RealTEQ Academy

1. ĐẠ Ọ Ộ
I H C BÁCH KHOA HÀ N I
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nghiên cứu hệ điều khiển biến tần đa mức
ứng dụng cho hệ truyền động kéo
PHẠM THỊ GIANG
G 202362m@sis.hust.edu.vn
iang.PT
Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Giảng viên hướng dẫn: TS. Vũ Hoàng Phương
Trường: Điện – Điện tử
HÀ NỘI, 2022

2. ĐẠ Ọ Ộ
I H C BÁCH KHOA HÀ N I
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nghiên cứu hệ điều khiển biến tần đa mức
ứng dụng cho hệ truyền động kéo
PHẠM THỊ GIANG
G 202362m@sis.hust.edu.vn
iang.PT
Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Giảng viên hướng dẫn: TS. Vũ Hoàng Phương
Trường: Điện – Điện tử
HÀ NỘI, 2022
Chữ ký của GVHD

3. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn: Phạm Thị Giang
Đề tài luận văn: Nghiên cứu hệ điều khiển biến tần đa mức ứng dụng cho hệ
truyền động kéo
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
Mã số SV: 20202362M
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác
giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 04/05/2022
với các nội dung sau:
 Chỉnh sửa lỗi chính tả, lỗi đánh máy, cú pháp câu trong luận văn.
 Đã thêm trích dẫn tài liệu tham khảo vào luận văn.
 Phần 1.3 sửa ký hiệu các pha ABC thành abc tại hình 1.3 trang 17.
 Phần 1.5.2 bổ sung thêm về cấu tạo, nguyên lý làm việc của cấu trúc T-type
trag 21.
 Phần 1.5.3 t phần type với cấu trúc NPC
hêm so sánh cấu trúc T- trang 22.
 Phần 1.6 sửa “luận ” thành “luận văn”
án trang 28.
 Phần 2.3.3 chỉnh sửa tên hình 2.8 “Ba hệ tọa độ vuông góc tạo nên các góc
phần sau” thành “Hệ tọa độ một phần sáu” trang 34.
 Phần 3.3 chỉnh sửa tên hình 3.5 “Cấu trúc của mô hình xe điện” thành “Mô
hình cấu trúc xe ô tô điện” trang 51.
 Phần 4.1 bỏ hình 4.3: Đáp ứng điện áp ba pha .
trang 59
Chương 4 bổ sung cấu trúc điều khiển vòng kín của nghịch lưu ba mức kiểu
T-type hình 4.1 trang 58.
Ngày tháng năm 2022
Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn
TS. Vũ Hoàng Phương Phạm Thị Giang
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
PGS.TS. Trần Trọng Minh

4. ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
1. Họ và tên người hướng dẫn chính: TS. Vũ Hoàng Phương
2. Cơ quan: Trườ g Điện – Đ ệ ử Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
n i n t -
3. Email: phuong.vuhoang@hust.edu.vn DĐ: 0989258854
4. Tên đề tài: Nghiên cứu hệ điều khiển biến tần đa mức ứng dụng cho hệ
truyền động kéo
5. Đề tài chuyên ngành : Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
Hà Nội, ngày tháng năm 2022
ng d n
Giảng viên hướ ẫ
TS. Vũ Hoàng Phương

5. LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu hệ điều khiển biến tần
đa mức ứng dụng cho hệ truyền động kéo’’, em đã thu được những kết quả : Hiểu
nguyên lý hoạt động của phương pháp điều chế SVM cho nghịch lưu 3 mức kiểu
T-Type, t -men
hiết kế bộ điều khiển chống giật và mô kiểm chứng bằng mô
phỏng trên Plecs.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Thầy
giáo TS. Vũ Hoàng Phương và Cô giáo TS. Võ Thanh Hà đã giúp đỡ em hoàn
thành luận văn này. Do hạn chế về thời gian nghiên cứu và bản thân em còn
nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của Thầy/ Cô để luận văn được
hoàn thiện hơn ạ.
Em xin chân thành cảm ơn !
Học viên
Phạm Thị Giang

6. TÓM T I DUNG LU
ẮT NỘ ẬN VĂN
Đề tài: Nghiên cứu hệ điều khiển biến tần đa mức ứng dụng cho hệ truyền động
kéo.
a) Nội dung luận văn giải quyết các vấn đề sau:
Đưa ra lý do chọn đề tài. Điều chế cho nghịch lưu 3 pha kiểu T-type. Xây
dựng mô hình toán học và điều khiển hệ truyền động xe ô tô điện. Thiết kế bộ
điều khiển chống giật (Active damping) và bộ điều khiển mô men. Kiểm nghiệm
-
qua kết quả mô phỏng Plecs.
b) Phương pháp nghiên cứu và công cụ sử dụng
Phương pháp nghiên cứu: khả điều chế, thiết kế bộ điều
o sát, phân tích,
khiển, lý thuyết điều khiể ô phỏn Công cụ sử dụng phần mềm mô phỏng
n, m g.
Plecs.
c) Kết quả
Luận văn phù hợp với yêu cầu đặt ra và có tính khoa học thực tiễn đối với
nghiên cứu khoa học trong nước Hướng phát triển mở rộng của luận văn là nâng
.
cao chất lượng hệ truyền động và đưa được bộ điều khiển phản hồi lên hệ thống
thực tế.

7. i
M C L C
Ụ Ụ
M C.............................................................................................................. i
ỤC LỤ
M U ................................................................................................................1
Ở ĐẦ
CHƯƠNG 1: ỔNG QUAN ĐIỀ Ể Ệ ỀN ĐỘ
T U KHI N H TRUY NG KÉO
ĐƯỢ Ở Ế
C NUÔI B I BI N TẦN ĐA MỨC – T- ........................................3
TYPE
1.1 C u trúc c n ....................................................................................3
ấ ủa ôtô điệ
1.2 Nguyên lý ho ng c n ...............................................................5
ạt độ ủ ệ
a ô tô đi
1.3 Ưu điể ợ ủ ệ
m và l i ích c a ô tô đi n...................................................................6
1.4 u khi n h truy n....................7
Động cơ điện cho ô tô điện và điề ể ệ ền động điệ
1.4.1 Các lo n...............................................................7
ạ ộng cơ cho ô tô điệ
i đ
1.4.2 Điều khiển hệ truyền động điện động cơ PMSM ..................................8
1.5 T ng quan v n t c......................................................................9
ổ ề biế ần đa mứ
1.5.1 Gi u v ngh c............................................................9
ới thiệ ề ịch lưu đa mứ
1.5.2 C u trúc ngh -Type 3 pha.......................................................12
ấ ịch lưu T
1.5.3 So sánh c u trúc ngh -Type v i c u trúc ngh .....14
ấ ịch lưu T ớ ấ ịch lưu NPC
1.5.4 Đánh giá các cấ ến đổ
u trúc bi i.............................................................18
1.6 .......................................................................................................19
Kết luận
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀ Ế ỊCH LƯU T
U CH CHO NGH -
TYPE ....................................................................................................21
2.1 T u ch cho ngh -type 3 pha..........21
ổng quan các phương pháp điề ế ịch lưu T
2.2 Phương pháp điề ế độ ộ
u ch r ng xung SinPWM...........................................21
2.3 Phương pháp điề ế không gian điệ
u ch vector n áp - SVM ..........................24
2.3.1 T ng quan v SVM..............................................................................24
ổ ề
2.3.2 Điề ế ịch lưu T
u ch SVM cho ngh -type.................................................26
2.3.3 t toán cân b n áp trên 2 t m t chi u s d u ch
Thuậ ằng điệ ụ ộ ề ử ụng điề ế SVM
.......................................................................................................................35
2.4. K n ......................................................................................................37
ết luậ
CHƯƠNG 3: ỌC VÀ ĐIỀ Ể Ệ Ề
MÔ HÌNH TOÁN H U KHI N H TRUY N
ĐỘNG XE Ô TÔ ĐIỆN ......................................................................................39

8. ii
3.1 Mô hình toán h ng b PMSM. ..............................................39
ọ ộng cơ đồ
c đ ộ
3.2 Mô hình toán h n ...........................................................................40
ọc xe điệ
3.2.1 T ng quan mô hình hóa.......................................................................40
ổ
3.2.2 Mô t h ng h p s và bánh xe.......................................................40
ả ệ thố ộ ố
3.3 Mô hình toán h truy n ..................................................43
ọc hệ ền động xe điệ
3.4 b u khi n ch ng gi t ..............................................................45
Thiết kế ộ điề ể ố ậ
3.4.1 Đặ ấn đề
t v ............................................................................................45
3.4.2 B u khi n ch ng gi t.....................................................................46
ộ điề ể ố ậ
3.5. B u khi n mô-men ..............................................................................48
ộ điề ể
K n.............................................................................................................50
ết luậ
CHƯƠNG 4: Ế Ả Ỏ
K T QU MÔ PH NG .........................................................51
4.1 K mô ph ng b ngh -Type ..................................................52
ết quả ỏ ộ ịch lưu T
4.2 K mô ph ng b u khi n ch ng gi t..............................................54
ết quả ỏ ộ điề ể ố ậ
4.3 K mô ph ng b u khi n mô- ................................................55
ết quả ỏ ộ điề ể men
K N .........................................................................................................58
ẾT LUẬ
TÀI LIỆ Ả
U THAM KH O..................................................................................59
CÔNG TRÌNH KHOA H ..................................................61
ỌC ĐÃ CÔNG BỐ
PHỤ Ụ
L C ............................................................................................................62

9. iii
DANH M C CH
Ụ Ữ Ế
VI T TẮT
T vi t
ừ ết tắ Ghi chú ti ng Anh
ế Ý nghĩa
AC Alternating Current Dòng điệ ề
n xoay chi u
DC Direct Current Dòng điệ ộ ề
n m t chi u
FOC Field Orientation Control Điề ể ự ừ
u khi n t a t thông Rotor
IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor Transistor có cự ề ể
c đi u khi n
cách ly
PC Personal Computer Máy tính cá nhân
NPC Neutural Point Clamped Multilevel
Inverter.
C u trúc s d ng diot k p
ấ ử ụ ẹ
FC Flying Capacitor. C u trúc dùng t i
ấ ụ điện thay đổ
CHB Cascade multil level H-Bridge
inverter.
Biế ầ đa mứ
n t n c ki u c u trúc
ể ấ
n ng c u H
ối tầ ầ
PI Proportional Integral
– B u khi n t l tích phân
ộ điề ể ỉ ệ
PMSM Permanent Magnet Synchronous
Motor
Động cơ đồ ộ
ng b nam châm
vĩnh cửu
PWM Pulse Width Modulation Điề ế độ ộ
u ch r ng xung
RPM Revolutions Per Minute T vòng/phút
ố ộ
c đ
SVM Space Vector Modulation Điề ế
u ch vector không gian
THD Total harmonic distortion H s t méo sóng hài
ệ ố ổng độ

10. iv
DANH MỤ Ẽ
C HÌNH V
Hình 1.1 C u trúc c a m ng...................................... 4
ấ ủ ột chiếc ô tô điện thông thườ
Hình 1.2 Các thành phần chính trong xe điện........................................................ 4
Hình 1.3 C u khi n vector h truy n.............................. 9
ấu trúc điề ể ệ ền động ô tô điệ
Hình 1.4 Điệ ịch lưu 2 mứ ứ
n áp ra ngh c và 5 m c................................................. 10
Hình 1.5 C u trúc ngh C u trúc ngh c..................... 11
ấ ịch lưu 2 mức – ấ ịch lưu 3 mứ
Hình 1.6 Điện áp đầ ủ ịch lưu 2 mứ
u ra Uab c a ngh c............................................ 11
Hình 1.7 Điện áp đầu ra Uab (điệ ủ
n áp dây) c a nghịch lưu 3 mức ..................... 11
Hình 1.8 M u trúc ngh -type 3 pha.......................................... 12
ạch lực cấ ịch lưu T
Hình 1.9 Điện áp dây đầ ịch lưu T
u ra ngh -type 3 pha......................................... 14
Hình 1.10 Sơ đồ ộ ứ
m t pha 3 m c NPC ................................................................. 14
Hình 1.11 Sơ đồ ứ
1 pha 3 m c FC ........................................................................ 15
Hình 1.12 Sơ đồ ổ ấ
t ng quát c u trúc CHB ............................................................ 17
Hình 1.13 Sơ đồ ộ ứ
m t pha ba m c cầu H.............................................................. 18
Hình 2.1 Các phương pháp điề ế
u ch cho Multilevel Converters......................... 21
Hình 2.2 Nguyên lý điề ế
u ch SinPWM ............................................................... 22
Hình 2.3 Phương pháp dịch pha sóng mang........................................................ 22
Hình 2.4 Phương pháp dị ứ
ch m c sóng mang....................................................... 23
Hình 2.5 Điề ế ịch lưu T
u ch sinPWM cho ngh -type 3 pha .................................. 24
Hình 2.6 Lưu đồ ậ ự
thu t toán th c hiện SVM ........................................................ 25
Hình 2.7 Sơ đồ ứ
không gian vector 3 pha 3 m c .................................................. 26
Hình 2.8 Hệ ọ ộ ộ
t a đ m t ph n sáu......................................................................... 26
ầ
Hình 2.9 Quá trình tính toán các đại lượng kg, kh, mg, mh. ............................... 28
Hình 2.10 T ng h n áp t nh c a tam giác............................... 28
ổ ợp điệ ừ ba vector đỉ ủ
Hình 2.11 Lưu đồ ậ ằng điệ
thu t toán cân b n áp.................................................... 36
Hình 2.12 t toán cân b n áp.................................................... 37
Lưu đồ thuậ ằng điệ
Hình 3.1 h ng h p s và bánh xe ........................................................ 41
Mô tả ệ thố ộ ố
Hình 3.2 Mô hình bánh xe truy ng............................................................... 41
ền độ
Hình 3.3 h ng h p s , bánh xe và các l ng ............................ 42
Mô tả ệ thố ộ ố ực tác dụ
Hình 3.4 Các l c bên ngoài tác d y....................................... 43
ự ụng lên xe đang chạ

