Thuật toán học nơron sửa đổi để ước lượng điện trở roto và stato khi đang hoạt động cho truyền động động cơ không đồng bộ không cảm biến tốc độ
Tóm tắt:
Ước lượng điện trở roto và stato trong quá trình làm việc là cần thiết đối với các hệ truyền động
không cảm biến tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha ở vùng tốc độ thấp. Trong bài báo này một
thuật toán nơron sửa đổi đã được đề xuất để ước lượng điện trở roto và stato trong quá trình làm
việc. Ở đây luật cập nhật của mạng nơron có tốc độ học là một hàm thích nghi theo từng chu kỳ lấy
mẫu, hàm thích nghi được xác định bằng mô hình mờ Mamdani. Kết quả mô phỏng cho thấy các
điện trở được ước lượng bằng mạng nơron với tốc độ học là hàm thích nghi được đề xuất có sai số
nhỏ so với điện trở roto và stato thực, nâng cao chất lượng của hệ truyền động động cơ không đồng
bộ không có cảm biến tốc độ
ato của động cơ bao gồm: điện trở thực, điện trở ước lượng * Khi có ước lượng điện trở roto và stato tác động vào bộ điều khiển không cảm biến tốc độ: (a) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557) 46 Số 17 (b) Hình 8(a), (b). Momen tải và momen điện từ Hình 9. Tốc độ của động cơ bao gồm: tốc độ đặt, tốc độ thật, tốc độ ước lượng Các kết quả mô phỏng trên hình 7(a), 7(b) chỉ ra với thuật toán ước lượng đã được đề xuất ở phần 2 và 3, điện trở roto và stato được ước lượng chính xác với sai số rất bé so với giá trị điện trở thực, hội tụ nhanh hơn so với trường hợp tốc độ học là hằng số. Momen điện từ và momen tải được chỉ ra ở hình 8(a), 8(b): khi điện trở roto và stato thay đổi xấp xỉ 50%, có bộ ước lượng điện trở roto và stato tác động vào bộ điều khiển, biên độ momen điện từ đập mạch xấp xỉ 10%. Hình 9 đã chỉ ra việc ước lượng điện trở roto và stato chính xác (với phương pháp đã được đề xuất ở phần 2 và 3) dẫn đến tốc độ ước lượng bám sát với tốc độ thực của động cơ, qua đó nâng cao chất lượng của hệ truyền động không cảm biến tốc độ. 5. KẾT LUẬN Bài báo đã đề xuất một phương pháp mới để ước lượng điện trở roto và stato động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc sử dụng mạng nơron nhân tạo với hàm tốc độ học được xây dựng từ một bộ điều khiển mờ theo mô hình Mamdani. Kết quả đã chỉ ra ước lượng điện trở roto và stato với phương pháp được đề xuất có độ chính xác cao, đồng thời cũng đã minh chứng được ước lượng điện trở roto và stato góp phần nâng cao chất lượng hệ truyền động không cảm biến tốc độ ở vùng tốc độ thấp. Ngoài ra, phương pháp ước lượng này còn được sử dụng để xác định điện trở roto và stato cho một dãy động cơ không đồng bộ mà không phải lựa chọn tốc độ học riêng cho từng động cơ. Hướng phát triển tiếp theo của nhóm tác giả là sử dụng các điện trở được ước lượng ứng dụng cho điều khiển không cảm biến tốc độ với phương pháp điều khiển nhạy cảm với các thông số động cơ như điều khiển dự báo (Model Predictive Control/ MPC), nhằm đánh giá hiệu quả của phương pháp nghiên cứu; đồng thời phát triển thuật toán nhận dạng các tham số khác như điện cảm roto, điện cảm stato và hỗ cảm nhằm nâng cao hơn nữa chất lượng hệ truyền động không cảm biến tốc độ động cơ không đồng bộ. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557) Số 17 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Glumineau and J. de L. Morales, Sensorless AC electric motor control, Robust advanced design techniques and applications. Springer International Publishing Switzerland, 2015. [2] A. Iqbal and M. R. Khan, “Sensorless control of a vector controlled three-phase induction motor drive using artificial neural network,” 2010 Jt. Int. Conf. Power Electron. Drives Energy Syst. 2010 Power India, 2010. [3] P. Văn Tuấn, P.H. Phi, N.T. Sơn, and N.T. Công, “Ước lượng tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha sử dụng mạng Nơron nhân tạo,” Chuyên san Tự động hóa ngày nay 4-2014, pp. 62–66, 2014. [4] M. Bhandari, S. Gavade, and S. H. Shwetha, “Model Reference Adaptive Technique for Sensorless Speed Control of Induction Motor Using MATLAB \ SIMULINK,” Int. J. Emerg. Technol. Comput. Sci. Electron., vol. 14, no. 2, pp. 112–115, 2015. [5] Baburaj Karanayil, Parameter Identification for Vector Controlled Induction Motor Drives Using Artificial Neural Networks and Fuzzy Principles. Theris submitted to The University of New South Wales for degree of Doctor of Philosophy, School of Electrical Engineering and Telecommunications, 2005. [6] R. Krishnan and F. C. Doran, “Study of parameter sensitivity in high-performance inverter-fed induction motor drive systems,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. IA-23, no. 4, pp. 623–635, 1987. [7] B. Karanayil, M. F. Rahman, and C. Grantham, “Online stator and rotor resistance estimation scheme using artificial neural networks for vector controlled speed sensorless induction motor drive,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 54, no. 1, pp. 167–176, 2007. [8] K. Akatsu and A. Kawamura, “Online rotor resistance estimation using the transient state under the speed sensorless control of induction motor,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 15, no. 3, pp. 553–560, 2000. [9] R. Marino, S. Peresada, and P. Tomei, “On-line rotor resistance estimation for induction motors,” IEEE Trans. Control Syst. Technol., vol. 8, no. 3, pp. 570–579, 2000. [10] P. H. Atos, A. F. Odor, and A. M. Agyar, “Parameter Sensitivity Analysis of an Induction Motor,” Hungarian J. Ind. Chem. veszprém, vol. 39, no. 1, pp. 157–161, 2011. [11] F.L. Mapelli, A. Bezzolato, and D. Tarsitano, “A rotor resistance MRAS estimator for induction motor traction drive for electrical vehicles,” Proc. - 2012 20th Int. Conf. Electr. Mach. ICEM 2012, pp. 823–829, 2012. [12] Y. Bensalem, “A Sensorless Neural Model Reference Adaptive Control for Induction Motor Drives,” 2009 Int. Conf. Signals, Circuits Syst. A, pp. 1–6, 2009. [13] G. Lin and Q. Wan, “Estimation of Rotor Resistance of Induction Motor Based on Extended Kalman Filter,” Adv. CSIE, vol. 2, pp. 193–198, 2012. [14] M. A. and Ouhrouche, “Estimation of speed, rotor flux and rotor resistance in cage induction motor using the EKF algorithm,” pp. 1–20, 2002. [15] S. Yang, R. Sun, P. Cao, Z. Xie, and X. Zhang, “Sliding-mode observer based rotor resistance updating method for indirect vector controlled induction motor,” 2017 EEE Transp. Electrif. Conf. Expo, Asia-Pacific, ITEC Asia-Pacific, 2017. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557) 48 Số 17 [16] T. Ritu, K. Sudhir Y, and R. Bharat Singh, “Estimation of Rotor and Stator Resistance for Induction Motor Drives using Second order of Sliding Mode Controller,” J. Eng. Sci. Technol. Rev., no. 10 (6) (2017) 9-15, pp. 9–15, 2017. [17] E.A. Alradadi, “A simple and Efficient Method for a Based Fuzzy Logic Speed Controller and Rotor Resistance Estimation of an Indirect Vector Controlled Induction Motor Drive,” pp. 1–10. [18] E.A. Alradadi, “An Efficient Method for a Based Fuzzy Logic Speed Controller and Rotor Resistance Estimation of an Indirect Vector Controlled Induction Motor Drive,” pp. 1–8. [19] M.T. Cao and H. Huy, “Rotor Resistance Estimation Using Fuzzy Logic for High Performance Induction Motor