Bài giảng Điều khiển số hệ thống điện cơ điều khiển máy điện/động cơ điện - Trần Công Binh

 và tổn hao nhiệt) 
 Thay đổi tốc độ dễ dàng 
 Khởi động mềm và dừng mềm 
 Ổn định tốc độ 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) TB 
Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.18 
Nối mạng điều khiển từ xa 
Đồng bộ tốc độ dễ dàng 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) TB 
Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.19 
 a) b) 
f 
V, T 
Te 
Rs*Ili
m 
TL 
fđm 
V/f=cons
t 
Vđm 
Tđm 
V/f=const 
f 
V, T 
Te 
Rs*Ili
m 
TL 
fđm 
Tđm 
Vđm 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) TB 
Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.20 
IV. Hệ thống điều khiển số động cơ không đồng bộ ba pha 
Phần cứng 
 Chỉnh lưu 
 Nghịch lưu 
 Cảm biến (Hall, Incremental - Absolute Encoder, Tachocometter, ) 
 Bộ điều khiển 
 Giao tiếp, I/O, Keypad, LED 
 Bộ Xử lý 
Phần mềm 
Thuật toán 
Đáp ứng: điên áp sin xung, dòng sin xung. 
V. Bộ biến tần 
Ưu điểm: 
 Điều chỉnh được tốc độ 
 Ổn định tốc độ 
 Giảm hệ thống cơ, giảm ồn 
 Tiết kiệm năng lượng (tổn hao cơ và tổn hao nhiệt) 
Chọn biến tần 
 Sixstep 
 Một pha, Ba pha 
 Công suất (>=) 
 Điện áp (>=) 
 Chức năng, Nhãn hiệu 
 EMC 
Cài đặt 
 Thông số động cơ 
 Thông số điều khiển, Tần số PWM 
Chọn chế độ 
 Chế độ vòng hở (V/f, FFC) 
 Chế độ hồi tiếp (PID) 
 Chế độ điều khiển không cảm biến 
Cách điều chỉnh 
 Chỉnh trên keypad 
 Chỉnh nhiều cấp tốc độ (giảm phần cơ: rulo, hộp số, curoa) 
 Chỉnh bằng biến trở 
 Chỉnh từ PLC, đồng bộ biến tần 
Nối mạng đồng bộ 
Sử dụng 
 Dây dẫn nối trước và sau biến tần 
 Nguồn động lực 
 Công suất động cơ 
 Quá tải, ngắn mạch 
 Cài đặt sai 
 Chế độ hiển thị 
 Bảo vệ nhiệt cho động cơ 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) TB 
Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.21 
Bài tập 1. Tìm hiểu, so sánh bộ biến tần của 3 nhà sản xuất bất kỳ do SV chọn: 
o Công suất, điện áp, pha, dãy tần số, tần số PWM. 
o Khả năng quá tải về dòng điện, công suất. 
o Phương pháp điều khiển (V/f, (V/f)2, FOC - FCC, DTC, ) 
o Chức năng hồi tiếp tốc độ từ encoder, hay chức năng Sensorless. 
o Biến tần dùng cho tải nào (bơm, quạt hay băng chuyển, thang máy, cần cẩu, 
máy nén, máy ép, ôtô, máy lạnh,) 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) TB 
Chöông 8: Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha VIII.22 
Chöông 1 TB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 1/ 37 
ĐIỀU KHIỂN SỐ HỆ THỐNG ĐIỆN CƠ 
ĐIỀU KHIỂN CÁC MÁY ĐIỆN / ĐỘNG CƠ ĐIỆN 
ĐIỀU KHIỂN BỘ BIẾN TẦN 
Bộ điều khiển 
Bộ xử lý 
FOC 
PWM 
QEP ADC 
SCI 
I/O 
ADC 
L3 
L2 
L1 
N 
L 
Chöông 1 TB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 2/ 37 
Hình 1.1: Sơ đồ đấu dây và điện áp stator của ĐCKĐB ba pha. 
rotor 
stator 
Pha A 
Pha B 
Pha C usc 
usa 
usb 
Chöông 1 TB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 3/ 37 
A 
B 
C 
N 
A 
B 
C 
N 
Rs 
jXs 
 jX’r 
Mạch tương đương động cơ KĐB với tổn hao sắt từ 
RFe jXm 
Rs 
jXs 
Rm 
jXm 
jX’r 
Mạch tương đương của động cơ KĐB 
Chöông 1 TB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 4/ 37 
Hình 1.2: Vector không gian điện áp stator trong hệ tọa độ . 
Hình 1.3: Vector không gian điện áp stator su

và các điện áp pha. 
Rs 
jXs 
Mạch tương đương động cơ KĐB với dòng từ hoá 
jXm 
jX’r 
Re 
Im 
 