11. v
Hình 3.5 Mô hình c n ............................................................... 44
ấu trúc xe ô tô điệ
Hình 3.6 Mô hình toán h c h ng truy c bánh
ọ ệ thố ền động cơ khí từ động cơ ra trụ
xe.......................................................................................................................... 45
Hình 3.7 C u khi n c u khi n ch ng gi t................................ 46
ấu trúc điề ể ủa bộ điề ể ố ậ
Hình 3.8 C u trúc b u khi n ch ng gi t ........................................................ 46
ấ ộ điề ể ố ậ
Hình 3.9 C u trúc b u khi n momen ............................................................. 49
ấ ộ điề ể
Hình 4.1 C ng truy
ấu trúc ĐK hệ thố ền động động cơ PMSM cho xe ô tô điện
đượ ấ ồ ở ịch lưu 3 mứ ể
c c p ngu n b i ngh c ki u T-Type............................................ 51
Hình 4.2 ng truy
Mô hình ĐK hệ thố ền động động cơ PMSM cho xe ô tô điện
đượ ấ ồ ở ịch lưu 3 mứ ể
c c p ngu n b i ngh c ki u T-Type............................................ 51
Hình 4.3 Đáp ứng điện áp 3 pha .......................................................................... 52
Hình 4.4 Đáp ứng dòng điện ba pha .................................................................... 53
Hình 4.5 Đáp ứng điệ ộ
n áp m t chiề ụ
u trên 2 t ..................................................... 53
Hình 4.6 C u trúc b u khi n ch ng gi t ........................................................ 54
ấ ộ điề ể ố ậ
Hình 4.7 Đáp ứ ới dao độ ủ ộ ố ậ
ng mô-men v ng c a b ch ng gi t .............................. 54
Hình 4.8 Đáp ứng dòng sq
i .................................................................................. 55
Hình 4.9 Đáp ứng mô-men................................................................................... 56
Hình 4.10 Đáp ứ ốc độ động cơ
ng t ...................................................................... 56
Hình 4.11 Đáp ứng điện áp pha ........................................................................... 57

12. vi
DANH SÁCH B NG BI U
Ả Ể
B ng m c a ngh ng và ngh
ả 1.1 So sánh ưu nhược điể ủ ịch lưu thông thườ ịch lưu đa
m c....................................................................................................................... 12
ứ
B ng 1.2 Các m t NL 3 m ................................ 15
ả ức trạng thái đóng cắ ức loại NPC
B ng 1.3 Các m t NL 3 m ................................ 16
ả ức trạng thái đóng cắ ức loại NPC
B ng 1.4 Các m t NL 3 m ................................ 18
ả ức trạng thái đóng cắ ức loại NPC
B ng 1.5 B ng so sánh s ng linh ki n c a c u trúc T-type .......................... 19
ả ả ố lượ ệ ủ ấ
B ng 2.1 Thu nh v trí vector trong sector l n ................................ 27
ả ật toán xác đị ị ớ
B ng 2.2 B ng các vector tr ng thái trong các sector.......................................... 35
ả ả ạ
B ng 2.3 B ng th t t các vector ........................................................... 37
ả ả ứ ự đóng cắ

13. 1
M U
Ở ĐẦ
i t r t lâu, tuy nhiên g n m i th c s phát
Ô tô điện đã ra đờ ừ ấ ần đây ô tô điệ ớ ự ự
triể ạ ẽ ệ ấ ề
n m nh m . Hi n nay có r t nhi u n
ứ ụng xe ô tô điện đã đượ ể
ng d c phát tri
đưa vào sả ất thương mạ ử ụ ự ế ằm để ả ế ề
n xu i và s d ng trong th c t , nh gi i quy t v
năng lượ ễm. Ô tô điện có các ưu điể ổ ậ ủa động cơ điệ ớ
ng và ô nhi m n i b t c n so v i
động cơ đốt trong như khả năng sinh ra mô men nhanh, chính xác và điề ể
- u khi n
mô- c hi n th c m n và hi u qu
men trong động cơ điện cũng đượ ệ ự ột cách đơn giả ệ ả
b u khi n tuy n tính, phi tuy ng êm.
ằng các phương pháp điề ể ế ến và động cơ hoạt độ
Tuy nhiên, ô tô điệ ồ ạ ạ ế như tố ề ờ ạ
n còn t n t i h n ch n nhi u th i gian s c pin, không
linh ho t, giá thành cao. M n còn t n t m
ạ ặc dù xe ô tô điệ ồ ại nhưng nhược điể đó,
xong v i nh t tr i c n, v hi u su t cao và thân thi n v
ớ ững ưu điểm vượ ộ ủa xe điệ ề ệ ấ ệ ới
môi trườ ế ợ ả ả ờ ạ ẫn đến ô tô điệ ứ
ng và k t h p các gi i pháp gi m th i gian s c pin, d n h a
h n thay th hoàn toàn ô tô ch y b
ẹ ế ạ ằng động cơ đốt trong trong tương lai.
V công ngh c các nhà khoa
ấn đề ệ bên trong xe ô tô điện đã và đang đượ
h c quan tâm nghiên c i pháp nâng cao ch ng chuy
ọ ứu để đưa ra các giả ất lượ ển
động, năng lượ ệ ấ ủa xe ô tô điệ ệ bên trong xe ô tô điệ
ng, hi u su t c n. Công ngh n
bao g n xoay chi u ba pha (không
ồm động cơ điệ ộ ến đổ
n, b bi i, pin. Động cơ điệ ề
đồ ộ, đồ ộ) có đặ ể ố ộ ủa động cơ phụ ộ ầ ố ủ
ng b ng b c đi m t c đ c thu c vào t n s c a dòng
điệ ề ậ ớ ệc thay đổ ầ ố ủa dòng điệ ả
n xoay chi u, vì v y v i vi i t n s c n chúng ta có kh
năng thay đổ ố ộ ủ ộng cơ điệ ột cách nhanh, chính xác, đơn giản. Điề
i t c đ c a đ n m u
này khi n chi u khi n t u này là m
ế ếc xe điện điề ể ố ộ
c đ đạt tới 1800 vòng/phút, điề ột
l i th c n khi so sánh v t trong. Bên c
ợ ế đáng kể ủa động cơ điệ ới động cơ đố ạnh đó,
b bi n áp m t chi u t n áp xoay chi u khi n t n s
ộ ến đổi điệ ộ ề ừ pin thành điệ ều điề ể ầ ố
c u khi n t c a b
ủa dòng điện, qua đó điề ể ốc độ ủa động cơ, hơn nữ ộ biến đổi cũng
có kh i biê c a dòng xoay chi t o ra m t mômen quay l n
ả năng thay đổ n độ ủ ều để ạ ộ ớ
hơn, vì vậ ộ ến đổ ộ ủ ệ
y b bi i là b não c a xe ô tô đi n.
N m b c xu th tri n v ng phát tri n ngày càng s d
ắ ắt đượ ế ể ọ ể ử ụng xe ô tô điện
hi m công ngh bên trong c n.
ện nay và trong tương lai và đặc điể ệ ủa xe ô tô điệ
Chính vì v y h c vi l a ch
ậ ọ ên ự ọn đề tài “ Nghiên c u h u khi n bi n t
ứ ệ điề ể ế ần đa
m ng d ng cho h ng kéo
ức ứ ụ ệ truyền độ ” vớ ục đích nghiên cứu điề ể ệ
i m u khi n h

14. 2
truy ng b u s d
ền động động cơ đồ ộ nam châm vĩnh cử ử ụng cho xe ô tô điện được
c p ngu n b i bi n t m u T-Type v i pháp thi b
ấ ồ ở ế ần đa ức kiể ớ ề
i đ xuất giả ết kế ộ điều
khi n ch ng gi t và mô-men nh m nâng cao ch u khi n h truy
ể ố ậ ằ ất lượng điề ể ệ ền
động này.
Đề tài được chia thành 4 chương:
Chương 1: T u khi n h truy ng c nuôi b i bi n t
ổng quan điề ể ệ ền độ kéo đượ ở ế ần đa
m T-Type.
ức –
Chương 2: Các phương pháp điề ế ịch lưu T
u ch cho ngh -Type.
Chương 3: Mô hình toán h u khi n h truy n.
ọ ề
c và đi ể ệ ền động xe ô tô điệ
Chương 4: K mô ph ng.
ết quả ỏ
Trong quá trình th c hi n lu c dù b l c r t nhi u,
ự ệ ận văn mặ ản thân đã nỗ ự ấ ề
nhưng do thờ ự ện đề ạ ẹp cũng như hạ ế ề ế ứ
i gian th c hi tài h n h n ch v ki n th c và
điề ệ ự ệ ận văn chắ ắ ể ỏ ữ ế
u ki n th c nghi m, lu c ch n không th tránh kh i nh ng thi u sót.
Vì th , h c viên kính mong nh c nh ng l i nh
ế ọ ận đượ ữ ờ ận xét, đánh giá và góp ý của
các Th y/ Cô giáo và các b b n lu c hoàn thi c viên
ầ ạn để ả ận văn này đượ ện hơn. Họ
xin g i l i c n và C
ử ờ ảm ơn chân thành đế Thầ –TS. Vũ Hoàng Phương
y giáo ô giáo
TS. Võ Thanh Hà i h c GTVT)
(Đạ ọ t lòng giúp và ch b o t n tình cho
đã hế đỡ ỉ ả ậ
h c viên trong th i gian th c hi n lu u không có s ng d n vô
ọ ờ ự ệ ận văn này. Nế ự hướ ẫ
tư, nhiệ ủ ầ ắ ắ ọ ể ố ậ
t tình c a Th y, Cô thì ch c ch n h c viên không th hoàn thành t t lu n
văn đượ ọc viên cũng xin gử ờ ảm ơn chân thành đế ầ
c. H i l i c n các Th y giáo, Cô
giáo c n n t u ki n h t s c thu n l h c viên có
ủa Trường Điệ – Điệ ử đã tạo điề ệ ế ứ ậ ợi để ọ
th i h
ể ận văn đúng thờ
hoàn thành lu ạn.
i, ngày tháng 22
Hà Nộ năm 20
Phạ ị
m Th Giang

15. 3
CHƯƠNG 1: Ổ UAN ĐIỀ Ể Ệ
T NG Q U KHI N H
TRUY C NUÔI B I BI N T
ỀN ĐỘNG KÉO ĐƯỢ Ở Ế ẦN
ĐA MỨ –
C T-TYPE
1.1 C u trúc c
ấ ủa ôtô điện
Công nghệ của ô tô điện có những điểm khác biệt về hiệu suất, mô-men
xoắn… với ô tô chạy bằng động cơ đốt trong. Chẳng hạn như động cơ đốt
trong chỉ có thể cung cấp lực kéo tối ưu ở một vài tốc độ nhất định, vì vậy để
kết nối trực tiếp động cơ đốt trong và bánh xe là điều không thể, đó chính là lý
do xe ô tô điện này cần hộp số nhiều cấp để thay đổi tỉ số truyền từ động cơ
đến bánh xe, ngược lại động cơ điện lại hoạt động tối ưu ở mọi dải cấp tốc độ,
nên trên xe điện không cần đến một hộp số nhiều cấp. Hơn nữa động cơ đốt
trong không trực tiếp sinh ra chuyển động quay nhờ có trục khuỷu mà chuyển
động thẳng đứng của pittông được chuyển hóa thành chuyển động quay, do đó
việc cân bằng động là điều cực kỳ quan trọng. Động cơ đốt trong cũng không
thể tự khởi động như động cơ điện, tốc độ đầu ra của động cơ đốt trong cũng
không ổn định, bởi vì động cơ này cần các bộ phận khác để ổn định tốc độ,
ngược lại động cơ điện có một đầu ra là một chuyển động quay với tốc độ ổn
định không cần nhiều bộ phận đi kèm như là động cơ đốt trong. Xe điện thông
thường về hiệu suất cao hơn động cơ đốt trong (ô tô điện là 90%, trong đó ô tô
đốt trong là 30%), mô men xoắn nhanh hơn (lý do là xe dùng động cơ điện khi
-
làm việc ổn định có thể tạo mô men xoắn, còn xe dùng động cơ đốt trong đi
đạt được tốc độ làm việc cao thì mới đạt được mô men xoắn), đặc tính cơ của
xe điện được tạo ra gần đúng giống với thực tế con người mong muốn, trong
khi đó động cơ đốt trong thì cần hỗ trợ của hệ thống truyền lực và chi phí thấp
hơn [1]. Theo tài liệu [2], [3], cấu trúc của ôtô điện thông thường gồm có các
thành phần cơ bản như động cơ điện, bộ điều khiển, biến tần, pin, cổng sạc, hệ
thống truyền lực, ắc quy, được thể hiện qua hình 1.1 và 1.2.

16. 4
Hình 1.1 C u trúc c a m ng
ấ ủ ột chiếc ô tô điện thông thườ
Nguồn cấp Ắc quy
Biến tần Động cơ điện
Bộ điều khiển
Hệ thống
truyền lực
Bánh xe
Hình 1.2 Các thành ph n
ần chính trong xe điệ
Phầ ệ
n đi n c a ôtô bao g
ủ ồm:
+ Động cơ: Động cơ mà ô tô sử dụng là động cơ điện, động cơ này sẽ
nhận năng lượng từ một nguồn cố định, nguồn này sẽ thông qua bộ biến đổi
để biến năng lượng đó sao cho phù hợp với các yêu cầu về thay đổi tốc độ
của động cơ.
+ Hệ thống cung cấp điện: ắc quy (ắc quy chì – –
axit, ắc quy Lithium ion)
nguồn điện, bộ điều chỉnh.

17. 5
+ Hệ thống đánh lửa: cuộn đánh lửa, bộ chia điện, bugi…
+ H ng kh ng: c quy ( c quy chì axit, c quy Lithium ion),
ệ thố ởi độ ắ ắ – ắ –
máy khởi động, rơ le, công tắc tơ…
+ Hệ thống các thiết bị theo dõi: các loại đồng hồ đo, cảm biến…
+ Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu
+ Một số thiết bị phụ khác
Phần cơ của ôtô (hệ thống truyền lực): Có nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ
động cơ đến bánh xe chủ động của ô tô. Hệ thống này cho phép thay đổi tỷ số
truyền giữa động cơ và bánh xe chủ động tùy theo điều kiện chuyển động trong
khi vẫn giữ nguyên chế độ làm việc của động cơ. Ngoài ra, hệ thống này còn
dùng để khởi động động cơ một cách êm dịu, n ắt truyền động giữa động cơ và
g
bánh xe.
+ Bộ ly hợp: Dùng để nối động cơ với hệ thống truyền lực một cách êm dịu
và tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực một cách nhanh chóng và dứt khoát.
Trong quá trình sử dụng, bộ ly hợp được tách ra khi sang số hoặc khi phanh ôtô
để việc sang số được dễ dàng và tránh bị va đập. Ngoài ra, bộ ly hợp còn được
dùng là cơ cấu an toàn giữ cho các chi tiết của hệ thống truyền lực khỏi bị quá
tải.
+ Hộp số: Để ôtô có thể làm việc được trong những điều kiện rất khác nhau
về đường xá, trọng tải và tốc độ. Để thích ứng với những điều kiện đó, cần phải
thay đổi lực kéo cùng tốc độ của ôtô trong một khoảng khá rộng để đảm bảo
được chế độ làm việc kinh tế của động cơ. Hộp số dùng để thay đổi lực kéo tức
là thay đổi tốc độ của ôtô. Ngoài ra, nó còn được dùng để thay đổi hướng chuyển
động như chế độ chạy tiến hay chạy lùi.
+ Các đăng: Trục các đăng dùng để truyền lực từ trục thứ cấp của hộp số
đến trục chủ động của truyền lực chính của cầu sau ôtô.
+ Hệ thống phanh hãm: Thực hiện chức năng phanh, dừng xe khi cần thiết.
1.2 Nguyên lý ho ng c
ạt độ ủa ô tô điện
Theo tài li u [5], t c c truy
ệ khi động cơ quay, công suấ ủa động cơ đượ ền đến
bánh xe ch ng c a ô tô thông qua h ng truy n l c. Khi truy n nh y,
ủ độ ủ ệ thố ề ự ề ư vậ
công su t b t n hao do ma sát trong h ng truy n l c và công su bánh xe
ấ ị ổ ệ thố ề ự ất ở

