Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương 4. ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG

Chương 4. ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG

Tải bản đầy đủ - 0trang

-Trang 36-



4.2. CẤU TRÚC HỆ TRUYỀN ĐỘNG DÙNG ĐCKĐB ĐIỀU KHIỂN DỰA

THEO TỪ THƠNG ROTOR

4.2.1. Sơ đờ ngun lý điều khiển định hướng trường



Hình 4.3. ĐCKĐB được ni bởi biến tần nguồn áp



Hình 4.4. Điều chỉnh dòng isd, isq bằng 2 khâu điều chỉnh dòng riêng biệt kiểu PI

Đợng cơ được nuôi bởi biến tần nguồn áp có nghĩa là đại lượng điều khiển phải là

điện áp, điện áp đó sẽ thông qua khâu điều chế vec tơ không gian và biến tần để đặt

lên động cơ. Nếu điện áp được cho trước dưới dạng u sd, usq và thì phải sử dụng khâu

chuyển tọa độ điện áp (CTDu) để tính chuyển sang dạng trước khi đưa vào khâu

điều chế vector không gian.

Cần sử dụng một khâu điều chỉnh dòng (ĐCD) nhằm áp đặt nhanh 2 dòng i sd, isq

nhằm điều khiển từ thông rotor và momen quay. Vì vậy, người ta sử dụng riêng lẽ 2



Chương 4. Điều khiển định hướng trường



-Trang 37-



bộ điều chỉnh dòng id và iq (ĐCid và ĐCiq) kiểu PID, trong đó giá trị cần và giá trị

thực là các đại lượng hình sin. Các đầu ra của ĐCid và ĐCiq được gọi là y d và yq.

Để tính usd và usq ta cần dùng mạng tính áp (MTu) với các giá trị đầu vào của mạng

là yd và yq.

Để tính giá trị cần từ từ thông rotor và momen quay , ta dùng mạng tính dòng

(MTi). Từ ý tưởng đó hình thành cấu trúc của hệ truyền động dùng ĐCKDB nuôi

bởi biến tần nguồn áp và điều chỉnh tựa theo từ thơng rotor.



Hình 4.5. Sơ đồ nguyên lý điều khiển định hướng trường

4.2.2. Mô tả sơ đồ nguyên lý điều khiển định hướng trường

Động cơ được nuôi bởi biến tần nguồn áp. Điều đó có nghĩa đại lượng điều

khiển phải là điện áp, điện áp đó sẽ thông qua khâu điều chế vector không gian và

biến tần để đặt lên stator động cơ. Khâu điều chế vector không gian được coi là

khâu truyền đạt trung thành về pha, về biên độ. Nếu điện áp cho trước dưới dạng

usd, usq và ta cần sử dụng khâu chuyển tọa độ điện áp để tính chuyển sang trước khi

đưa tới khâu điều chế vector không gian.

Cảm biến dòng đo được isu, isv. Thông qua các bộ chuyển đổi hệ tọa độ chuyển thành

hai dòng isd và isq là hai đại lượng điều khiển từ thông và momen quay. Hai giá trị

này sẽ được so sánh với hai giá trị cần được tạo ra bởi mạng tính dòng MTi, đo



Chương 4. Điều khiển định hướng trường



-Trang 38-



được độ sai lệch, sau đó đưa vào 2 bộ điều khiển riêng lẽ PID tạo tín hiệu điều

khiển vector không gian trước khi đưa vào bộ biến tần.

Máy đo tốc độ quay đo tốc độ của rotor là rồi hồi tiếp so sánh với tốc độ

mong muốn, lấy tín hiệu sai lệch đưa vào khâu điều chỉnh tốc độ ĐC thu được tín

hiệu cần , hiệu chỉnh momen cần làm ngõ vào mạng tính dòng MTi. Đồng thời, lấy

tín hiệu cộng với tín hiệu hồi tiếp tốc độ qua khâu tích phân tính được góc đưa

vào khâu chuyển đổi điện áp và chuyển hệ tọa độ. Thông qua mô hình này, những

khó khăn mà vấn đề nêu ra đã được giải quyết.

Để xây dựng mạng tính áp MTu:

Thay vào phương trình:

(4.1)

Ta thu được:



(4.2)

Từ thông là đại lượng có môdul biến thiên chậm, để đơn giản hóa ta có thể xem.

Ngoài ra còn có thêm một số đại lượng khác:

- : điện cảm tiêu tán phía stator

- : hằng số thời gian từ thông tiêu tán tổng

Phương trình (4.2) được biến đổi trong không gian Laplace:

(4.3)

yd và yq là các đại lượng đầu vào của MTu, đồng nhất với i sd và isq ở đầu ra sau thời

(4.4)

gian trễ :

(4.5)



(4.6)

Thế hai phương trình (4.5, 4.6) vào phương trình (4.3, 4.4), ta được:



Chương 4. Điều khiển định hướng trường



-Trang 39-



(4.7)

(4.8)

Để xây dựng mạng tính dòng MTi, ta có: và thế vào phương trình trạng thái của

động cơ ở hệ tọa độ dq, ta được:

(4.9)

(4.10)



Với ngõ vào mạng tính dòng là các giá trị cần và (hay ), ngõ ra là .

