Bài giảng Hệ thống điều khiển số

ằng việc mơ tả ĐCKĐB ba pha trên hệ tọa độ từ thơng rotor, vector si
r
 sẽ 
chia thành hai thành phần: isd để điều khiển từ thơng rotor rψr , isq để điều khiển 
momen quay Te, từ đĩ cĩ thể điều khiển tốc độ của động cơ. 
 (4.1a) 
 (4.1b) 
TL 
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
b
a
i
i
MTu
BBĐ 
⎟⎟
⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎜
⎝
⎛
c
b
a
u
u
u
ω
Động cơ
–
*
sdi + ĐCid 
ĐCiq 
MTi 
– 
+ 
*
rψ 
CTĐi 
ĐCω 
– 
+ 
ω 
*ω 
+ 
+
ω
*
rω 
*
rω 
sω rθ 
*
sqi 
sdi 
sqi 
sdiΔ 
sqiΔ 
dy
qy
sdu 
squ 
 ∫ ωΔ 
isd → rψr
isq → Te → ω 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 4: Điều khiển định hướng từ thơng ĐCKĐB IV.12 
IV.2. Xây dựng thuật tốn điều khiển 
 Giải thuật của từng khối trong hệ thống điều khiển định hướng trường (hình 
4.1) được trình bày như sau: 
 Mạng tính dịng (MTi) 
 ( )
m
*
r
r
*
sd L
sT1i
Ψ+= (4.2a) 
 *r
m
*
rr*
sq L
Ti ωΨ= (4.2b) 
 Mạng tính áp (MTu) 
 q
s
s
dssd ysT1
L
yRu
σ
σ
+−= (4.3a) 
 *dr
r
m
d
s
s
qssq L
Ly
sT1
L
yRu Ψ+++= σ
σ (4.3b) 
Trong đĩ, 
s
ms
s
s
s R
LL
R
L
T
−== σσ 
 Tính gĩc θr 
s
r
r
ωθ = (4.4) 
 Chuyển đổi hệ tọa độ dịng điện (CTĐi) 
 isα = isa (4.5a) 
 isβ = ( )sbsa i2i3
1 + (4.5b) 
 isd = isαcosθr + isβsinθr (4.6a) 
 isq = - isαsinθr + isβcosθr (4.6b) 
 Bộ biến đổi (BBĐ) 
o Chuyển đổi hệ tọa độ dịng điện (CTĐi) 
 usα = usdcosθr – usqsinθr (4.7a) 
 usβ = usdsinθr + usqcosθr (4.7b) 
o Bộ biến đổi điện áp (bộ điều chế vector khơng gian) 
 usa = usα (4.8a) 
 βα +−= sssb u2
3u
2
1u (4.8b) 
 usc = – usa – usb (4.8c) 
 Khâu điều chế tốc độ quay (ĐCω) 
 Là khâu hiệu chỉnh PI: 
 ( )ω−ω⎟⎠⎞⎜⎝⎛ +=ω ωω *IP*r sKK (4.9) 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 4: Điều khiển định hướng từ thơng ĐCKĐB IV.13 
 Các khâu điều chế dịng (DCid và DCiq) 
o Khâu điều chế dịng isd (DCid) 
 sdIdPdd is
K
Ky Δ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ += (4.10) 
o Khâu điều chế dịng isq (DCiq) 
 sq
Iq
Pqq is
K
Ky Δ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ += (4.11) 
Chú ý: Xét trong hệ tọa độ từ thơng rotor nên 0rq =Ψ , rdr Ψ=Ψ (4.12) 
 Các thơng số KP và KI trong các bộ điều khiển PI được hiệu chỉnh sao cho hệ 
thống đạt tới đáp ứng tốt nhất. 
IV.3. Đánh giá đáp ứng của thuật tốn điều khiển FOC 
 Hệ thống ổn định. 
 Sai số xác lập của tốc độ nhỏ, sai số xác lập của từ thơng rotor lớn. 
