i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả tính
toán trình bày trong Luận án này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ
công trình nào khác.
Hà Nội, ngày … tháng … năm 2018
TẬP THỂ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC Nghiên cứu sinh
TS. Bùi Đức Hùng PGS. TS. Nguyễn Anh Nghĩa Lê Anh Tuấn
ii
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận án này, tác giả trước tiên bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc nhất đến hai
thầy giáo hướng dẫn khoa học trực tiếp là TS. Bùi Đức Hùng và PGS. TS. Nguyễn Anh
Nghĩa luôn dành nhiều công sức, thời gian quan tâm, động viên và tận tình hướng dẫn
nghiên cứu sinh trong suốt quá trình thực hiện luận án.
Tác giả xin chân thành cảm ơn TS. Phùng Anh Tuấn, TS. Bùi Minh Định đã hỗ trợ và
đóng góp các ý kiến quý báu để nghiên cứu sinh hoàn thiện luận án.
Tác giả chân thành cảm ơn các thầy, cô Bộ môn Thiết bị Điện - Điện tử, Viện Điện và
Viện đào tạo Sau đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo mọi điều kiện để
nghiên cứu sinh có điều kiện thuận lợi nhất về thời gian và cơ sở vật chất trong quá trình
thực hiện luận án.
Tác giả cũng bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới Ban Lãnh đạo và toàn thể anh/chị trong
Phòng Tổ chức lao động tiền lương Tổng công ty Điện lực - TKV là nơi tác giả công tác đã
tạo mọi điều kiện để tác giả thuận lợi về thời gian học tập và nghiên cứu luận án.
Tác giả trân trọng cảm ơn Công ty Cổ phần chế tạo điện cơ Hà Nội (HEM) đã tạo mọi
điều kiện cho tác giả trong công tác gia công và chế tạo mẫu thử nghiệm LSPMSM.
Tác giả trân trọng cảm ơn Viện Nghiên cứu quốc tế về Khoa học & Kỹ thuật tính toán
(DASI) đã tạo điều kiện thuận lợi cho phép tác giả sử dụng chương trình phần mềm
ANSYS/Maxwell 2D để thực hiện các bài toán mô phỏng FEM cho LSPMSM.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới các bạn bè đã động viên, giúp đỡ về mọi mặt góp phần
vào sự thành công của luận án.
Cuối cùng, tác giả dành lời cảm ơn tới bố mẹ, vợ và các con đã luôn động viên và hỗ
trợ về vật chất và tinh thần cho tác giả những lúc khó khăn, mệt mỏi nhất để tác giả yên
tâm trong quá trình nghiên cứu, góp phần không nhỏ vào thành công của luận án.
Tác giả luận án
Lê Anh Tuấn
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................ ii
MỤC LỤC ............................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ........................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ........................................................................................ xii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ ................................................................... xiii
MỞ ĐẦU …………………………………………………………………………………...1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................................. 3
1.1 Lịch sử phát triển của LSPMSM ................................................................................ 3
1.2. Ưu điểm của LSPMSM.............................................................................................. 4
1.3 Nhược điểm của LSPMSM ......................................................................................... 4
1.4 Các nghiên cứu trong nước và thế giới về LSPMSM ................................................. 4
1.4.1 Các nghiên cứu trong nước ............................................................................... 4
1.4.2 Các nghiên cứu trên thế giới ............................................................................. 4
1.5 Kết luận ..................................................................................................................... 13
CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG
CỦA LSPMSM .................................................................................................. 15
2.1 Mô hình máy điện đồng bộ tổng quát ....................................................................... 15
2.2 Mô hình toán LSPMSM ............................................................................................ 18
2.3 Mô phỏng LSPMSM ................................................................................................. 21
2.3.1 Mô phỏng LSPMSM từ mô hình toán ............................................................ 21
2.3.2 Mô phỏng LSPMSM từ các phần mềm ứng dụng phương pháp
phần tử hữu hạn .............................................................................................. 27
2.4 Kết luận ..................................................................................................................... 31
CHƯƠNG 3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG
CỦA LSPMSM .................................................................................................. 33
3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính khởi động của LSPMSM .................................. 33
3.1.1 Ảnh hưởng bão hòa mạch từ đến điện cảm từ hóa đồng bộ dọc trục
