t ................................................................................. 14 ển đổ ậ ừ trở
1.2.3.3. Phương trình điện áp động cơ IPMSM trong hệ ọa đứng yên αβ t .................... 16
1.2.3.4. Phương trình điện áp động cơ IPMSM trong hệ ọa độ đồ ộ t ng b dq ................. 16
1.2.4. Phương trình moment động cơ PMSM ................................................................... 18
1.2.5. Phương trình độ ọc động cơ PMSMng h .................................................................. 19
CHƯƠNG II. ĐIỀ ỂN ĐỘNG CƠ ĐỒ ỘU KHI NG B ............................................................... 20
2.1. Các vùng làm vi c c .......................................................................... 20 ệ ủa động cơ PMSM
2.1.1. Vùng moment không đổi ......................................................................................... 20
2.1.2. Vùng công su i ....................................................................................... 21 ất không đổ
2.2. Các phương pháp điề ển động cơ đồ ộu khi ng b ............................................................... 28
2.2.1. Điề ển vô hướu khi ng U/f ........................................................................................ 28
2.2.2. Phương pháp điề ể ự ếu khi n tr c ti p moment DTC ..................................................... 30
ii
2.2.3. Điề ể ự ừu khi n vector t a t thông rotor FOC .............................................................. 30
CHƯƠNG III. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀ ỂN MTPA CHO ĐỘNG CƠ IPMSMU KHI ................ 33
3.1. Khái ni u khi n MTPA .......................................................................................... 33 ệm điề ể
3.2. Khái quát các k thu t áp d u khi n MTPA ................................................ 35 ỹ ậ ụng trong điề ể
3.3. Phương pháp điề ể ự ệu khi n MTPA d a trên quan h id, iq .................................................. 37
3.3.1. Gi i h n làm vi c c ................................................................................ 37 ớ ạ ệ ủa động cơ
3.3.2. Phương pháp điề ểu khi n MTPA cho IPMSM ......................................................... 39
CHƯƠNG IV. TÍNH TOÁN CÁC MẠCH VÒNG ĐIỀ Ể Ỏ ỆU KHI N VÀ MÔ PH NG H
THỐNG ..................................................................................................................................... 41
4.1. Thi t k m u khi n ...................................................................... 41 ế ế ạch vòng điề ển dòng điệ
4.2. Mô ph ng h ỏ ệ thống ......................................................................................................... 44
4.2.1. Các tính toán cơ bản ................................................................................................ 44
4.2.2. Mô ph ng và k t qu ............................................................................................... 49 ỏ ế ả
K T LU N ................................................................................................................................ 55 Ế Ậ
TÀI LI U THAM KH O ......................................................................................................... 56 Ệ Ả
PHỤ Ụ L C .................................................................................................................................. 58
A. Kh i t o các tham s ......................................................................................................... 58 ở ạ ố
B. Tính toán đường MTPA .................................................................................................... 59
C. Qu ng gi i h ......................................................... 60 ỹ đạo tính toán đườ ớ ạn moment động cơ
D. Mô hình mô ph ng ............................................................................................................ 61 ỏ
iii
D HÌNH V ANH MỤC Ẽ
Hình 1.1. M t c t cặ ắ ủa động cơ PMSM. ...................................................................................... 1
Hình 1.2. Cấu trúc động cơ PMSM: (a) SPMSM, (b) ISMSM, (c) IPMSM, (d) IPMSM (Từ
thông t p trung)ậ .......................................................................................................................... 3
Hình 1.3. Đườ ẫ ừ ụ ụng d n t thông SPMSM. (a) theo tr c d. (b) theo tr c q. ................................... 5
Hình 1.4. Đườ ẫ ừ ụ ụng d n t thông IPMSM: (a) theo tr c d, (b) theo tr c q. ................................... 6
Hình 1.5. S i t thông móc vòng c a cu n dây pha a khi rotor quay.ự thay đổ ừ ủ ộ .......................... 8
Hình 1.6. Khe h không khí và ngh o c a nó là m t hàm c a .ở ịch đả ủ ộ ủ ฀ ..................................... 13
Hình 1.7. Mô ng b IPMSM trên h t dq.hình động cơ đồ ộ ệ ọa độ .............................................. 19
Hình 2.1. Các vùng làm vi c cệ ủa động cơ PMSM. ................................................................... 20
Hình 2.2. Vector dòng và áp: (a) có r s. (b) không có rs ............................................................ 22
Hình 2.3. Gi i h n dòng và áp cho các t khác nhau: (a) Lớ ạ ốc độ d<Lq, (b) Ld>Lq .................... 23
Hình 2.4. Đường cong dòng điện và đồ ị ệ ấ ốc độ th quan h công su t- t : (a) , (b) ฀฀ ฀ ฀฀฀฀
฀฀ ฀฀฀ ฀฀฀฀, (c) ฀ ฀฀฀฀ .................................................................................................... 24
Hình 2.5. Góc điện áp và dòng điện. ........................................................................................ 25
Hình 2.6. Moment t ng bao g n t và moment t . (a)Lổ ồm moment điệ ừ ừ trở d<Lq, (b)Ld>Lq ....... 27
Hình 2.7. Đặc tính U/f. ............................................................................................................. 29
Hình 2.8. C u trúc h truy ng.ấ ệ ền động vô hướ .......................................................................... 29
Hình 2.9. Sơ đồ ấu trúc điề ể ự ế c u khi n tr c ti p moment PMSM. ................................................ 30
Hình 2.10. Sơ đồ ấu trúc điề ể ự ừ c u khi n vector t a t thông rotor cho PMSM. ........................... 31
Hình 3.1. Đường MTPA. ........................................................................................................... 34
Hình 3.2. Qu o MTPA trong h t iỹ đạ ệ ọa độ d-iq. ........................................................................ 38
Hình 3.3. C u khi n MTPA cho IPMSM.ấu trúc điề ể .................................................................. 39
Hình 3.4. Lưu đồ ật toán điề ển MTPA cho động cơ IPMSM. thu u khi ...................................... 40
Hình 4.1. C u khiấu trúc tách kênh điề ển dòng điện. ................................................................ 41
Hình 4.2. M u khi n.ạch vòng điề ển dòng điệ ............................................................................. 42
Hình 4.3. ng c a h s t t d n D t i ch ng h ng.Ảnh hưở ủ ệ ố ắ ầ ớ ất lượ ệ thố ......................................... 43
Hình 4.5. Qu ng MTPA.ỹ đạo tính toán đườ .............................................................................. 46
Hình 4.6. Qu ng gi i hỹ đạo tính toán đườ ớ ạn moment động cơ. ............................................... 47
Hình 4.7. K t qu mô ph u khi ng.ế ả ỏng điề ển vector thông thườ ................................................. 50
Hình 4.8. K t qu mô ph u khi n thu t toán MTPA.ế ả ỏng điề ể ậ ...................................................... 52
Hình 4.9. K t qu mô ph u khi n thu t toán FW.ế ả ỏng điề ể ậ .......................................................... 54
Hình C.1. Mô hình mô phỏng động cơ IPMSM. ....................................................................... 61
Hình C.2. Mô hình mô ph ng b u khi n dòng.ỏ ộ điề ể ................................................................... 61
Hình C.3. Mô hình mô ph ng toàn h ng.ỏ ệ thố ........................................................................... 62