 Thời gian đáp ứng của hệ thống tương đối nhanh. 
 Momen tải khơng tác động nhiều đến đáp ứng của tốc độ, và đáp ứng của từ 
thơng rotor. 
 Chất lượng đáp ứng suy giảm khi bị nhiễu tác động lên tín hiệu hồi tiếp. 
 Hệ thống dễ mất ổn định khi cĩ sai số mơ hình hay bị tác động của nhiễu. 
 Dịng điện khởi động lớn so với dịng điện làm việc; dịng khởi động tăng lên 
khi cĩ sai số mơ hình. 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 5: Một số phương pháp ước lượng từ thơng rotor ĐCKĐB V.1 
Chương 5: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG 
TỪ THƠNG ROTOR ĐCKĐB 
I. Ước lượng từ thơng rotor từ dịng hồi tiếp và từ thơng khe hở khơng khí 
[ ]( )mbar ,i,i Ψ=Ψ 
mL
s
Rr
rLσsLσsR
sv
si ri
mi
 sR sRσ rRσ
rRmL
rjωψ
mi
si
ri
sv
 srsssm iii += 
 smrrr iLiL +=Ψ 
 ( ) ssmsssmrssmsrrsr iLiiLiLiL +−=+=Ψ
 ( ) ( ) ssrsmm
m
rs
smr
s
mr
s
r iLiLL
LiLLiL σ−=−−=Ψ 
 βασ rrssrsm
m
rs
r jiLL
L Ψ+Ψ=−Ψ=Ψ 
 2r2rrr βα Ψ+Ψ=Ψ=Ψ 
r
r
rr coscos Ψ
Ψ== αφθ 
r
r
rr sinsin Ψ
Ψ== βφθ 
 ( )sdrqsqrd
r
m
e iiL
Lp
2
3T Ψ−Ψ= 
II. Ước lượng từ thơng rotor từ điện áp và dịng hồi tiếp 
[ ] [ ]( )babar i,i,u,u=Ψ 
dt
di
L
LL
dt
d
L
L
dt
d ss
m
rs
s
s
m
r
s
r σψ −=Ψ 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 5: Một số phương pháp ước lượng từ thơng rotor ĐCKĐB V.2 
( )
dt
di
L
LL
iRu
L
L
dt
d ss
m
rss
ss
s
s
m
r
s
r σ−−=Ψ 
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −−=Ψ
dt
di
LiRu
L
L
dt
d ss
s
s
ss
s
s
m
r
s
r σ 
Từ thơng stator được ước lượng từ dịng và áp như sau: 
dt
d
iRu
s
ss
ss
s
s
ψ+= 
s
ss
s
s
s
s iRu
dt
d −=ψ 
Từ thơng rotor được ước lượng từ từ thơng stator và dịng stator: 
 rmsss iLiL
rrr +=ψ 
 rrsmr iLiL
rrr +=ψ 
 ( )sssss
m
s
r iLL
1i
rrr −= ψ 
 ( ) ss
m
rs
rs
2
ms
s
m
rs
ss
s
s
m
rs
smr iL
LL
LL
L
1
L
L
iL
L
L
iL
rrrrrr
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −−=−+=Ψ ψψ 
 ss
m
rss
s
m
rs
r iL
LL
L
L σψ −=Ψ 
r
r
rr coscos Ψ
Ψ== αφθ 
r
r
rr sinsin Ψ
Ψ== βφθ 
 ( )sdrqsqrd
r
m
e iiL
L
p
2
3T Ψ−Ψ= 
III. Ước lượng từ thơng rotor từ tốc độ và dịng hồi tiếp 
[ ]( )bar i,i,ω=Ψ 
s
r
r
s
s
r
m
s
r j
T
1i
T
L
dt
d ψ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ ω−−=ψ rr
r
 βααα ωψ−ψ−=ψ rr
r
s
r
mr
T
1i
T
L
dt
