Tóm tắt Luận án Điều khiển thích nghi hệ truyền động động cơ không đồng bộ sáu pha

Các nội dung được nghiên cứu trong luận án như sau: Nội dung thứ nhất:

Nghiên cứu kỹ thuật điều chế sóng mang mới giảm điện áp common mode có

tính hiệu quả kinh tế cao cho biến tần nguồn áp sáu pha. Điện áp common mode

được giảm và kiểm soát thành công trong phạm vi ±Vd/6. Nội dung thứ hai:

Nghiên cứu mô hình toán của SPIM và hệ truyền động SPIM. Phân tích cách ưu

nhược điểm của các chiến lược điều khiển để phát triển, xây dựng cấu trúc điều

khiển phi tuyến mới kết hợp giữa BS và PCH trong điều khiển vector FOC hệ

truyền động SPIM. Các phân tích và mô phỏng trong chương 3 đã cho thấy hệ

truyền động SPIM sử dụng cấu trúc phi tuyến mới BS_PCH có độ chính xác cao,

tốc độ đáp ứng nhanh, làm việc ổn định, bền vững trước sự thay đổi tham số của

động cơ và nhiễu tải. Nội dung thứ ba: Nghiên cứu, ứng dụng điều khiển thích

nghi trong điều khiển không cảm biến hệ SPIM sử dụng bộ quan sát tốc độ

NNSM_ SC_MRAS. Bộ quan sát tốc độ thích nghi được đề xuất cung cấp chất

lượng ước lượng tốc độ và từ thông rotor chính xác đặc biệt là ở phạm vi tốc độ

thấp và gần không. Chất lượng ước lượng được xác nhận thông qua các phân tích

và kết quả mô phỏng trong chương 4. Bộ ước lượng tốc độ NNSM_SC_MRAS

cung cấp tốc độ và từ thông rotor ước lượng chính xác, sai số ước lượng thấp gần

bằng không trong chế độ xác lập, trong các chế độ động sai số ước lượng cũng

rất thấp, đáp ứng mô men tức nhanh, bộ ước lượng làm việc ổn định. ứng dụng

của hệ truyền động

pdf31 trang | Chia sẻ: honganh20 | Ngày: 01/03/2022 | Lượt xem: 81 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tóm tắt Luận án Điều khiển thích nghi hệ truyền động động cơ không đồng bộ sáu pha, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1 ( V ) 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53 0.535 0.54 0.545 0.55 0.555 -500 0 500 Time (s) V co m 2 ( V ) 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53 0.535 0.54 0.545 0.55 0.555 -500 0 500 Time (s) V co m 2 ( V ) 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53 0.535 0.54 0.545 0.55 0.555 -500 0 500 Time (s) V co m (V ) 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53 0.535 0.54 0.545 0.55 0.555 -500 0 500 Time (s) V co m (V ) 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53 0.535 0.54 0.545 0.55 0.555 -500 0 500 Time (s) V a p h as e v o lt ag e ( V ) 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53 0.535 0.54 0.545 0.55 0.555 -500 0 500 Time (s) V a p h as e v o lt ag e ( V ) 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53 0.535 0.54 0.545 0.55 0.555 -500 0 500 Time (s) V ab l in e v o lt ag e ( V ) 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53 0.535 0.54 0.545 0.55 0.555 -500 0 500 Time (s) V ab l in e v o lt ag e ( V ) 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53 0.535 0.54 0.545 0.55 0.555 -2 0 2 Time (s) S ta to r cu rr en t ( A ) 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53 0.535 0.54 0.545 0.55 0.555 -2 0 2 Time (s) S ta to r cu rr en t ( A ) 9 Hình 2. 