Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Mô hình hóa và điều khiển hệ truyền động sử dụng động cơ đồng bộ nhiều pha nam châm vĩnh cửu

Điện khí hóa giao thông được xem là một trong những giải pháp then chốt nhằm đối phó với tình trạng cạn kiệt nguồn năng lượng hóa thạch và ô nhiễm môi trường. Hệ thống truyền động điện cho xe điện, bao gồm cả xe thuần túy và xe lai, đòi hỏi đáp ứng các tiêu chí nghiêm ngặt về hiệu suất, mật độ công suất, mô-men xoắn, chi phí, độ tin cậy và chất lượng vận hành. Trong bối cảnh đó, bộ truyền động sử dụng máy điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu nhiều pha (PMSM nhiều pha) đã nổi lên như một lựa chọn đầy hứa hẹn để đáp ứng những yêu cầu khắt khe này.

Nghiên cứu này hướng đến các kỹ sư, nhà khoa học và sinh viên trong lĩnh vực kỹ thuật điện, tự động hóa và điều khiển, đặc biệt là những người quan tâm đến thiết kế, mô hình hóa và điều khiển hệ truyền động điện hiệu suất cao cho xe điện và các ứng dụng công nghiệp tương tự.

Luận văn này tập trung nghiên cứu sâu về mô hình hóa và điều khiển hệ truyền động của máy điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu nhiều pha, đặc biệt là động cơ năm pha có sức điện động không phải hình sin, nhằm giảm thiểu các ràng buộc trong quá trình thiết kế và sản xuất. Các mục tiêu chính bao gồm phân tích chi tiết hệ truyền động điện năm pha với những ưu điểm vượt trội như khả năng chịu lỗi (hở mạch, ngắn mạch dây pha), mật độ và chất lượng mô-men xoắn cao. Đồng thời, luận văn xây dựng mô hình toán học chính xác và phát triển các phương pháp điều khiển tiên tiến cho hệ thống này. Về phương pháp nghiên cứu, luận văn xây dựng mô hình toán học dựa trên các nguyên lý cơ bản của máy điện và truyền động điện. Đặc biệt, phương pháp Biểu diễn vĩ mô hệ thống năng lượng (EMR - Energetic Macroscopic Representation) được áp dụng để biểu diễn mô hình, từ đó làm cơ sở cho việc thiết kế hệ thống điều khiển và các thuật toán điều khiển hiệu quả cho hệ truyền động điện nhiều pha. EMR được chứng minh là một công cụ đồ họa mạnh mẽ, giúp mô hình hóa theo biến đổi năng lượng một cách logic, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế bộ điều khiển và dễ dàng kiểm tra lỗi. Luận văn cũng trình bày và phân tích các chiến lược điều khiển chịu lỗi cho máy điện năm pha khi xảy ra sự cố hở mạch một pha, tập trung vào các phương pháp sử dụng ma trận biến đổi bậc giảm. Trong khi các phương pháp truyền thống (từ 1 đến 4) phù hợp với sức điện động ngược hình sin, chúng bộc lộ hạn chế khi áp dụng cho sức điện động ngược không sin do gây ra gợn sóng mô-men xoắn. Để khắc phục, luận văn đề xuất một phương pháp mới (phương pháp 5) sử dụng ma trận biến đổi được thiết kế riêng cho sức điện động ngược không sin, có tính đến các tham chiếu dòng điện không sin nhằm đảm bảo mô-men xoắn không gợn sóng. Phương pháp này mang tiềm năng ứng dụng cao cho các loại máy đa pha có sức điện động ngược không sin, mặc dù cần phải xác định ma trận biến đổi riêng cho từng loại lỗi pha hở cụ thể.