d 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 5: Một số phương pháp ước lượng từ thơng rotor ĐCKĐB V.3 
 αββ
β ωψ+ψ−=ψ rr
r
s
r
mr
T
1i
T
L
dt
d
với ( ) ( )2'r2'r'r βα Ψ+Ψ=Ψr 
r
r
rr coscos Ψ
Ψ== αφθ 
r
r
rr sinsin Ψ
Ψ== βφθ 
 ( )sdrqsqrd
r
m
e iiL
L
p
2
3T Ψ−Ψ= 
IV. Ước lượng vị trí từ thơng rotor gián tiếp từ từ thơng đặt và Te đặt 
Các phương trình ước lượng vị trí vector từ thơng rotor từ các giá trị lệnh của từ 
thơng rotor và moment điện từ như sau: 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 5: Một số phương pháp ước lượng từ thơng rotor ĐCKĐB V.4 
V. Ước lượng từ thơng rotor từ tốc độ và dịng hồi tiếp trong HTĐ (dq) 
 r
r
sd
r
mr
T
1i
T
L
dt
d Ψ−=Ψ 
với tốc độ trượt: ωr = ω + ωsl = ω + 
r
m
T
L
rd
sqi
Ψ 
cĩ Te = 2
3 p
r
m
L
L
sqrdiΨ 
Các phương trình sau được dùng để ước lượng từ thơng rotor: 
Hay các phương trình này cĩ thể được viết lại như sau: 
Vị trí tức thời của vector từ thơng rotor được xác định như sau: 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 5: Một số phương pháp ước lượng từ thơng rotor ĐCKĐB V.5 
VI. Ước lượng từ thơng rotor dùng khâu quan sát (observer) 
Hình 5.1: Sơ đồ bộ ước lượng từ thơng rotor dùng khâu quan sát. 
Thuật tốn ước lượng từ thơng rotor cho ĐCKĐB ba pha dùng khâu quan sát 
 isd = isαcosθr + isβsinθr (5.1a) 
 rd
r
sd
r
mrd
T
1i
T
L
dt
d Ψ−=Ψ (5.1b) 
 ψrα = ψrdcosθs (5.1c) 
 ψrβ = ψrdsinθs (5.1d) 
 sr
r
ms
s
r
2
mrss
s L
Li
L
LLLˆ Ψ+−=ψ rrr (5.1e) 
dt
d ssψr = ssur – Rs. ssi
r
 + ucomp (5.1f) 
 ( )ssssipcomp ˆsKKu ψ−ψ⎟⎠⎞⎜⎝⎛ += rr (5.1g) 
 ss
m
2
mrss
s
r
ms
r iL
LLL
L
L rrr −−ψ=Ψ (5.1h) 
 ( ) ( )2r2rr βα Ψ+Ψ=Ψr (5.1i) 
VII. Đáp ứng điều khiển dộng cơ bằng FOC 
Đáp ứng của bộ ước lượng từ thơng rotor khi các thơng số ĐCKĐB ba pha cĩ sai số: 
pt (5.1a)
pt (5.1b) 
pt (5.1c) 
s
sψˆr 
s
si
r
ωr 
pt (5.1d) 
s
sψr
s
si
r
s
su
r 
s
KK ip + ucomp 
ucomp 
pt (5.1f) 
s
rψrs
si
r
s
sψr
pt (5.1g) 
s
rψr
s
si
r
ωr 
s
su
r 
s
rψr
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 5: Một số phương pháp ước lượng từ thơng rotor ĐCKĐB V.6 
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
time (s)
F
i r 
es
t (
W
b)
tu thong dat
tu thong dap ung
tu thong uoc luong
Hình 5.2: Đáp ứng của 
bộ ước lượng từ thơng 
rotor từ tốc độ và dịng 
hồi tiếp trên tọa độ αβ. 