18. 6
chủ độ ẽ ỏ hơn công suất do động cơ phát ra. Công suấ
ng s nh t ở ủ
bánh xe ch
động đượ ể ệ ố ắ ủ
c th hi n qua hai thông s là mômen xo n và vòng quay c a bánh xe
chủ độ ờ ắ ề ớ ủ độ ờ ự ế
ng. Nh có mômen xo n truy n t i bánh xe ch ng và nh có s ti p
xúc gi a bánh xe ch ng v i m ng nên t i vùng ti p xúc gi a bánh xe ch
ữ ủ độ ớ ặt đườ ạ ế ữ ủ
độ ặt đườ ẽ ự ế ến hướ ề ể
ng và m ng s phát sinh ra l c kéo ti p tuy ng theo chi u chuy n
độ ự ế ế ự ặt đườ ụng lên bánh xe. Để
ng. L c kéo ti p tuy n chính là l c mà m ng tác d
cho ôtô có th chuy c thì vùng ti p xúc gi a bánh xe và m ng
ể ển động đượ ở ế ữ ặt đườ
ph ng nh ng h s bám. N bám th p thì
ải có độ bám đườ ất định đặc trưng bằ ệ ố ếu độ ấ
bánh xe có th b t ho c quay khi có mômen xo n l n truy ng t
ể ị trượ ặ ắ ớ ền độ ừ động cơ
đế ủ động và lúc đó ô tô không thể ến lên phía trước đượ ệ ố
n bánh xe ch ti c. H s
bám gi a bánh xe ch ng và m ng là t s gi a l c kéo ti p tuy n c
ữ ủ độ ặt đườ ỷ ố ữ ự ế ế ực đại
sinh ra t p xúc gi a bánh xe ch ng và m ng trên t i tr ng th ng
ại điểm tiế ữ ủ độ ặt đườ ả ọ ẳ
đứ ụ ủ độ
ng tác d ng lên bánh xe ch ng.
1.3 Ưu điể ợ
m và l i ích c n
ủa ô tô điệ
Các loại ôtô chạy bằng động cơ đốt trong sử dụng các nhiên liệu chất đốt
như xăng, dầu ..đã xuất hiện từ rất lâu và đã trở thành loại phương tiện giao
thông không thể thiếu. Tuy nhiên, như đã đề cập đến trong phần trước, khi vấn
đề năng lượng và ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên bức thiết thì ôtô chạy
bằng động cơ đốt trong tỏ ra không phù hợp nữa. Cùng với những nhược điểm
trong vấn đề truyền động, động cơ đốt trong đang dần được thay thế bởi động cơ
điện. Ôtô điện ra đời với các tính năng ưu việt của nó chính là tương lai của
ngành công nghiệp ôtô trên thế giới. Ở đây, chúng ta sẽ phân tích những ưu điểm
nổi bật nhất của ôtô điện về chi phí, đáp ứng hệ thống và thiết kế điều khiển.
Chi phí – Để ứng dụng các kỹ thuật điều khiển lực kéo ở trên thì các ôtô
chạy bằng động cơ đốt trong đều cần thêm phần cứng rất đắt tiền, ví dụ, các bộ
dẫn động phanh và bộ điều chỉnh. Nhưng ôtô điện không cần thêm bất cứ một
phụ kiện nào nữa. Điều khiển lực kéo có thể đạt được chỉ hoàn toàn bằng phần
mềm. Thậm chí, một chiếc ôtô điện với chi phí rẻ nhất nhưng có thể điều khiển
lực kéo với tính năng cao. Vì vậy, chi phí cho những chiếc ôtô điện là thấp hơn
nhiều so với các ôtô chạy bằng động cơ đốt trong.
Đáp ứng của hệ thống – Trong các ôtô sử dụng động cơ đốt trong, chúng

19. 7
ta phải mất hơn 200 ms để khởi động van cấp nhiên liệu không khí, nhưng trong
thực tế độ nhạy còn chậm hơn nhiều bởi vì chúng ta phải tính đến cả độ trễ của
hệ thống cơ khí. Ngược lại, thời gian đáp ứng của momen động cơ điện thì nhỏ
hơn rất nhiều lần, cỡ khoảng 10 ms. Thời gian đáp ứng nhanh như vậy làm cho
độ an toàn của xe được nâng lên và rất nhiều tính năng của xe được cải thiện:
khả năng khởi động nhanh, tăng tốc nhanh…
Thiế ế ộ ề ể
t k b đi u khi n - Trong các ôtô s d t trong, s phi
ử ụng động cơ đố ự
tuy n l n n c tính chuy n hóa t tín hi u khi u vào (ví
ế ớ ằm trong các đặ ể ừ ệu điề ển đầ
d : góc van không khí c t d u c a h i
ụ ủa động cơ, áp suấ ầ ủ ệ thống phanh…) cho tớ
các momen kh ng là m t tr ng i l n cho vi c thi t k mô hình toán h c cho
ởi độ ộ ở ạ ớ ệ ế ế ọ
b u khi n, b ng vi c áp d u khi
ộ điề ển. Trong các ôtô điệ ằ ệ ụng điề ển dòng điện đơn
gi n, momen kh ng t l
ả ởi độ ỷ ệ hoàn toàn dòng điện đặt.
1.4 Động cơ điện cho ô tô điện và điều khi n h truy
ể ệ ền động điện
1.4.1 Các lo n
ạ ộng cơ cho ô tô điệ
i đ
Thay vì sử dụng động cơ đốt, ô tô điện được truyền động bằng động cơ
điện. Động cơ điện có những ưu điểm vượt trội về khả năng điều khiển, cho phép
chúng ta sử dụng các phương pháp điều khiển tiên tiến để điều khiển động cơ,
qua đó nâng cao chất lượng động học của ô tô điện. Một số loại động cơ đã và
đang được sử dụng cho ô tô điện được liệt kê và phân tích sơ lược dưới đây.
+ Động cơ một chiều có ưu điểm nổi bật là rất dễ điều khiển, nhược điểm
của loại động cơ này là cần bộ vành góp, chổi than, có tuổi thọ thấp, đòi hỏi bảo
trì, bảo dưỡng thường xuyên, không phù hợp với điều kiện nóng ẩm, bụi bặm.
Khi công nghệ bán dẫn và kỹ thuật điều khiển phát triển mạnh, động cơ một
chiều dần bị thay thế bởi các loại động cơ khác.
+ Động cơ không đồng bộ (IM) có ưu điểm giá thành thấp, thông dụng, dễ
chế tạo. Với kỹ thuật hiện nay, hoàn toàn có thể thực hiện các thuật toán điều
khiển vector tiên tiến cho động cơ IM, đáp ứng các yêu cầu công nghệ cần thiết.
Nhược điểm của động cơ IM là có hiệu suất thấp, đặc biệt ở chế độ tải nhẹ. Một
số hãng ô tô điện của Hoa Kỳ, điển hình như Tesla Motor, sử dụng loại động cơ
này do nó phù hợp với hệ thống giao thông đường trường cao tốc. Với dòng xe
chạy trong đô thị, động cơ IM ít được sử dụng.

20. 8
+ Động cơ từ trở thay đổi và từ trở chuyển mạch (SynRM và SRM) có ưu
điểm đặc biệt ở tính bền vững và tốc độ cao. Tuy nhiên, khả năng sinh mômen
hạn chế và nhấp nhô mômen lớn khiến cho việc sử dụng động cơ từ trở vẫn đang
trong nghiên cứu, chưa đi vào sản phẩm thương mại.
+ Động cơ một chiều không chổi than (BLDC) trên thực tế là một loại động
cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có sức phản điện động hình thang. Điều này
khiến cho động cơ BLDC có đặc tính cơ giống động cơ một chiều, mật độ công
suất, khả năng sinh mômen cao, hiệu suất cao. Nhược điểm cơ bản của động cơ
BLDC là có nhấp nhô mômen lớn.
+ Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) có thể coi là loại động cơ
phù hợp nhất cho ứng dụng ô tô điện với hiệu suất cao, khả năng sinh mômen lớn
và có thể được điều khiển với chất lượng tốt. Trong đó, loại nam châm vĩnh cửu
chìm trong rotor (IPMSM) có nhiều ưu việt phù hợp cho ô tô điện. Hai mẫu xe
thương mại Nissan Leaf và Mitsubishi i MiEV của Nhật Bản đều sử dụng loại
động cơ này.
Dựa vào đặc điểm các động cơ điện sử dụng cho ô tô điện, vì vậy trong
luận án sẽ lựa chọn động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửa PMSM.
1.4.2 Điều khiển hệ truyền động điện động cơ PMSM
Khi thi t k b u khi ng s d
ế ế ộ điề ển cho động cơ PMSM thườ ử ụng phương
pháp điề ể ự ế ự ừ ng đó
u khi n tr c ti p mô-men DTC và t a t thông rotor FOC. Tro
phương pháp điề ể ừ thông rotor được ước lượ ằng điệ
u khi n DTC, t ng b n áp
stator. Mô-men xo n c tính qua t n stator. Biên
ắ được ướ ừ thông và vector dòng điệ
độ ừ men đượ ớ ị đặ ế ừ thông ướ
t thông rotor và mô - c so sánh v i giá tr t. N u t c tính
ho c mômen th c không bám sát v i giá tr tham chi u nhi u (t n t i sai l ch l n
ặ ự ớ ị ế ề ồ ạ ệ ớ
ph m vi sai l ch cho phép), thì t n s h truy sao cho sai l
ạ ệ ầ ố ệ ền động thay đổi để ệch
là nh nh u khi n mô-men xo n tr c ti u khi ho
ỏ ất. Do đó, điề ể ắ ự ếp là điề ển độ trễ ặc
ki m soát bang- u khi n vector DTC, n u t c tính
ể bang. Trong đó, điề ể ế ừ thông ướ
ho c mômen th c l ch v i giá tr tham chi u nhi ch cho phép, thì t n
ặ ự ệ ớ ị ế ều hơn sau lệ ầ
s h truy sao cho sai l ch là nh nh u khi n mô-men
ố ệ ền động để ệ ỏ ất. Do đó, điề ể
xo n tr c ti p u khi ho c ki m soát bang-
ắ ự ế là điề ển độ trễ ặ ể bang [4]. Trong đó, điều
khi n vector FOC v i c u khi n phân t ng
ể ớ ấu trúc điề ể ầng đã khá quen thuộc cho độ
cơ xoay chiề Ở đó, 2 thành phần dòng điệ ững đối tượ
u 3 pha. n stator (là nh ng có

21. 9
độ ọc nhanh) được điề ỉ ở vòng trong cùng, các đại lượ ốc độ
ng h u ch nh ng t quay
và t ng h c ch u ch nh vòng bên ngoài. B
ừ thông rotor có độ ọ ậm hơn được điề ỉ ở ộ
điề ển dòng stator cũng như trườ ợp động cơ mộ ề ừ độ ậ
u khi ng h t chi u kích t c l p
ph m b o yêu c i v
ải đả ả ầu nhanh và chính xác. Ngoài ra, đố ới động cơ xoay chiều
3 pha do có s a 2 thành ph n c n ph i b sung thêm yêu
ự tương tác giữ ần dòng điệ ầ ả ổ
c i b s u khi n
ầu tách kênh để loạ ỏ ự tương tác này. Bên cạnh đó phương pháp điề ể
FOC có d i biên t n mô-men nh b n v ng truy ng t i DTC,
ả ầ ỏ, độ ề ữ ền độ ốt hơn so vớ
nh ng h i DTC [4].
ưng đáp ứng độ ọc chậm hơn so vớ
V y v i nh m c u khi tài nghiên
ậ ớ ững ưu điể ủa điề ển vector FOC, nên trong đề
c u s áp d u khi n FOC cho h truy
ứ ẽ ụng phương pháp điề ể ệ ền động động cơ
PMSM cho xe ô tô điện như hình 1.3.
Hình 1.3 C u khi n vector h n
ấu trúc điề ể ệ truyền động ô tô điệ
s d
ử ụng động cơ PMSM
1.5 T ng quan v n t
ổ ề biế ần đa mức
1.5.1 i thi ngh c
Giớ ệu về ịch lưu đa mứ
Ngày nay, trong công nghi p s d ng các thi t b công su t cao vì v y yêu
ệ ử ụ ế ị ấ ậ
c u các b bi c ch ng t t mà còn ph i ti t ki
ầ ộ ến đổi đáp ứng đượ ất lượ ố ả ế ệm năng
lượ ối đa. Nghịch lưu đa mứ ứng đượ ầ
ng t c đáp c yêu c u trên.
S n b g a dòng, áp c a thi t b chuy
ự tiế ộ ần đây nâng cao tính năng củ ủ ế ị ển
m y b ngh n
ạch như IGBT, IGCT, GTO đã thúc đẩ ộ ịch lưu nguồ áp trong lĩnh vực

22. 10
công su t l n. Các b ngh n l
ấ ớ ộ ịch lưu với dòng điệ ớn, điện áp cao ngày càng được
ứ ụ ộ ền độ ề ề ải điệ ề
ng d ng r ng rãi trong truy ng xoay chi u, trong truy n t n xoay chi u
như bộ bù tĩnh (static var compensator).
V
t
V
t
Hình 1.4 i n áp ra ngh c và 5 m c
Đ ệ ịch lưu 2 mứ ứ
C u trúc chung c a b ngh c là có nhi u b g m sáu
ấ ủ ộ ịch lưu nguồn áp đa mứ ề ộ ồ
chuy n m ch thông ng trong ngh t ng h n áp hình sin
ể ạ thườ ịch lưu ba pha để ổ ợp điệ
t m t s m n áp t ngu n áp c a t s d ng các khóa
ừ ộ ố ức điệ ừ ồ ủ ụ điện. Lý do để ử ụ
chuy n m n b phân chia trong các khóa chuy n m ch và cho
ể ạch này là dòng điệ ị ể ạ
phép làm vi i công su nh m c l ng su ng khóa riêng r .
ệc vớ ấ ị
t đ ứ ớn hơn cô ất từ ẽ
So v i b bi i hai m c c n, b ngh c có hi u su t bi
ớ ộ ến đổ ứ ổ điể ộ ịch lưu đa mứ ệ ấ ến
đổi cao hơn, điện áp đầ ạ ần sin hơn, thành phầ ậ ạ
u ra có d ng g n sóng hài b c cao l i
r theo s m bi
ất nhỏ ố ức của bộ ến đổi.
Các d ng c n c ngh m c
ạ ấu trúc cơ bả ủa bộ ịch lưu áp đa ứ
Có 4 dạng thường được sử ụ ộ ịch lưu áp đa ứ
d ng trong b ngh m c:
- D ng diode k p NPC (Diode Clamped Multilevel Inverter)
ạ ẹ
- D ng dùng t i (Flying Capacitor Multilevel Inverter)
ạ ụ điện thay đổ
- D ng ghép t ng cascade (Cascade Inverter)
ạ ầ
- D ng T-type.
ạ
Dưới đây là sự ữ ịch lưu hai mứ ịch lưu đa mứ
so sánh gi a ngh c và ngh c:

