Hệ truyền động điện biến tần - động cơ đồng bộ kích từ nối tiếp

n theo mét luËt nhÊt ®Þnh trong giai ®o¹n khëi ®éng, 
kÕt hîp víi sö dông tÝn hiÖu dßng vµ tÝn hiÖu m« men ®éng. 
- ¸p dông biÖn ph¸p khëi ®éng kh«ng ®ång bé. 
⊕ Sö dông cÊu tróc ®iÒu khiÓn vector tùa theo tõ th«ng rotor ®èi víi hÖ truyÒn ®éng biÕn 
tÇn-§C§BKTNT. 
Mçi ph−¬ng ph¸p khëi ®éng cã −u nh−îc ®iÓm riªng c¶ vÒ cÊu tróc cña hÖ truyÒn ®éng 
còng nh− chÊt l−îng cña nã. Trong bµi b¸o nµy chØ giíi thiÖu vÒ cÊu tróc ®iÒu khiÓn v« h−íng, 
cÊu tróc ®iÒu khiÓn vector sÏ ®−îc giíi thiÖu trong mét bµi b¸o kh¸c. 
2.2. HÖ biÕn tÇn - §C§BKTNT ®iÒu khiÓn v« h−íng, khëi ®éng ®éng c¬ b»ng viÖc ®iÒu 
chØnh t¨ng dÇn tÇn sè vµ ®iÖn ¸p trong giai ®o¹n khëi ®éng 
CÊu tróc c¬ b¶n cña hÖ truyÒn ®éng ®−îc biÓu diÔn trªn h×nh 2. 
S¬ ®å cÊu tróc gåm hai phÇn: 
PhÇn lùc gåm: CL lµ khèi chØnh l−u dïng ®Ó biÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu cña m¹ng 
®iÖn c«ng nghiÖp thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu cÊp cho khèi nghÞch l−u; NL lµ khèi nghÞch l−u 
th−êng dïng c¸c kho¸ ®ãng c¾t IGBT, thùc hiÖn biÕn ®æi ®iÖn ¸p mét chiÒu Udc ë ®Çu ra khèi 
CL thµnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu cung cÊp cho ®éng c¬; §C lµ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha 
rotor d©y quÊn ®−îc ®Êu d©y ®Æc biÖt ®Ó lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ ®ång bé kÝch tõ nèi tiÕp 
(§C§BKTNT); C lµ tô läc. 
PhÇn ®iÒu khiÓn gåm: kh©u t¹o tÝn hiÖu khèng chÕ nghÞch l−u theo nguyªn lý ®iÒu chØnh 
®é réng xung (Driver NL PWM); bé ®iÒu chØnh biªn ®é ®iÖn ¸p ra nghÞch l−u (§CA); c¸c sensor 
®o dßng (SI) vµ ®o tèc ®é (TG); kh©u biÕn ®æi dßng ba pha cña ®éng c¬ thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu 
tØ lÖ víi gi¸ trÞ hiÖu dông dßng ®iÖn mét pha (B§D); XL lµ kh©u gia c«ng tÝn hiÖu dßng ®iÖn vµ 
tèc ®é ®éng c¬ phôc vô cho môc ®Ých æn ®Þnh ®éng hÖ thèng; tÝn hiÖu ®Æt tèc ®é cña hÖ (TH§) 
®−îc ®−a ®Õn khèi ®Æt tÇn sè ®Ó quyÕt ®Þnh tÇn sè ra cña NL, ®ång thêi TH§ l¹i ®−îc tæng hîp 
víi tÝn hiÖu ®Çu ra cña XL ®Ó khèng chÕ biªn ®é ®iÖn ¸p ra cña biÕn tÇn; c¸c tÝn hiÖu Sa, Sb, Sc lµ 
c¸c chuçi xung dïng ®Ó kh«ng chÕ c¸c kho¸ IGBT trong ba pha cña nghÞch l−u. ViÖc khèng chÕ 
qui luËt thay ®æi tÇn sè giai ®o¹n khëi ®éng do §TS quyÕt ®Þnh, cßn viÖc ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®−îc 
thùc hiÖn bëi §CA. 
