Xây dựng cấu trúc DTC cho biến tần ma trận

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Xây dựng cấu trúc DTC cho biến tần ma trận đi phân tích cách thức xây dựng cấu trúc DTC, đặc biệt là bảng chuyển mạch, khi sử dụng biến tần ma trận điều khiển động cơ không đồng bộ roto lồng sóc.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Xây dựng cấu trúc DTC cho biến tần ma trận

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 XÂY DỰNG CẤU TRÚC DTC CHO BIẾN TẦN MA TRẬN Nguyễn Hoàng Việt1, Phạm Đức Đại1 1 Trường Đại học Thủy lợi 1. GIỚI THIỆU CHUNG tần gián tiếp sử dụng nghịch lưu nguồn áp VSI (Voltage Source Inverter) ([1]). Để đơn Cấu trúc điều khiển trực tiếp momen DTC giản, cấu trúc này được gọi là cấu trúc (Direct Torque Control) được I. Takahashi DTC-VSI. và T. Noguchi xây dựng vào thập niên 80 Đầu ra của cấu trúc DTC-VSI, mô tả như ([1]) và nó nhanh chóng trở thành tiêu chuẩn Hình 1, là vector điện áp được lựa chọn từ trong biến tần công nghiệp. Cấu trúc DTC bảng chuyển mạch, vector điện áp này điều khiển hệ biến tần động cơ bằng cách tương ứng với ba tín hiệu logic SA, SB và SC lựa chọn một vector của biến tần để điều điều khiển ba nhánh van của bộ biến đổi khiển biến tần, sao cho vector này phải thỏa nguồn áp VSI (Voltage Source Inverter). mãn nguyên lý điều khiển trực tiếp momen Đầu vào của bảng chuyển mạch bao gồm ([1]). Việc lựa chọn vector được thực hiện đơn giản thông qua bảng chuyển mạch. Do d, dT và N, tương ứng là đầu ra của bộ đó, việc thành lập bảng chuyển mạch là công điều khiển từ thông, của bộ điều khiển việc cực kỳ quay trọng trong việc xây dựng momen và vị trí sector của từ thông stator. cấu trúc DTC. Tuy nhiên, với những cấu Đại lượng từ thông stator và momen điện từ trúc biến tần khác nhau thì việc thành lập có thể được ước lượng thông qua điện áp bảng chuyển mạch cũng khác nhau. stato và dòng điện stato dựa trên mô hình Biến tần ma trận là một loại biến tần trực toán học của động cơ không đồng bộ roto tiếp với ưu điểm hiệu suất cao và kích thước lồng sóc. nhỏ gọn ([2]). Nó có thể điều khiển được biên độ, tần số của điện áp đầu ra đồng thời đảm bảo dòng điện đầu vào hình sin và hệ số công suất đơn vị UPF (Unity Power Factor). Việc thành lập bảng chuyển mạch cho cấu trúc DTC khi sử dụng biến tần ma trận, ngoài việc đảm bảo vector được lựa chọn thỏa mãn nguyên lý điều khiển trực tiếp momen thì nó còn phải đảm bảo dòng điện đầu vào hình sin và hệ số công suất UPF. Bài báo này đi phân tích cách thức xây dựng cấu trúc DTC, đặc biệt là bảng chuyển mạch, khi sử dụng biến tần ma trận điều Hình 2.1. Cấu trúc điều khiển DTC-VSI khiển động cơ không đồng bộ roto lồng sóc. Bảng chuyển mạch của cấu trúc DTC-VSI 2. PHÂN TÍCH CẤU TRÚC DTC-VSI được đưa ra ở bảng 1([1]). Trong đó, (U0,…,U7) là vector điện áp của bộ biến đổi Ban đầu cấu trúc DTC được I. Takahashi VSI, (SF1, …, SF6) là các sector của từ và T. Noguchi xây dựng cho cấu trúc biến thông stator.. 211
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 Bảng 1. Bảng chuyển mạch trong cấu trúc số công suất UPF. Bảng lựa chọn này được điều khiển DTC đưa ra ở bảng thứ 2 ([2]). Bảng 2. Bảng lựa chọn phía chỉnh lưu - Bước 3: Kết hợp hai Bảng 1 và Bảng 2 để ra được vector điều biển biến tần ma trận. Việc kết hợp này có thể được dựa vào Bảng 3 ([2]). 