23. 11
ZA
ZB
ZC
A
B
C
Z
N
v
ZN
C
Vdc1
S2
vac
S4
S1 S3
+
-
C
Vdc2
S2
vac
S4
S1 S3
+
-
C
Vdc3
S2 S4
S1 S3
+
-
vac
ia
ib
ic
S4
S1
`
S3
S6
S5
S2
C
U /2
DC
Za
Zb
Zc
U /2
DC
N
a
c
b
Hình 1.5 C u trúc ngh C u trúc ngh c
ấ ịch lưu 2 mức – ấ ịch lưu 3 mứ
0
Uab
Time
Hình 1.6 Điện áp đầ ủ ịch lưu 2 mứ
u ra Uab c a ngh c
0
Time
Uab
Hình 1.7 Điện áp đầ (điệ ủ ịch lưu ứ
u ra Uab n áp dây) c a ngh 3 m c

24. 12
B ng 1.1 a ngh ng và ngh
ả So sánh ưu nhượ ể
c đi m củ ịch lưu thông thườ ịch
lưu đa mức
Nghịch lưu hai mức Nghịch lưu đa mức
Độ méo sóng hài THD cao Độ ấ
méo song hài THD th p
Khó áp d ng v ng s d ng
ụ ới đối tượ ử ụ
điện áp cao
Ứ ụng cho đối tượ ử ụ
ng d ng s d ng
điện áp cao
Không t o ra các m n áp cao
ạ ức điệ
hơn
T o ra các m
ạ ức điện áp cao hơn
Bướ ảy điện áp đầ
c nh u ra dv/dt cao Bướ ảy điện áp đầ ấ
c nh u ra dv/dt th p
T n s t l n, t n th t trên
ầ ố đóng cắ ớ ổ ấ
van lớn hơn
T n s c t th n th
ầ ố đóng ắ ấp hơn , tổ ất
trên van ít hơn
S ng van bán d
ố lượ ẫn ít hơn, điều
khiển đơn giản hơn
C n s ng van l u khi
ầ ố lượ ớn, điề ển
ph p khi s m
ức tạ ố ức tăng lên
1.5.2 C u trúc ngh -Type 3 pha
ấ ịch lưu T
C u trúc ngh m
ấ ịch lưu 3 ứ type đượ ể ừ ấ ịch lưu
c T- c phát tri n t c u trúc ngh
ngu n áp 3 pha 2 m ng. C c c u thành t 6 van bán d n
ồ ức thông thườ ấu trúc đượ ấ ừ ẫ
m c ki ng và 6 van m c song song t o thành 3 nhánh ch T (Hình
ắ ểu thông thườ ắ ạ ữ
1.1).
Nguyên lý ho ng c a b bi i là d a vào 2 t m t chi chia
ạt độ ủ ộ ến đổ ự ụ ộ ều DC để
điện áp đầ ần điệ
u vào thành 2 thành ph n áp Vdc /2 và t m trung tính o.
ạo nên điể ả
Điề ỉnh đóng cắ ợ ẫ ẽ ức điện áp dây đầ
u ch t h p lý các van bán d n s cho ra m u ra có
d ng 5 m c : 1/2V
ạ ứ c, -Vc, 0, +1/2Vc, +Vc.
C1
C2
V
c1
V
c2
S
A1
S
A2
S
B1
S
B2
S
C1
S
C2
S
A4
S
A3
S
B4
S
B3
S
C4
S
C3
A
B
C
0
A
V
0
B
V
0
C
V
Vc
Hình 1.8 M u trúc ngh -type 3 pha
ạch lực cấ ịch lưu T

25. 13
G i
ọ ij
f là hàm đóng cắt :
{ } { } { }
ij
0 1 ; ; 1,2,3,4
f i A B C j
Î Î Î (1.1)
Đặt E = Vdc/2. Ta có:
 0
V 2
i E
= n u
ế 1
i
S m và
ở { }
2 3,4
i i
S S đóng
 0
Vi E
= n u
ế 2
i
S m và
ở { }
1 3,4
i i
S S đóng
 0
V 0
i = n u
ế 3, 4
i i
S m và
ở { }
1 2
i i
S S óng
đ
Có ij
0
f = n u
ế ij
T ; ij
1
f = n u
ế ij
T m :
ở
0
0
0
2
0
i
i
i
v E
v E
v
ì =
ï
ï
ï
ï =
í
ï
ï =
ï
ï
î
T u ra:
ừ đó ta xây dựng được ma trận điện áp pha đầ
0 1 43 2
0 1 43 2
0 1 43 2
2
0
A A A A
B A B B
C C C C
v f f f E
v f f f E
v f f f
é ù é ùé ù
ê ú ê úê ú
ê ú ê úê ú
=
ê ú ê úê ú
ê ú ê úê ú
ë û ë ûë û
(1.2)
Trong đó 43
0
A
f = khi 4
3
0
0
A
A
f
f
ì =
ï
ï
í
ï =
ï
î
K n:
ết quả thu được nhờ các phép tính đơn giả
1 1 43 43 2 2
1 1 43 43 2 2
1 1 43 43 2 2
2
0
AB A B A B A B
BC B C B C B C
CA C A C A C A
v f f f f f f E
v f f f f f f E
v f f f f f f
é ù é ùé ù
- - -
ê ú ê úê ú
ê ú ê úê ú
= - - -
ê ú ê úê ú
ê ú ê úê ú
- - -
ë û ë ûë û
(1.3)
Điện áp đầ ủ ấ ể ện như hình vẽ
u ra c a c u trúc th hi sau:

26. 14
Vab (V)
t
0
Vc
-Vc
Vc/2
-Vc/2
Hình 1.9 Điện áp dây đầ ịch lưu T
u ra ngh -type 3 pha
1.5.3 So sánh c u trúc ngh -Type v u trúc ngh
ấ ịch lưu T ới cấ ịch lưu NPC
a) C u trúc Diode k p (NPC)
ấ ẹ
Trong ngh t ngu n m t chi c t o ra nhi
ịch lưu dùng diode chố ồ ộ ều DC đượ ạ ều
m c nh h ng t phân áp, các diode có tác d ng các m n áp trên
ứ ờ ệ thố ụ ụ ngăn ức điệ
sơ đồ ức điện áp này. Sơ đồ ể ỉ ầ ộ ồ
van vào các m có th ch c n m t ngu n DC duy
nh t, tu m là c n t i nhi u diode trong m ch ch t và v cân
ấ y nhiên nhược điể ầ ớ ề ạ ố ấn đề
b ng các m
ằ ứ ện áp DC tương đố
c đi i phức tạp.
S1
S2'
C2
C1 Vdc/2
S2
S1'
D1
D1'
n
Van
Vdc
0
a
Hình 1.10 m t pha 3 m c NPC
Sơ đồ ộ ứ
Theo c u trúc c a ngh m c NPC, bao g m 2 t n C1, C2 chia
ấ ủ ịch lưu đa ứ ồ ụ điệ
điệ ức điện áp đầ ở ự ế
n áp VDC thành 3 m u ra Van: Vdc/2, 0 và - Vdc/2 b i s k t
h a các van theo b
ợp đóng cắt giữ ảng dưới đây:

27. 15
B ng 1.2 Các m c tr t NL 3 m i NPC
ả ứ ạng thái đóng cắ ức loạ
Van S1 S2 S’
1 S’
2
Vdc/2 1 1 0 0
0 0 1 1 0
-Vdc/2 0 0 1 1
Ưu điể ịch lưu đa mứ
m ngh c NPC:
+ Độ ả ự gia tăng số ức do đó không cầ
méo sóng hài THD gi m theo s m n
b l c DC.
ộ ọ
+ T t c t n s n nên hi u su t c a b
ấ ả các van được đóng cắt ở ầ ố cơ bả ệ ấ ủ ộ
nghịch lưu tăng cao.
+ T t c các pha dùng chung m ng d n ngu n m t chi u DC bus v
ấ ả ột đườ ẫ ồ ộ ề ới
yêu c u t i thi u v s ng t
ầ ố ể ề ố lượ ụ điện.
+ Các t n có th n t c theo nhóm.
ụ điệ ể được nạp điệ ừ trướ
Nhượ ể ịch lưu đa mứ
c đi m ngh c NPC:
+ Khó k u khi n công su t tiêu th u này d n các
hăn trong việc điề ể ấ ụ điề ẫn đế
t m ng n ng x .
ụ ột chiều hay vượt quá ngưỡ ạp hay ngưỡ ả
+ Khi c u trúc có b c n l n áp mà diode k p ph i ch ng
ấ ậ ớn hơn 3 thì điệ ẹ ả ị ự
u đ
là Udc(n-2)/(n-1) cao.
+ S m c NPC t ng c ng
ố lượng Diode gia tăng theo số ứ ừ đó làm cho hệ thố ồ
k nh.
ề
b) C u trúc dùng t i (FC)
ấ ụ điện thay đổ
`
Vdc
n
C2
C2
C1
S1
S2
S1'
a
0
S2'
Hình 1.11 1 pha 3 m
Sơ đồ ức FC

28. 16
Cũng như cấ ủ ịch lưu đa mứ ở đây thay vì sử ụ
u trúc c a ngh c NPC, d ng
diode i ta s d ng t k n áp c a thi t b n m n áp c a t
ngườ ử ụ ụ điện để ẹp điệ ủ ế ị đế ức điệ ủ ụ
điện.
B ng 1.3 Các m c tr t NL 3 m i NPC
ả ứ ạng thái đóng cắ ức loạ
Van S1 S2 S’
1 S’
2
Vdc/2 1 1 0 0
0 0 0 1 1
-Vdc/2 1 0 1 0
0 1 0 1
Ưu điể ịch lưu đa mứ
m ngh c FC:
+ Có kh i công su t ph n kháng và công su t tiêu th theo
ả năng trao đổ ấ ả ấ ụ
hai chi u.
ề
+ Khi s b c càng cao thì không c n b l c, có th s d ng tr
ố ậ ầ ộ ọ ể ử ụ ạng thái dư
thừ ợng để ằ ức điệ ụ
a năng lư cân b ng các m n áp trên t .
+ THD gi m
ảm theo sự gia tăng số ức tương tự NPC.
+ S ng t n l làm b ngh c d ng
ố lượ ụ điệ ớn do đó có thể ộ ịch lưu bám đượ ạ
điệ ờ ắ
n áp trong th i gian ng n.
Nhượ ể ịch lưu đa mứ
c đi m ngh c FC.
+ Điề ển để ị ủ ức điệ ứ ạ
u khi bám theo giác tr c a các m n áp phá ph c t p.
+ S d ng s l ng l n t n d n m ch c ng k nh, chi phí cao.
ử ụ ố ượ ớ ụ điệ ẫn đế ạ ồ ề
+ Quá trình điề ể ấ ữ ộ ịch lưu đạ
u khi n dòng công su t h u công qua b ngh t
hi u su p.
ệ ất thấ
c) C u trúc d ng n ng (CHB)
ấ ạ ối tầ
M ngh p n i t ng c t o thành t m t lo t các b bi
ột ịch lưu đa cấ ố ầ đượ ạ ừ ộ ạ ộ ến đổi
c u m ng g i là c u ch H), m c u có m t ngu n DC riêng bi t.
ầ ột pha (thườ ọ ầ ữ ỗi ầ ộ ồ ệ
Nghịch lưu ể ạ ạng sóng điệ ần như hình sin từ ộ ố ồ
này có th t o ra d n áp g m t s ngu n
DC, có th c l y t pin m t tr pin nhiên li u, t n, t i máy
ể đượ ấ ừ ặ ời, ệ ụ điệ ừ chỉnh lưu vớ
bi n áp có nhi u cu n th c p ... M i c u ch H có th t o ra 3 c n áp khác
ế ề ộ ứ ấ ỗ ầ ữ ể ạ ấp điệ
nhau trên đầ ằ ế ố ồ ới đầ
u ra + Vdc, 0 và Vdc b ng cách k t n i các ngu n DC v u ra AC
b ng b n tr t có th c a b n van bán d n. T các ngu n DC có
ằ ố ạng thái đóng cắ ể ủ ố ẫ ất cả ồ
thể ị ằ ặ ộ ậ ấ ịnh. Điện áp đầ
có giá tr b ng nhau ho c khác nhau theo m t quy lu t nh t đ u

29. 17
ra c a ngh - m c là t ng c a t t c các giá tr u ra c a các m ch c
ủ ịch lưu M ứ ổ ủ ấ ả ị đầ ủ ạ ầu.
N u t t c các ngu n DC có giá tr b ng nhau thì v i M m c trên d
ế ấ ả ồ ị ằ ớ ứ ạng sóng điện
áp đầ ộ ứ ấ ả ầu H đều cho đầ
u ra có m t m c không là chung khi t t c các c u ra không,
v y trong n a chu k s m c là (M-1)/2, chính là s c u H thành ph
ậ ử ỳ ẽ có số ứ ố ầ ần. Như
v y s m c ch có th là s l , ví d 3 m c (ch g m m t c u H, N=1), 5 m c (2
ậ ố ứ ỉ ể ố ẻ ụ ứ ỉ ồ ộ ầ ứ
c u H, N=2), 7 m c (3 c
ầ ứ ầu H, N=3), …
B ng cách s d ng các ngu n DC có giá tr khác nhau có th t o ra nhi
ằ ử ụ ồ ị ể ạ ều
c n áp u ra b u khi n phù h p.
ấp điệ ở đầ ằng các phương pháp điề ể ợ
L i th c a b ngh c dùng các khâu bi i n i t ng bao
ợ ế ủ ộ ịch lưu đa mứ ến đổ ố ầ
g m: (1) các van bán d n ch ph t n s n (ho c g n t n s này),
ồ ẫ ỉ ải đóng cắt ở ầ ố cơ bả ặ ầ ầ ố
do đó giảm đáng kể ổn hao do quá trình đóng cắ ầ ế
t t, (2) không c n dùng máy bi n
áp ở ầ ố ớ ấ ức điệ ầ ế ế ấ ể đun hóa
t n s lư i cung c p các m n áp c n thi t, (3) k t c u ki u mô-
nên c u trúc m ch l ng thi t b
ấ ạ ực đơn giản hơn, số lượ ế ị ít hơn, và (4) vì không có
bi n áp nên h ng có th u.
ế ệ thố ể đáp ứng nhanh hơn nhiề
S2
S1
`
+
-
S3
S4
VDC
S2
S1
`
+
-
S3
S4
VDC
n
S2
S1
`
+
-
S3
S4
VDC
S2
S1
` +
-
S3
S4
VDC
Va m-1
[( )/2-1]
n
Va m-1
[( )/2]
Va1
Va1
Hình 1.12 t ng quát c u trúc CHB
Sơ đồ ổ ấ

