Luận án Nghiên cứu hệ điều khiển động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục không dùng cảm biến

Tên luận án:

Không có thông tin về tên luận án cụ thể trong tài liệu được cung cấp.

Ngành:

Không có thông tin về ngành cụ thể trong tài liệu được cung cấp.

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung nghiên cứu chiến lược điều khiển không sử dụng cảm biến tốc độ (sensorless control) cho động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục (KTVC TTDT). Nhu cầu này xuất phát từ thực tế động cơ KTVC TTDT thường hoạt động ở tốc độ cao, khiến các cảm biến tốc độ tương ứng có giá thành đắt đỏ, làm tăng chi phí và kích thước hệ thống, đồng thời giảm độ tin cậy do rung lắc cơ khí. Mục tiêu chính của luận án là xây dựng các bộ quan sát để ước lượng chính xác vị trí góc rotor và tốc độ quay, thay thế hoàn toàn các thiết bị đo vật lý.

Phương pháp nghiên cứu dựa trên cấu trúc điều khiển vector, áp dụng thuật toán Backstepping cải tiến để tổng hợp các bộ điều khiển và sử dụng phương pháp ước lượng sức điện động cảm ứng để thiết kế các bộ quan sát. Luận án đã đề xuất một hệ điều khiển tích hợp bao gồm thuật toán Backstepping cải tiến có tính đến tác động của nhiễu và sai lệch mô hình, kết hợp với bộ quan sát High-gain để ước lượng nhiễu tải và thành phần bất định. Bên cạnh đó, luận án nghiên cứu và đề xuất hai thuật toán thiết kế bộ quan sát (High-gain và trượt) để ước lượng sức điện động cảm ứng, từ đó tính toán vị trí góc và tốc độ rotor cho hệ điều khiển động cơ KTVC TTDT không dùng cảm biến tốc độ. Kết quả cho thấy bộ quan sát trượt mang lại chất lượng ước lượng tốt hơn, thể hiện ở việc giảm sai lệch trong quá trình quá độ và sai lệch tĩnh.

Các thuật toán điều khiển và quan sát được đề xuất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng, có thể áp dụng để giảm kích thước và giá thành hệ thống trong thực tế. Hệ thống điều khiển đã được kiểm nghiệm hiệu quả thông qua mô phỏng lý thuyết và mô phỏng thời gian thực (Hardware-in-the-loop) trên nền tảng thiết bị Typhoon HIL 402 và DSP interface TMS320F28379D, cho thấy đáp ứng tốc độ và vị trí dọc trục ổn định, thời gian xác lập nhanh, độ vọt lố nhỏ và sai lệch tĩnh gần như triệt tiêu. Tuy nhiên, luận án cũng chỉ ra hạn chế của các bộ quan sát đề xuất là chưa ứng dụng được trong dải tốc độ thấp và gần dừng, gợi mở hướng nghiên cứu tiếp theo.

Mục lục chi tiết:

• Chương 1: Tổng quan về hệ điều khiển động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc

  • 1.1 Giới thiệu động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục
  • 1.2 Tổng quan các nghiên cứu về điều khiển động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục
    • a, Nghiên cứu cấu trúc điều khiển và thuật toán điều khiển cho các mạch vòng điều khiển trong hệ
    • b, Nghiên cứu chiến lược điều khiển không dùng cảm biến đo tốc độ
  • 1.3 Định hướng nghiên cứu của luận án

• Chương 2: Mô hình và cấu trúc điều khiển động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục

  • 2.1 Mô hình toán học động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục
  • 2.2 Cấu trúc hệ điều khiển động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục
    • 2.2.1 Nguyên tắc xác định dòng điện đặt cho hai stator
  • 2.3 Thiết kế hệ điều khiển ứng dụng bộ quan sát nhiễu và thành phần bất định dựa trên thuật toán Backstepping cải tiến
    • 2.3.1 Đặt vấn đề
    • 2.3.2 Thiết kế bộ quan sát High-gain ước lượng thành phần nhiễu hệ thống
    • 2.3.3 Thiết kế bộ điều khiển vị trí dọc trục dựa trên thuật toán Backstepping cải tiến
    • 2.3.4 Thiết kế bộ điều khiển tốc độ dựa trên thuật toán Backstepping cải tiến
    • 2.3.5 Chứng minh tính ổn định của toàn hệ thống
    • 2.3.6 Mô phỏng và kết quả
  • 2.4 Kết luận chương 2

• Chương 3: Thiết kế bộ quan sát High-gain ứng dụng điều khiển không dùng cảm biến tốc độ động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục

  • 3.1 Đặt vấn đề
  • 3.2 Thiết kế bộ quan sát High-gain ứng dụng điều khiển không dùng cảm biến tốc độ
    • 3.2.1 Bộ quan sát High-gain ước lượng sức điện động cảm ứng
    • 3.2.2 Chứng minh tính ổn định của bộ quan sát High-gain
    • 3.2.3 Kết quả mô phỏng hệ sử dụng bộ quan sát High-gain ước lượng sức điện động
    • 3.2.4 Nhận xét
  • 3.3 Thiết kế bộ quan sát trượt ứng dụng điều khiển không dùng cảm biến tốc độ
    • 3.3.1 Bộ quan sát trượt ước lượng sức điện động cảm ứng
    • 3.3.2 Chứng minh sự ổn định của hệ sử dụng bộ quan sát trượt
    • 3.3.3 Kết quả mô phỏng
    • 3.3.4 Nhận xét
  • 3.4 Kết luận chương 3

• Chương 4: Mô hình và kết quả mô phỏng thời gian thực

  • 4.1 Khái niệm mô phỏng thời gian thực HIL
  • 4.2 Các thiết bị trong hệ mô phỏng thời gian thực cho động cơ đồng bộ KTVC TTDT
  • 4.3 Thiết lập hệ thống mô phỏng HIL cho động cơ đồng bộ KTVC TTDT

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