3. PHÂN TÍCH CẤU TRÚC DTC-MC Bảng 3. Kết hợp vector dòng điện phía chỉnh Biến tần ma trận có thể tạo ra 27 trạng thái lưu và vector điện áp phía nghịch lưu chuyển mạch, tương ứng với 3 vector 0, 18 vector cố định và 6 vector quay. Thông thường ([2]), chỉ có 18 vector cố định 1, ...,  9 được sử dụng trong bảng chuyển mạch của cấu trúc DTC sử dụng biến tần ma trận (DTC-MC). Tuy nhiên, việc sử dụng Từ Bảng 1, Bảng 2 và Bảng 3, bảng trực tiếp các vector này để thành lập bảng chuyển mạch của cấu trúc DTC-MC dễ dàng chuyển mạch cho cấu trúc DTC-MC là tương được suy ra như Bảng 4 ([2]). đối khó khăn. Bảng 4. Bảng chuyển mạch của cấu trúc Trạng thái chuyển mạch của biến tần ma DTC-MC trận tương đương với tổ hợp trạng thái chuyển mạch của biến tần ma trận gián tiếp bao gồm chỉnh lưu nguồn dòng và nghịch lưu nguồn áp VSI. Chỉnh lưu nguồn dòng điều khiển dòng điện đầu vào hình sin và hệ số công suất UPF, còn nghịch lưu VSI điều khiển biên độ và tần số điện áp đầu ra ([2]). Từ việc phân tích cách thành lập bảng Điều này có nghĩa là, bảng chuyển mạch chuyển mạch, cấu trúc DTC-MC dễ dàng cho cấu trúc DTC-MC có thể được thành được thành lập như Hình 3.1. lập qua ba bước: - Bước 1: thành lập bảng chuyển mạch cho nghịch lưu nguồn áp VSI, bảng chuyển mạch ở đây tuân theo nguyên lý điều khiển trực tiếp momen và giống với bảng 1. - Bước 2: thành lập bảng chuyển mạch cho chỉnh lưu nguồn dòng. Bảng chuyển mạch này phải đảm bảo dòng điện đầu vào hình sin và hệ số công suất UPF. Chỉnh lưu nguồn dòng có thể tạo ra sáu vector dòng điện đầu vào hoạt động (I1, ..., I6) tạo ra sáu sector (S1, .., S6). Bằng cách lựa chọn vector dòng điện đầu vào để đảm bảo sin(∆i) = 0, ∆i là góc lệch giữa dòng điện đầu vào và điện áp Hình 3.1. Cấu trúc điều khiển DTC-MC đầu vào, thì dòng điện đầu vào hình sin và hệ 212
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Cấu trúc DTC-MC được mô phỏng cùng thông stato được đưa ra ở Hình 4.1 và Hình với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc có 4.2. Kết quả mô phỏng cho thấy, cấu trúc thông số sau: Pdm = 2.2 Kw, Udm = 400 V, DTC-MC điều khiển momen và từ thông stato p = 2, Rs = 3.32 Ω, Ls = 0.24169 H, Rr = 2.11 độc lập với nhau. Ω, Lr = 0.24169 H, Lm = 0.2373 H. Tốc độ đặt được duy trì ở giá trị 1000(rpm), lượng đặt từ thông stato là 0.7(Wb). Momen tải ban đầu được duy trì ở 0(Nm), tại thời điểm 0.2(s) momen tải tăng lên 9(Nm) và tại thời điểm 0.4(s) momen tải giảm xuống 9(Nm). Hình 4.3. Dòng điện đầu vào và điện áp đầu vào pha a Khi động cơ chạy ở chế độ không tải thì dòng điện đầu vào duy trì quanh 0. Trong khoảng thời gian từ 0.2(s) đến 0.3(s), máy điện hoạt động ở chế độ động cơ, dòng điện đầu vào hình sin và cùng pha với điên áp đầu vào, hay hệ số công suất bằng 1. Trong khoảng thời gian từ 0.3(s) đến 0.4(s), máy điện hoạt động ở chế độ hãm tái sinh, dòng điện đầu vào vẫn hình sin nhưng ngược pha với điện áp đầu vào hay hệ số công suất Hình 4.1. a) Đáp ứng tốc độ, bằng -1. b) Đáp ứng momen 5. KẾT LUẬN Bài báo đi phân tích phân tích xây dựng cấu trúc DTC-MC, bằng cách xem xét biến tần ma trận tương đương với một biến tần gián tiếp gồm chỉnh lưu nguồn dòng và nghịch lưu nguồn áp. Kết quả mô phỏng cho thấy DTC-MC có đáp ứng tốc độ, momen và từ thông bám theo được giá trị mong muốn trong cả hai chế độ của máy điện là chế độ động cơ và chế độ hãm tái sinh. 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình 4.2. a) Đáp ứng từ thông stato, [1] I. Takahashi, T. Noguchi, “A New Quick- Response and High-Efficiency Control b) Qũy đạo vector từ thông stato Strategy of an Induction Motor”, IEEE Kết quả mô phỏng đáp ứng tốc độ, đáp ứng Transactions on Industry Applications, momen, đáp ứng từ thông stato và quỹ đạo từ Vol.22, pp. 820-827, Sept./Oct. 1986. 213