30. 18
C
Vdc
S2
vac
S4
S1 S3
+
-
iac
Hình 1.13 m t pha ba m u H
Sơ đồ ộ ức cầ
V m t pha b ngh c c u H, s có 3 m n áp ra bao
ới sơ đồ ộ ộ ịch lưu 3 mứ ầ ẽ ức điệ
g m: 0, V
ồ DC, -VDC. Ký hi u tr ng thái khóa bán d n dòng và
ệ ạ ẫn là “1” khi khóa dẫ
“0” khi khóa không dẫ ạ ức điệ ủa sơ đồ ệ
n dòng. Các tr ng thái m n áp ra c , ký hi u là
SA (state level), có giá trị sau:
0 0
1
1
A
ac dc A
dc A
s
v V s
V s



  


  

(1.4)
B ng 1.4 Các m c tr t NL 3 m i NPC
ả ứ ạng thái đóng cắ ức loạ
Stt Trạng thái van M ng
ức trạ
thái
Trạ ụ
ng thái t Cdc
S1 S2 S3 S4 Vac M n áp
ứ ệ
c đi
(sA)
ia > 0 ia < 0
1 1 0 1 0 0 0 Không đổi Không đổi
2 1 0 0 1 VDC 1 N p
ạ Phóng
3 0 1 1 0 -VDC -1 Phóng N p
ạ
4 0 1 0 1 0 0 Không đổi Không đổi
1.5.4 Đánh giá các cấ ế ổ
u trúc bi n đ i
Giữ ấ ịch lưu đa mứ ấ ấ ịch lưu T
a các c u trúc ngh c ta th y c u trúc ngh -type
chiếm ưu thế vì nó có các ưu điểm:
+ Gi m thi u s linh ki n s d ng
ả ể ố ệ ử ụ
+ T c s m n áp 3 m c theo yêu c u v i ch
ạo ra đượ ố ức điệ ứ ầ ớ ất lượng dòng điện
cao
+ D u khi n
ễ dàng khi điề ể

31. 19
+ S d ng ngu n m t chi c v m t cân b ng các ngu
ử ụ ồ ộ ều, tránh đượ ấn đề ấ ằ ồn
m d ng c u trúc khác.
ột chiều như sử ụ ấ
Để ấy rõ được ưu điể ủ ấ ớ ấ ớ
th m c a c u trúc T-type so v i c u trúc khác (v i cùng
yêu c u ra 3 m n áp) 1 cách d dàng nh ng so sánh sau:
ầu đầ ức điệ ễ ất ta có bả
B ng 1.5 B ng so sánh s ng linh ki n c a c u trúc T-
ả ả ố lượ ệ ủ ấ type
v u trúc khác
ới các cấ
C u trúc
ấ NPC FC CHB T-type
S van IGBT
ố 12 12 12 12
S van diode
ố 12 12 12 6
Diode kẹp 6 0 0 0
S t
ố ụ 2 4 4 2
1.6 Kết luận
Qua kết quả nghiên cứu tại chương 1, nhận th các vấn đề cần đưa ra giải
ấy
pháp giải quyết như sau:
- coi mô-
Trong cấu trúc truyền động xe điện Hình 1.4 theo chiều dọc ta
men của trục động cơ Tm là biến vào điều khiển, vận tốc góc ω của bánh xe là
biến ra cần điều khiển. Khi thay đổi tốc độ động cơ cũng như điều khiển chống
trượt bằng cách thay đổi độ lớn của mô-men Tm . Mặt khác, đầu trục
mô men
-
động cơ lại phụ thuộc tuyến tính vào dòng điện chảy trong đông cơ. Vì vậy, để
điều chỉnh mô-men Tm, ta thực hiện việc điều khiển dòng điện stator của động cơ
phát động. Giá trị đặt của dòng điện stator chảy trong động cơ chính là dòng điện
yêu cầu tỷ lệ với góc của Pedal (chân ga)
- d
Bên cạnh đó, o đặc điểm cấu trúc của xe điện (không giống như các
loại xe thông thường có bộ truyền động được giảm chấn tốt với bộ giảm chấn) dễ
dàng bị dao động nhỏ trong quá trình vào/ra của chân ga, ầ ố ộng hưở ủ
t n s c ng c a
b u khi n và c c n. tín hi
ộ điề ể trong quá trình tăng tố ủa xe ô tô điệ Có nghĩa ệu đặt
t ng b i hi ng d ng
ốc độ động cơ bị tác độ ở ện tượ ao động này, trong khi đó đối tượ
điề ể ớ ện tượ ậ
u khi n (bánh xe) không xét t i hi ng gi t (Ts.Kgear = 0), vì v y sai l ch
ậ ệ
gi a giá tr t và ph n h i s là tác nhân gây ra hi ng gi ng gi
ữ ị đặ ả ồ ẽ ện tượ ật. Hiện tượ ật
này n u không có s u ch nh gi m và d p t t thì có gây khó ch u cho hành
ế ự điề ỉ ả ậ ắ thể ị
khách đang ở trên xe.

32. 20
- ng b bi i công su t trong truy
Thông thườ ộ ến đổ ấ ền động điện xe ô tô điện
hay s d ng ngh
ử ụ ịch lưu hai mức 3 pha cho động cơ xoay chiều. Tuy nhiên để
nâng cao modul điệ ạng hình sine, độ ấ ầ ố đóng
n áp có d méo sóng hài th p và t n s
c nâng cao hi u su ngh d ng ngh
ắ ể
t van ít đ ệ ất của bộ ịch lưu, thì sử ụ ịch lưu đa mức
(3 mức).
Qua đó trong luậ ẽ ậ ả ế ội dung như sau:
n văn s t p trung gi i quy t các n
- u ch cho ngh u T-Type s c th hi n t
Điề ế ịch lưu 3 pha kiể ẽ đượ ể ệ ại chương
2
- Xây d ng mô hình toán h u khi n h truy n, s
ự ọc và điề ể ệ ền động xe ô tô điệ ẽ
được đưa ra tại chương 3.
- t k b n khi n ch ng gi t (active dampping) và b u khi n
Thiế ế ộ điề ể ố ậ ộ điề ể
mô-men s c trình bày chi ti t t
ẽ đượ ế ại chương 3.
- m nghi n c a lý thuy t qua k t qu mô ph Plecs
Kiể ệm tính đúng đắ ủ ế ế ả ỏng
tại chương 4.

33. 21
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀ Ế
U CH
CHO NGH -TYPE
ỊCH LƯU T
2.1 Tổng quan các phương pháp điề ế
u ch cho ngh -type 3 pha
ịch lưu T
T u ch cho các b bi
ừ khi được đưa ra đến nay các phương pháp điề ế ộ ến đổi
ngh c nghiên c u và phát tri n r t nhi i ta luôn mu n tìm ra
ịch lưu đượ ứ ể ấ ều. Ngườ ố
m u ch t t nh n s t th p gi m t
ột phương pháp điề ế ố ất như tầ ố đóng cắ ấ ả ổn hao đóng
c n trong vi u khi n.
ắt, đơn giả ệc điề ể
Hình 2.1 u ch ultilevel Converters
Các phương pháp điề ế cho M
Ngày nay có r t nhi c v cho vi u ch
ấ ều phương pháp được đưa ra phụ ụ ệc điề ế
cho các b bi c, m u có nh
ộ ến đổi đa mứ ỗi phương pháp đề ững ưu, nhược điểm
riêng. Vì v y trong t ng h p l a ch
ậ ừng trườ ợ ự ọn phương pháp nào sao cho tối ưu
nhất.
2.2 Phương pháp điề ế độ
u ch rộng xung SinPWM
SinPWM pháp m t sin n, t n s b t n s
là phương so sánh ộ sóng chuẩ có ầ ố ằng ầ ố
c a n áp ra sau ngh n, v i m n s cao
ủ điệ ịch lưu mong muố ớ ột điện áp răng cưa tầ ố
kho ng 2kHz- 10kHz, t r v
ả ừ đó thay đổi đượ ộ
c đ ộng xung đưa vào các an.

34. 22
SÓNG SIN CHUẨN
KHỐI SO SÁNH
XUNG ĐIỀU KHIỂN
VAN
SÓNG RĂNG CƯA
Hình 2.2 u ch SinPWM
Nguyên lý điề ế
Có hai phương pháp điều chế sóng mang:
- -shifted).
Dịch pha sóng mang (Phase
- - shifted).
Dịch mức sóng mang (Level
a) D ch pha sóng mang
ị
Ở phương pháp này sóng mang đượ ị
c d ch 1 góc q (qlà góc d ch pha gi a 2
ị ữ
sóng mang liên ti p) so sánh v i sóng sin chu n,
ế ớ ẩ
360
N
q = ( N là s ng
ố van tác độ
trên m i m n áp).
ỗ ức điệ
Hình 2.3 Phương pháp dịch pha sóng mang
b) D c sóng mang
ịch mứ

35. 23
Thự ệ ớ
c hi n v i i
N-1 và t n s , v
sóng mang có cùng biên độ ầ ố ớ N là s SM
ố
trên m i nhánh c a pha. V i m i tín hi u sóng mang có th t o ra m t m
ỗ ủ ớ ỗ ệ ể ạ ộ ức
điệ ộ ịch lưu. Ta có 3 kiể ố
n áp cho b ngh u b trí sóng mang:
- IPD (In Phase Disposition) Sóng mang cùng pha.
- i x ng qua tr c th
POD (Phase Opposite Disposition) Sóng mang đố ứ ụ ời
gian.
- c pha
APOD (Alternative Phase Opposite Disposition) Sóng mang ngượ
gi nhau, d ch m
ữa hai sóng mang kề ị ột góc 180 độ
Sóng mang kiểu PD
Sóng mang kiểu APOD
Sóng mang kiểu POD
Hình 2.4 c sóng mang
Phương pháp dịch mứ
Điề ế ịch lưu T
u ch sinPWM cho ngh -type 3 pha
V ch m c sóng mang, s d
ới phương pháp dị ứ ử ụng hai sóng mang răng cưa
d ch pha nhau 180
ị 0
. D dàng th c c u trúc T- c c u thành t ba n
ễ ấy đượ ấ type đượ ấ ừ ửa
c u. Trong cùng m t th m trong m i nhóm van ch có 2 v d n. Hình v
ầ ộ ời điể ỗ ỉ an ẫ ẽ

36. 24
dướ đây phân tích nguyên lý điề ế
i u ch phát xung cho nhóm pha SA1,SA2,SA3,SA4,
hai nhóm van còn l .
ại tương tự
SA1
SA4
SA3
SA2
Tín hiệu mẫu V ref Chuỗi xung răng cưa
Sóng điều chế
t
t
t
t
t
t
Hình 2.5 Điề ế ịch lưu T
u ch sinPWM cho ngh -type 3 pha
2.3 Phương pháp điề ế không gian điệ
u ch vector n áp - SVM
2.3.1 T ng quan v SVM
ổ ề
Phương pháp điề ế
u ch vector không gian Space-Vector Modulation (SVM)
xu t phát t nh ng ng d ng c n xoay chi u,
ấ ừ ữ ứ ụ ủa vector không gian trong máy điệ ề
sau đó đượ ở ộ ể ệ ống điệ ể
c m r ng tri n khai trong các h th n ba pha [5]. SVM có th
d dàng linh ho t n m ch do s t n t i c a các
ễ ạt hơn để ối ưu hóa xung chuyể ạ ự ồ ạ ủ
trạ ể ạ ự ỳ điề ế được điề ỉ ợ
ng thái chuy n m ch d phòng và chu k u ch u ch nh và phù h p
để đượ ự ệ ỹ ậ ố
c th c hi n k thu t s .
Trên lí thuy u ch vector không gian có th ng d ng cho các b bi n
ết điề ế ể ứ ụ ộ ế
đổ ề ứ ẽ ất khó khăn trong việ ạ
i nhi u m c. Tuy nhiên, s r c tính toán vector tr ng thái

37. 25
khi tăng số ợ ức điệ ậ ố ợ
lư ng m n áp, vì v y khi s lư ng mức điệ ớ ầ ọ
n áp l n c n ch n
phương pháp phù hợp hơn. Điề ế ủ ế ứ ụng trong điề ể
u ch vector ch y u ng d u khi n
chuy n xoay chi u ba pha, các m ch l c tích c u khi n các h
ển động điệ ề ạ ọ ực, điề ể ệ
th th
ố ấ ệ
ng công su t trên h ố ề ả ệ
ng truy n t i đi n.
Bắt đầu
Chuyển hệ
trục tọa độ
g,h
Chuyển hệ
trục tọa độ
alpha beta
,
Xác định vị
trí sector
Xác định chu
kì điều chế
Xác định
trạng thái
đóng cắt
Phát xung
cho van
Kết thúc
Hình 2.6 thu t toán th c hi n SVM
Lưu đồ ậ ự ệ
Các bướ ự ệ
c th c hi n:
- u ch chuy n h t t
Bước 1: Từ điện áp điề ế ể ệ ọa độ ừ abc sang alpha, beta.
- h t alpha, beta sang g, h.
Bước 2: Từ ệ ọa độ
- nh v trí sector c u ch .
Bướ ị
c 3: Xác đ ị ủa vector điề ế
- u ch cho vector.
Bướ ịnh chu kì điề
c 4: Xác đ ế
- nh tr
Bướ ị
c 6: Xác đ ạng thái đóng cắt.
- c 7: Phát xung cho van.
Bướ

38. 26
(1,-1,-1)
V7
(1,1,-1)
V9
(-1,1,-1)
V11
(-1,1,1)
V13
(-1,-1,1)
V15
(1,-1,1)
V17
(0,-1,-1
(1,0,0)
V 1
(1,1,0)
(0,0,-1)
V 2
(-1,0,-1)
(0,-1,0)
V3
(0,1,1)
(-1,0,0)
V4
(-1,-1,0)
(0,0,1)
V5
(1,0,-1)
(0,1,0)
V 6
(1,0,-1)
V8
(0,1,-1)
V10
(-1,1,0)
V12
(-1,0,1)
V14
(0,-1,1)
V16
(1,-1,0)
V18
(0,0,0)
V0
2
1
1
3
4
2
Hình 2.7 không gian vector 3 pha 3 m c
Sơ đồ ứ
Trong m t b bi i 3 pha m c thì s ng thái chuy n m ch s
ộ ộ ến đổ n ứ ố trạ ể ạ ẽ là 

và có  󰇛
  
󰇜
 i v i b
tam giác trong sơ đồ vector không gian. Như vậy đố ớ ộ
bi i T-type 3 m c thì s ng thái chuy n m ch s là 3
ến đổ ứ ố trạ ể ạ ẽ 3
và có  
󰇛
  