12: Kỹ thuật RCMV4S- CBPWM Vcommid: Đồ thị điện áp Va, Vab và Dòng stator sáu pha, dòng biểu diễn trên hệ tọa độ αβ và dq, điện áp VcomI, VcomII , Vcom Hình 2. 11: Kỹ thuật RCMV4S- CBPWM VcomOpt: Đồ thị điện áp Va, Vab và Dòng stator sáu pha, dòng biểu diễn trên hệ tọa độ αβ và dq, điện áp VcomI, VcomII , Vcom 2.5 Kết luận Trong chương này, kỹ thuật điều chế sóng mang mới giảm điện áp common mode được thực hiện điều khiển PWM riêng lẻ điện áp 2 BNL ba pha. Phạm vi kiểm soát thành phần áp common mode trung bình cũng được dẫn giải. Các kỹ thuật CBPWM giảm điện áp common mode trong phạm vi Vd/6. So với những kỹ thuật giảm CMV khác, kỹ thuật mới đề xuất giảm/ triệt tiêu CMV hiệu quả, giải thuật đơn giản, khối lượng tính toán ít, chi phí cho bộ điều khiển thấp, dễ thực hiện và dụng khi mở rộng kỹ thuật PWM cho các bộ biến đổi công suất. 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 -5 0 5 Time (s) St at or c ur re nt ( A ) is anpha is beta 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 -5 0 5 Time (s) S ta to r cu rr en t ( A ) is anpha is beta 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 5 10 Time (s) S ta to r cu rr en t (A ) isd isq 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 5 10 Time (s) S ta to r cu rr en t ( A ) isd isq 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53 0.535 0.54 0.545 0.55 0.555 -500 0 500 Time (s) V co m 1 ( V ) 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53 0.535 0.54 0.545 0.55 0.555 -500 0 500 Time (s) V co m 1 ( V ) 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53 0.535 0.54 0.545 0.55 0.555 -500 0 500 Time (s) V co m 2 ( V ) 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53 0.535 0.54 0.545 0.55 0.555 -500 0 500 Time (s) V co m 2 ( V ) 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53 0.535 0.54 0.545 0.55 0.555 -500 0 500 Time (s) V co m ( V ) 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53 0.535 0.54 0.545 0.55 0.555 -500 0 500 Time (s) V co m (V ) 10 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG SPIM 3.1 Giới thiệu sơ lược tình hình nghiên cứu Để cải thiện chất lượng của bộ điều khiển, gần đây các phương pháp điều khiển phi tuyến được nghiên cứu phát triển thay thế cho các bộ điều khiển PID truyền thống. Luận án này đề xuất một cấu trúc điều khiển mới trong đó bộ điều khiển BS được ứng dụng trong điều khiển vòng kín tốc độ và từ thông rotor ngoài, điều khiển PCH được đề xuất cho điều khiển dòng vòng trong để cải thiện chất lượng điều khiển và đảm bảo tính ổn định, độ chính xác và tốc độ đáp ứng của hệ thống truyền động, nâng cao tính bền vững trước sự nhạy cảm của những thay đổi của tham số máy điện, nhiễu tải. Các kết quả nghiên cứu liên quan đến phần này đã được tác giả công bố trong các bài báo [14], [16], [17] thuộc Danh mục các công trình nghiên cứu đã công bố. 3.2 Cấu trúc điều khiển phi tuyến BS_PCH 3.2.1 Điều khiển BS đề xuất cho bộ điều khiển tốc độ và từ thông rotor vòng ngoài Sai số theo dõi được định nghĩa:         t t * ' * * ' * ω r r ω r r ψ rd rd ψ rd rd 0 0 ε = ω - ω +k ω - ω dt; ε = ψ - ψ +k ψ - ψ dt  (3.1) Hàm Lyapunov được chọn là:    2 2ω ψω,ψ 1 V = ε + ε 2 (3.2) Để đáp ứng V' <0, luật điều khiển BS được thiết kế như sau:     * * ' *r l sq ω ω r ω r r t rd * * ' *rdr sd ψ ψ rd ψ rd rd m r dω T1 i = k ε + + + Bω + k ω - ω ; k ψ dt J dψτ 1 i = k ε + + ψ + k ψ - ψ L dt τ               (3.3) Trong đó kω, kѰ là hằng số dương. Ta có đạo hàm của hàm Lyapunov:  ω,ψ 2 2 ω ω ψ ψ dV = - k ε - k ε < 0 dt (3.5) 3.2.2 Bộ điều khiển PCH đề xuất cho điều khiển dòng vòng trong Mô hình hệ thống Hamiltonia:            T dx dH = J x - R x x + g x u dt dx dH =g x dx y x         (3.6) Hàm dự trữ năng lượng của hệ thống: 11      T -1 2 2 2 21 2 s sd s sq s 1 1 1 1 x = x D x = x + x = L i + L i 2 2 L 2 H (3.7) Giả sử hệ thống ổn định xung quanh trạng thái cân bằng mong muốn, hàm năng lượng vòng kín Hd(x) được gán cho hệ thống đạt cực tiểu tại x0. Có thể tìm thấy một điều khiển phản hồi u=α(x), Ma trận: Ra (x), Ja (x) và K (x) thỏa mãn:              d d a a dH J x - R x K x = - J x - R x x + g x u dx        (3.8) Hệ kín Hamiltonia thỏa mãn điều kiện:      dd d dHdx = J x - R x x dt dx    sẽ trở thành một hệ PCH tiêu tán năng lượng. Ta có: a a d dH K(x)= ; H (x)=H (x)-H(x) dx (3.9) Với Ha là hàm được thêm vào để hệ thống điều khiển vòng kín dòng đạt trạng thái cân bằng ổn định tại xo. Từ các phương trình trên, điều khiển dòng vòng trong của điều khiển vector FOC được xác định:         * * * * * sd sd 1 sd sd 1 sq sq s s sq r rd * * * * * sq sq 2 sq sq 1 sd sd s s sd r rd = σ ai + r i - i - J i -i - L ω i - bR ψ = σ ai + r i - i + J i -i + L ω i + bω ψ u u            (3.10) 3.3 Kết quả nghiên cứu Các khảo sát được thực hiện dựa trên các thử nghiệm trong [45], [47]. Nguồn AC 3P -+ -+ -+ PCHBS T2 T2 -1 BCL SPVSI DC link ĐKD isdq ĐKTĐ T6 -1 T6 isd isq usd usd usα isα isβ isq isd usβ * * Đ iều K hiển B S_PC H ( IF O C ) Phần Đ ộng L ực SPIM + + ʃ ωsl ω ωe θ e * Eq.(3.8) ψrd^ isq * * r -+ Eq.(4.4) ω * r ψ * r ω r Hình 3. 1: Điều khiển BS_PCH cho hệ truyền động SPIM Trường hợp 1: Khảo sát chất lượng ở chế độ quá độ được thực hiện. So sánh với kết quả thu được khi sử dụng điều khiển PI, có thể thấy rằng chất lượng điều khiển ở chế độ quá độ của hệ truyền động SPIM được cải thiện đáng kể khi sử dụng bộ điều khiển BS -PCH. 0 0.5 1 1.5 2 -1000 -500 0 500 1000 Time (s) S p ee d ( rp m ) Reference Measured (PI) Measured (BS-PCH) 0 0.1 0.2 0.3 0 500 1000 Time (s) S pe ed ( rp m ) Reference Measured (PI) Measured (BS-PCH) 1 1.2 1.4 -1000 -500 0 500 1000 Time (s) S pe ed ( rp m ) Reference Measured (PI) Measured (BS-PCH)0.168s 0.102 0.1025s 0.135s 0.292 0.294 992 994 996 998 1000 1002 12 Hình 3. 2: Đáp ứng tốc độ, mô men trong quá trình đảo chiều Bảng 3.1 Các thông số chất lượng điều khiển với tải định mức Giải thuật ĐK BS_PCH PI Thời gian khởi động (s) 0.102 0.168 Thời gian đạt giá trị xác lập (s) 0.103 0.176 Thời gian đảo chiều (s) 0.1025 0.135 Sai số xác lập (Vòng/phút) 0.1 6 Trường hợp 2: Khảo sát hệ truyền động SPIM khi tốc độ động cơ và mô men tải thay đổi. Các kết qủa mô phỏng cho thấy không có sự dao động tốc độ và dòng, giá trị được điều khiển hội tụ rất nhanh với bám theo sát giá trị tham chiếu trong suốt thời gian khảo sát (Hình 3.3; Hình 3.4). Thời gian hội tụ tốc độ được cải thiện đáng kể so với bộ điều khiển được đề xuất trong [47]. Hình 3. 