Drives,” Proc. 24th Annu. Conf. IEEE Ind. Electron. Soc. Aachen, pp. 303–308, 1998. [20] S.A.A. Rizvi and M. B. Kadri, “Online adaptation of rotor parameters using fuzzy logic in indirect field oriented vector control of AC induction drives,” 2013 IEEE 9th Int. Conf. Emerg. Technol., 2013. [21] A. Chitra and S. Himavathi, “A modified neural learning algorithm for online rotor resistance estimation in vector controlled induction motor drives,” Front. Energy, vol. 9, no. 1, pp. 22–30, 2015. [22] C. Djamila, M. Yahia, and T. Ali, “Simultaneous Estimation of Rotor Speed and Stator Resistance in Sensorless Indirect Vector Control of Induction Motor Drives Using a Luenberger Observer,” Int. J. Comput. Sci. Issues, vol. 9, no. 3 (2), pp. 325–335, 2012. [23] M. Jouili, Y. Agrebi, Y. Koubaa, and M. Boussak, “A Luenberger state observer for simultaneous estimation of speed and stator resistance in sensorless IRFOC induction motor drives,” 16th Int. Conf. Sci. Tech. Autom. Control Comput. Eng. STA 2015, pp. 898–904, 2015. [24] C.M.F. S. Reza, D. Islam, and S. Mekhilef, “Stator resistance estimation scheme using fuzzy logic system for direct torque controlled induction motor drive,” J. Intell. Fuzzy Syst., vol. 27, no. 4, pp. 1–8, 2014. [25] B.K. Bose and N. R. Patel, “Quasi-fuzzy estimation of stator resistance of induction motor,” IEEE Trans. power Electron., vol. 13, no. 3, pp. 401–409, 1998. [26] V. Vasić, S.N. Vukosavic, and E. Levi, “A Stator Resistance Estimation Scheme for Speed Sensorless Rotor Flux Oriented Induction Motor Drives,” IEEE Trans. Energy Convers., vol. 18, no. 4, pp. 476–483, 2003. [27] M. Rashed, F. Stronach, and P. Vas, “A New Stable MRAS-Based Speed and Stator Resistance Estimators for Sensorless Vector Control Induction Motor Drive at Low Speeds,” Ind. Appl. Conf. 2003. 38th IAS Annu. Meet. Conf. Rec., vol. 2, pp. 1181–1188 vol.2, 2003. [28] M. Koteich, “Flux estimation algorithms for electric drives: a comparative study,” 2016 3rd Int. Conf. Renew. Energies Dev. Ctries., 2016. [29] H.H. Vo, P. Brandstetter, C.S.T. Dong, and T. C. Tran, “Speed estimators using stator resistance adaption for sensorless induction motor drive,” Adv. Electr. Electron. Eng., vol. 14, no. 3, pp. 267–273, 2016. [30] N.C. Định and N.T. Hải, Điều khiển phi tuyến trên cơ sở mạng nơ ron nhân tạo. Hà Nội: Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2012. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557) Số 17 49 Giới thiệu tác giả: Tác giả Nguyễn Thế Công nhận bằng Tiến sĩ Kỹ thuật điện năm 1994 tại Viện Bách khoa Grenoble - Cộng hòa Pháp. Lĩnh vực nghiên cứu: động cơ truyền động thẳng, nguồn đóng cắt, phong điện, năng lượng mặt trời. Tác giả Phạm Hùng Phi nhận bằng Đại học ngành máy điện - khí cụ điện năm 1982; Thạc sỹ Kỹ thuật điện tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội năm 1999; Tiến sỹ Kỹ thuật điện tại Tổng hợp Laval, Canada năm 2005. Hiện tác giả là Trưởng Bộ môn Thiết bị điện - Điện tử, Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Lĩnh vực nghiên cứu: máy điện, điều khiển máy điện. Tác giả Phạm Văn Tuấn nhận bằng Đại học ngành thiết bị điện - điện tử năm 2008, Thạc sỹ Kỹ thuật điện năm 2012 tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Hiện nay tác giả là giảng viên Khoa Điện, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vinh và là nghiên cứu sinh Bộ môn Thiết bị điện - Điện tử, Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Lĩnh vực nghiên cứu: máy điện, điều khiển máy điện.
File đính kèm:
- thuat_toan_hoc_noron_sua_doi_de_uoc_luong_dien_tro_roto_va_s.pdf