󰇜
   vector không gian.
tam giác trong sơ đồ
2.3.2 Điề ế ịch lưu T
u ch SVM cho ngh -type
a) nh v trí vector tham chi u
Xác đị ị ế Vs
- nh v trí vector trong sector l n:
Xác dị ị ớ
V c s ng các tam giác con trên m t ph ng vector s
ới sơ đồ đa mứ ố lượ ặ ẳ ẽ
tăng lên nhanh chóng khi số ức N tăng lên. Việ ẽ ở nên đơn
m c tính toán s tr
giản hơn nế ử ụng tính đố ứ ủ ệ ố
u s d i x ng c a h th ng vector không gian trong
m i góc ph n sáu. Th hi n trên m t ph ng vector ba h t góc ph n sáu
ỗ ầ ể ệ ặ ẳ ệ ọa độ ầ (Z1x,
Z1y), (Z2x, Z2y), (Z3x, Z3y), như trên Hình 2.2, đó
trong (Z1x, Z1y) đã sử ụ
d ng trên
ở
như hệ ọa độ
t 0gh, s giúp phân bi c ngay các góc ph n sáu 1,2,..,6.
ẽ ệt đượ ầ
1
2
3
4
5
6
Z1y
Z1x
1
2
3
4
5
6
Z2x
Z2y
1
2
3
4
5
6
Z3x
Z3y
Hình 2.8 H t m ph n sáu
ệ ọa độ ột ầ

39. 27
Trước hết ta sẽ cần xác định hình chiếu của vector điện áp ra mong muốn
,
T
r r r
V V V
 
 
a b lên hai vector biên của góc phần sáu bằng phép chiếu các tọa độ
0αβ lên hệ ọa độ tương ứ
t ng Z1,Z2,Z3. Điề ể ự ệ ớ ậ
u này có th th c hi n v i các ma tr n
biến đổi như sau:
1 2 3
1 1 2
1 1 0
3 3 3
; ;
2 1 1
0 1 1
3 3 3
M M M
    

    
    
  
    
  
    
    
(2.1)
1
1
1
3
2
3
x
y
z v v
z v
 


 



 


(2.2)
2
2
1
3
1
3
x
y
z v v
z v v
 
 

 



   


(2.3)
3
3
2
3
1
3
x
y
z v
z v v

 





   


(2.4)
Các tính toán như trên không cầ ế ả ự ệ ộ ế
n thi t ph i th c hi n. Thông qua m t bi n
trung gian
*
3
v
tmp 
 , các thành ph n còn l i có th
ầ ạ ể được xác định ngay như sau:
B ng 2.1 nh v trí vector trong sector l n
ả Thuật toán xác đị ị ớ
z1x.z1y < 0 z1x.z1y 0





z2x.z2y < 0 z2x.z2y 0




 z1x<0 z1x



0
z3x<0 z3x0 z2x<0 z2x0
Sec III Sec VI Sec V Sec II Sec IV Sec I
Sau khi xác định đượ ọa độ
c các t zij, thu nh sector th hi
ật toán xác đị ể ện như
trên bảng trên đây. Ngoài ra các tọa độ này cũng đóng vai trò như các thành phần
,
 
 
T
rg rh
v v s u ch ng.
trong tính toán các hệ ố điề ế trong các góc phần sáu tương ứ

40. 28
1 1 1
1 1 1
g x x x g
h y y y h
m z z z k
m z z z k
  
   
 


 
   
  

(2.5)
Trong đó g 1x h 1y
k z ,k z
 
 
 
   là ch s nguyên nh nh t c a các giá tr
ỉ ố ỏ ấ ủ ị
tuy ng.
ệ ối tương ứ
t đ
kg=0 kg=1 kg=2 k g=3
mg
mh
m=mg+mh
vr
Z1x
Z1y
z1x
z1y
Hình Quá trình tính toán các
2.9 ng kg, kh, mg, mh.
đạ ợ
i lư
0
mg
mh
Z1y
Z1x
2
p (kg+1,kh)
1
V
2
V
4
p (kg+1,kh+1)
3
p (kg,kh+1)
1
p (kg,kh)
Hình 2.10 T ng h n áp t nh c a tam giác
ổ ợp điệ ừ ba vector đỉ ủ
Trên hình 2.10 cho th y hai tam giác ch a vector
ấ ứ V1, V2 u có chung t
đề ọa
độ nguyên [kg, kh]. Có th y r ng th ng
ể thấ ằng đườ ẳ 1
g h
m m
  chia hình thoi trên

41. 29
hình 2.10 ra làm hai tam giác, trong đó vector V1 thuộ ề
c mi n 1
g h
m m
  và
vector V2 thuộ ề
c mi n 1
g h
m m
 .
- nh h s u ch
Xác đị ệ ố điề ế
Phương pháp dùng các vector gầ ấ
n nh t (Nearest Vector Modulation -
NVM), trong đó vector đầ ố ằ ộ ấ ỳ đượ
u ra mong mu n n m trong m t tam giác b t k c
t ng h p t nh c a c a tam giác này, có th m b o thành ph
ổ ợ ừ ba vector là đỉ ủ ủ ể đả ả ần
sóng hài t t nh t cho d n á u có d ng thu
ố ấ ạng sóng điệ p ra . Các tam giác con đề ạ ộc
v m u, có các c nh song song v i tr nh là các vector
ề ột hình thoi đề ạ ớ ục 0gh, đỉ
trạng thái p1, p2, p3, p4.
Vector V1 có thể ổ ợ ừ
t ng h p t 3 vector p1, p2, p3 như sau:
  
 
1 1 2 1 3 1
1 2 3
1
V p p p p p
p p p
g h
g h g h
m m
m m m m
    
    
(2.6)
Vector V2 t ng h p t 3 vector
có thể ổ ợ ừ p2, p3, p4 như sau:
 
   

    
2 4 3 4 2 4
4 3 2
1 1
1 1 1
V p p p p p
p p p
g h
g h g h
m m
m m m m
      
      
(2.7)
Vì các h s ng v ng b
ệ ố ứ ới các vector đều dương và có tổ ằng 1 nên đó có thể
là các hệ ố cho quá trình điề ế
s u ch
b) Xác đị ạng thái đóng cắ ẫ
nh tr t các van bán d n
Dùng phép chi u vector tuy n tính chuy n bi u di n áp ra trên
ế ế ể ể ễn vector điệ
h t vuông góc
ệ ọa độ 0αsang h t 0gh ( các h c t
ệ ọa độ ệ trụ ọa độ Z1, Z2, Z3 cũng
chính là h t 0gh khi quay các góc 60 và 120 theo chi ng
ệ ọa độ ều ngược kim đồ
h ) v i hai tr c g và h t o v i nhau góc 60 , tr t trùng v i tr , ta s thu
ồ ớ ụ ạ ớ  ục g đặ ớ ục α ẽ
đượ ể ễ ạ ớ ọa độ ấ ậ ợ ậ
c bi u di n các vector tr ng thái v i các t nguyên r t thu n l i. Th t
v y, vecto c t
ậ r đơn vị cơ sở ủa hệ ọa 0gh là:
1
1 3
2 2
e
e
g
h j
 
   

   

   
 
(2.8)
Phép bi i tuy i các vector, gi nguyên g c t
ến đổ ến tính không làm thay đổ ữ ố ọa
độ ậ ộ ể ễ ệ ọa độ ẫ ằ
, vì v y m t vector bi u di n trên hai h t v n b ng nhau:

42. 30
v g e h e
v jv v g v h
 
    (2.9)
Trong đó (vg , vh) là tọ ộ ủ ệ ọ ộ ừ
a đ c a vector trong h
v t a đ 0gh. T (2.9), (2.10),
viế ợ
t đư c:
1 3
2 2
g h
v jv v v j
 
 
   
 
 
(2.10)
Suy ra:
1
2
3
2
g h
h
v v v
v v



 



 


;
1
3
2
3
g
h
v v v
v v
 


 



 


(2.11)
Ta có:
  
 
1 1 2
3 3
3
2 2
3
3
g A B C A B
h B C
v v v v v v v v
v v v v
 


      



   


(2.12)
Ta có thể thấy
1
2
dc
V là độ dài cơ sở ủ ạ Ứ ớ ỗ
c a các vector tr ng thái. ng v i m i
vector tr ng thái s t h p tr ng thái m c có th
ạ ố ổ ợ ạ ứ ể là:
AN
g
BN g
h
CN g h
k k
k
k k k
k
k k k k

 
  
 
  
  
 
  
   
  
(2.13)
1 1
2 2
1 1
2 2
1 1
2 2
g
g h
M M
k
M M
k k
M M
k k k
 

  


 

   


 

    


(2.14)
Khi các vector trong góc ph n sáu th nh t,
ở ầ ứ ấ 0, 0
g h
k k
  , b ng th
ất đẳ ức
tr thành:
ở
1 1
2 2
g h
M M
k k k
 
     (2.15)
Ở ầ ứ
góc ph n sáu th hai, 0, 0
g h
k k
  , h g
k k
  , (2.15) tr thành:
ở

43. 31
1 1
2 2
g h g
M M
k k k k
 
      (2.16)
Ở ầ ứ
góc ph n sáu th ba, 0, 0
g h
k k
  , h g
k k
  , (2.15) tr thành:
ở
1 1
2 2
g
M M
k k
 
    (2.17)
Ở ầ ứ ấ
góc ph n sáu th nh t: nh ng vector n ng l c giác ngoài cùng
ữ ằm trên đườ ụ
có kg + kh = M – 1, ch có m t giá tr phù h p là
ỉ ộ ị ợ
1
2


M
k . Ví d vector l n
ụ ớ
nh t, n m trên hình l c giác ngoài cùng, có
ấ ằ ụ 1, 0
  
g h
k M k , tương ứ ớ
ng v i
trạ ứ
ng thái m c là:
 
 
 
1 / 2
1
1 / 2
0
1 / 2
AN
BN
CN
k M
M
k M
k M
 
 

   
 
   
   
 
   
   
   
(2.18)
Vector tiế ọa độ
p theo có t 2, 1
g h
k M k
  , ch ng v i m t tr ng thái:
ỉ ứ ớ ộ ạ
 
 
 
1 / 2
2
1 / 2 1
1
1 / 2
AN
BN
CN
k M
M
k M
k M
 
 

   
 
    
   
 
   
   
   
(2.19)
Ở ụ ế
l c giác ti p theo bên trong 2
  
g h
k k M , có hai giá tr
k ị:
 
1 / 2 1
 
M và  
1 / 2

M , nghĩa là mỗ ạng thái dư. Cứ như
i vector có hai tr
v n vector không s giá tr , t
ậy đế k ẽ có M ị ừ  
1 / 2
 
M n
đế  
1 / 2

M , như vậy
vector không sẽ có M trạng thái dư.
Theo các công c t t c các t h p vector
thức trên đây có thể tính toán đượ ấ ả ổ ợ
trạ ầ ầ ạ ể ừ
ng thái cho các góc ph n sáu I, II, III. Các góc ph n sáu còn l i có th suy ra t
tính đố ứ ủ ầ ố ọa độ ững vector đố ứ
i x ng c a các góc ph n sáu qua g c t . Nh i x ng qua
g c t s có tr c d u nhau. Ví d tính toán các vector tr ng thái
ố ọa độ ẽ ạng thái ngượ ấ ụ ạ
cho ngh -type 5 m c cho góc ph n sáu th I, II, III cho trong b ng 2.1,
ịch lưu T ứ ầ ứ ả
đồ ị ể ấy như từ
th vector không gian cho trên hình 2.6. Có th th hình 2.1 vector V7
(1,-1,-1) có tr c d u v i x ng qua g c t , V13 (-
ạng thái ngượ ấ ới vector đố ứ ố ọa độ
1,1,1), V8 (1,0,- u v -1,0,1),
1) ngược dấ ới V14 (
- nh các vector tr ng thái sector I
Xác đị ạ ở
Ở ầ ứ ấ ử ụ ệ ọa độ
góc ph n sáu th nh t s d ng h t Z1, trướ ế ế ạ
c h t vi t l i quá trình
xác đị ạng thái như sau:
nh các vector tr

44. 32


1
1
2
3
2
3

  



   


x g dc A B
y h dc B C
z v V k k
z v V k k
(2.20)
N u l
ế ấy
1
2 dc
V c a các vector tr ng thái,
là độ dài cơ sở ủ ạ kA, kB, kC là các số
nguyên thì t c a các vector là các s nguyên:
ọ ộ
a đ ủ ố
 
 
1
1
x A B
y B C
k k k
k k k
 

 
 
 

   
(2.21)
N u l y t
ế ấ ọa độ kA ph i th u ki
= k k
, trong đó ả ỏa mãn điề ện
1 1
2 2
M M
k
 
   thì t .25) s c trên h t (a, b, c) t vector
ừ (2 ẽ thu đượ ệ ọa độ ọa độ
tr là:
ạ ẽ
ng thái s
1
1
1
1 1
AN
x
BN x
y
CN x y
k k
k
k k k
k
k k k k
 
 
   
 
  
   
 
   
   
   
(2.22)
S :
ao cho
1
1 1
1 1
2 2
1 1
2 2
1 1
2 2
x
x y
M M
k
M M
k k
M M
k k k
 

  


 

   


 

    


(2.23)
V ph i th a mãn:
ới k ả ỏ
1 1 1
1 1 1
1 1 1
max , ,
2 2 2
1 1 1
min , ,
2 2 2
x x y
x x y
M M M
k k k k
M M M
k k k
  
 
      
 
 
  
 
   
 
 
(2.24)
Trong góc phầ ứ ấ
n sáu th nh t, 1 1
0, 0
x y
k k
  :
1 1
1 1
2 2
x y
M M
k k k
 
     (2.25)
- nh các vector tr ng thái sector II
Xác đị ạ ở
Xét ở ầ ứ ử ụ ệ ọ ộ
góc ph n sáu th II, ta s d ng h t a đ Z2, ta có:

45. 33

 
2 1 1
2 1
2
3
2
3
x x y dc A C
y x dc B A
z z z V k k
z z V k k

   



    


(2.26)
V n l
ẫ ấy
1
2
dc
V c a các vector tr ng thái,
là độ dài cơ sở ủ ạ kA, kB, kC là các số
nguyên thì t c a các vector là các s nguyên:
ọ ộ
a đ ủ ố
 
 
2
2
x A C
y B A
k k k
k k k
 

 
 
 

   
(2.27)
Giống như đố ớ ầ ứ I, để ể ệ ọa độ
i v i góc ph n sáu th chuy n sang h t (a, b, c) có
thể cho kA ph i th u ki n
= k k
, trong đó ả ỏa mãn điề ệ
1 1
2 2
M M
k
 
   r i suy ra
ồ
các tọ ộ
a đ kB, kC, tuy nhiên n
ở đây ta sẽ chọ kB suy ra các t i
= k để ọa độ còn lạ .
2
2
2
2 2
AN y
x
BN
y
CN x y
k k k
k
k k
k
k k k k
 

 
   
 
 
   
 