 
A 
B 
C 
usa 
s 
0 
j 
 
usa = us 
us 
usc 
usb 
Cuộn dây 
pha A 
Cuộn dây 
pha B 
Cuộn dây 
pha C 
Chöông 1 TB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 5/ 37 
 (với Vi là điện áp pha hiệu dụng). 
Chöông 1 TB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 6/ 37 
Chöông 1 TB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 7/ 37 
 (với Vi là điện áp pha hiệu dụng). 
Chöông 1 TB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 8/ 37 
Hình 1.4: Sơ đồ bộ nghịch lưu ba pha cân bằng gồm 6 khoá S1S6. 
A 
B 
C 
Udc 
S4 
S3 
S6 
S5 
S2 
S1 
S7 
R 
n n 
motor 
N 
A B 
C 
Udc 
n 
N 
UAN UBN 
UCN 
Chöông 1 TB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 9/ 37 
Hình 1.5: Trạng thái các khoá S1, S3, S6 ON, và S2, S4, S5 OFF (trạng thái 110). 
Đơn vị (Udc) 
Va Vb Vc usa usb usc uab ubc uca U Deg us 
S1 S3 S5 UAN UBN UCN UAB UBC UCA us us 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 U0 U000 
1 0 0 2/3 -1/3 -1/3 1 0 -1 U1 0
o
1 1 0 1/3 1/3 -2/3 0 1 -1 U2 60
 o
0 1 0 -1/3 2/3 -1/3 -1 1 0 U3 120
 o
0 1 1 -2/3 1/3 1/3 -1 0 1 U4 180
 o
0 0 1 -1/3 -1/3 2/3 0 -1 1 U5 240
 o
1 0 1 1/3 -2/3 1/3 1 -1 0 U6 300
 o
1 1 1 0 0 0 0 0 0 U7 U111 
Bảng 1.1: Các điện áp thành phần tương ứng với 8 trạng thái của bộ nghịch lưu. 
Hình 1.6: Vector không gian điện áp stator su

ứng với trạng thái (100). 
A 
B 
C 
2/3Udc 
U1(100) 
Chöông 1 TB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 10/ 37 
Hình 1.7: Vector không gian điện áp stator su

ứng với trạng thái (110). 
Hình 1.8: 8 vector không gian điện áp stator tương ứng với 8 trạng thái. 
3
)1k(j
dck eU
3
2
U


 k = 1, 2, 3, 4, 5, 6. U0 và U7 là vector 0. 
Hình 1.9: Các vector không gian điện áp pha stator. 
A 
B 
C 
Udc 
U2(100) 
U1 (100) 
U2 (110) U3 (010) 
U6 (101) U5 (001) 
U4 (011) 
CCW 
CW 
U0 (000) 
U7 (111) 
Up1 
Up2 Up3 
Up6 Up5 
Up4 
Up0 
Up7 
Trục usa 
a 
b 
c 
Chöông 1 TB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 11/ 37 
3
)1k(j
dck eU
3
2
U


 k = 1, 2, 3, 4, 5, 6. U0 và U7 là vector 0. 
Hình 1.10: Các điện áp thành phần tương ứng với 6 trạng thái. 
Hình 1.11: Vector không gian đ iện áp dây stator 1_lineu

ứng với trạng thái (100). 
AB 
BC 
CA 
2/3Udc 
Uline_1 
Chöông 1 TB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 12/ 37 
Hình 1.12: Các vector không gian điện áp dây stator. 
6
)1k2(j
dck_line eU3
3
2
U


 k = 1, 2, 3, 4, 5, 6 
3
dc
s
U
u  
Hình 1.13: Điều chế biên độ và góc vector không gian điện áp. 
 )U(U
T
T
U
T
T
U
T
T
u 70
PWM
0
2
PWM
2
1
PWM
1
s  
T0  TPWM – (T1 + T2) 
với chu kỳ điều rộng xung: TPWM  const 
Tổng quát: us =a.Ux + b.Ux+60 + c.{U0, U7} 
Ud1 
Ud2 
Ud3 
Ud6 
Ud5 
Ud4 
Ud0 
Ud7 Trục uab 
U1 (100) 
us 
T1 
T2 
U2 (110) U3 (010) 
U6 (101) U5 (001) 
U4 (011) 
CCW 
CW 
U0 (000) 
U7 (111) 
Chöông 1 TB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 13/ 37 
Hình 1.14: Điều chế biên độ và tần số điện áp. 
Hình 1.15: Dạng điện áp và dòng điện PWM sin. 
Chöông 2 TB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 14/ 37 
Hình 2.1: Chuyển hệ toạ độ cho vector không gian su

 từ hệ tọa độ  sang hệ tọa 
độ dq và ngược lại. 
j 
us 
0 
 
us 
d 
jq 
usd 
usq 
s 
Cuoän daây 
pha A 
Cuoän daây 
 pha B 
 Cuoän 
daây pha C 
0 
d 
jq 
fsd 
fsq 
a 
a 
s 
Chöông 2 TB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 15/ 37 
Hình 2.2: Biểu diễn vector không gian si