3: Các đáp ứng trong trường hợp không tải 0 0.5 1 1.5 2 -10 0 10 20 Time (s) T or qu e (N m ) TL Te (PI) Te (BS-PCH) 0 0.5 1 1.5 2 -5 0 5 Time (s) S ta to r cu rr en t is a (A ) isa (PI) isa (BS-PCH) 0 0.5 1 1.5 2 -5 0 5 Time (s) S ta to r cu rr en t i sd q ( A ) isq (PI) isq (BS-PCH) isd (PI) isd (BS-PCH) 0 0.5 1 1.5 2 0 0.5 1 Time (s) R ot or F lu x (W b) Phi rd (PI) Phi rd (BS-PCH) 0 2 4 6 8 10 0 500 1000 Time (s) S p ee d ( ra d /s ) Reference Measured 0 2 4 6 8 10 0 0.5 1 Time (s) R o to r F lu x ( W b ) Phi rd Phi rq 0 2 4 6 8 10 -10 0 10 Time (s) T or qu e ( N m ) TL Te 0 2 4 6 8 10 -5 0 5 Time (s) C ur re nt i sq (A ) Reference Actual 0 2 4 6 8 10 -2 0 2 Time (s) C u rr e n t is a (A ) Reference Actual 0.5 0.502 0.504 0.506 0.508 0.51 -500 0 500 Time (s) V co m ( V ) 0 2 4 6 8 10 0 500 1000 1500 Time (s) Sp ee d (r ad /s ) Reference Actual 0 2 4 6 8 10 -2 0 2 4 6 Time (s) Cu rre nt is q (A ) isq isd 0 2 4 6 8 10 -10 0 10 Time (s) To rq ue ( Nm ) TL Te 0 2 4 6 8 10 -4 -2 0 2 Time (s) C ur re nt is a (A ) 0 0.1 0.2 0 500 1000 Sp ee d (r ad /s ) 0 0.1 0.2 0 1000 8 8.05 -2 0 2 13 Hình 3. 4: Các đáp ứng trong trường hợp tải định mức Để kiểm chứng và xác nhận rõ ràng hơn tính bền vững của bộ điều khiển BS_PCH trước nhiễu tải, một khảo sát khác được thực hiện với cả hai bộ điều khiển PI và BS -PCH cho điều khiển vector hệ truyền động SPIM. Hình 3. 5: Đáp ứng tốc độ, mô men trong trường hợp có nhiễu tải của bộ điều khiển PI và BS_PCH. Bảng 3.2 Các thông số chất lượng điều khiển với tải định mức Giải thuật ĐK BS_PCH PI Thời gian tăng tốc (s) (0 đến 1000 vòng/phút) 0.085 0.101 Thời gian xác lập (s) 0.087 0.125 Thời gian giảm tốc (s) (0 đến 1000 vòng/phút) 0.535 0.554 Thời gian xác lập (s) 0.538 0.581 Sụt tốc khi đóng tải định mức (Vòng/phút) 4.5 22 Thời gian đóng tải định mức (s) 0.005 0.025 Thời gian xác lập khi đóng tải định mức (s) 0.005 0.088 Sai số xác lập (Vòng/phút) 0.1 6 Trường hợp 3: Trường hợp 3 được thực hiện dựa theo khảo sát trong [45] và được biểu diễn trong Hình 3.6a. Kết quả mô phỏng cho thấy hệ truyền động SPIM bộ điều khiển sử dụng BS_PCH cho đáp ứng động rất tốt, thời gian khởi động nhanh hơn, vọt lố thấp hơn và khả năng bám theo tốc độ tham chiếu tốt hơn so với bộ điều khiển trong [45]. Trường hợp 4: Khảo sát giá trị điện trở của rotor tăng 3 lần so với giá trị danh định như trong [45] và được biểu diễn trong Hình 3.6b. Bộ BS_PCH hoạt động hiệu quả, tốc độ thực hội tụ rất nhanh với tốc độ tham chiếu, sai số dõi theo chính xác khi đóng tải và gần như không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi Rr. 0 2 4 6 8 10 0 0.5 1 Time (s) Ro to r F lu x (W b) Phi rq Phi rd 8.5 8.502 8.504 8.506 8.508 8.51 -500 0 500 Time (s) V co m ( V ) 0 0.5 1 1.5 2 0 500 1000 1500 Time (s) S p e e d ( rp m ) Reference PI BS-PCH 0 0.05 0.1 0.15 0 500 1000 Time (s) S p ee d ( rp m ) Reference PI BS-PCH 1.5 1.55 1.6 800 1000 1200 1400 Time (s) S p ee d ( rp m ) Reference PI BS-PCH 0 0.5 1 1.5 2 -10 0 10 20 30 Time (s) T o rq u e ( N m ) TL Te (PI) Te (BS-PCH) 1 1.05 1.1 1360 1380 1400 1420 Time (s) S p ee d ( rp m ) Reference PI BS-PCH 0.5 0.55 0.6 1000 1200 1400 Time (s) S p ee d ( rp m ) Reference PI BS-PCH 0 0.5 1 1.5 2 -5 0 5 Time (s) S ta to r cu rr en t is a (A ) isa (PI) isa (BS-PCH) 0 0.5 1 1.5 2 0 0.5 1 Time (s) R o to r F lu x ( W b ) Phi rd (PI) Phi rd (BS-PCH) 14 a. b. Hình 3. 