Luận văn Điều khiển động cơ không đồng bộ bằng phương pháp RFOC và DTC với ứng dụng Fuzzy Logic - Trần Thành Ngọc

ộ PI mờ ở mục 3.2.8.3 ) : 
5.2.2.1 Động cơ không tải với vận tốc định mức : 
Thời gian mô phỏng [0 1.5] (s), vận tốc lệnh : [301.6 301.6](rad/s), moment tải : [0 0] 
(N.m), từ thông rotor lệnh : 0.985 (Wb) 
Chương 5: Mô hình điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương pháp điều khiển 
trực tiếp moment (DTC) 
Trang 79 
* Vận tốc rotor : 
Hình 5.19a Vận tốc rotor từ 0 đến 1.5s Hình 5.19b Vận tốc rotor từ 0.35s đến 1.45s 
* Moment điện từ : 
Hình 5.20a Moment điện từ từ 0s đến 1.5s Hình 5.20b Moment điện từ từ 0.35s đến 0.45s 
* Từ thông stator : 
Hình 5.21a Từ thông stator từ 0s đến 1.5s Hình 5.21b Từ thông stator từ 0s đến 0.08s 
Chương 5: Mô hình điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương pháp điều khiển 
trực tiếp moment (DTC) 
Trang 80 
* Dòng điện stator : 
Hình 5.22a Dòng điện stator từ 0 đến 1.5s Hình 5.22b Dòng điện stator từ 0.35 đến 0.45s 
5.2.2.2 Động cơ với tải định mức : Khi tốc độ động cơ bằng tốc độ định mức, tại t = 
0.8(s) đóng tải bằng tải định mức TL=26.5 (N.m) , tại t = 1.2(s) ta ngắt tải. 
* Vận tốc rotor : 
Hình 5.23a Vận tốc rotor từ 0 đến 1.5s Hình 5.23b Vận tốc rotor từ 0.75s đến 1.25s 
* Moment điện từ : 
Hình 5.24a Moment điện từ từ 0s đến 1.5s Hình 5.24b Moment điện từ từ 0.75s đến 1.25s 
Chương 5: Mô hình điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương pháp điều khiển 
trực tiếp moment (DTC) 
Trang 81 
* Từ thông stator : 
Hình 5.25a Từ thông stator từ 0s đến 1.5s Hình 5.25b Từ thông stator từ 0s đến 0.08s 
* Dòng điện stator : 
Hình 5.26a Dòng điện stator từ 0s đến 1.5s Hình 5.26b Dòng điện stator từ 0.75s đến 1.25s 
5.2.2.3 Động cơ đảo chiều : Khi tốc độ động cơ bằng tốc độ định mức, tại t = 0.6 (s) 
ta cho động cơ đào chiều 
* Vận tốc rotor : 
Hình 5.27a Vận tốc rotor từ 0 đến 1.5s Hình 5.27b Vận tốc rotor từ 0.55s đến 1.45s 
Chương 5: Mô hình điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương pháp điều khiển 
trực tiếp moment (DTC) 
Trang 82 
* Moment điện từ : 
Hình 5.28a Moment điện từ từ 0 đến 1.5s Hình 5.28b Moment điện từ từ 0.55s đến 1.45s 
* Từ thông stator : 
Hình 5.29a Từ thông stator từ 0 đến 1.5s Hình 5.29a Từ thông stator từ 0.95s đến 1.05s 
* Dòng điện stator : 
Hình 5.30a Dòng điện stator từ 0 đến 1.5s Hình 5.30b Dòng điện stator từ 1.55s đến 1.45s 
Chương 5: Mô hình điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương pháp điều khiển 
trực tiếp moment (DTC) 
Trang 83 
5.3 Khảo sát sự bền vững của bộ điều khiển khi điện trở stator (Rs) thay đổi: 
Trong quá trình làm việc, điện trở dây quấn stato của động cơ thay đổi theo nhiệt độ 
hay tần số, dẫn đến sai số trong việc ước lượng từ thông, mô men điện từ, làm ảnh hưởng 
xấu đến chất lượng hệ truyền động điện .Ta khảo sát ảnh hưởng của sự thay đổi điện trở 
stator Rs đối với trường hợp dùng bộ PID setpoint weighting và anti windup và PI kết hợp 
fuzzy.Giả sử điện trở stator tăng thêm 10% . 