   
   
   
(2.28)
Sao cho:
2
2 2
1 1
2 2
1 1
2 2
1 1
2 2
y
x y
M M
k k
M M
k
M M
k k k
 

   


 

  


 

    


(2.29)
Nghĩa là k a mãn :
phải thỏ
2 2
1 1
2 2
x y
M M
k k k
 
     (2.30)
- nh các vector tr ng thái sector III
Xác đị ạ ở
Ở ầ ứ
góc ph n sáu th III:
 

3 1
3 2
2
3
2
3
x y B C
y x C A
z z v v
z z v v

  



    


(2.31)
Ta có:

46. 34
 
 
3
3
x B C
y C A
k k k
k k k
 

 
 
 

   
(2.32)
N u l y t
ế ấ ọa độ kC ph i th u ki
= k k
, trong đó ả ỏa mãn điề ện
1 1
2 2
M M
k
 
   thì s c trên h t (a, b, c) t vector tr ng thái
ẽ thu đượ ệ ọa độ ọa độ ạ
sẽ là:
3 3
3
3
3
AN y x
x
BN
y
CN x
k k k k
k
k k
k
k k k
 
  
    
 
    
     
  
(2.33)
Trong đó:
3 3
1 1
2 2
x y
M M
k k k
 
     (2.34)
- nh các vector tr ng thái
Xác đị ạ ở sector IV, V, VI
Sector IV ng v i sector I nên ta có:
đối xứ ớ
 
 
4
4
x B A
y C B
k k k
k k k
 

 
 
 

   
(2.35)
Vì vậy:
4 4
4
4
4
AN y x
x
BN y
y
CN
k k k k
k
k k k
k
k k
 
   
     
  
     
     
 
 
(2.36)
Sector V đố ứ ớ
i x ng v i sector II nên:
 
 
5
5
x C A
y A B
k k k
k k k
 

 
 
 

   
(2.37)
Vì vậy:
5
5
5 5
5
AN x
x
BN y x
y
CN
k k k
k
k k k k
k
k k

   
     
   
     
     
 
 
(2.38)
Sector VI đố ứ ớ
i x ng v i sector III nên:
 
 
6
6
x C B
y A C
k k k
k k k
 

 
 
 

   
(2.39)

47. 35
Vì vậy:
6
6 6
6
6
AN
x
BN y x
y
CN y
k k
k
k k k k
k
k k k

 
  
 
   
  
 
  
  
  
(2.40)
Có th ki m tra l i r ng vi nh các vector tr ng thái trong các sector
ể ể ạ ằ ệc xác đị ạ
ở đây sẽ ế ả ống như khi chỉ ộ ệ ọa độ ) trước đó.
cho ra k t qu gi dùng m t h t (
60 g,h
Tuy nhiên vi c dùng t i ba h t Z
ệ ớ ệ ọa độ 1, Z2, Z3 phù h p v i thu u ch
ợ ớ ật toán điề ế
vector theo ba vector g n nh n cho sector I.
ầ ất, giống như đã thực hiệ
Các k ng h ng sau:
ết quả trên đây được tổ ợp như trong bả
B ng 2.2 B ng các vector tr ng thái trong các sector
ả ả ạ
State
vector
Sector
I II III IV V VI
Nhận xét:
Ở ậ
các sector II, III, IV, V, VI thu t toán NVM (Nearest Vector Modulation)
không thay đổ ỉ ệ ế ủ
i mà ta ch vi c thay th vai trò c a 1 1
,
 
 
x y
z z b i các t
ở ọa độ tương
ứng.
2.3.3 Thu t toán cân b n áp trên 2 t m t chi u s d u ch
ậ ằng điệ ụ ộ ề ử ụng điề ế
SVM
Cân b n áp cho các t 1 chi u luôn là v ph i v i các
ằng điệ ụ ề ấn đề ải đặt ra đố ớ
b ngh p. M i v i c u trúc T-type m t ngu n m t chi
ộ ịch lưu đa cấ ặc dù đố ớ ấ chỉ ộ ồ ộ ều
đượ ử ụ ấn đề
c s d ng, tuy nhiên v mấ ằng điệ ụ
t cân b n áp trên 2 t mắ ố ế
c n i ti p là
hoàn toàn có th x y ra do m nguyên nhân sau:
ể ả ột số
ix
iy
k
k
 
 
 
 
 
A B
B C
k k
k k

 
 

 
 
 
A C
B A
k k
k k

 
 

 
 
 
B C
C A
k k
k k

 
 

 
 
 
B A
C B
k k
k k

 
 

 
 
 
C A
A B
k k
k k

 
 

 
 
 
C B
A C
k k
k k

 
 

 
A
B
C
k
k
k
 
 
 
 
 
1
1
x
s
k
k k
k k
 
 

 
 

 
2
2
y
s
k k
k
k k

 
 
 
 

 
3
3
s
x
k k
k
k k

 
 
 
 

 
4
4
s
y
k k
k k
k

 
 

 
 
 
5
5
x
s
k k
k k
k

 
 

 
 
 
6
6
s
y
k
k k
k k
 
 

 
 

 

48. 36
- Giá tr t DC sai l ch v s . Ví d t ng có sai s
ị ụ ệ ề trị ố ụ ụ hóa thông thườ ố
chế ạ ỡ
t o cho phép c 10%
- Chênh l nh v i gian x và n p c a hai t
ệ ề thờ ả ạ ủ ụ do nguyên lý đóng cắt
m p lý
ạch chưa hợ
M t cân b n áp m t chi u s làm suy gi m ch
ấ ằng điệ ộ ề ẽ ả ất lượng sóng hài điện
áp đầ ịch lưu và điề ể được. Do đó việ ử ấn đề
u ra ngh u này là không th c x lý v này
là c n thi t cho các b ngh c nói chung và ngh -type nói
ầ ế ộ ịch lưu đa mứ ịch lưu T
riêng.
Thuật toán cân bằng điệ ụ
n áp trên t :
Start
Đo các điện áp trên tụ
Udc1, Udc2
Udc1 > Udc2
Xả tụ C Xả tụ C
1 2
True
False
Hình 2.11 t toán cân b n áp
Lưu đồ thuậ ằng điệ
Các bướ ự ệ
c th c hi n:
- Bướ ệ ụ
c 1: Đo các đi n áp trên t Udc1, Udc2.
- Bước 2: So sánh điệ ụ
n áp trên 2 t .
- Bướ ếu điệ
c 3: N n áp Udc1 > Udc2 thì th c hi n x n áp trên t C
ự ệ ả điệ ụ 1,
đồ ờ ạ ụ
ng th i n p t C2.
- Bướ ếu điệ
c 4: N n áp Udc2 > Udc1 thì th c hi n x n áp trên t C
ự ệ ả điệ ụ 2,
đồ ờ ạ ụ
ng th i n p t C1.
Thuậ ằng điệ ụ ử ụng các vector điện áp dư trong khi
t toán cân b n áp trên t s d
điề ế vector không gian SVM. Khi thay đổ ệ ử ụng các vector điệ
u ch i vi c s d n áp
dư dẫn đế ự thay đổ ề ổi ưu đóng cắ ủ ạ ộ ỳ. Do đó, hai
n s i v t t c a m ch trong m t chu k

49. 37
thứ ự đóng cắ ẽ đượ ử ụ ới 2 trườ ợ ớ ụ
t t khác nhau s c s d ng v ng h p khác nhau, v i m c
đích cân bằng điệ ụ ể ện như bả
n áp trên t (th hi ng sau).
Ta chia các tam giác nhỏ ại như sau:
trong 1 sector thành 4 lo
3
2
4
1
Hình 2.12 t toán cân b n áp
Lưu đồ thuậ ằng điệ
B ng 2.3 B ng th t t các vector
ả ả ứ ự đóng cắ
Sector
D ng
ạ
tam giác
Thứ ự đóng cắ
t t
Trườ ợ
ng h p
m t cân
ấ
b ng
ằ
1
1
(0 0 0) (1 0 0)
- (1 0 0) - (1 1 0) – Vc1>Vc2
( (0 (0 0
-1 -1 -1) – -1 -1) – -1) (0 -1 -1)
– Vc2>Vc1
2
(1 0 0) (1 0 -1) (1 -1 -1) (1 0 -1)
– – – Vc1>Vc2
(0 -1 -1) - (1 -1 -1) - (1 0 -1) - (1 -1 -1) Vc2>Vc1
3
(1 0 0) - (1 1 0) - (1 0 -1) - (1 1 0) Vc1>Vc2
(0 -1 -1) - (0 0 -1) - (1 0 -1) - (0 0 -1) Vc2>Vc1
4
(1 1 0) - (1 1 -1) - (1 0 -1) - (1 1 -1) Vc1>Vc2
(0 0 -1) - (1 0 -1) - (1 1 -1) - (1 0 -1) Vc2>Vc1
B ng trên th hi n vi i th t t trong sector 1 ph c v cho
ả ể ệ ệc thay đổ ứ ự đóng cắ ụ ụ
vi c cân b n áp trên t , các sector còn l i ta th c hi . T b ng
ệ ằng điệ ụ ạ ự ện tương tự ừ ả
trạ ể xác định được các trườ ợ ấ ằng điệ ữ ụ
ng thái ta có th ng h p m t cân b n áp gi a 2 t
C1 và C2 t u khi n áp trên 2 t .
ừ đó có thể thực hiện điề ển để cân bằng điệ ụ
2.4. K t lu n
ế ậ
Qua k t qu nghiên c u c n th u ch
ế ả ứ ủa chương 2, nhậ ấy phương pháp điề ế
vector điệ không gian SVM có ưu điể ạ ức điệ ất lượ
n áp m t o ra m n áp cao, ch ng
điệ hơn ới phương pháp điề ế điệ ề ố ậ
n áp sin so v u ch n áp truy n th ng. Chính vì v y,

50. 38
lu d u ch SVM cho h truy n. ây
ận văn sử ụng phương pháp điề ế ệ ền động ô tô điệ Đ
s h a h m t trong nh k thu v vi c nâng cao ch ng
ẽ ứ ẹn ộ ững đóng góp ỹ ật ề ệ ất lượ
chuy n n.
ể động xe ô tô điệ

51. 39
CHƯƠNG 3: ỌC VÀ ĐIỀ
MÔ HÌNH TOÁN H U
KHIỂ Ệ ỀN ĐỘNG XE Ô TÔ ĐIỆ
N H TRUY N
M c tiêu c
ụ ủa chương này là thiế ế ộ điề ể ả ồ ạng thái để
t k b u khi n ph n h i tr
điề ể ốc độ động cơ tron ệ ền động động cơ đồ ộ nam châm vĩnh
u khi n t g h truy ng b
c u. T ng k ch b n mô ph ng h truy ng trên ph n m Plecs.
ử ừ đó xây dự ị ả ỏ ệ ền độ ầ ềm
T k t qu mô ph u khi n ph n h
ừ ế ả ỏng có được rút ra các đánh giá so sánh bộ điề ể ả ồi
tr i b
ạ ớ
ng thái so v ộ điề ể
u khi n PI.
3.1 Mô hình toán h c ng b PMSM.
ọ động cơ đồ ộ
Ta có phương trình điệ ệ ố ộ
n áp stator (trên h th ng cu n dây stator):
.
s
s
s s
s s s
d
u R i
dt

  (3.1)
Với s
R : điệ ở
n tr stator; s
s
 : t thông stator
ừ
Ta chuy h ng cu n dây pha c a stator sang h
ển phương trình (3.1) từ ệ thố ộ ủ ệ
t t
ọ ộ
a đ ựa từ thông rotor, ta được:
.
f
s
f f f
s s s s s
d
u R i j
dt


   (3.2)
Quan hệ ữ
gi a từ thông stator và rotor đượ ả
c mô t :
f f f
s s s p
L i
 
  (3.3)
Trong (3.3) f
p
 là vector t thông c c. Vì tr
ừ ự ục d c a h t trùng v
ủ ệ ọa độ ới
trụ ủ ừ ự ầ ầ ụ
c c a t thông c c, thành ph n vuông góc (thành ph n tr c q) của f
p
 s b ng
ẽ ằ
không. V y là, vector t có duy nh n th
ậ ừ thông chỉ ất thành phầ ực. Từ đó:
f
p p
 
 (3.4)
Phương trình ầ ừ
các thành ph n t thông:
sd sd sd p
sq sq sq
L i
L i
 

 




(3.5)
Thay hai phương trình (3.5), (3.4) vào (3.3) chuyể ệ ọa độ ẽ
n qua h t s
dq thu
được:

52. 40
Ta có hệ phương trình củ ộng cơ PMSM:
a đ
sd
sd sd s sd e sq sq
sq
sq sq s sq e sd sd e f
di
u L R i L i
dt
di
u L R i L i
dt

 









 



 























 



 



 



 














(3.6)
Phương trình tính mô ủ ộng cơ đượ ả
-men quay c a đ c mô t :
 
3
2
m p f sq sd sq sd sq
T P i L L i i


  
 (3.7)
Mômen quay c n: thành ph n chính
ủ ộng cơ bao gồ
a đ m hai thành phầ ầ f sq
i

và thành ph n ph n kháng do chênh l ch
ầ ả ệ sd sq
L L
 gây nên. Khi xây d ng h
ự ệ
thống điề ể ần điề ể
u khi n ta c u khi n vector dòng stator is sao cho vector dòng
đứ ớ ừ ực. Và do đó không có thành phầ ừ
ng vuông góc v i t thông c n dòng t hóa mà
chỉ ầ ạ
có thành ph n dòng t o mô-men quay hay 0
sd
I  . Khi đó ta có phương trình
mô t mô-
ả men động cơ là :
3
2
m p f sq
T P i

 (3.8)
3.2 Mô hình toán h n
ọc xe điệ
3.2.1 T ng quan mô hình hóa
ổ
Nhiệ ụ ố ệ ữa đầu vào và đầ ủ ệ
m v mô hình hóa là tìm ra m i liên h gi u ra c a h
thố ền động cho xe điện đượ ể ện như hình:
ng truy c th hi
m
T ev
V
Vehicle
m
T : mô- o ra
men động cơ tạ
ev
V : Chuy ng quay
ển độ
3.2.2 Mô t h ng h và bánh xe
ả ệ thố ộp số
Mô hình h p s hi n các quan h t góc và quan h -men theo t s
ộ ố thể ệ ệ ốc độ ệ mô ỷ ố
truy n
ề gear
k

53. 41
W
W
m gear h
h m gear
T k T
k
 





(3.9)
Hình 3.1 h ng h p s và bánh
Mô tả ệ thố ộ ố xe
Trong đó: m
T là mô-men động cơ phát ra, Wh
T mô- ng lên bánh xe,
men tác độ
Với W
i h
T T
 là mô-men t i J là mô-men quán tính c
ả ủa động cơ ta có phương
trình đị ậ ển độ ủ ộng cơ:
nh lu t II newton trong chuy ng quay c a đ
W
m
m h
d
T T J
dt