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
time (s)
F
i r 
es
t (
W
b)
tu thong dat
tu thong dap ung
tu thong uoc luong
Hình 5.3: Đáp ứng của 
bộ ước lượng từ thơng 
rotor từ tốc độ và dịng 
hồi tiếp trên tọa độ dq. 
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
time (s)
Fi
r e
st
 (W
b)
tu thong dat
tu thong dap ung
tu thong uoc luong
Hình 5.4: Đáp ứng của 
bộ ước lượng từ thơng 
rotor dùng khâu quan sát. 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 5: Một số phương pháp ước lượng từ thơng rotor ĐCKĐB V.7 
KẾT QUẢ MƠ PHỎNG ĐỘNG CƠ ĐƯỢC TIẾP DỊNG 
 • Từ thơng được đưa đến giá trị định mức khi moment vẫn được giữ ở giá trị 
zero. 
• Sau khi từ thơng đạt giá trị ổn định, động cơ được lệnh tăng tốc đến một giá 
trị vận tốc dương. 
• Moment được đưa đến giá trị dương ở mức tối đa. 
• Moment được đưa trở về giá trị âm và sau đĩ zero khi vận tốc thực bằng vận 
tốc lệnh, và moment được giữ ở zero để vận tốc thực bằng vận tốc lệnh. 
• Hệ truyền động ban đầu đang hoạt động với từ thơng rotor khơng đổi và ở 
giá trị lệnh, moment tải bằng zero. 
• Moment tải sau đĩ được tăng đến giá trị định mức dương theo kiểu step-
wise. 
• Sau một khoảng thời gian thì moment tải được đưa về zero cũng theo kiểu 
step-wise. 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 5: Một số phương pháp ước lượng từ thơng rotor ĐCKĐB V.8 
• Từ thơng được giữ khơng đổi ở giá trị định mức. 
• Vận tốc được đảo ngược từ -40% của vận tốc sang 40% vận tốc định mức. 
• Moment tải bằng zero trong suốt quá trình mơ phỏng trên. 
• Bộ nghịch lưu được giả sử là nguồn dịng lý tưởng. 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 5: Một số phương pháp ước lượng từ thơng rotor ĐCKĐB V.9 
KẾT QUẢ ĐO ĐẠC CỦA ĐỘNG CƠ ĐƯỢC TIẾP DỊNG 
 • Dịng stator trong trạng thái ổn định được phân tích. Trừ sĩng harmonic bậc 
nhất, các sĩng hài bậc cao thường tập trung quanh các dải tần số 10 kHz, 20 
kHz, 30 kHz, 40 kHz 
Từ thơng bằng 70% từ thơng định mức, ban đầu động cơ đang chạy khơng tải ở 600 
rpm, moment tải bằng moment định mức dương được được tăng theo kiểu step-
wise. 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 5: Một số phương pháp ước lượng từ thơng rotor ĐCKĐB V.10 
• Biến đổi của dịng stator khi máy tăng tốc từ 200 rpm đến 1500 rpm. 
• Động cơ đã hồn tồn được từ hố trước, moment tải bằng zero. 
• Biến đổi của dịng stator khi máy tăng tốc từ 200 rpm đến 1500 rpm. 