trên hệ toạ độ từ thông rotor, còn gọi là 
hệ toạ độ dq. 
 is 
Cuoän daây 
pha A 
Cuoän daây 
 pha B 
 Cuoän 
daây pha C 
0 
 
is 
d 
jq 
isd 
isq  
r =a 
 
r 
Truïc töø 
thoâng rotor 
Truïc rotor 
j 
s 
Chöông 2 TB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 16/ 37 
Hình 2.3: Vector không gian s

và r

trên hệ toạ độ dq. 
Hình 2.4: Đo giá trị vector không gian dòng điện stator trên hệ tọa độ dq.
Cuoän daây 
pha A 
Cuoän daây 
 pha B 
 Cuoän 
daây pha C 
0 
 
d 
jq 
 
r 
 
r 
Truïc töø 
thoâng rotor 
j 
s 
s 
Truïc rotor 
 
ĐC KĐB 
== 
 3~ 
Udc 
Điều 
khiển 
M 
3~ 
a b c 
Nghịch 
lưu 
2= 
 3 
isa 
isb 
is 
is 
isd 
isq 
r 
pt (2.) pt (2.) 
Chöông 3 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 17/ 37 
A 
B 
C 
N 
stator 
Cuộn dây 
pha A 
isa 
usa 
irA 
isc 
usc 
isb 
usb 
Cuộn dây 
pha C 
Cuộn dây 
pha B 
rotor 
irC 
irB 
stator 
 
 
Trục chuẩn 
Rs 
jXs 
 jX’r 
Mạch tương đương động cơ KĐB với tổn hao sắt từ 
RFe jXm 
Chöông 3 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 18/ 37 
mL
s
Rr
rLsLsR
sv
si r
i
mi
r
rj
sR sL rL
r
rR
s
*
sv mL
mi
*
r
r
r
rv
si
Rs 
jXs 
Rm 
jXm 
jX’r 
Mạch tương đương của động cơ KĐB 
Rs 
jXs 
Mạch tương đương động cơ KĐB với dòng từ hoá 
jXm 
jX’r 
Chöông 3 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 19/ 37 
uu RsL
1

.K 
.K 
BJs
1

 s
T (s) 
 sTL 
 V s
I (s) 
E (s) 
Ikt 
U 
Rư 
Iư 
E = kE.kt.  k.Ikt. 
Rkt 
 Ukt 
kt 
 
Lư 
Chöông 4 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 20/ 37 
Chöông 4 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 21/ 37 
Chöông 4 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 22/ 37 
TL 
MTu 
BBĐ 
Động cơ 
– 
+ 
ĐCid 
ĐCiq 
MTi 
– 
+ 
CTĐi 
ĐC 
– 
+ 
+ 
+ 
Chöông 5 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 23/ 37 
C5 
C5 
Chöông 5 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 24/ 37 
mL
s
Rr
rLsLsR
sv
si r
i
mi
 s
R sR rR
rRmL
rj
mi
si
ri
sv
Chöông 5 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 25/ 37 
Chöông 5 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 26/ 37 
Chöông 5 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 27/ 37 
Chöông 6 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 28/ 37 
Điều khiển vòng trễ: 
Chöông 6 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 29/ 37 
Điều khiển so sánh: 
Chöông 6 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 30/ 37 
ĐIỀU KHIỂN DÒNG TRONG HỆ QUY CHIẾU QUAY 
ĐIỀU KHIỂN GIÁN TIẾP 
Chöông 6 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 31/ 37 
Chöông 6 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 32/ 37 
Chöông 6 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 33/ 37 
Chöông 7 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 34/ 37 
Mô hình 
thích nghi 
hệ pt (7.1) 
 
 
pt (7.2) 
 
từ thông ước lượng Mô hình 
tham khảo 
Chöông 7 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 35/ 37 
Chöông 7 TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 36/ 37 
Đáp ứng mô phỏng: 
Hình 7..: Đáp ứng của bộ ước lượng tốc độ 
với mô hình lý tưởng. 
Hình 7..: Đáp ứng của bộ ước lượng tốc độ 
với mô hình có sai lệch.
Đáp ứng trên hệ thực: 
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0
20
40
60
80
100
120
time (s)
W
e
s
t 
(r
a
d
/s
)
toc do dat
toc do dap ung
toc do uoc luong
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0
20
40
60
80
100
120
time (s)
W
e
s
t 
(r
a
d
/s
)
toc do dat
toc do dap ung
toc do uoc luong
Tuaàn 13-14: Chöông 8 (6T) TCB 
(HTĐKS-ĐKCMĐ) Trang 37/ 37 
Xem bài giảng 
Các công thức lượng giác: 
2
cos
2
cos2coscos



 
2
sin
2
sin2coscos



 
2
cos
2
sin2sinsin



 
2
sin
2
cos2sinsin



 
      coscos
2
1
cos.cos 
      sinsin
2
1
cos.sin 
      coscos
2
1
sin.sin 
      sinsin
2
1
sin.cos 
   sin.sincos.coscos  
   sin.coscos.sinsin  
   coscos  
   sinsin 