¸p dông m« h×nh m« pháng ®éng c¬ ®6 ®−îc giíi thiÖu trong [2], [3], thùc hiÖn viÖc 
m« pháng ®Æc tÝnh qu¸ ®é cña hÖ trong MATLAB-SIMULINK víi ®éng c¬ cã c¸c th«ng sè: 
P®m=1,1KW; U®m=380/220-Y/∆; I1®m=3,5A; Lδs=0,013H; Lδr=0,0089H; Ls=0,34H; 
k=0,692; sè ®«i cùc tõ pm=3; tÇn sè ®Þnh møc f®m=50Hz; m« men qu¸n tÝnh ®éng c¬ vµ t¶i 
T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(42)/N¨m 2007 
 45
H×nh 3: Tèc ®é gãc (a), gi¸ trÞ hiÖu dông dßng ®iÖn mét pha (b) cña ®éng c¬ khi khëi ®éng 
kh«ng t¶i vµ thay ®æi t¶i nh¶y cÊp t¹i c¸c thêi ®iÓm t=15s (Mc=6Nm) vµ t=20s (t¨ng thªm 
4Nm) víi cÊu tróc ®iÒu khiÓn v« h−íng 
 t(s) 
ωr(rad/s) 
0 5 10 15 20 25 30 
0
20 
40 
60 
100 
120 
80 
0.5 
1.0 
1.5 
2.0 
2.5 
3.0 
0 
a) t(s) 
If(A) 
0 5 10 15 20 25 30 
b) 
H×nh 4: Tèc ®é gãc (a), gi¸ trÞ hiÖu dông dßng ®iÖn mét pha (b)cña ®éng c¬ khi khëi ®éng cã 
t¶i d¹ng qu¹t giã víi cÊu tróc ®iÒu khiÓn v« h−íng 
a) 
0 5 10 15 20 25 30 
0 
20 
40 
60 
80 
100 
120 
ωr(rad/s), Mc(Nm) 
 t(s) 
Mc 
ωr 
0 
0.5 
1.5 
2.5 
1.0 
2.0 
0 5 10 15 20 25 30 
If (A) 
 t(s) 
b) 
nèi trôc víi ®éng c¬ J = 0,04. KÕt qu¶ thu ®−îc c¸c ®Æc tÝnh thêi gian tèc ®é, gi¸ trÞ hiÖu 
dông dßng ®iÖn mét pha khi khëi ®éng 
kh«ng t¶i vµ thay ®æi nh¶y cÊp t¶i khi 
®éng c¬ ®6 hoµn thµnh qu¸ tr×nh khëi 
®éng; khi khëi ®éng cã t¶i d¹ng qu¹t 
giã ®−îc biÓu diÔn trªn c¸c h×nh 3a, 
b;4a, b. 
C¸c kÕt qu¶ qu¶ nµy cho thÊy, 
víi cÊu tróc ®iÒu khiÓn vµ ph−¬ng 
ph¸p khëi ®éng ®éng c¬ ®6 nªu, hÖ 
truyÒn ®éng ®¶m ®−îc c¸c yªu cÇu 
cÇn thiÕt vÒ ®Æc tÝnh qu¸ ®é vµ hoµn 
toµn cã thÓ ¸p dông vµo thùc tÕ s¶n 
xuÊt. 
H×nh 2: CÊu tróc ®iÒu khiÓn v« h−íng hÖ truyÒn 
®éng biÕn tÇn- ®éng c¬ ®ång bé kÝch tõ nèi tiÕp 
A 
CL 
NL 
C 
§TS 
XL 
TH§ 
× 
§Æt tÇn sè ra NL 
B§D 
ĐC 
f 
ia 
ib 
U §CA 
Udc 
Driver 
NL 
PWM 
- 
βI 
Sa,Sb,Sc 
B C 
TG 
SI 
T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(42)/N¨m 2007 
 46
2.3. HÖ biÕn tÇn - §C§BKTNT ®iÒu khiÓn v« h−íng, khëi ®éng ®éng c¬ b»ng ph−¬ng ph¸p 
khëi ®éng kh«ng ®ång bé 
MÆc dï kh«ng cã lång sãc khëi ®éng nh− mét sè ®éng c¬ ®ång bé, nh−ng §C§BKTNT 
l¹i cã ®Æc tÝnh: Khi cÊp nguuån xoay chiÒu ba pha cho ®éng c¬ th× ®éng c¬ sÏ khëi ®éng lªn tèc 
®é gÇn b»ng tèc ®é tõ tr−êng quay cña stator. Sö dông ®Æc tÝnh nµy cña ®éng c¬, ta ®iÒu khiÓn 
biÕn tÇn lµm viÖc theo luËt: Khi b¾t ®Çu khëi ®éng biÕn tÇn cho ra ®iÖn ¸p víi tÇn sè gÊp ®«i tÇn 
sè lµm viÖc, dÉn ®Õn ®éng c¬ sÏ khëi ®éng ®Õn tèc ®é cÇn thiÕt, sau ®ã biÕn tÇn ®−îc ®iÒu khiÓn 
®Ó tÇn sè ®Çu ra gi¶m xuèng tÇn sè lµm viÖc (b»ng mét nöa lóc ban ®Çu), ®éng c¬ sÏ tù vµo ®ång 
bé. CÊu tróc hÖ truyÒn ®éng vÉn cã d¹ng nh− h×nh 2, chøc n¨ng ®iÒu khiÓn tÇn sè ®Ó ®¶m b¶o qu¸ 
tr×nh khëi ®éng ®−îc cµi ®Æt trong khèi ®Æt tÇn sè. 