4.2.3. Ưu điểm của điều khiển định hướng trường theo từ thông rotor và

mômen quay theo hệ tọa độ dq

Trong tọa độ dq, do vuông góc với vec tơ nên .

Ngoài ra trong hệ tọa này, từ thông và momen quay được biểu diễn theo các vector

dòng stator:

(4.11)

(4.12)



Trong đó:

: phần tử d của vector từ thông rotor

Isd, isq: phần tử d và q của vector dòng stator

mM : momen quay của động cơ

Lr, Lm: điện cảm rotor, hỗ cảm giữa stator và rotor

pc: số đôi cực của động cơ

Tr: hằng số thời gian rotor

p: toán tử Laplace



Chương 4. Điều khiển định hướng trường



-Trang 40-



Phương trình đầu cho thấy có thể điều khiển (tăng giảm gián tiếp) từ thông rotor

thông qua điều khiển (tăng giảm) dòng stator isd với mối quan hệ trễ bậc nhất Tr.

Cần áp đặt nhanh và chính xác dòng i sd để ổn định từ thông tại mọi điểm làm việc

của động cơ, đồng thời áp đặt nhanh và chính xác dòng i sq điều khiển mômen của

động cơ, ta có thể coi isd là đại lượng điều khiển từ thông rotor (dòng kích từ) và i sq

là đại lượng điều khiển momen động cơ (dòng tạo momen quay).

Bằng việc mô tả động cơ không đồng bộ ba pha trên hệ dq, không còn quan tâm đến

từng dòng điện pha riêng lẽ nữa, mà là toàn bộ vector không gian dòng stator của

động cơ. Khi đó sẽ cung cấp hai thành phần i sd điều khiển từ thông và isq điều khiển

mômen quay, từ đó có thể điều khiển tốc đợ đợng cơ.

4.3. MƠ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG DÙNG

SIMULINK

4.3.1. Mơ hình mơ phỏng điều khiển định hướng trường

Dựa vào sơ đồ nguyên lý điều khiển định hướng trường ở hình 4.5 và các phương

trình biến đổi có liên quan đến các khối trong sơ đồ, mô hình mô phỏng đã được

thiết kế và chạy trong Simulink với các thơng sớ có liên quan.

DCIsd

1

ToFi.s+1

Fi'r



Fcn1



Fi'rd*



Isd*



PID



Wr*



Isq*



PID



Ws



DCIsq



Fi'r



Yd

Usd



Yq



MTi



Usq



MTu



Usd



Ua



U







Uu



Usq



Ub



V







Uv



W



Theta



Uc



W







Uw



mM 



mT



Iuv w



CTDu



PWM

TL 



CTDi



ref

Wref



Fi'r



Iabc



Isd



Theta



Isq



w



Fi'r



DCKDB



huanluyenmang.mat

To File



DCw

1

ToW.s+1



PID



Fi W M I



1

s



Fcn



Hình 4.6. Mơ hình điều khiển động cơ dùng nguyên lý định hướng trường được mô

phỏng trong môi trường Simulink - Matlab

Trong đó:

Khối Fi’r và Wref là từ thông đặt và tốc độ đặt với Fi’r = 1 (Wb) và Wref = 150

rad/s.



Chương 4. Điều khiển định hướng trường



-Trang 41-



MTi: mạng tính dòng

DCIsd: điều chỉnh dòng Isd bằng bộ PID (Kp=1000, Ki = 10, Kd = 0)

DCIsq: điều chỉnh dòng Isq bằng bộ điều khiển PID (Kp=750, Ki = 0, Kd = 0)

DCw: điều chỉnh tốc độ bằng bộ điều khiển PID (Kp=500, Ki = 50, Kd = 0)

MTu: mạng tính áp

CTDu: chuyển đổi hệ tọa độ điện áp

CTDi: chuyển đổi hệ tọa độ dòng

Khối TL là momen tải với giá trị là 3.5 (N)

4.3.2. Kết quả mô phỏng

Quá trình mô phỏng diễn ra trong thời gian 4 giây, động cơ tăng tốc trong

khoảng thời gian từ 0 ->2 giây, sau 2 giây động cơ giảm tốc độ. Trong quá trình

tăng tốc, khoảng 1,5 giây đóng tải vào, sau 3 giây cắt tải, lúc này đợng cơ vừa chạy

khơng tải vừa giảm tớc.



Hình 4.7. Q trình mơ phỏng với thời gian mơ phỏng Tsim = 4 giây

Sau thời gian mô phỏng, ta thu được kết quả về từ thông, dòng điện, mômen và tốc

độ của động cơ không đồng bộ được điều khiển bởi định hướng trường có PWM.