  (3.10)
Mô hình bánh xe truyền động:
W W W
W W
h h h
h L t h
v R
T T F R




 

(3.11)
Hình 3.2 ng
Mô hình bánh xe truyền độ
Khi bánh xe tì lên m ng v i l c truy ng b i momen là
ặt đườ ớ ực N và đượ ền độ ở
Twh thì xe s ng lên m ng m t l ng thì m ng tác
ẽ tác độ ặt đườ ộ ực F, tương ứ ặt đườ
động ngượ ạ ộ ự ị ngược hướ
c l i xe m t l c có cùng giá tr ng là Ft. Trong trườ ợ
ng h p
m
T
m

wh
T
wh
 R
.
ar
ge
K
.
R
wh

wh
V
wh
T
wh

t
F

54. 42
này thì Ft là l c ma sát và là thành ph n l c có ích t o ra chuy ng c a xe v
ứ ầ ự ạ ển độ ủ ới
v n t
ậ ốc Vx
Hình 3.3 h ng h p s , bánh xe và các l
Mô tả ệ thố ộ ố ực tác dụng
. .
t v
F m g 
 (3.12)
 h s bám
ệ ố
Phương trình chuyển độ ủ ầ ạ ự
ng c a xe và các thành ph n ngo i l c
Áp d nh lu t II newton cho các thành ph n ngo i l c tác d ng lên thân xe ta
ụng đị ậ ầ ạ ự ụ
có phương trình:
. .sin( )
ev
v t aero roll v
dv
m F F F m g
dt

    (3.13)
Trong đó:
t
F a xe
: là lực kéo củ
aero
F : là lực c c c
ản khí độ ọ ự
ng h c hay l ản không khí
roll
F : là lực ma sát lăn của bánh xe
v
m : là tổ ố ợ ủ
ng kh i lư ng c a xe
g: là gia t c tr
ố ọng tường
. . .
m
T
m

wh
T
wh
 R
.
ar
ge
K
wh

N
F Ft
x
V

55. 43
: là góc nghiêng của đường mà xe đang di chuyển
Hình 3.4 Các l c bên ngoài tác d y
ự ụng lên xe đang chạ
L n không khí
ực cả
 
2
2
d F
aero ev wind
C A
F v v

  (3.14)
Trong m t s ng h p ho c trong mô ph ng ta có th coi v n t c gió
ộ ố trườ ợ ặ ỏ ể ậ ố
0
wind
V 
Trong đó:  là m kh ng c a không khí,
là ật độ ối lượ ủ d
C là h s c
ệ ố ản khí động
h c,
ọ F
A c n (di n tích m n gió).
là khu vực ả phía trước của xe ệ ặt cả
L n t ng h p l p b non
ực cản lăn tồ ại trong trườ ợ ố ị
roll r zY
F f F
 (3.15)
cos( )
zY v
F m g 
 (3.16)
Trong đó: zY
F là ph n l c m ng,
ả ự ặt đường theo phương thẳng đứ r
f là h s c
ệ ố ản
lăn.
3.3 Mô hình toán h c h truy
ọ ệ ền động xe điện
Ta th y thành ph n T
ấ ầ m là ph ng lên t
ần phát động do động cơ tạo ra tác độ ải
( xe điệ ầ
n ) , thành ph n m
 ph n ng l i di n cho h
ả ứ ại phía động cơ đạ ệ ệ thống cơ
khí (độ ứ ụ ả ấn ,…) và mô hình thân xe. Cầ ố ệ ọ
c ng tr c, gi m ch n m i liên h toán h c
gi n này trong h n.
ữa 2 thành phầ ệ xe điệ
H ng khi xét t c ng tr m ch n ta có mô hình:
ệ thố ớ ộ
i đ ứ ục và giả ấ

.
v
N m g

. .cos( )
v
m g 
. .sin( )
v
m g

aero
F
roll
F
x
t
F

56. 44
Motor
Kgear
Gear Box
Ks Độ cứng trục
bs Giảm chấn
Bánh xe
1
, ,
m m
T J

2
, ,
m m
T J

Hình 3.5 c u trúc ô tô n
Mô hình ấ xe điệ
Trong đó:
1 2
,
J J : là momen quán tính phía tr c bánh xe
ụ ộng cơ và phía trụ
c đ
s
K : độ ứ ụ
c ng tr c
s
b : là h tr
ệ ố ả ấn tương đương củ
s gi m ch a lố ổ
p và ục
1 2
,
b b : là hệ ố ả ấ ụ
s gi m ch n cho tr c xe
s
T : Momen xo n tr
ắ ục
.
s
 : góc xoắn
.
1
.
W
2 W
m m gear s
h s h
sd
sd sd s sd e sq sq
sq
sq sq s sq e sd sd e f
J T K T
J T T
di
u L R i L i
dt
di
u L R i L i
dt



  
  


 



  


    


(3.17)
.
.
W
s
s s s s
s gear m h
T k b
K
 
  
  


  

(3.18)
Mô hình toán họ ệ ố ền động cơ khí từ động cơ ra trụ
c h th ng truy c bánh xa

57. 45
Hình 3.6 ng truy c bánh xe
Mô hình toán học hệ thố ền động cơ khí từ động cơ ra trụ
- K p v i mô hình ph n trên ta s n t
ết hợ ớ ở ầ ẽ quan sát được vậ ốc của xe cũng như
l c kéo
ự Ft
- S d b active damping. V i thông s c n quan tâm
ử ụng mô hình này để thiết kế ộ ớ ố ầ
là tố ộ ụ ộng cơ
c đ trên tr c đ
3.4 Thi t k
ế ế ộ ề ể ố ậ
b đi u khi n ch ng gi t
3.4.1 Đặ ấ ề
t v n đ
Thời điểm thay đổ ẽ ự ữa góc động cơ và góc tả ẫ
i mô-men s có s sai khác gi i d n
đế ệ ợng dao độ ệ ứ ậ ểm soát đượ ắ
n hi n tư ng hay hi u ng gi t, do không ki c góc xo n.
Mômen động cơ thay đổi bước độ ộ ẫn đến dao độ ủa động cơ.
t ng t d ng quán tính c
Hiệ ứ ậ ả ự ủ ầ ố ự ủ ệ ố ề
u ng gi t này x y ra do s kích thích c a t n s t nhiên c a h th ng truy n
l c s kích thích này gây ra b t ng c cho
ự ự ởi lượng đặt momen thay đổi độ ột , đượ
bởi:
0
ar
2
s
Ge m
K
f
K J

 (3.19)
Trong đó : s
K là h s c ng c a tr
ệ ố độ ứ ủ ục, m
J ng v i quán tính rôto
tương ứ ớ
củ ộng cơ,
a đ Gear
K tương ứ ớ ỷ ố ề ủ ộ ố
ng v i t s truy n c a h p s .
M i pháp th gi m thi ng c ng truy ng là ch
ột giả ực tế để ả ểu dao độ ủa hệ thố ền độ ủ
độ ểm soát mô men đặ men đặ
ng ki t trên PMSM (mô- t (Tref) c n ph t
ầ ải tăng từ ừ
b ng cách tr ng mô-men
ằ ừ đi lượ Tdp (tính toán t góc xo n và t -b
ừ ắ ốc độ dao động ộ
s
+
-
gear
K
gear
K +
-
wh

m

wh

m
T
s
T
wh
T
+
-
1
1
J s
2
1
J s
s
s
k
b
s


58. 46
điề ể ố ậ ới phương pháp này, tốc độ được đo và đưa vào
u khi n ch ng gi t). V rotor
vòng điề ể ố ộ
u khi n t c đ bên ngoài.
Động
cơ
Động lực học và
Bánh xe
K
Nhiễu
ref
T
dp
T
m

Hình 3.7 C u khi n c a b u khi n ch ng gi t
ấu trúc điề ể ủ ộ điề ể ố ậ
K là b u khi n ch ng gi t c n thi t k , so v ng h c c a ph n xe
ộ điề ể ố ậ ầ ế ế ới độ ọ ủ ầ
điệ ể ậ ấ
n thì motor có th coi là khâu quán tính b c nh t.
Các tham s active damping u có th ng thông qua
ố để đưa vào bộ đề ể ướ ợ
c lư
các mô hình đã nêu ở ầ
ph n trên.
S d ng t motor làm tín hi u ph n h i vì nó có m i quan h v i gia
ử ụ ố ộ
c đ ệ ả ồ ố ệ ớ
t n [1].
ốc củ ệ
a xe đi
Bên c sung thành ph n có quán tính
ạnh đó, thông qua hệ thống cơ khí bổ ầ
vào tr thay i t n s ng t nhiên và các y u t gây ra hi
ục động cơ, để đổ ầ ố dao độ ự ế ố ệu
ứ ậ
ng gi t.
3.4.2 B u khi n t
ộ điề ể chống giậ
C u trúc b u khi n ch ng gi u hi n
ấ ộ điề ể ố ật được biể ệ như hình 3.8.
Hình 3.8 C u trúc b u khi n ch ng gi t
ấ ộ điề ể ố ậ

59. 47
Quán tính h i v ng
ệ thống cơ khí và xe điện quy đổ ề trục động cơ. Khối lượ
c ng vào bánh xe => ta tính quán tính c a xe trên tr c c a bánh xe sau
ủa xe tác độ ủ ụ ủ
đó chia cho Kgear để quy đổi về trụ ộng cơ.
c đ
2
a 1 1
_
( _ )*
_
tot l ev
wheel Radius
J J J J EV Mass
Gear Ratio
 
     
 
(3.20)
Ta có tín hi t là t b ng b i hi ng gi ng
ệu đặ ốc độ ị tác độ ở ện tượ ật còn đối tượ
điề ể ớ ậ
u khi n thì không xét t i nguyên nhân gây ra gi t . 0
s gear
T K  => sai l ch gi
ệ ữa
giá tr t và ph n h i là tác nhân gây ra gi t => qua b u khi n s tính ra
ị đặ ả ồ ậ ộ điề ể ẽ
đượ ậ ế ợ ới mô men đặ ẽ tính ra được đúng mô men
c mô men gây ra gi t. K t h p v t s
mà động cơ cần để ị ậ
không b gi t.
Khi sai lệ ữ
ch gi a giá tr t và ph n h i b ng T
ị đặ ả ồ ằng 0 hay tương ứ d=0 nghĩa là
không còn thành ph n gây ra hi n ng gi
ầ ệ tượ ật.
Thành ph n quán tính c t nh so v i quán tính c a c
ầ ủa động cơ rấ ỏ ớ ủ ả xe điện
nên ta coi total ev
J J

T ng h p hàm truy n kín t nh tham s b PI
ổ ợ ề ừ mô hình trên để xác đị ố ộ
Ta có hàm truyề ở
n h
2 2
( 1) ( 1)
1 1
(1 ). .
p i i
h p
i ev i ev
K Ts T s
G K k
Ts J s T J s s
 
    (3.21)
Với p
i ev
K
k
T J

Hàm truy n kín:
ề
2
2 2
2
( 1)
. (1 )
( 1)
1 (1 )
1 .
i
h i i
k
i
h i i
T s
k
G k T s kT s k
s
G
T s
G s k T s s kT s k
k
s

 
   

    

(3.22)
Theo dạ ẩ ủ ậ ạ
ng chu n c a hàm b c hai có d ng:
 
2
2 2
2. . .
2. . .
w w w
w w w
n n
k
n n
s
G s
s s

  
  


 
(3.23)
Trong đó: w
n
 là tầ ố dao độ
n s ng riêng  w
n


60. 48
2
w w
w
2
w
w
w w
w w
2 w
w
w w
2
w
2. . .
2.
2. .
2. .
2. . .
.
p
p n ev
n
i ev
n
i
n
i n
i n
n
p n ev
p
i n ev
i
K
K J
k
T J
k
T
kT
T
K J
K
K J
T
 



 
 


 



  

 
  
  
  



  
 





 
 


(3.24)
Theo tài li u, ta ch
ệ ọn w 0.71
  (tương ứ ới độ quá điề ỉ
ng v u ch nh 5%),
1
s
t s

0.71
4
w
nw
w s
t








 

(3.25)
3.5. B u khi n mô-men
ộ điề ể
Việ ế ế ộ điề ể men cho động cơ PMSM trở ọ
c thi t k b u khi n mô- nên quan tr ng
trong các ng d ng hi u su t cao. Quy trình thi t k t ng h p và th c hi n các
ứ ụ ệ ấ ế ế để ổ ợ ự ệ
b u khi ng v i các b u khi n dòng
ộ điề ển dòng điện cho động cơ PMSM giố ớ ộ điề ể
điệ ền động độ ơ không đồ ộ. Để ế ế ộ điề ể
n trong truy ng c ng b thi t k b u khi n mô-
men cho động cơ PMSM thì cầ ể ề ự tương tác của động cơ, biế ầ
n hi u rõ v s n t n và
b u khi n. Coi h s khu i c a bi n t n là
ộ điề ển dòng điệ ệ ố ếch đạ ủ ế ầ r
K và h ng s
ằ ố thời
gian c a bi n t n là
ủ ế ầ r
T , b ng m t n a kho ng th i gian c a t n s sóng mang
ằ ộ ử ả ờ ủ ầ ố
PWM. N u hi u su t mong mu n c u khi n gi ng v i h
ế ệ ấ ố ủa vòng điề ển dòng điệ ố ớ ệ
th t.
ố ộ ễ ậ
ng là m t khâu tr b c nhấ
1
d i
d i
i K
i sT



(3.26)
M n:
ạch vòng dòng điệ
 
(1 )
(1 ) (1 ) (1 )(1 )
q a t m
q c a r m r a b a m
i K K T s
i H K K sT sT K K sT sT



     
(3.27)
Trong đó:
1
a
s
K
R
 ; q
a
s
L
T
R
 ; m
r
i
K
B
 ; m
i
J
T
B
 ; b t m af
K K K 


61. 49
Các giá tr g p l g n vùng lân c n c a t n s giao
ị ần đúng sau đây là hợ ệ ầ ậ ủ ầ ố
nhau:
1 1
r
sT
  (3.28)
1 m m
sT sT
  (3.29)
   
1 (1 ) 1 1
a r a r ar
sT sT s T T sT
       (3.30)
Hình 3.9 C u trúc b u khi n momen
ấ ộ điề ể
Trong đó:
ar a r
T T T
  (3.31)
Khi đó hàm truyền dòng điện đượ ế ại như sau:
c vi t l
2
1 2
( )s
( )s ( )s
s
(1 )(1 )
q a t m
q a b m a t m c m af
r m
b
i K K T
i K K T K K T H T T
K T
K sT sT


  
 
 
 
 
(3.32)
Ta th y r ng
ấ ằ 1 2 m
T và dựa trên ước tính xa hơn, 2 2
(1 )
sT sT
  khi đó
hàm truy n c a m
ề ủ ạch vòng dòng điện được đưa ra bởi:
(1 s )
q i
q i
i K
i T



(3.33)
Trong đó:
1
2
;
m r
i i
b
T K
K T T
T K
  (3.34)