• Động cơ đã hồn tồn được từ hố trước, moment tải bằng zero. 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 6: Các phương pháp điều khiển dịng VI.1 
Chương 6: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN DỊNG 
I. Điều khiển dịng trong hệ qui chiếu stator 
I.1. Điều khiển vịng trễ dịng điện 
 Điều khiển dịng, tiếp dịng 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 6: Các phương pháp điều khiển dịng VI.2 
I.1. Điều khiển so sánh dịng điện 
 Điều khiển dịng, tiếp áp 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 6: Các phương pháp điều khiển dịng VI.3 
II. Điều khiển dịng trong hệ qui chiếu từ thơng rotor 
 Điều khiển dịng (dq), tiếp áp 
III. Điều khiển áp 
Điều khiển điện áp vịng hở 
Phân biệt: Điều khiển tiếp áp 
 Điều khiển tiếp dịng 
 Bộ nghịch lưu áp 
 Bộ nghịch lưu dịng 
 Điều khiển dịng trong hệ toạ độ stator (abc) 
 Điều khiển dịng trong hệ toạ độ từ thơng rotor (dq) 
IV. Tính tốn thiết kế hệ thống điều khiển gián tiếp ĐCKĐB theo phương 
pháp định hướng từ thơng rotor 
f2
X
L mm π= f2
X
L ss π
σ
σ = sms LLL σ+= 
r
s
s R
L
T = 
f2
X
L rr π
σ
σ = rmr LLL σ+= 
r
r
r R
L
T = 
sT1
iL
r
sdm
rd +=ψ Từ thơng khơng đổi, ⇒ dsmr iL=Ψ 
dsm
e
r
m
r
e
r
m
sq iL
T
L
L
p2
3T
L
L
p2
3i == ψ ⇒ m
e
r
m
dssq L
T
L
L
p2
3ii = 
Mà s2ds2sqs I2iii =+= 
Khi biết momen điện Te và dịng điện Is, 
Từ 2 phương trình trên tính được isd và isq và Ψr. Và tính được 
rr
qsm
sl T
iL
Ψ=ω . 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 6: Các phương pháp điều khiển dịng VI.4 
Từ đĩ tính được tốc độ gĩc trựơt cơ: 
p
sl
co_sl
ωω = và tính được tốc độ động cơ. 
m
rrdrd
sd L
sT
i
ψψ += 
r
e
r
m
sq
T
L
L
p2
3i ψ= rrr
qs
r
m
sl LT
i
L
L
Ψ=ω 
Từ thơng khơng đổi: *dsm*r iL=Ψ 
 *e1*qs TKi = ⇒ *
ds
2
m
r
*
qs
*
e
1 i
1
L
L
p3
2
i
T
K == 
 *qs2*sl iK=ω ⇒ *
dsr
m
*
rr
m
*
qs
*
sl
2 iT
L
T
L
i
K =Ψ==
ω vì *sl*rr*qsm TiL ωΨ= 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 6: Các phương pháp điều khiển dịng VI.5 
Chú ý: 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 6: Các phương pháp điều khiển dịng VI.6 
Với 
Với Tdom = J/P và σ = Tdelay = tổng thời gian trễ. 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 6: Các phương pháp điều khiển dịng VI.7 
Thêm khâu smooth: 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 6: Các phương pháp điều khiển dịng VI.8 
Ví dụ: 
Điều khiển trực tiếp từ giá trị hồi tiếp: 
Điều khiển gián tiếp từ giá trị đặt: 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 6: Các phương pháp điều khiển dịng VI.9 
Tính tất cả các giá trị cần thiết để điều khiển gián tiếp từ thơng rotor, được minh 
họa trong ví dụ này. Động cơ KĐB 3 pha 4 cực, nối Y, rotor lồng sĩc, các thơng số 
ở 50Hz là: 
Dịng điện định mức là 2.1A ở 380V. Điều khiển gián tiếp định hướng từ thơng 
rotor (FOC) động cơ KĐB trên. 
Bộ điều khiển dịng cần tính tốn từ giá trị dịng điện đo về và giá trị dịng điện đặt. 