6: Điều khiển BSC_PSH a. Rr danh định; b. Rr=3Rr danh định 3.5 Kết luận Trong chương này, tác giả đã đề xuất một cấu trúc mới kết hợp giữa kỹ thuật điều khiển BS và PCH cho điều khiển vector của hệ truyền động SPIM. Giải thuật RCMV_4S_CBPWM VcomMid giảm điện áp common mode cho SPVSI cũng được áp dụng khi khảo sát hệ truyền động đề xuất này. Điều khiển BS-PCH được đề xuất để cải thiện và nâng cao chất lượng của bộ điều khiển, đảm bảo: Tính ổn định, theo dõi tham chiếu tốc độ chính xác và tốc độ đáp ứng của hệ thống truyền động, tính bền vững trước sự nhạy cảm của những thay đổi không biết trước của các tham số hệ thống, nhiễu và các yếu tố phi tuyến. 0 2 4 6 8 0 20 40 60 80 Time (s) S pe ed ( ra d/ s) Reference Measured 0 2 4 6 8 0 20 40 60 80 Time (s) S pe ed ( ra d/ s) Reference Measured 0 2 4 6 8 -10 0 10 Time (s) T or qu e (N m ) TL Te 0 2 4 6 8 -10 0 10 Time (s) T or qu e (N m ) TL Te 0 2 4 6 8 -2 0 2 4 6 Time (s) C ur re nt is dq (A ) isd isq 0 2 4 6 8 -2 0 2 4 6 Time (s) C ur re nt is dq (A ) isd isq 15 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ QUAN SÁT TỐC ĐỘ THÍCH NGHI CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG SPIM KHÔNG CẢM BIẾN TỐC ĐỘ 4.1 Giới thiệu sơ lược tình hình nghiên cứu Các bộ quan sát tốc độ dựa trên MRAS đã được áp dụng thành công ở khu vực tốc độ trung bình và cao. Tuy nhiên, hoạt động tốc độ thấp và bằng không vẫn là một thách thức lớn.... Trong luận án này tác giả đề xuất một bộ quan sát tốc độ dựa trên mô hình tham chiếu dòng stator (SC_MRAS) cải tiến nhằm nâng cao hơn nữa chất lượng của bộ quan sát tốc độ và của hệ truyền động, đặc biệt trong phạm vi tốc độ thấp và gần không. Các kết quả nghiên cứu liên quan đã được tác giả công bố trong các bài báo [1-5], [8-14] thuộc Danh mục các công trình nghiên cứu đã công bố. 4.2 Bộ quan sát tốc độ NN SM_SC_MRAS Từ mô hình điện áp VM và mô hình dòng CM, biến đổi lại ta có:      x xx = A x + B u (4.1)      x s x sA T A T -1x x sX k = e X k-1 + e - I A B u k-1   (4.2) Phương trình toán mô tả NN sử dụng Euler cải tiến được biểu diễn như sau:                                   sα 1 sα 2 sα 3 rd 4 rq 5 sα 6 sα 7 rd 8 rq sβ 1 sβ 2 sβ 3 rq 4 rd 5 sβ 6 sβ 7 rq ˆ ˆ ˆi k = w i k-1 + w u k-1 + w ψ k-1 + w ψ k-1 ˆ ˆ + w i k-2 - w u k-2 - w ψ k-2 - w ψ k-2 ˆ ˆ ˆi k = w i k-1 + w u k-1 + w ψ k-1 - w ψ k-1 ˆ + w i k-2 - w u k-2 -w ψ k-2  8 rdˆ+w ψ k-2        (4.3) Trong đó: 2 2 s s s m s s m s m s s s s mm m 1 2 3 4 r 5 6 7 8 r s r r s s r r s r s s r r s s r r s r s 3T R 3T L 3T 3T L 3T L 3T R T T LTL TL ˆ ˆw =1- - ; w = ; w = ; w = ω ;w = + ; w = ; w = ; w = ω 2σL 2στ L L 2σL 2στ L L 2σL L 2σL 2στ L L 2σL 2στ L L 2σL L Dựa vào phương trình trên ta có thể xây dựng được một NN. Trong đó, các trọng số w1, w2, w3, w5, w6, w7 được tính offline, trong khi w4, w8 được cập nhật online. (MHTC) SPIM NN (MHTN) Giải thuật LS us SM Nhận dạng từ thông Ước lượng Rs ψ ^ r i ^ s ω ^ rZ-1 Z-1 Z-1 Z-1 Z-1 Z-1 w1 w2 w3 w4 w5 w6 w7 w8 w1 w2 w3 w4 w5 w6 w7 w8 i ^ sα i ^ sβ is Rs ^ ω r ^ Z-1 Hình 4. 