Điều khiển trực tiếp momen động cơ không đồng bộ với bộ điều khiển mờ ứng dụng DSP DS1104

Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 96 ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP MOMEN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VỚI BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ ỨNG DỤNG DSP DS1104 DIRECT TORQUE CONTROL OF INDUCTION MOTORS WITH FUZZY LOGIC CONTROLLER ON DSP DS 1104 SVTH: PHẠM CÔNG DŨNG - NGUYỄN ĐÌNH MINH CHÂU Lớp 03ĐTĐ_Khoa Điện_Trường Đại Học Bách Khoa GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC ThS. TRẦN THÁI ANH ÂU Khoa Điện_Trường Đại Học Bách Khoa_Đại Học Đà Nẵng TÓM TẮT: Đề tài này trình bày về phương pháp DTC và việc ứng dụng Logic mờ vào phương pháp này. Tìm hiểu về DSP DS1104 và phần mềm điều khiển Control Desk. Các kết quả thể hiện qua các kết quả mô phỏng .Và thông qua hệ DSP DS1104 để điều khiển động cơ không đồng bộ thực. ABSTRACT: This paper presents about DTC control and the application of fuzzy logic in this method. Researching DSP card DS1104 and the software Control Desk. The results were showed by some simulation results . And using DSP DS1104 to control a real induction machine. 1. Giới thiệu về hệ dSPACE1104 Hệ dSPACE nói chung là một hệ thống xử lý tính toán thời gian thực rất nhanh, nhờ sự tích hợp bộ xử lý tốc độ cao, các giao diện phần cứng phục vụ cho việc giao tiếp giữa hệ thống chương trình điều khiển mềm với đối tượng điều khiển bên ngoài. Trong những bài toán lớn, phần cứng có thể có nhiều mô đun ghép nối với nhau, có thể kết nối thành mạng tính toán.. Hiện nay hệ dSPACE đã được ứng dụng để điều khiển trong công nghiệp, trong xe ôtô, tầu điện, máy bay… Hệ dSPACE còn hỗ trợ liên kết lập trình với các ngôn ngữ bậc cao vì vậy người sử dụng có thể dễ dàng lập trình và có thể chỉ tập trung vào phát triển thuật toán điều khiển. Hình 1.1 DS1104 R&D Controller Board 2. Phương pháp DTC Hình 2.1 là sơ đồ cấu trúc DTC cơ bản .Giá trị đặt của độ lớn từ thông stator và momen được so sánh với giá trị thực và giá trị sai số được cấp tới các khối trễ hai cấp và ba cấp tương ứng.Đầu ra của khối trễ sai số từ thông stator và momen cùng với vị trí của từ thông stator được sử dụng như là đầu vào của bảng chọn.Vị trí của từ thông stator được chia ra làm sáu sector khác nhau. DTC yêu cầu khối ước lượng từ thông và momen. Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 97 Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc DTC Hình 2.2 biểu diễn quỹ đạo động của từ thông stator và nó có sự thay đổi khác nhau phụ thuộc việc chọn trạng thái VSI.Quỹ đạo toàn bộ được chia ra làm sáu sector khác nhau được đánh dấu bởi các đường nét đứt. Hình 2.2 Quỹ đạo từ thông stator và các vector điện áp đóng ngắt có thể có khác nhau.FD:từ thông giảm;FI:từ thông tăng;TD:momen giảm;TI:momen tăng. Bảng chọn cho phương pháp DTC có thể biểu diễn như sau: Bảng 2.1 Bảng chọn cho phương DTC.FI/FD:từ thông giảm/tăng. TD/=/I:momen giảm/bằng/tăng.Sx:sector từ thông stator.  :sai số độ lớn của từ thông stator.  :sai số momen. 3. Thiết kế bộ điều khiển mờ trong DTC Trong phương pháp DTC điều khiển động cơ không đồng bộ có độ đập mạch cao của momen và từ thông .Kỹ thuật đề nghị là dựa trên việc áp đặt trạng thái tích cực được chọn của biến tần chỉ đủ thời gian để đạt được giá trị momen và từ thông tham chiếu.Một trạng thái không được chọn cho quãng thời gian chu kỳ đóng cắt còn lại,nó sẽ hầu như không làm thay đổi cả momen và từ thông.Do đó,hệ số làm việc(  ) được quyết định mỗi chu kỳ lấy Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 98 mẫu.Bằng cách thay đổi hệ số làm việc giữ các giá trị giới hạn của nó (0 đến 1),nó có thể áp đặt bất kỳ điện áp nào lên động cơ.Sử dụng một hệ thống logic mờ trên dựa trên phương pháp DTC là có thể thực hiện một bộ điều khiển logic mờ dựa trên bộ điều khiển hệ số làm việc,nơi hệ số làm việc tốt nhất được quyết định mỗi chu kỳ lấy mẫu. Bộ điều khiển mờ được thiết kế dựa trên các suy luận sau đây:  Thứ nhất,đó là phản ứng của hệ thống phải khác nhau về mức độ đối với sai lệch cần điều chỉnh.  Thứ hai,tác động của các vector được lựa chọn đối với sai lệch từ thông và momen là khác nhau phụ thuộc vào vị trí của của vector từ thông trong một sector.  Thứ ba,việc xét dấu của sai lệch từ thông bị ảnh hưởng đáng kể đến của nhiễu trên các giá trị tính toán được. Bộ điều khiển mờ được thiết kế với 3 đầu vào,1 đầu ra. Sai lệch từ thông: deltaf. Sai lệch momen:deltam. Vị trí của vector từ thông trong một sector: deltaphi. Đầu ra: ratio. FSFB 0.01-0.01 NL NM NS PS PM PL 1 0 00 30 60 S M L 0 0.25 0.5 0.75 1 S M L VL Hình 3.1 Các hàm liên thuộc của các đầu vào và ra Luật hợp thành được xây dựng qua việc phân tích ảnh hưởng của vector điện áp được chọn lựa chọn phụ thuộc vào vị trí của vector từ thông trong một sector như đã phân tích. Luật hợp thành thể hiện trong bảng 2. deltaf N P deltaphi deltam S M L S M L NL L L VL VL L L NM M M L L M M NS S M M M M S PS L M M M M L PM VL L L L L VL PL VL VL VL VL VL VL Bảng 3.1 Luật hợp thành Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 99 4. Đánh giá kết quả Tác dụng rõ ràng của FLC là làm giảm đáng kể độ đập mạch của momen. Hình 4.1 Các kết quả mô phỏng: DTC khi chưa và đã có bộ điều khiển mờ 5. Kết luận Hệ thống DTC với cải tiến thêm các khâu điều chỉnh có thêm bộ điều chỉnh logic mờ đã phát huy ưu điểm của sơ đồ DTC cơ bản mà không làm tăng thêm đáng kể tính phức tạp của cả hệ thống.Kết quả này đưa ra khả năng phát triển các bộ điều khiển mờ mới để đạt được sự làm việc tốt hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Trọng Thuần (2004) , Điều khiển Logic & Ứng dụng,NXB KHKT,Hà Nội. [2] Nguyễn Phùng Quang (2004), Matlab&Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động,NXB KHKT,Hà Nội. [3] Nguyễn Phùng Quang (1996), Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha, NXB Giáo dục. Tiếng Anh [4] Antoni Arias Pujol, Improvements in direct torque control of induction motors (Unpublished work style). Unpublished