Tốc độ động cơ được điều khiển từ 0 đến tốc độ định mức. Từ thơng khơng đổi và 
bằng giá trị từ thơng định mức. Moment định mức là 5.07Nm và moment quán tính 
là 0.1 kgm2. Vì vậy cần tính dịng điện định mức isdn, isqn từ moment định mức Ten, 
từ thơng định mức Ψr n và vận tốc gĩc định mức ωsln? 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 6: Các phương pháp điều khiển dịng VI.10 
Bài tập: 
Một động cơ khơng đồng bộ cĩ các thơng số (tất cả quy về stator) như sau: 
Động cơ 3 pha, 4 cực, cuộn dây stator nối Y, 50Hz, 380V, 0.75kW, 1400rpm. Tính 
dịng điện định mức isdn, isqn, và từ thơng định mức Ψr n? 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) ©TCB 
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.1 
Chương 7: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG 
TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐCKĐB 
I. Các phương pháp ước lượng vận tốc vịng hở 
I.1. Phương pháp 1 
 ( )αββα
βα
α
β
β
αωωω srsr2
rr
m
2
r
2
r
r
r
r
r
slr ii
1
T
Ldt
d
dt
d
Ψ−ΨΨ−Ψ+Ψ
ΨΨ−ΨΨ
=−= 
Trong đĩ: ( )[ ]αααα σ sssss
m
r
r iLdtiRuL
L −−=Ψ ∫ 
 ( )[ ]ββββ σ sssss
m
r
r iLdtiRuL
L −−=Ψ ∫ 
 ( )2r2rr βα Ψ+Ψ=Ψ 
Chứng minh (cách 1): 
Chứng minh: 2
r
2
r
r
r
r
r
r
dt
d
dt
d
βα
α
β
β
αω Ψ+Ψ
ΨΨ−ΨΨ
= 
 2
r
r
2
r
r
r
r
r
r
r
srr
1
1dt
d
dt
d
arctg
dt
d
dt
d
dt
d
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
Ψ
Ψ+
Ψ
ΨΨ−ΨΨ
=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
Ψ
Ψ===
α
βα
β
α
α
β
α
βθφω 
⇒ 2
r
2
r
r
r
r
r
r
dt
d
dt
d
βα
α
β
β
αω Ψ+Ψ
ΨΨ−ΨΨ
= 
Chứng minh: ( )αββαω srsr2
rr
m
sl ii
1
T
L Ψ−ΨΨ= 
Cĩ slrrsqm TiL ωΨ= và sqrd
r
m
e iL
Lp
2
3T Ψ= 
⇒ 2
r
e
r
r
sl
T
p3
2
T
L
Ψ=ω 
mà rrsmr iLiL +=ψ ⇒ r
r
s
r
m
r L
1i
L
Li ψ+−= 
nên ( ) ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +−Ψ−=Ψ−= r
r
s
r
m
rrre L
1i
L
L
xp
2
3xip
2
3T ψ 
 ( )sr
r
m
s
r
m
re xiL
L
p
2
3i
L
L
xp
2
3T Ψ=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛−Ψ−= 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) ©TCB 
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.2 
⇒ ( ) ( )αββαω srsr2
rr
m
2
r
sr
r
m
2
r
e
r
r
sl ii
1
T
Lxi
T
LT
p3
2
T
L Ψ−ΨΨ=Ψ
Ψ=Ψ= 
Chứng minh (cách 2): 
Cĩ: βααα ωψ−ψ−=ψ rr
r
s
r
mr
T
1i
T
L
dt
d 
 αββ
β ωψ+ψ−=ψ rr
r
s
r
mr
T
1i
T
L
dt
d
⇒ 2rrr
r
rs
r
mr
r T
1i
T
L
dt
d
ββαβα
α
β ωψψψψψψ −−= 
 2rrr
r
rs
r
mr
r T
1i
T
L
dt
d
ααβαβ
β
α ωψψψψψψ +−= 
⇒ ( ) ( )2r2rrsrs
r
mr
r
r
r iiT
L
dt
d
dt
d
βαβααβ
α
β
β
α ψψωψψψψψψ ++−=− 
⇒ ( )βααβαββα ψψψψψψωψ rsrs
r
mr
r
r
r
2
r iiT
L
dt
d
dt
d −−⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −= 
⇒ 
( )
2
r
rsrs
r
m
2
r
r
r
r
r
ii
T
L
dt
d
dt
d
ψ
ψψ
ψ
ψψψψ
ω
βααβαβ
β
α −−
−