5.3.1 Động cơ không tải với vận tốc định mức : Thời gian mô phỏng [0 1.5] (s), vận 
tốc lệnh : [301.6 301.6](rad/s), moment tải : [0 0] (N.m), từ thông rotor lệnh : 0.985 (Wb) 
* Vận tốc rotor : 
PID setpoint weighting và anti windup PI kết hợp fuzzzy 
Hình 5.31a Vận tốc rotor từ 0 đến 1.5s 
Hình 5.31b Vận tốc rotor từ 0.35s đến 0.5s 
Chương 5: Mô hình điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương pháp điều khiển 
trực tiếp moment (DTC) 
Trang 84 
* Moment điện từ : 
PID setpoint weighting và anti windup PI kết hợp fuzzzy 
Hình 5.32a Moment điện từ từ 0s đến 1.5s 
Hình 5.32b Moment điện từ từ 0.35s đến 0.5s 
 * Từ thông stator : 
Hình 5.33a Từ thông stator từ 0s đến 1.5s 
Chương 5: Mô hình điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương pháp điều khiển 
trực tiếp moment (DTC) 
Trang 85 
Hình 5.33b Từ thông stator từ 0s đến 0.1s 
* Dòng điện stator : 
PID setpoint weighting và anti windup PI kết hợp fuzzzy 
Hình 5.34a Dòng điện stator từ 0 đến 1.5s 
Chương 5: Mô hình điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương pháp điều khiển 
trực tiếp moment (DTC) 
Trang 86 
Hình 5.34b Dòng điện stator từ 0.35 đến 0.5s 
 5.3.2 Động cơ với tải định mức : Khi tốc độ động cơ bằng tốc độ định mức, tại t = 0.8(s) đóng 
tải bằng tải định mức TL=26.5 (N.m) , tại t = 1.2(s) ta ngắt tải. 
* Vận tốc rotor : 
PID setpoint weighting và anti windup PI kết hợp fuzzzy 
Hình 5.35a Vận tốc rotor từ 0 đến 1.5s 
Chương 5: Mô hình điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương pháp điều khiển 
trực tiếp moment (DTC) 
Trang 87 
Hình 5.35b Vận tốc rotor từ 0.75s đến 1.3s 
* Moment điện từ : 
PID setpoint weighting và anti windup PI kết hợp fuzzzy 
Hình 5.36a Moment điện từ từ 0s đến 1.5s 
Hình 5.36b Moment điện từ từ 0.75s đến 1.3s 
Chương 5: Mô hình điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương pháp điều khiển 
trực tiếp moment (DTC) 
Trang 88 
* Từ thông stator : 
PID setpoint weighting và anti windup PI kết hợp fuzzzy 
Hình 5.37a Từ thông stator từ 0s đến 1.5s 
Hình 5.37b Từ thông stator từ 0s đến 0.1s 
* Dòng điện stator : 
Hình 5.38a Dòng điện stator từ 0s đến 1.5s 
Chương 5: Mô hình điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương pháp điều khiển 
trực tiếp moment (DTC) 
Trang 89 
Hình 5.38b Dòng điện stator từ 0.75s đến 1.3s 
5.3.3 Động cơ đảo chiều : Khi tốc độ động cơ bằng tốc độ định mức, tại t = 0.6 (s) ta 
cho động cơ đào chiều. 
* Vận tốc rotor : 
PID setpoint weighting và anti windup PI kết hợp fuzzzy 
Hình 5.39a Vận tốc rotor từ 0 đến 1.5s 
Chương 5: Mô hình điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương pháp điều khiển 
trực tiếp moment (DTC) 
Trang 90 
Hình 5.39b Vận tốc rotor từ 0.55 đến 1.45s 
* Moment điện từ : 
PID setpoint weighting và anti windup PI kết hợp fuzzzy 
Hình 5.40a Moment điện từ từ 0 đến 1.5s 
Hình 5.40b Moment điện từ từ 0.55 đến 1.45s 
Chương 5: Mô hình điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương pháp điều khiển 
trực tiếp moment (DTC) 
Trang 91 
* Từ thông stator : 
PID setpoint weighting và anti windup PI kết hợp fuzzzy 
Hình 5.41a Từ thông stator từ 0 đến 1.5s 
Hình 5.41b Từ thông stator từ 0.8 đến 1.1s 
* Dòng điện stator : 
Hình 5.42a Dòng điện stator từ 0 đến 1.5s 
Chương 5: Mô hình điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương pháp điều khiển 
trực tiếp moment (DTC) 
Trang 92 
Hình 5.42b Dòng điện stator từ 0.55 đến 1.45s 
5.4 Phân tích kết quả : 
5.4.1 So sanh mô hình điều khiển DTC với bộ PID setpoint weighting và anti windup 
và bộ PI kết hợp fuzzy logic trong 3 trường hợp : động cơ không tải , động cơ hoạt động 
với tải thay đổi , động cơ đảo chiều vận tốc : 
a) Động cơ hoạt động không tải Khi khởi động động cơ thì moment tăng lên , tốc độ 
động cơ tăng lên đến giá trị định mức .Lúc này moment giảm xuống bằng 0 và tốc độ được 
giữ ở vận tốc định mức.Theo kết quả mô phỏng thì tốc độ động cơ khi mô phỏng sử dụng 
PI kết hợp fuzzy logic có độ vọt lố ít hơn và tiến đến trạng thái xác lập nhanh hơn khi sử 
dụng bộ PID setpoint weighting và anti windup.Nhìn chung cả 2 mô hình điều đảm bảo 
điều khiển được tốc độ ổn định và chính xác . 
