Bài giảng Hệ thống điều khiển số (Động cơ không đồng bộ 3 pha) - Trần Công Binh

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: 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 8: Bộ điều khiển động cơ khơng đồng bộ ba pha VIII.1 
Chương 8: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ 
I. Cấu trúc một hệ thống điều khiển động cơ 
I.1. Sơ đồ khối một hệ thống điều khiển động cơ KĐB 3 pha 
Bộ điều khiển 
Bộ xử lý 
PWM
QEP ADC
SCI
I/O
ADC
L3 
L2 
L1 
N
L
TL 
ai 
MTu 
BBĐ 
ω
– 
*
sdi + PI 
PI 
MTi 
– 
+ 
*
rψ
CTĐ 
ω
*
slω 
rω rθ 
*
sqi
sdi
sqi
sdiΔ
sqiΔ
'
sdu 
'
squ 
sdu
squ
 ∫
PI 
– 
+ *ω ωΔ
ω+ 
+ *slω 
bi 
au 
bu 
cu 
rθ 
rθ 
Motor 
~3 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 8: Bộ điều khiển động cơ khơng đồng bộ ba pha VIII.2 
I.2. Các khối chức năng 
¾ Bộ chỉnh lưu 
¾ Bộ nghịch lưu 3 pha và mạch kích (FPGA, DSP) 
¾ Hãm 
¾ Bộ xử lý 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 8: Bộ điều khiển động cơ khơng đồng bộ ba pha VIII.3 
dsPIC 
DSP 
¾ Cảm biến đo lường 
¾ Mạch giao tiếp, nối mạng 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 8: Bộ điều khiển động cơ khơng đồng bộ ba pha VIII.4 
II. Cảm biến đo lường 
II.1. Đo điện áp DC 
Sử dụng bộ chuyển đổi ADC của bộ điều khiển thơng qua mạch chia áp... 
II.2. Cảm biến đo dịng điện 
Đo điện áp trên điện trở Shunt 
Biến dịng 
Đ.cơ KĐB 
== 
 3~ 
Vdc
Điều 
khiển 
M
3~
a b c
Biến 
tần 
2= 
 3 
isa
isb
isα
isβ
rje θ− 
isd 
isq 
θr
TL 
ai 
MTu
BBĐ 
ω– 
*
sdi + PI 
PI 
MTi 
– 
+ 
*
rψ
CTĐ 
ω
*
slω 
rω rθ 
*
sqi
sdi
sqi
sdiΔ
sqiΔ
'
sdu 
'
squ 
sdu
squ
 ∫
PI 
– 
+ *ω ωΔ
ω+ 
+ *slω 
Động 
cơ 
bi 
au 
bu 
cu 
rθ 
rθ 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 8: Bộ điều khiển động cơ khơng đồng bộ ba pha VIII.5 
Cảm biến Hall 
II.3. Cảm biến đo tốc độ 
Tachometter 
Incremental Encoder 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 8: Bộ điều khiển động cơ khơng đồng bộ ba pha VIII.6 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 8: Bộ điều khiển động cơ khơng đồng bộ ba pha VIII.7 
Absolute Encoder (đo gĩc) 
III. Một số ưu điểm khi sử dụng bộ điều khiển tốc độ động cơ 
Bộ biến tần 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 8: Bộ điều khiển động cơ khơng đồng bộ ba pha VIII.8 
Ưu điểm của bộ biến tần: 
 Giảm hệ thống cơ khí (rulo, xích, hộp số tăng giảm tốc,) 
 Giảm tiếng ồn 
 Tiết kiệm năng lượng (tổn hao cơ và tổn hao nhiệt) 
 Thay đổi tốc độ dễ dàng 
 Khởi động mềm và dừng mềm 
 Ổn định tốc độ 
Nối mạng điều khiển từ xa 
Đồng bộ tốc độ dễ dàng 
Bài giảng Hệ Thống Điều Khiển Số (ĐCKĐB) T©B 
Chương 8: Bộ điều khiển động cơ khơng đồng bộ ba pha VIII.9 
IV. Hệ thống điều khiển số động cơ khơng đồng bộ ba pha 
Phần cứng 
 Chỉnh lưu 
 Nghịch lưu 
 Cảm biến (Hall, Incremental - Absolute Encoder, Tachocometter, ) 
 Bộ điều khiển 
 Giao tiếp, I/O, Keypad, LED 
 Bộ Xử lý 
Phần mềm 
Thuật tốn 
Đáp ứng: điên áp sin xung, dịng sin xung. 
V. Bộ biến tần 
Ưu điểm: 
 Điều chỉnh được tốc độ 
 Ổn định tốc độ 
 Giảm hệ thống cơ, giảm ồn 
 Tiết kiệm năng lượng (tổn hao cơ và tổn hao nhiệt) 
Chọn biến tần 
 Sixstep 
 Một pha, Ba pha 
 Cơng suất (>=) 
 Điện áp (>=) 
 Chức năng, Nhãn hiệu 
 EMC 
Cài đặt 
 Thơng số động cơ 
 Thơng số điều khiển, Tần số PWM 
Chọn chế độ 
 Chế độ vịng hở (V/f, FFC) 
 Chế độ hồi tiếp (PID) 
 Chế độ điều khiển khơng cảm biến 
Cách điều chỉnh 
 Chỉnh trên keypad 
 Chỉnh nhiều cấp tốc độ (giảm phần cơ: rulo, hộp số, curoa) 
 Chỉnh bằng biến trở 
 Chỉnh từ PLC, đồng bộ biến tần 
Nối mạng đồng bộ 
Sử dụng 
 Dây dẫn nối trước và sau biến tần 
 Nguồn động lực 
 Cơng suất động cơ 
 Quá tải, ngắn mạch 
 Cài đặt sai 
 Chế độ hiển thị 
 Bảo vệ nhiệt cho động cơ