C¸c ®Æc tÝnh trªn c¸c h×nh 5a,b cho thÊy, víi biÖn ph¸p khëi ®éng nµy còng cã thÓ dÔ 
dµng ®−a ®éng c¬ ®Õn tèc ®é lµm viÖc theo yªu cÇu vµ c¸c chØ tiªu kh¸c hoµn t−¬ng ®−¬ng nh− 
khi ¸p dông viÖc ®iÒu chØnh tÇn sè vµ ®iÖn ¸p ra cña biÕn tÇn, tuy nhiªn tr−êng hîp nµy yªu cÇu 
biÕn tÇn ph¶i cã kh¶ n¨ng t¹o ra ®iÖn ¸p tÇn sè gÊp ®«i tÇn sè ®Þnh møc cña ®éng c¬. 
3. KÕt luËn 
 Tõ c¸c kÕt qu¶ m« pháng ®èi víi c¸c cÊu tróc ®iÒu khiÓn v« h−íng cña hÖ truyÒn ®éng 
®iÖn biÕn tÇn-®éng c¬ ®ång bé kÝch tõ nèi tiÕp cã thÓ ®−a ra c¸c kÕt luËn: 
* HÖ truyÒn ®éng ®iÖn biÕn tÇn - §C§BKTNT lµ mét hÖ truyÒn ®éng cã ®−êng ®Æc tÝnh c¬ 
tuyÖt ®èi cøng, ®¶m sù æn ®Þnh tèc ®é tuyÖt ®èi khi m« men t¶i thay ®æi trong ph¹m vi nhá h¬n 
hoÆc b»ng m« men cùc ®¹i cña ®éng c¬ (cì tõ 2 ®Õn 3 lÇn m« men ®Þnh møc), rÊt phï hîp víi c¸c 
c¬ cÊu s¶n xuÊt yªu cÇu cao vÒ sù æn ®Þnh tèc ®é. 
* C¸c cÊu tróc cña hÖ truyÒn ®éng ®6 nªu ®Òu ®¶m b¶o ®−îc c¸c chØ tiªu chÊt l−îng tÜnh vµ 
®éng, ®¶m b¶o qu¸ tr×nh khëi ®éng c¬ ªm, dßng khëi ®éng nhá nªn kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn l−íi 
®iÖn khi hÖ thèng khëi ®éng (víi c¸c ®éng c¬ c«ng suÊt lín). C¸c cÊu tróc ®iÒu khiÓn nµy ®¬n 
gi¶n, kh«ng yªu cÇu cao vÒ phÇn cøng vµ phÇn mÒm cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn nªn dÔ thùc hiÖn, 
gi¸ thµnh thÊp, ®é tin cËy cao. 
* Víi ®Æc tÝnh tèc ®é ®ång bé cña ®éng c¬ gÊp ®«i tèc ®é tõ tr−êng quay stator [2], [3], [7], 
[8] nªn víi ®éng c¬ 2 cùc khi lµm viÖc víi tÇn sè b»ng 50Hz (th−êng lµ tÇn sè ®Þnh møc cña c¸c 
H×nh 5: Tèc ®é gãc (a), gi¸ trÞ hiÖu dông dßng ®iÖn mét pha (b) cña ®éng c¬ khi khëi ®éng kh«ng 
t¶i vµ thay ®æi t¶i nh¶y cÊp t¹i c¸c thêi ®iÓm t=15s(Mc=6Nm), t=20s(+4Nm), vµ t=20s(+3Nm) víi 
cÊu tróc ®iÒu khiÓn v« h−íng, khëi ®éng kh«ng ®ång bé 
0 
50 
100 
150 
200 
250 
0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 
0 
1 
2 
3 
4 
ωr(rad/s) 
 t(s) 
If(A) 
 t(s) 
a) b) 
T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(42)/N¨m 2007 
 47
®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha ®−îc s¶n xuÊt trong c«ng nghiÖp) th× tèc ®é ®éng c¬ ®¹t ®Õn 6000 
vßng/phót, rÊt phï hîp víi c¸c hÖ truyÒn ®éng cã yªu cÇu tèc ®é cao nh− c¸c m¸y nÐn, m¸y b¬m 
cao tèc, khi ®ã kh«ng cÇn hép sè nªn kÝch th−íc cña hÖ ®−îc gi¶m nhá, gi¸ thµnh thÊp. 