1: Bộ quan sát tốc độ SMNN_ SC_ MRAS Sắp xếp lại ta có phương trình ma trận của mô hình thích nghi thu được ở chế độ dự báo như sau: 16  rˆA ω k-1 = B (4.4) 4.2.1 Giải thuật ước lượng tốc độ Trên cơ sở (4. 4), giải thuật LS thu được bằng cách cực tiểu hàm năng lượng:     T X T Ax-b Ax-b E = 1- ξ + ξx x (4. 5) Có thể tìm lời giải cho bài toán tìm cực trị (4.14) bằng thuật toán suy giảm độ dốc (gradient descent):            2r r rˆ ˆ ˆω k+1 =ω k - βγ k a k + ξ βγ k ω k   (4.6) 4.2.2 Nhận dạng từ thông rotor và ước lượng điện trở 4.2.2.1 Nhận dạng từ thông rotor Từ các giá trị đo lường đầu vào u, đầu ra y, bộ nhận dạng từ thông rotor được địng nghĩa bởi cấu trúc như sau: r r sˆ ˆˆ ˆ ˆz = F(ω )z + G(u,ω ,z) + ΛI (4.7) Trong đó: Ʌ là ma trận hệ số và Is là vector được định nghĩa:   T s 1 2I = sat(s ) sat(s ) (4.8) Từ phương trình mô hình dòng, giải thuật ước lượng từ thông rotor dựa trên SM được định nghĩa: m rd sα rd r rq ψ s r r m rq sβ rq r rd ψ s r r L 1 ˆ ˆ ˆ ˆψ = i - ψ - ω ψ + Λ I τ τ L 1 ˆ ˆ ˆ ˆψ = i - ψ + ω ψ + Λ I τ τ                             (4.9) Để v’<0,  được chọn: rd rq ψ 1 1 3 ψ ψ 2 2 4 Λ 0 δ ε ε 0 Λ = = 0 Λ 0 δ ε ε              (4.10) 4.2.2.2 Ước lượng điện trở stator Trong trình luận án này, phương pháp ước tính Rs trực tuyến được ước tính trên cơ sở các thành phần dòng stato isα, isβ đo được và ước tính:    s sα sα sα sβ sβ sβ ˆdR ˆ ˆ ˆ ˆ= -μ i -i i + i -i i dt     (4.11) 4.3 Kết quả nghiên cứu Các khảo sát đánh giá trong phần này được thực hiện dựa trên các thử nghiệm chuẩn (benchmark) được đưa ra trong [58], [120], [128131]. Mô hình hệ truyền động SPIM được trình bày trong Hình 4.2. Trường hợp 1: Khảo sát hệ truyền động SPIM vận hành ở dải tốc độ thấp: 17 Kết quả khảo sát trong Hình 4.3, Hình 4.4 cho thấy chất lượng của bộ điều khiển và quan sát trong các trường hợp này rất tốt. Từ thông rotor và tốc độ ước lượng bám theo các giá trị thực tế khá chính xác cả ở tham chiếu tốc độ dạng nấc và đường dốc tam giác. Hình 4. 2: Hệ truyền động SPIM phương pháp FOC sử dụng bộ điều khiển BS_PCH và bộ quan sát NNSM_SC_MRAS a. Bộ quan sát NNSM_SC_MRAS b. Bộ quan sát BPN_NN_SC_MRAS Hình 4. 3: Đáp ứng tốc độ và từ thông của SPIM ở tốc độ tham chiếu dạng nấc Hình 4. 2: Đáp ứng tốc độ của SPIM ở tốc độ tham chiếu dạng tam giác đảo chiều Trường hợp 2: Khảo sát chất lượng động của hệ truyền động SPIM 0 2 4 6 -4 -2 0 2 4 6 Time (s) Sp ee d ( rad /s) Reference Measured Estimated 0 2 4 6 -4 -2 0 2 4 6 Time (s) Sp ee d ( rad /s) Reference Measured Estimated 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 -20 0 20 Time (s) S p e e d ( r a d /s ) Reference Measured Estimation 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 -5 0 5 Time (s) S ta to r cu rr en t (A ) is anpha real is anpha ets is beta real is beta est 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 -10 0 10 Time (s) S p ee d e rr o r (r ad /s ) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 -1 0 1 2 3 Time (s) R o to r fl u x ( W b ) PhirD Real PhirD Est PhirQ Real PhirQ Est 2 2.5 3 3.5 4 -5 0 5 Time (s) St at or c ur re nt (A ) isq Real isq Est isd Real isd Ets 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 0.5 1 Time (s) R ot or f lu x (W b) Phird real Phird est Phirq real Phirq est 2.32.42.5 1.9 2 2.1 2.32.42.5 1.9 2 2.1 0.8 1 1.2 -0.5 0 0.5 1 1.5 0.8 1 1.2 -0.5 0 0.5 1 1.5 2.3 2.4 2.5 1.9 2 2.1 2.3 2.4 2.5 1.9 2 2.1 0.8 1 1.2 -0.5 0 0.5 1 1.5 0.8 1 1.2 -0.5 0 0.5 1 1.5 0.7 0.8 13 14 15 16 Time (s) 18 Từ kết quả mô phỏng trong Hình 4.4 cho thấy, các đáp ứng tốc độ và từ thông rất tốt, tốc độ thực bám sát tốc độ tham chiếu. (a) Đảo chiều tốc độ thấp, (b) Đảo chiều tốc độ cao Hình 4. 