Nghiên cứu kiểm soát mô men xoắn trực tiếp của động cơ cảm ứng dựa trên MATLAB / Simulink
Công nghệ điều khiển trực tiếp mô-men xoắn (DTC) là một loại công nghệ điều khiển tốc độ biến tần mới được phát triển sau công nghệ điều khiển vector. Nó được đề xuất đầu tiên bởi học giả người Đức M. Depenbrock và học giả người Nhật I. Takahashi cho những động cơ không đồng bộ trong những năm 1980. Lý thuyết điều khiển mô men xoắn trực tiếp của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu được đề xuất bởi Zhong. L, Rahman MF, Hu YW và các học giả khác. Nó sử dụng phương pháp phân tích vector không gian để tính toán và kiểm soát mô men xoắn và liên kết thông lượng của động cơ AC trực tiếp trong hệ thống tọa độ stator. Định hướng trường từ stator được sử dụng để tạo ra tín hiệu độ rộng xung bằng phương tiện điều khiển hai điểm rời rạc (điều khiển Band-Band). Trạng thái chuyển đổi của biến tần được điều khiển trực tiếp để đạt được hiệu suất động cao của mô-men xoắn.
DTC có lợi thế về cấu trúc điều khiển đơn giản, đáp ứng động lực mô-men xoắn nhanh, ít phụ thuộc vào các thông số động cơ, và độ bền tốt để thay đổi thông số động cơ. Nó được sử dụng rộng rãi trong động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, và đóng một vai trò rất lớn trong sản xuất công nghiệp như thiết bị gia dụng, công nghiệp ô tô, và lực kéo đầu máy điện.
Dựa trên phân tích mô hình toán học của động cơ không đồng bộ ba pha, nguyên tắc điều khiển của hệ thống điều khiển mômen trực tiếp của động cơ không đồng bộ ba pha được giới thiệu. Mô hình mô phỏng tổng thể của hệ thống điều khiển mô-men xoắn trực tiếp không đồng bộ ba pha dựa trên nền tảng mô phỏng MATLAB / Simulink được thiết lập. Một mô hình mô phỏng của từng thành phần của hệ thống. Các kết quả mô phỏng cho thấy rằng phương pháp điều khiển có hiệu quả có thể nhận ra sự theo dõi nhanh tốc độ động cơ. Hệ thống có hiệu suất động và tĩnh cao, làm giảm hiệu quả mối liên kết thông lượng của động cơ và mô-men xoắn, đồng thời cải thiện tính ổn định của hệ thống điều khiển tốc độ AC. Hiệu suất của tiểu bang.
1. Mô hình toán học của động cơ không đồng bộ
Động cơ không đồng bộ là các hệ thống đa biến cao, phi tuyến và kết hợp mạnh mẽ. Do đó, khi phân tích mô hình toán học của một máy không đồng bộ, các giả định sau thường được thực hiện:
(1) Bỏ qua các sóng hài không gian, giả thiết rằng các cuộn dây ba pha là đối xứng, và từ trường không khí kết quả được phân bố sin.
(2) Bỏ qua độ bão hòa từ.
(3) Không bao gồm mất sắt.
(4) Không xem xét ảnh hưởng của thay đổi tần số và nhiệt độ trên cuộn dây.
Động cơ không đồng bộ được mô tả trên hệ tọa độ stator trực giao sử dụng phân tích vector không gian. Mô hình toán học của động cơ trong hệ tọa độ stator bao gồm một phương trình điện thế, một phương trình thông lượng, phương trình mô men xoắn và phương trình chuyển động.
2 Nguyên tắc điều khiển mô men trực tiếp động cơ không đồng bộ (DTC)
Phương pháp điều khiển mô-men xoắn trực tiếp (DTC) sử dụng phương pháp phân tích véc tơ không gian để phân tích mô hình toán học của động cơ AC trực tiếp trong hệ thống tọa độ tĩnh stator, xây dựng mô hình thuật toán mô men xoắn và liên kết thông lượng, tính toán và điều khiển mô men xoắn của AC động cơ và sử dụng vòng lặp trễ. Bộ điều khiển (điều khiển Bang-Bang) tạo ra tín hiệu PWM và điều khiển trực tiếp trạng thái chuyển đổi của biến tần thông qua bảng chuyển đổi để đạt được hiệu suất động cao của mô-men xoắn.
Nguyên tắc cơ bản là sử dụng đầy đủ các đặc tính chuyển mạch của biến tần kiểu điện áp. Bằng cách liên tục chuyển đổi trạng thái điện áp, quỹ đạo liên kết thông lượng stator tiếp cận vòng tròn, và tần số trượt được thay đổi bằng cách chèn vector điện áp zero để điều khiển mô men xoắn và tốc độ thay đổi sao cho liên kết thông lượng và mômen của động cơ AC thay đổi nhanh chóng theo yêu cầu.
Hệ thống điều khiển mô-men xoắn trực tiếp động cơ không đồng bộ (DTC) bao gồm một biến tần, một động cơ không đồng bộ ba pha, ước lượng liên kết thông lượng, ước lượng mô-men xoắn, ước lượng vị trí rôto, bảng chuyển mạch, bộ điều chỉnh PI và bộ so sánh trễ. Hệ thống điều khiển tính toán tốc độ cho trước của động cơ và lỗi tốc độ thực tế thông qua đầu ra bộ điều chỉnh PI như tín hiệu mô-men xoắn đã cho. Đồng thời, hệ thống tính toán động cơ bằng mô hình liên kết thông lượng và mô hình mô-men xoắn dựa trên các giá trị điện áp và dòng điện ba pha đã phát hiện. Độ lớn của liên kết thông lượng và mô men xoắn, tính toán vị trí của rôto của động cơ, liên kết thông lượng nhất định của động cơ và sai số giữa mô-men xoắn và giá trị thực tế; cuối cùng chọn vector điện áp chuyển mạch của biến tần theo trạng thái của chúng, để động cơ có thể được điều chỉnh theo yêu cầu kiểm soát. Mô-men xoắn đầu ra, và cuối cùng đạt được mục đích điều chỉnh tốc độ.