* KÕt hîp c¸c −u ®iÓm vÒ kÕt cÊu ®éng c¬ ch¾c ch¾n, c¸c chØ tiªu chÊt l−îng tÜnh tèt, cã 
kh¶ n¨ng cho ra c«ng suÊt gÊp ®«i c«ng suÊt ®Þnh møc do nhµ m¸y s¶n xuÊt ®−a ra [2], [3], [7], [8], 
víi c¸c ®Æc tÝnh ®éng ®−îc giíi thiÖu trong môc 2, hÖ truyÒn ®éng ®iÖn biÕn tÇn-§C§BKTNT lµ mét 
hÖ truyÒn ®éng rÊt cã triÓn väng khi ®−îc nghiªn cøu hoµn thiÖn 
 
Tãm t¾t 
Bµi b¸o giíi thiÖu vÒ mét hÖ truyÒn ®éng ®iÖn míi, øng dông ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba 
pha rotor d©y quÊn víi s¬ ®å ®Êu d©y ®Æc biÖt, lµm viÖc t−¬ng tù nh− ®éng c¬ ®ång bé kÝch tõ nèi 
tiÕp. Trªn c¬ së ®ã, x©y dùng cÊu tróc ®iÒu khiÓn cña hÖ truyÒn ®éng ®ång bé kÝch tõ nèi tiÕp vµ 
c¸c kÕt qu¶ vÒ ®Æc tÝnh lµm viÖc trong chÕ ®é qu¸ ®é cña hÖ thèng, ®ång thêi, dù b¸o kh¶ n¨ng 
øng dông hÖ truyÒn ®éng míi nµy trong c«ng nghiÖp. 
Summary 
Electrical transmission system of Altering frequency - synchronous motor using 
the serial magnetic stimulation 
The paper presents a new electrical transmission system applying an asynchronous three-
phase induction motor with a special diagram for connecting coils as a synchronous operating 
motor with the use of the serial magnetic stimulation. Basic on this , the controlling structure of 
the synchronous system using serial magnetic stimulation is built and results of working 
characteristic in the immoderate mode of the system are obtained. Moreover, the applicable 
possibility of this new transmission in industry is also predicted. 
Tµi liÖu tham kh¶o 
[1]. TrÇn Kh¸nh Hµ (1997), M¸y ®iÖn tËp1, NXB Khoa häc vµ kü thuËt, Hµ Néi. 
[2]. NguyÔn Nh− HiÓn, TrÇn Xu©n Minh (2004), X©y dùng m« h×nh ®éng c¬ ®ång bé kÝch tõ nèi 
tiÕp ®Ó nghiªn cøu chÕ ®é x¸c lËp, Tù ®éng ho¸ ngµy nay, 12. 
[3]. Bïi Quèc Kh¸nh, TrÇn Xu©n Minh, NguyÔn Nh− HiÓn (2005), Lý thuyÕt vµ ph©n tÝch hÖ 
truyÒn ®éng dïng ®éng c¬ ®ång bé kÝch tõ nèi tiÕp, TuyÓn tËp c¸c b¸o c¸o khoa häc- Héi nghÞ toµn quèc 
vÒ tù ®éng ho¸ lÇn thø VI (VICA 6), trang 300-305. 
[4]. NguyÔn Nh− HiÓn, TrÇn Xu©n Minh, Ph¹m ThÞ B«ng, L©m Hïng S¬n (2005), C¸c gi¶i ph¸p 
æn ®Þnh ho¸ vµ n©ng cao ®é bÒn v÷ng hÖ truyÒn ®éng sö dông ®éng c¬ ®ång bé kÝch tõ nèi tiÕp, TuyÓn tËp 
c¸c b¸o c¸o khoa häc- Héi nghÞ toµn quèc vÒ tù ®éng ho¸ lÇn thø VI (VICA 6), trang 221-226. 
[5]. NguyÔn Phïng Quang (1996), §iÒu khiÓn tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn xoay chiÒu ba pha, NXB 
Gi¸o dôc, Hµ Néi. 
[6]. NguyÔn Phïng Quang (2003) MATLAB & Simulink dµnh cho kü s− ®iÒu khiÓn tù ®éng, NXB 
Khoa häc vµ kü thuËt, Hµ Néi. 
[7]. Essam E. M. Rashad, Mostafa E. Abdel Karim (1996) Theory and Analysis of Three-phase 
Series-connected Parametric Motors, trang 715-720, IEEE 1996. 
[8]. Yasser G. Dessouky, Mohmoud S. Abouzid, Adel L. Mohamadein (2000), Theory and 
Performance of Series Connected Synchronous Motors, IEEE 2000. 
[9]. M. G. Tsilikil, M. M. X«clov, B. M. Erekhov, A. B. Shinianxki (1974) Base of Automatic 
Electrical Drive, Energy, Moscow.