3: Đáp ứng tốc độ và từ thông rotor Hình 4.5, Hình 4.6 và Hình 4.7 cho thấy tính hiệu quả của chiến lược điều khiển và quan sát mới được đề xuất trong quá trình đảo chiều. a. b. Hình 4. 4: Đáp ứng tốc độ, mô men tốc độ cao a. Bộ quan sát sử dụng BPN_NN_SC_MRAS; b. Bộ quan sát sử dụng OLS_NNSM_SC_MRAS a. b. Hình 4. 5: Đáp ứng tốc độ, mô men tốc độ trung bình a. Bộ quan sát sử dụng BPN_NN_SC_MRAS; b. Bộ quan sát sử dụng OLS_NNSM_SC_MRAS 0 0.5 1 1.5 2 -10 0 10 Time (s) Sp ee d ( rad /s) Reference Measured Estimation 0 1 2 3 -100 -50 0 50 100 Time (s) Sp eed (ra d/s ) Reference Measured Estimated 0 0.5 1 1.5 2 -2 0 2 Time (s) Sta tor cu rre n ( A) 0 1 2 3 -4 -2 0 2 4 Time (s) Sta tor cu rre n ( A) 0 0.5 1 1.5 2 -2 0 2 4 Time (s) Sta tor cu rre nt (A ) isq Real isq Est isd Real isd Est 0 1 2 3 -5 0 5 Time (s) Sta tor cu rre nt (A ) isq Real isq Est isd Real isd Est 0 0.5 1 1.5 2 0 0.5 1 Time (s) Ro tor flu x ( Wb ) Phird Real Phird Est Phirq Real Phirq Est 0 1 2 3 0 0.5 1 Time (s) Ro tor flu x ( Wb ) Phirq Real Phirq Est Phirs Read Phirq Est 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 -100 0 100 Time (s) Sp ee d ( rad /s) Reference Measured Estimated 0.197s 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 -100 0 100 Time (s) Sp ee d ( ra d/ s) Reference Measured Estimated 0.1s 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 -10 0 10 Time (s) Er ror (r ad /s) 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 -10 0 10 Time (s) Er ror (r ad /s) 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 -50 0 50 Time (s) Sp ee d ( rad /s) Reference Measured Estimated 0.101s 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 -50 0 50 Time (s) Sp ee d ( ra d/ s) Reference Measured Estimated 0.052s 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 -10 0 10 Time (s) Er ro r ( ra d/ s) 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 -10 0 10 Time (s) Er ro r ( ra d/ s) . . . . 1.4 -10 0 10 i (s) Er ro r ( rad /s) 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 -10 0 10 Time (s) Er ro r ( rad /s) 19 a. b. Hình 4. 6: Đáp ứng tốc độ, mô men tốc độ thấp a. Bộ quan sát sử dụng BPN_NN_SC_MRAS; b. Bộ quan sát sử dụng OLS_NNSM_SC_MRAS Trường hợp 3: Khảo sát ảnh hưởng của sự thay đổi điện trở đến hệ truyền động SPIM sử dụng bộ quan sát NNSM_SC_MRAS Các khảo sát dựa trên thử nghiệm chuẩn trong [128] nhưng mở rộng khảo sát tăng các giá trị điện trở từ 150-200%. Hệ thống hoạt động ổn định, khả năng dõi theo tham chiếu và ước lượng tốc độ chính xác của bộ điều khiển BS_PCH và bộ quan sát tốc độ NNSM_ SC_MRAS (Hình 4.8) thu được rất tốt. Hình 4. 