Chương 4. Điều khiển định hướng trường



-Trang 42-



Tu thong rotor (Wb)



1.2



1



0.8



Điều khiển định

hướng trường



0.6



0.4



0.2



0



0



0.5



1



1.5



2



2.5



3



3.5



4



2.5



3



3.5



4



Tu thong rotor (Wb)



1.2



1



0.8



Điều khiển mở máy

trực tiếp



0.6



0.4



0.2



0



0



0.5



1



1.5



2



Hình 4.8. Từ thơng rotor

Toc do (rad/s)



160



140



120



100



80



60



40



20



0



0



0.5



1



1.5



2



2.5



3



3.5



4



Hình 4.9. Tốc đợ của đợng cơ



Chương 4. Điều khiển định hướng trường



-Trang 43-



Moment (Nm)



4

3.5

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0

­0.5



0



0.5



1



1.5



2



2.5



3



3.5



4



Hình 4.10. Momen điện từ

Dong dien stator (A)



100

80



Điều khiển định

hướng trường



60

40

20

0

­20

­40

­60

­80

­100



0



0.5



1



1.5



3.5



4



Hình 4.11. Dòng điện stator



Nhận xét

20



3



(A)



80



40



2.5



Dong dien stator

Dong dien 3 pha (A)



100



60



2



Điều khiển mở

máy trực tiếp



Kết quả thu được cho từ thông và tốc độ bám sát giá trị tốc độ đặt yêu cầu



0

(tốc

độ mong muốn).

­20

­40

­60

­80

­100



Từ thông ổn định về giá trị 1 (Wb).

Tốc độ đạt được giá trị mong muốn.

Dòng điện ba pha chạy trong động cơ cân bằng pha và có dao động lúc đóng



1

tải0 vào động0.5cơ từ 1,5 (s)

-> 3(s).1.5



2



2.5



3



3.5



4



Chương 4. Điều khiển định hướng trường



-Trang 44-



Dòng điện khởi động của động cơ khi được điều khiển theo phương pháp

định hướng trường nhỏ hơn gần 4 lần so với khi không được điều khiển định hướng

trường.



Chương 4. Điều khiển định hướng trường



-Trang 45-



Chương 5. GIỚI THIỆU MẠNG TRUYỀN THẲNG

NHIỀU LỚP



5.1.GIỚI THIỆU MẠNG TRUYỀN THẲNG NHIỀU LỚP

Mạng truyền thẳng nhiều lớp (Multilayer Feedforward) bao gồm các khối

chứa nhiều lớp, các neural của lớp này chỉ được nối với các neural của lớp tiếp theo,

không được kết nối các nút trong cùng một lớp và không có liên kết nhảy lớp. Trong

mạng này, các neural của lớp ngõ vào (input layer) không được tính toán, chỉ đóng

vai trò là ngõ vào cho lớp neural kế tiếp, lớp kế tiếp này được gọi là lớp ẩn. Theo lý

thuyết, một mạng neural có thể có nhiều lớp ẩn nhưng điều này sẽ làm tăng độ phức

tạp trong việc huấn luyện mạng và vì vậy, mạng có một hoặc hai lớp ẩn sẽ cung cấp

độ chính xác thích hợp và tổng quát hóa trong nhiều trường hợp. Nếu mạng chỉ có

một lớp ẩn, để đạt kết quả thỏa mãn cần sử dụng duy nhất hàm tác động phi tuyến

cho lớp ẩn này. Còn đối với mạng hai lớp ẩn sẽ cho độ chính xác cao hơn. Lớp cuối

cùng trong mạng được gọi là lớp ngõ ra (output layer).



r



Lớp ngõ ra



Lớp ẩn



Lớp ngõ vào



Hình 5.1. Cấu trúc mạng neural trùn thẳng mợt lớp ẩn



Chương 5. Giới thiệu mạng truyền thẳng nhiều lớp



-Trang 46-



Không có một quy luật chung để xác định số lớp ẩn và số nút của lớp ẩn, nên

phụ thuộc vào độ phức tạp của phép ánh xạ (mapping) đạt được. Trong mạng này,

hàm tác động của lớp ngõ ra thường là hàm tuyến tính khi mạng neural được xem là

đại diện của một hệ thống phi tuyến bằng cách sử dụng hàm tác động phi tuyến đối

với các lớp ẩn.

Số nút ngõ vào tương ứng với số đặc tính vật lý của hệ. Việc huấn luyện

mạng neural dựa vào những lần tính toán thử và sai nhằm đạt được số lớp ẩn và số

nút lớp ẩn tối ưu.

5.2. GIẢI THUẬT LAN TRUYỀN NGƯỢC

5.2.1. Định nghĩa hàm mục tiêu

Cấu trúc của neural:



Hình 5.2. Cấu trúc của mợt neural



x1

x2

x3



Y1

Y2

Y3



Yimột

(i=1 …

Xk (k=1 …

Zjtrúc

(j=1

Hình 5.3. Cấu

của…

mạng neural

lớp ẩn

M)

K)

N)

Chương 5. Giới thiệu mạng truyền thẳng nhiều lớp



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương 4. ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×