và ngang trục Lmd, Lmq .................................................................................... 33
3.1.2 Ảnh hưởng của hiệu ứng mặt ngoài ................................................................ 53
3.1.3 Ảnh hưởng của bão hòa mạch từ đến điện kháng tản stato, rôto x1, x’2 ......... 60
3.1.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ .................................................................................. 64
3.1.5 Ảnh hưởng của tính chất tải ............................................................................ 66
iv
3.2 Tổng hợp các yếu tố chính ảnh hưởng đến đặc tính khởi động của LSPMSM ........ 69
3.2.1 Mô hình toán của LSPMSM xét ảnh hưởng của bão hòa mạch từ
và hiệu ứng mặt ngoài ..................................................................................... 69
3.2.2 Sơ đồ MATLAB/Simulink với mạch từ hiệu chỉnh đề xuất ........................... 71
3.2.3 Kết quả mô phỏng ........................................................................................... 74
3.2.4 So sánh kết quả mô phỏng với phương pháp tổng hợp đề xuất
và phương pháp phần tử hữu hạn .................................................................... 76
3.3 Khảo sát ảnh hưởng kích thước NCVC đến đặc tính khởi động LSPMSM và lựa
chọn kích thước NCVC LSPMSM 2,2 kW .............................................................. 80
3.3.1 LSPMSM với độ dày NCVC khác nhau ......................................................... 81
3.3.2 LSPMSM với bề rộng NCVC khác nhau ....................................................... 84
3.3.3 Lựa chọn kích thước NCVC cho LSPMSM 2,2 kW ...................................... 87
3.4 Kết luận chương 3 ..................................................................................................... 87
CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ............................................. 89
4.1 Giới thiệu chung ....................................................................................................... 89
4.2 Ứng dụng LabVIEW và Card NI USB-6009 đo đặc tính dòng điện
và tốc độ khởi động LSPMSM ................................................................................. 89
4.2.1 Giới thiệu phần mềm LabVIEW ..................................................................... 89
4.2.2 Card đo lường NI USB-6009 .......................................................................... 91
4.3 Mô hình thí nghiệm LSPMSM ................................................................................. 92
4.3.1 Đo dòng điện ................................................................................................... 92
4.3.2 Đo tốc độ LSPMSM ....................................................................................... 93
4.4 LSPMSM 2,2 kW thực nghiệm ................................................................................ 95
4.4.1 Cấu hình rôto LSPMSM ................................................................................. 95
4.4.2 Gia công NCVC .............................................................................................. 95
4.4.3 Hoàn thiện rôto ............................................................................................... 96
4.4.4 Lắp ráp LSPMSM ........................................................................................... 96
4.4.5 Bàn thử nghiệm LSPMSM ............................................................................. 97
4.5 Kết quả mô phỏng và đo lường đặc tính tốc độ và dòng điện khởi động LSPMSM
ở chế độ không tải ..................................................................................................... 98
4.5.1 Đặc tính dòng điện khởi động ......................................................................... 98
4.5.2 Đặc tính tốc độ khởi động ............................................................................... 99
4.6 Kết luận chương 4 ................................................................................................... 101
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................... 102
v
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 103
Tiếng Việt ..................................................................................................................... 103
Tiếng Anh ..................................................................................................................... 103
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ............................ 109
PHỤ LỤC………………………………………………………………………………...110
PHỤ LỤC A .................................................................................................................... 110
PHỤ LỤC B ...................................................................................................................... 130
PHỤ LỤC C ...................................................................................................................... 137