7: Kết qủa mô phỏng của hệ khi tham số động cơ thay đổi (Rs) Trường hợp 4: Ảnh hưởng của nhiễu tải và hoạt động ở chế độ hãm tái sinh Từ kết quả mô phỏng, ta dễ dàng thấy rằng chất lượng hoạt động ở cả 4 góc phần tư (Hình 4.9) và chế độ hãm tái sinh (Hình 4.10) của hệ truyền động SPIM sử dụng BS_PCH và NNSM_SC_MRAS rất tốt. Hình 4. 8: Hoạt động của hệ truyền động SPIM ở bốn góc phần tư 0 0.5 1 1.5 2 -15 -10 -5 0 5 10 15 Time (s) Sp eed (ra d/s ) Reference Measured Estimated 0 0.5 1 1.5 2 -15 -10 -5 0 5 10 15 Time (s) Sp eed (ra d/s ) Reference Measured Estimated 0 0.5 1 1.5 2 -10 -5 0 5 10 Time (s) Spe ed erro r (r ad/ s) 0 0.5 1 1.5 2 -10 -5 0 5 10 Time (s) Spe ed err or ( rad /s) 0 1 2 3 4 5 6 7 -5 0 5 10 15 20 25 Time (s) Sp ee d (r ad /s ) Reference Measured Estimates 0 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 Time (s) T o rq u e (N m ) Reference Measured 0 1 2 3 4 5 6 7 -5 0 5 Time (s) Sp ee d er ro r ( ra d/ s) 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0.5 1 Time (s) Ro tor flu x ( W b) Phird Phirq 0 1 2 3 4 5 6 7 5 10 15 20 25 Time (s) St at or re si st an ce R s Reference resistance various Estimated resistance Rs 1.5 Rs 2 Rs 2.5 2.51 2.52 2.53 2.54 2.55 2.56 -500 0 500 Time (s) Vc om (V ) 2 2.5 3 3.5 4 -10 0 10 Time (s) T or qu e (N m ) Tl Te 2 2.5 3 3.5 4 -10 0 10 Time (s) Sp ee d (r ad /s ) Reference Measured Estimation 2 2.5 3 3.5 4 -5 0 5 Time (s) St at or c ur re nt (A ) isq Real isq Est isd Real isd Ets 2 2.5 3 3.5 4 0 0.5 1 Time (s) Ro to r f lu x (W b) Phird real Phird ets Phirq real Phirq ets 1.45 1.5 1.55 18 20 22 3.75 3.8 3.85 10 12 14 20 Hình 4. 9: Đáp ứng tốc độ trong chế độ động cơ và hãm tái sinh ở dải tốc độ thấp a. Bộ quan sát NN_SC_MRAS sử dụng CM để ược lượng từ thông [130] b. Bộ quan sát NN_SC_MRAS sử dụng SM để ược lượng từ thông Sự bền vững trước nhiễu tải thay đổi đột ngột cũng được khảo sát như trong Hình 4.11 để chứng minh tính bền vững của chiến lược đề xuất. Hình 4. 10: Đáp ứng tốc độ, mô men ở tốc độ 100 rad/s khi có nhiễu tải 4.4 Kết luận Trong chương 4, tác giả xây dựng thành công bộ quan sát tốc độ thích nghi sử dụng mạng nơ ron, điều khiển trượt kết hợp với bộ điều khiển BS_PCH và giải thuật giảm điện áp common mode RCMV_4S_CBPWM Vcommid cho điều khiển không cảm biến hệ truyền động SPIM. Thông qua các kết qủa mô phỏng đã chứng minh rằng bộ quan sát tốc độ NNSM SC_MRAS đã làm việc chính xác ở dải tốc độ thấp dưới 2 rad/s và tốc độ bằng không, không xuất hiện hiện tượng mất ổn định trong chế độ hãm tái sinh, hệ làm việc ổn định, bền vững, không chịu ảnh hưởng từ thay đổi tham số của động cơ và nhiễu tải. Mạng NN được huấn luyện bằng giải thuật OLS tránh được các vấn đề về hội tụ và cực tiểu cục bộ, vì vậy, bộ quan sát tốc độ mới được có tốc độ hội tụ nhanh và sai số ước lượng tốc độ thấp. Sử dụng bộ quan sát tốc độ đề xuất có độ nhạy thấp đối với thay đổi các thông số động cơ và có chất lượng động tốt, độ chính xác cao ở cả chế độ quá độ qua và ổn định. 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 -60 -40 -20 0 20 40 Time (s) Sp ee d (r ad /s ) Reference Measured Estimated 2 3 4 5 -60 -40 -20 0 20 40 Time (s) Sp ee d (ra d/ s) Refe

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdftom_tat_luan_an_dieu_khien_thich_nghi_he_truyen_dong_dong_co.pdf
Tài liệu liên quan