b) Động cơ hoạt động với tải thay đổi : Khi tốc độ động cơ bằng tốc độ định mức ta 
đóng tải bằng tải định mức (26.5 N.m) , sau một khoảng thời gian ta ngắt tải . Khi đóng tải 
moment động cơ tăng lên bằng moment định mức trong một khoảng thời gian rất ngắn , lúc 
này tốc độ động cơ giảm chút ít nhưng nhanh chóng tăng lên bằng tốc độ dịnh mức .Tương 
tự khi ngắt tải , moment của động cơ giảm xuống gần bằng 0 trong khoảng thời gian ngắn , 
tốc độ bị dao động nhưng nhanh chóng tăng lên bằng tốc độ định mức . Như vậy, bộ điều 
khiển DTC đã giữ vận tốc động cơ gần như không thay đổi khi tải thay đổi Nhìn chung khi 
sử dụng bộ PI kết hợp fuzzy logic động cơ nhanh tiến đến trạng thái xác lập hơn. 
Chương 5: Mô hình điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương pháp điều khiển 
trực tiếp moment (DTC) 
Trang 93 
c) Động cơ hoạt động với vận tốc đảo chiều : cho động cơ hoạt động với tốc độ định 
mức , ta đột ngột đảo chiều tốc độ động cơ. Khi tốc độ động cơ giảm thì moment mang giá 
trị âm . khi tốc độ quay ngựoc đến tốc độ định mức ( -301.6 rad/s ) thì moment lên bằng 0 
lúc này tốc độ động cơ không đổi . 
 Giá trị tức thời của moment ở cả hai mô hình không bằng mà dao động quanh giá trị 
moment tải, bởi vì do sự thay đổi liên tục trạng thái đóng cắt của bộ nghịch lưu áp. Tuy 
nhiên, nếu ta lấy giá trị trung bình trong một khoảng thời gian thì giá trị moment điện từ 
xấp xỉ giá trị moment tải. Moment động cơ luôn cân bằng với moment tải, mô hình sử dụng 
PI fuzzy logic thì moment nhanh tiến đến chế độ xác lập hơn. 
Khi tốc độ động cơ giảm xuống thấp thì từ thông cũng giảm theo ( Hình 5.17ab và 
5.29ab ).Khi tốc độ động cơ ổn định thì giá trị tức thời của từ thông stator trong cả hai mô 
hình đều dao động quanh giá trị đặt. 
Khi khởi động thì dòng điện khởi động của phương pháp DTC cao hơn phương pháp 
RFOC , từ thông cũng dao động nhiều hơn . Điều đó cho thấy lúc khỏi động thì phương 
pháp điều khiển DTC chưa tốt bằng RFOC. Nhìn chung cả hai phương pháp đều điều khiển 
được độc lập từ thông và moment trong động cơ. Hệ thống điều khiển RFOC và DTC tỏ ra 
hiệu quả trong việc điều khiển động cơ lý tưởng, đáp ứng của động cơ nhanh chính xác, 
hoạt động tốt trong tất cả các chế độ điều khiển, cũng như tác động bên ngoài (moment tải). 
5.4.2 Khảo sát tính bền vững của bộ điều khiển khi điện trở stator thay đổi : 
Từ kết quả mô phỏng cho thấy khi thay đổi điện trở stator thì từ thong stator thay đổi. 
Tuy nhiên giá trị thay đổi này rất nhỏ, không ảnh hưởng đến chất lượng điều khiển hệ 
thống. Như vậy bộ điều khiển moment trực tiếp DTC vẫn hoạt động ổn định khi Rs thay 
đổi. Mô hình điều khiển kết hợp PI fuzzy nhanh tiến đến trạng thái xác lập hơn. 
5.5 Tóm tắt : 
Từ kết quả mô phỏng cho thấy phương pháp điều khiển DTC đã điều khiển tốt ĐC 
KĐB ba pha trong cả 3 trường hợp : động cơ không tải , tải thay đổi và đảo chiều động 
cơ.Đáp ứng của động cơ nhanh và chính xác 
Khi điện trở stator thay đổi thì hệ thống vẫn đảm bảo tính bền vững và hoạt động 
chính xác.