= 
Chứng minh: 
dt
d
iRu
s
ss
ss
s
s
ψ+= 
⇒ sssss
s
s iRu
dt
d −=ψ 
Và rmsss iLiL
rrr +=ψ 
 rrsmr iLiL
rrr +=ψ 
 ( )sssss
m
s
r iLL
1i
rrr −= ψ 
 ( ) ss
m
rs
rs
2
ms
s
m
rs
ss
s
s
m
rs
smr iL
LL
LL
L
1
L
L
iL
L
L
iL
rrrrrr
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −−=−+=Ψ ψψ 
⇒ ss
m
rss
s
m
rs
r iL
LL
L
L σψ −=Ψ 
⇒ 
dt
di
L
LL
dt
d
L
L
dt
d ss
m
rs
s
s
m
r
s
r σψ −=Ψ 
⇒ ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −−=Ψ
dt
di
LiRu
L
L
dt
d ss
s
s
ss
s
s
m
r
s
r σ 
 ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −−=Ψ
dt
di
LiRu
L
L
dt
d s
ssss
m
rr α
αα
α σ 
 ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −−=Ψ
dt
di
LiRu
L
L
dt
d s
ssss
m
rr β
ββ
β σ 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) ©TCB 
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.3 
Hay ( )[ ]ssssssss
m
rs
r iLdtiRuL
L σ−−=Ψ ∫ 
I.2. Phương pháp 2 
ββαα
α
β
β
α
ψψ
ψψ
ω
rrrr
r
r
r
r
ii
dt
d
i
dt
d
i
+
−
= 
Trong đĩ, ( )sssss
m
s
r iLL
1i −= ψ 
⇒ 
( ) ( )
( ) ( ) βββααα
α
ββ
β
αα
ψψψψ
ψψψψ
ω
rsssrsss
r
sss
r
sss
iLiL
dt
d
iL
dt
d
iL
−+−
−−−
= 
Với ss
m
rss
s
m
rs
r iL
LL
L
L σψ −=Ψ 
⇒ ααα σψψ s
m
rs
s
m
r
r iL
LL
L
L −= 
 βββ σψψ s
m
rs
s
m
r
r iL
LL
L
L −= 
với sss
s
s
s
s iRu
dt
d −=ψ 
⇒ ( )dtiRu ssss ∫ −= αααψ 
 ( )dtiRu ssss ∫ −= βββψ 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) ©TCB 
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.4 
Chứng minh: 
 sr
s
rs
rr jdt
diR0 ψωψ r
rr −+= 
⇒ βαα ωψψ rrrr dt
d
iR0 ++= 
 α
β
β ωψψ rrrr dt
d
iR0 −+= 
⇒ ββαββαβ ψωψ rrrrrrrr idt
d
iiiRi.0 ++= 
 αα
β
ααβα ψωψ rrrrrrrr idt
d
iiiRi.0 −+= 
⇒ ( )αββααββα ψψωψψ rrrrrrrr iidtdidtdi0 +−⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −= 
⇒ 
ββαα
α
β
β
α
ψψ
ψψ
ω
rrrr
r
r
r
r
ii
dt
d
i
dt
d
i
+
−
= 
II. Ước lượng vận tốc vịng kín 
Dùng điều khiển thích nghi mơ hình (Model Reference Adaptive Control – MRAC) 
Mơ hình thích nghi: 
 ωβωαα
ω
α ω rr
r
s
r
mr
T
1i
T
L
dt
d Ψ−Ψ−=Ψ (7.1a) 
 ωαωββ
ω
β ω rr
r
s
r
mr
T
1i
T
L
dt
d Ψ+Ψ−=Ψ (7.1b) 
Mơ hình tham khảo: 
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −−=Ψ
dt
di
LiRu
L
L
dt
d ss
s
s
ss
s
s
m
r
s
r σ 
[ ] [ ]( )babar i,i,u,u=Ψ 
Sai số mơ hình: 
 ε = ( ) ( )srsr Ψ×Ψ ω rr = ωαΨr βΨr – αΨr ωβΨr (7.2) 
Hiệu chỉnh sai số: 
 ε⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ +=ω
s
KK ip (7.3) 
Ít phụ thuộc vào thơng số mơ hình và các đại lượng hồi tiếp. 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) ©TCB 
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.5 
 Khi đĩ, tốc độ ω được ước lượng theo sơ đồ sau: 
Hình 7.1: Sơ đồ nguyên lý bộ ước lượng tốc độ ĐCKĐB ba pha. 
Từ chương 3, cĩ: sr
r
s
s
r
m
s
r j
T
1i
T
L
dt
d ψωψ ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −−= 
⇒ ωβωαα
ω
α ω rr
r
s
r
mr
T
1i
T
L
dt
d Ψ−Ψ−=Ψ 
 ωαωββ
ω
β ω rr
r
s
r
mr
T
1i
T
L
dt
d Ψ+Ψ−=Ψ 
chỉ số “ω” gĩc trên phải chỉ từ thơng được tính trực tiếp từ tốc độ ước lượng ω. 
™ Nhận xét: 
 Theo hệ phương trình (7.1) thì từ thơng rotor (xét trong hệ tọa độ stator) 
phụ thuộc vào tốc độ ω. 
 Mặc khác, bộ ước lượng từ thơng đã cho kết quả tương đối chính xác về 
giá trị của vector từ thơng rotor. 
 Như vậy, nếu tốc độ ước lượng ω trong phương trình (7.1) khác với tốc độ 
thực của động cơ thì vector từ thơng ( ωαΨr , ωβΨr ) tính được ở phương trình 
(7.1) sẽ sai lệch với vector từ thơng ( αΨr , βΨr ) ước lượng. Sai lệch này 
được định nghĩa bằng: 
 ε = ( ) ( )srsr Ψ×Ψ ω rr = ωαΨr βΨr – αΨr ωβΨr (7.2) 
nếu sai lệch ε càng nhỏ thì tốc độ ước lượng của động cơ sẽ càng gần bằng 
với tốc độ thực của động cơ. 
 Bộ ước lượng tốc độ cho động cơ KĐB ba pha sử dụng khâu hiệu chỉnh tích 
phân tỉ lệ PI để giảm thiểu sai lệch giữa hai vector từ thơng trên: 
 ε⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ +=ω
s
KK ip (7.3)
Mơ hình 
thích nghi 
hệ pt (7.1) 
ωψsrrˆω
s
KK ip + ω
( ) ( )srsr Ψ×Ψ rr ω 
pt (7.2) 
ε 
từ thơng ước lượngMơ hình 
tham khảo 
s
rψrs
su
r
s
si
r
 ssi
r
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) ©TCB 
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.6 
III. Điều khiển khơng dùng cảm biến 
(Sensorless Vector Control - SVC) 
Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển định hướng từ thơng rotor khơng dùng cảm ứng vận tốc: 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) ©TCB 
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.7 
Đáp ứng mơ phỏng: 
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0
20
40
60
80
100
120
time (s)
W
es
t (
ra
d/
s)
toc do dat
toc do dap ung
toc do uoc luong
Hình 7..: Đáp ứng của bộ ước lượng 
tốc độ với mơ hình lý tưởng. 
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0
20
40
60
80
100
120
time (s)
W
es
t (
ra
d/
s)
toc do dat
toc do dap ung
toc do uoc luong
Hình 7..: Đáp ứng của bộ ước lượng 
tốc độ với mơ hình cĩ sai lệch. 
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ T©B 
Chương 7: Một số phương pháp ước lượng tốc độ ĐCKĐB VII.8 
Đáp ứng trên hệ thực: