Download luận án tiến sĩ ngành kĩ thuật điều khiển với đề tài: Điều khiển thích nghi hệ truyền động động cơ không đồng bộ sáu pha, cho các bạn có thể tham khảo

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO - BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH
PHẠM THÚY NGỌC
ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI HỆ TRUYỀN ĐỘNG
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ SÁU PHA
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH- 2019

2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO - BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH
PHẠM THÚY NGỌC
ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI HỆ TRUYỀN ĐỘNG
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ SÁU PHA
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hoá
Mã số: 9520216
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. NGUYỄN HỮU KHƯƠNG
TS. TRẦN THANH VŨ
TP. HỒ CHÍ MINH- 2019

3. I
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án tiến sĩ với đề tài: “Điều khiển thích nghi hệ truyền
động động cơ không đồng bộ sáu pha” là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của
riêng tôi. Các kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa được công
bố trong bất kỳ nghiên cứu nào. Tất cả những tham khảo và kế thừa đều được trích
dẫn và tham chiếu đầy đủ.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 12 năm 2019
Nghiên cứu sinh
Phạm Thúy Ngọc

4. II
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến những người Thầy của tôi: PGS.TS
Nguyễn Hữu Khương, TS. Trần Thanh Vũ – Cùng những Thầy trong Hội Đồng Khoa
Học Trường Đại học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh vì sự tận tâm đã
dành thời gian hướng dẫn và cho tôi những ý kiến đóng góp quý báu giúp tôi hoàn
thành tốt luận án.
Tôi xin gửi lời cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Đại học Giao Thông Vận Tải
Thành Phố Hồ Chí Minh, Viện đào tạo sau đại học, Khoa Điện_ĐTVT, cùng các
phòng ban chức năng đã tạo điện kiện hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập
tại trường.
Tôi xin cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Đại học Công Nghiệp Thành Phố Hồ
Chí Minh, lãnh đạo và các đồng nghiệp của tôi tại Khoa Công Nghệ Điện Trường Đại
học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh, các nhà khoa học, các chuyên gia đã cho
tôi những ý kiến đóng góp giúp tôi hoàn thành luận án.
Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn tới Bố, Mẹ của tôi, những người đã luôn hy
sinh thầm lặng và luôn dành tình yêu thương cho tôi, tới gia đình nhỏ, chồng và hai
con gái thân yêu của tôi, những người luôn tin tưởng, động viên tôi giúp tôi vượt qua
khó khăn để hoàn thành luận án này.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời tri ân tới một người bạn lớn, một người Thầy, người
đã luôn đồng hành, chia sẻ những khó khăn cùng tôi, người mà thái độ làm việc,
nghiên cứu khoa học nghiêm túc và đạo đức sống mẫu mực là tấm gương để tôi phấn
đấu noi theo, là động lực để tôi hướng tới cuộc sống tốt đẹp, cống hiến cho nghiên
cứu khoa học và các hoạt động có ích cho cộng đồng.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 12 năm 2019
Nghiên cứu sinh
Phạm Thúy Ngọc

5. III
TÓM TẮT
Trong những thập kỷ gần đây, việc nâng cao chất lượng của hệ thống điều
khiển, nhận dạng trong các hệ truyền động không cảm biến tốc độ nhiều pha nói
chung và động cơ không đồng bộ sáu pha không đối xứng (SPIM) nói riêng nhận
được sự quan tâm rất lớn từ các nhà nghiên cứu. Các nghiên cứu hệ truyền động SPIM
cho thấy, bên cạnh những ưu điểm vượt trội so với các hệ truyền động không đồng
bộ ba pha, hệ truyền động SPIM cũng phải đối mặt với những vấn đề điều khiển như
trong các hệ truyền động ba pha truyền thống do tính chất phi tuyến của SPIM, thông
số không chắc chắn, nhiễu tải,… Thậm chí các vấn đề về điều khiển của hệ truyền
động SPIM còn phức tạp hơn do có sự gia tăng về số pha. Trong luận án này, tác giả
đề xuất một cấu trúc điều khiển phi tuyến kết hợp giữa điều khiển Backstepping và
điều khiển cổng Hamiltonian (BS_PCH) nhằm cải tiến chất lượng của điều khiển
vector (IFOC) hệ truyền động SPIM. Bộ điều khiển tốc độ vòng ngoài của hệ truyền
động SPIM được đề xuất sử dụng BS cải tiến bổ sung thêm thành phần tích phân sai
số theo dõi để tăng độ chính xác và cải thiện tính bền vững của bộ điều khiển. Bộ
điều khiển PCH được đề xuất cho điều khiển dòng vòng trong để tăng khả năng bám
đuổi theo tham chiếu, tốc độ đáp ứng và đảm bảo tính ổn định, bền vững trước thay
đổi của tham số máy điện, nhiễu tải,…
Trên thực tế, như chúng ta đã biết, các bộ điều khiển không thể đảm bảo chất
lượng điều khiển tốt cho điều khiển không cảm biến tốc độ hệ truyền động SPIM nếu
không sử dụng các bộ quan sát trạng thái phù hợp và chính xác. Đã có rất nhiều sự
chú ý từ các nhà nghiên cứu để cải thiện chất lượng của các bộ quan sát, nâng cao
chất lượng của các hệ truyền động SPIM không cảm biến tốc độ. Trong số các kỹ
thuật được đề xuất, MRAS là chiến lược phổ biến nhất do việc thực hiện đơn giản và
đòi hỏi nỗ lực tính toán thấp. Các bộ quan sát dựa trên MRAS được áp dụng thành
công ở khu vực tốc độ trung bình và cao, tuy nhiên, hoạt động ở dải tốc độ thấp và
tốc độ bằng không vẫn là một thách thức lớn. Vấn đề này liên quan đến độ nhạy thông
số máy điện, sai số và nhiễu đo lường khi đo dòng và điện áp stator, các vấn đề tích
phân thuần túy ,.... Do đó, luận án đưa ra đề xuất thứ hai để cải thiện chất lượng của
bộ quan sát tốc độ, bộ nhận dạng từ rotor, đặc biệt là ở vùng tốc độ thấp và tốc độ gần
bằng không. Trong bộ quan sát tốc độ thích nghi dựa trên mô hình tham chiếu dòng

6. IV
stator cải tiến sử dụng mạng nơ ron và mô hình trượt (NNSM_SC MRAS) được đề
xuất: Thứ nhất, tác giả đề xuất một bộ quan sát tốc độ dựa trên mô hình tham chiếu
dòng stator (SC_MRAS), trong MRAS dòng này các thành phần dòng điện stator đo
được sử dụng trực tiếp làm mô hình tham chiếu để tránh các vấn đề tích phân thuần
túy và ảnh hưởng của thay đổi tham số động cơ. Mô hình thích nghi của bộ quan sát
được đề xuất sử dụng mạng nơ ron tuyến tính Adaline với thuật toán LS để ước tính
tốc độ rotor. Giải thuật LS đơn giản và hoàn toàn phù hợp với bài toàn ước lượng tốc
độ khi hàm ước lượng trên thực tế có thể được xem như là một hàm tuyến tính. Đề
xuất này nhằm giảm nỗ lực tính toán và khắc phục một số nhược điểm gây ra do tính
phi tuyến khi sử dụng giải thuật phi tuyến BPN trong các nghiên cứu đã đề xuất trước
đó. Thứ hai, bộ quan sát dòng đề xuất làm việc trong chế độ dự báo thay vì chế độ
mô phỏng như trong các nghiên cứu đã được công bố, dẫn đến sự hội tụ nhanh hơn
của thuật toán, sai số ước lượng tốc độ thấp hơn trong cả trạng thái quá độ và xác lập.
Thứ ba, bộ nhận dạng từ thông rotor để cung cấp cho mô hình thích nghi dòng và bộ
điều khiển được đề xuất sử dụng SM. Bộ nhận dạng từ thông được thiết kế dựa trên
các điều kiện ổn định Lyapunov. Điện trở stator cũng được ước lượng và cập nhật
online cho bộ ước lượng dòng stator và bộ điều khiển BS_PCH để giảm ảnh hưởng
của thay đổi thông số máy (RS) đến quá trình ước lượng và điều khiển tốc độ. Các
giải pháp này cải thiện độ chính xác và ổn định của bộ nhận dạng từ thông rotor, và
do đó cải thiện độ chính xác của tốc độ ước tính, chất lượng điều khiển của hệ truyền
động, đặc biệc ở tần số làm việc thấp. Cuối cùng, tác giả đề xuất sử dụng Euler điều
chỉnh tăng thêm 2 biến trạng thái đầu vào để tăng độ chính xác cho bộ quan sát dòng
trong mô hình thích nghi của bộ quan sát.
Mặt khác, trong các hệ truyền động sử dụng SPIM, việc sử dụng biến tần
nguồn áp sáu pha là một lựa chọn tất yếu vì nguồn sáu pha không có sẵn. Các phương
pháp điều chế độ rộng xung (PWM) cho biến tần nguồn áp sáu pha gây ra xung điện
áp common mode cao. Mục tiêu của điều khiển điện áp bộ biến tần là triệt tiêu ảnh
hưởng bất lợi gây ra bởi điện áp common mode, tức giảm điện áp common mode ở
mức thấp nhất có thể hoặc triệt tiêu chúng bằng zero. Vì vậy, để nâng cao hơn nữa
chất lượng của hệ truyền động SPIM, luận án đề xuất một kỹ thuật điều rộng xung
sóng mang mới làm giảm điện áp common mode (Reduced Common mode Voltage
-RCMV) áp dụng cho hệ truyền động SPIM. Kỹ thuật sóng mang mới được đề xuất

7. V
đơn giản và đòi hỏi khối lượng tính toán ít, có thể dễ dàng phát triển trong các trường
hợp mở rộng kỹ thuật PWM cho các bộ biến tần đa bậc hoặc biến tần nhiều pha.
Phương pháp này có hiệu quả kinh tế cao, điện áp common mode được giảm và kiểm
soát thành công trong phạm vi ±Vd/6.
Việc kết hợp thành công giữa bộ quan sát NNSM_SC_MRAS và cấu trúc điều
khiển phi tuyến BS_PCH, giải thuật giảm điện áp common mode cho điều khiển
vector không sử dụng cảm biến tốc độ hệ truyền động SPIM đã góp phần nâng cao
chất lượng điều khiển tổng thể của hệ thống, làm gia tăng khả năng bám đuổi theo tín
hiệu đặt, độ ổn định, bù đắp cho sự không chắc chắn gây ra bởi độ nhạy tham số của
SPIM, lỗi đo lường và nhiễu tải. Ứng dụng hệ truyền động đề xuất kết hợp điều khiển
BS_PCH, bộ quan sát tốc độ NNSM_SC _MRAS và giải thuật giảm điện áp common
mode cho hệ thống đẩy trong xe điện cũng được thực hiện và được tác giả trình bày
trong luận án. Các kết quả thu được cho thấy hệ thống truyền động được đề xuất đáp
ứng rất tốt những yêu cầu của hệ thống đẩy trong xe điện. Kết quả này cho phép thúc
đẩy các nghiên cứu ứng dụng thực tế hệ truyền động SPIM cho phương tiện và thiết
bị ngành giao thông vận tải cũng như các lĩnh vực công nghiệp, v..v…
Bên cạnh việc trình bày, dẫn giải về lý thuyết, các mô phỏng sử dụng
MATLAB/ Simulink cũng được thực hiện. Các kết quả mô phỏng chiến lược đề xuất
được so sánh với các phương pháp truyền thống và các phương pháp hiện đại được
công bố gần đây để chứng minh tính hiệu quả của các giải pháp được đề xuất.
Từ khóa: Hệ truyền động động cơ không đồng bộ sáu pha, điều khiển thích nghi,
MRAS, bộ quan sát tốc độ MRAS dòng stator, bộ nhận dạng từ thông sử dụng SM,
điều khiển phi tuyến BS_PCH.

8. VI
Abstract
In recent decades, the improvement of the control and identification system in
the six phase induction motor (SPIM) drives have received great attention from the
researchers. SPIM drive studies show that, besides, the outstanding advantages
compared to three phase induction motor drive, SPIM drives also face the control
problems as in the traditional three phase induction motor drives due to the
nonlinearity of SPIM, uncertain parameters, load noise, etc... Even the problems of
the control of SPIM drives are more complicated due to the increase in number of
phases of SPIM. In this thesis, the author proposes a new nonlinear control structure
that combines the Backstepping control and the Port Controlled Hamiltonian
(BS_PCH) to improve the performance of the vector control system (IFOC) in the
SPIM drives. The outer speed and flux loop controllers design is based on the BS
technique using the integral tracking errors action to increase the accuracy and
improve its robustness. To enhance more the performance of SPIM drives, the PCH
scheme is proposed for inner current control loop to improve performance and ensure
the stability, accuracy speed response for the drive system, enhance the robustness
for the sensitivity of changes in machine parameters, load disturbance,…
In fact, as we knew that the control techniques for the sensorless control for
SPIM drives can not guarantee good performances without the use of accurate and
suitable state observer. There has been a lot of attention from researchers to improve
the performance of the observers. Among the proposed techniques, MRAS are the
most common strategy due to their low computational effort and simplicity. However,
these MRAS based on observers have been successfully applied in medium and high
speed region, but low and zero speed operation is still a large challenge. This is related
to the machine parameter sensitivity (specially stator resistance), flux pure integration
problems, stator voltage and current acquisition problems and inverter nonlinearity,...
Therefore, the thesis give the second proposal to improving the quality of the speed
observer, rotor flux identifier, especially at low and near zero speed region. In the
novel version of the stator current model reference adaptive system based on speed
observer using neural networks and sliding mode (NNSM_SC_MRAS) for sensorless

9. VII
vector control of the SPIM drives is proposed: First, in order to avoid the effect of a
pure integrator and influence of motor parameter variations, the measured stator
current components are used as the reference model. The adaptive model of the
proposed observer uses a two layer linear neural network, which is trained online by
a linear LS algorithm, this LS algorithm is simple and perfectly suitable for the speed
estimation when the speed estimation function is considered to be a linear function.
This proposal is intended to reduce computational effort and overcome some of the
disadvantages caused by nonlinearity when using the BPN nonlinear algorithm in the
previously proposed studies. This significantly improves the performance of the
proposed observer. Second, the adaptive model is implemented in the prediction
mode. This improvement ensures the proposed observer operate better accuracy and
stability. Third, a rotor flux identifier, which is needed for the stator current
estimation of the adaptive model and controllers, is proposed based on SM. The gains
are designed based on stability conditions of Lyapunov theory. In addition, Rs stator
resistance value of SPIM is also estimated and update online to stator current
estimator and BS_PCH controller. These solutions improve the rotor flux estimation
accuracy, and consequently, the speed estimation accuracy at very low stator
frequency operation. Finally, the modified Euler integration has been used in the
adaptive model to solve the instability problems due to the discretization of the rotor
equations of the machine enhance the performance of observer.
On the other hand, in the SPIM drives, the use of a six phase voltage voltage
source inverter (SPVSI) is an inevitable option because a six phase source is not
available. The pulse width modulation (PWM) methods for SPVSI cause high
common mode voltage, so to improve the quality of the drives, the goal of the voltage
control is to eliminate the adverse effects caused by common mode voltage, which
means reducing common mode voltage to the lowest possible level or eliminating
them by zero. Therefore, the thesis proposes a novel carrier pulse modulation
technique to reduce common mode voltage for the six phase voltage source inverter
of the SPIM drive, This new proposed technique is simple, efficient, requires little
computational volume, and easy to apply when expanding PWM techniques for
power conversion systems such as multi-level inverter or multi-phase inverter. This

10. VIII
method is highly economical, common mode voltage is reduced and successfully
controlled in the range Vd/6.
The successful combination of NNSM_SC_MRAS adaptive speed observer,
BS_PCH nonlinear control structure and common mode voltage reduction algorithm
has contributed to improving control quality for sensorless vector control of SPIM
drive, increases stability, compensates for the uncertainty caused by SPIM parameter
variations, measurement errors and external load disturbance. The application of the
proposed SPIM drive for electric propulsion system of electrical vehicle (EV) has
been also carried out and presented in the thesis. The results show that the proposed
SPIM drive met very well the requirements of the electric propulsion system of EV.
This result enables the promotion of practical applications of the proposed SPIM
drive for equipment in the field of transportation, as well as in industrial
applications,...
Besides, the presentation and interpretation of the theory, the simulations
using MATLAB / Simulink were also carried out. The proposed strategy simulation
results are compared with the traditional methods and the recently published modern
methods to prove the effectiveness of the proposed solutions.
Key words: Six phase induction motor drive, adaptive control, Stator current MRAS
based on speed observer, Rotor flux identifier using sliding mode, BS_PCH nonlinear
control.

11. IX
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... I
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................II
TÓM TẮT .................................................................................................................III
Abstract .....................................................................................................................VI
MỤC LỤC.................................................................................................................IX
DANH MỤC HÌNH VẼ.........................................................................................XIII
DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT.................................................................XVI
DANH MỤC NHỮNG KÝ HIỆU.........................................................................XIX
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Giới thiệu tổng quan ...........................................................................................1
2. Sự phát triển của các hệ truyền động không cảm biến tốc độ động cơ không
đồng bộ sáu pha bất đối xứng và những vấn đề còn tồn tại ...................................6
3. Mục tiêu luận án .................................................................................................9
4. Phạm vi nghiên cứu của luận án.........................................................................9
5. Cấu trúc của luận án ........................................................................................10
CHƯƠNG 1: MÔ HÌNH TOÁN CỦA SPIM VÀ CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN VECTOR KHÔNG GIAN HỆ TRUYỀN ĐỘNG KHÔNG CẢM BIẾN
SPIM.........................................................................................................................10
1.1 Giới thiệu tổng quan .......................................................................................10
1.2 Mô hình toán của SPIM và hệ truyền động SPIM..........................................13
1.2.1 Mô hình toán của SPIM...........................................................................14
1.2.2 Mô hình toán của hệ truyền động SPIM..................................................16
1.3 Các kỹ thuật điều khiển động cơ không đồng bộ sáu pha bất đối xứng.........18
1.3.1 Giới thiệu.................................................................................................18
1.3.2 Các kỹ thuật điều khiển vector cho hệ truyền động SPIM......................19
1.3.2.1 Điều khiển tựa theo từ thông rotor...................................................20
1.3.2.2 Điều khiển trực tiếp mômen (DTC).................................................21
1.3.3 Vấn đề tồn tại trong điều khiển vector của hệ truyền động SPIM truyền
thống và hướng nghiên cứu..............................................................................22
1.3.3.1 Điều khiển Backstepping .................................................................23
1.3.3.2 Điều khiển Hamiltonia.....................................................................24

12. X
1.4 Các kỹ thuật ước lượng tốc độ cho điều khiển vector không cảm biến tốc độ
hệ truyền động SPIM............................................................................................24
1.4.1 Giới thiệu.................................................................................................24
1.4.2 Chiến lược không cảm biến dựa trên phân tích phổ................................25
1.4.3 Chiến lược không cảm biến dựa trên mô hình ........................................25
1.4.4 Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong các hệ thống truyền động điện.............27
1.4.5 Những vấn đề tồn tại của kỹ thuật ước lượng dựa vào MRAS...............27
1.4.5.1 Độ nhạy của thông số.......................................................................27
1.4.5.2 Vấn đề tích phân thuần túy ..............................................................28
1.4.5.3 Vấn đề điện áp stator và tính chất phi tuyến của biến tần ...............28
1.5 Kết luận...........................................................................................................29
CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT GIẢM ĐIỆN ÁP COMMON MODE CHO BIẾN
TẦN NGUỒN ÁP SÁU PHA..................................................................................30
2.1 Giới thiệu tổng quan .......................................................................................30
2.2 Kỹ thuật điều chế giảm điện áp common mode cho SPVSI...........................31
2.2.1 Nguyên lý điều khiển PWM giảm CMV biến tần nguồn áp sáu pha......31
2.2.1.1 Xác định hàm offset và áp điều khiển..............................................33
2.2.1.2 Kỹ thuật sóng mang .........................................................................36
2.2.2 Kỹ thuật điều khiển PWM giảm CMV cho BNL 6 pha..........................36
2.3 Các kỹ thuật RCMV 4S-CBPWM cho biến tần nguồn áp sáu pha ................39
2.3.1 Kỹ thuật RCMV4S-CBPWM với CMV trung bình VcomMid ...................40
2.3.2 Kỹ thuật 4S-CBPWM với điện áp common mode tối ưu trị trung bình
điện áp commen mode comOptv .....................................................................42
2.3.3 Kỹ thuật RCMV POD-CBPWM. ............................................................43
2.4 Kết quả nghiên cứu.........................................................................................44
2.4.1 Kỹ thuật SIN PD_ CBPWM....................................................................45
2.4.2 Kỹ thuật SIN POD CBPWM...................................................................46
2.4.3 Kỹ thuật RCMV 4S-PWM với VcomMid...............................................48
2.4.4 Kỹ thuật RCMV4S-CBPWM với VcomOpt...........................................50
2.5 Kết luận...........................................................................................................52

13. XI
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN CHO HỆ TRUYỀN
ĐỘNG SPIM............................................................................................................53
3.1 Giới thiệu sơ lược tình hình nghiên cứu.........................................................53
3.2 Điều khiển vector (FOC) cho hệ truyền động SPIM......................................54
3.2.1 Nguyên lý điều khiển FOC......................................................................55
3.2.2 Bộ điều khiển PI cho điều khiển vector hệ truyền động SPIM...............60
3.3 Cấu trúc điều khiển phi tuyến trong điều khiển vector FOC của hệ truyền
động SPIM............................................................................................................62
3.3.1 Kỹ thuật điều khiển BS đề xuất cho bộ điều khiển tốc độ và từ thông
rotor vòng ngoài ...............................................................................................62
3.3.2 Bộ điều khiển PCH đề xuất cho điều khiển dòng vòng trong.................64
3.4 Kết quả nghiên cứu.........................................................................................66
3.5 Kết luận...........................................................................................................79
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ QUAN SÁT TỐC ĐỘ THÍCH NGHI CHO HỆ
TRUYỀN ĐỘNG SPIM KHÔNG CẢM BIẾN TỐC ĐỘ ...................................80
4.1 Giới thiệu sơ lược tình hình nghiên cứu.........................................................80
4.2 Ứng dụng NN trong điều khiển không cảm biến hệ truyền động SPIM........82
4.2.1 Giới thiệu về NN .....................................................................................82
4.2.2 Cấu trúc của mạng nơ ron nhân tạo.........................................................83
4.2.3 Phân loại mạng nơ ron nhân tạo..............................................................84
4.2.4 Các phương pháp huấn luyện mạng nơ-ron ............................................86
4.2.5 NN trong ứng dụng ước lượng tốc độ .....................................................87
4.3 Bộ quan sát tốc độ MRAS kinh điển dựa theo từ thông rotor (RF_MRAS)..87
4.4 Bộ quan sát tốc độ NN SM_SC_MRAS.........................................................89
4.4.1 Giải thuật ước lượng tốc độ.....................................................................92
4.4.2 Nhận dạng từ thông rotor và ước lượng điện trở.....................................93
4.4.2.1 Nhận dạng từ thông rotor.................................................................93
4.4.2.2 Ước lượng điện trở stator.................................................................96
4.5 Phân tích ổn định của bộ quan sát NNSM_SC_MRAS .................................97
4.6 Kết quả nghiên cứu.........................................................................................99
4.7 Kết luận.........................................................................................................117

14. XII
CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG HỆ TRUYỀN
ĐỘNG CỦA XE ĐIỆN..........................................................................................118
5.1 Giới thiệu..................................................................................................118
5.2 Mô hình toán của hệ thống đẩy trong xe điện..........................................120
5.3 Kết qủa mô phỏng và phân tích................................................................123
5.4 Kết luận ....................................................................................................129
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG TƯƠNG
LAI..........................................................................................................................131
Kết luận...............................................................................................................131
Đề xuất hướng nghiên cứu trong tương lai.........................................................133
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ĐÃ CÔNG BỐ................135
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................138

15. XIII
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Phân bố các cuộn dây trong SPIM bất đối xứng.......................................11
Hình 1. 2: Sơ đồ tổng quan của một hệ SPIM VSI...................................................17
Hình 1. 3: Phân loại các phương pháp điều khiển hệ truyền động xoay chiều.........19
Hình 1. 4: Phương pháp điều khiển tựa theo từ thông rotor gián tiếp (IFOC).........21
Hình 1. 5: Phương pháp điều khiển tựa theo từ thông rotor trực tiếp (DFOC) ........21
Hình 1. 6: Phương pháp điều khiển trực tiếp mô men (DTC) ..................................22
Hình 1. 7: Phân loại các kỹ thuật điều khiển không cảm biến..................................25
Hình 1. 8: Sơ đồ của hệ thống điều khiển vector không cảm biến hệ truyền động động
cơ không đồng bộ sáu pha.........................................................................................26
Hình 2. 1: Sơ đồ bộ nghịch lưu áp ba pha.................................................................32
Hình 2. 2: Giản đồ vector điện áp không gian trong kỹ thuật 4S-SVPWM .............33
Hình 2. 3: Giản đồ xung kích kỹ thuật RCMV 4S CBPWM cho BNL ba pha ........36
Hình 2. 4: Kỹ thuật CBPWM cho hệ truyền động 6 pha .........................................37
Hình 2. 5: Mô tả khối CBPWM cho BNL I..............................................................39
Hình 2. 6: Đồ thị chi tiết tương quan trị trung bình điện áp common mode ............41
Hình 2. 7: Đồ thị chi tiết tương quan trị trung bình điện áp common mode ecomMax,
VcomOpt (màu đỏ) và ecomMin khi chỉ số điều chế m= 1......................................43
Hình 2. 8: Mô tả khối CBPWM cho BNL II.............................................................44
Hình 2. 9: Kỹ thuật SIN POD-CBPWM mở rộng với m=1. Điện áp Vcom ............44
Hình 2. 10: Kỹ thuật điều khiển Sin PD_CBPWM: .................................................46
Hình 2. 11: Kỹ thuật điều khiển Sin POD CBPWM: ...............................................48
Hình 2. 12: Kỹ thuật giảm common mod RCMV4S-CBPWM với CMV trung bình
Vcommid:..................................................................................................................50
Hình 2. 13: Kỹ thuật giảm common mod RCMV4S-CBPWM với CMV trung bình
VcomOpt:……………………………......................................................................51
Hình 3. 1: Chuyển đổi sang khung tham chiếu cố định αβ.......................................56
Hình 3. 2: Sự chuyển đổi từ khung tham chiếu cố định αβ sang khung tham chiếu
quay dq......................................................................................................................56
Hình 3. 3: Điều khiển véc tơ gián tiếp của SPIM .....................................................57

16. XIV
Hình 3. 4: Tính góc quay của từ thông theo phương pháp gián tiếp tựa theo từ thông
rotor...........................................................................................................................58
Hình 3. 5: Sơ đồ hệ truyền động SPIM điều khiển theo phương pháp điều khiển vector
(IFOC).......................................................................................................................59
Hình 3. 6: Sơ đồ hệ truyền động SPIM điều khiển theo phương pháp.....................60
Hình 3. 7: Sơ đồ bộ điều khiển tốc độ sử dụng bộ điều khiển PI .............................61
Hình 3. 8: Sơ đồ bộ điều khiển dòng sử dụng bộ điều khiển PI ..............................61
Hình 3. 9: Các vector ảo isd*, isq*. ..........................................................................62
Hình 3. 10: Điều khiển BS_PCH cho hệ truyền động SPIM....................................67
Hình 3. 11: Đáp ứng tốc độ, mô men trong quá trình đảo chiều ..............................69
Hình 3. 12: Đáp ứng tốc độ trong trường hợp không tải ..........................................72
Hình 3. 13: Đáp ứng tốc độ trong trường hợp tải định mức .....................................74
Hình 3. 14: Đáp ứng tốc độ, mô men trong trường hợp có nhiễu tải........................76
Hình 3. 15: Điều khiển BSC_PSH a. Rr danh định; b. Rr=3Rr danh định…………78
Hình 4. 1: Cấu trúc một mạng nơ ron .......................................................................83
Hình 4. 2: Mạng truyền thẳng một lớp......................................................................85
Hình 4. 3: Mạng hồi qui một lớp...............................................................................85
Hình 4. 4: Bộ ước lượng RF_MRAS sử dụng bộ điều khiển PI...............................88
Hình 4. 5: Bộ quan sát tốc độ SMNN_ SC_ MRAS.................................................91
Hình 4. 6: Hệ truyền động SPIM điều khiển vector không cảm biến tốc độ theo
phương pháp FOC sử dụng bộ điều khiển BS_PCH và bộ quan sát
NNSM_SC_MRAS.................................................................................................101
Hình 4. 7: Đáp ứng tốc độ và từ thông của SPIM ở tốc độ tham chiếu dạng nấc...102
Hình 4. 8: Đáp ứng tốc độ của SPIM ở tốc độ tham chiếu dạng tam giác đảo chiều
.................................................................................................................................105
Hình 4. 9: Đáp ứng tốc độ và từ thông rotor...........................................................107
Hình 4. 10: Đáp ứng tốc độ, mô men......................................................................108
Hình 4. 11: Đáp ứng tốc độ, mô men ở dải tốc độ trung bình ................................108
Hình 4. 12: Đáp ứng tốc độ, dòng sáu pha dải tốc độ thấp....................................109
Hình 4. 13: Kết qủa mô phỏng của hệ khi tham số động cơ thay đổi (Rs).............111
Hình 4. 14: Hoạt động của hệ truyền động SPIM ở bốn góc phần tư.....................113

17. XV
Hình 4. 15: Đáp ứng tốc độ trong chế độ động cơ và hãm tái sinh ở dải tốc độ thấp
.................................................................................................................................114
Hình 4. 16: Đáp ứng tốc độ trong chế độ động cơ và hãm tái sinh ở dải tốc độ cao
.................................................................................................................................114
Hình 4. 17: Đáp ứng tốc độ, mô men ở tốc độ 100 rad/s khi có nhiễu tải:.............117
Hình 5. 1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển của hệ thống đẩy EV..................119
Hình 5. 2: Truyền động FOC sử dụng BS_PCH kết hợp bộ quan sát tốc độ
NN_SM_SCMRAS cho mô hình EV......................................................................120
Hình 5. 3: Chu kỳ thử nghiệm lái tiêu chuẩn Châu Âu ECE-40 đã sửa đổi cho SPIM
và đáp ứng dòng isq cho SPIM. ..............................................................................125
Hình 5. 4: Đáp ứng tốc độ, sai số ước lượng, dòng, mô men trong:.......................126
Hình 5. 5: Đáp ứng tốc độ, sai số ước lượng, dòng, mô men trong chu trình khảo sát
thử nghiệm thứ ba: Dựa theo mẫu chu trình khảo sát trong [150].........................127
Hình 5. 6: Mô tả đường trong quá trình vận hành EV thử nghiệm.........................127
Hình 5. 7: Đáp ứng tốc độ, sai số ước lượng, dòng, mô men, điện áp common mode
trong chu trình khảo sát thử nghiệm trường hợp 2 thực hiện dựa theo……………128

18. XVI
DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT
AC Dòng xoay chiều
AI Trí tuệ nhân tạo
ANN Mạng nơ ron nhân tạo
ADALINE Mạng nơ ron tuyến tính
B Hệ số ma sát
BCL Bộ chỉnh lưu
BNL Bộ nghịch lưu
BS Backstepping
BSC Điều khiển Backstepping
BQS Bộ quan sát
BPN Giải thuật huấn luyện lan truyền ngược
CBPWM Điều chế độ rộng xung sóng mang
CM Mô hình dòng
DC Dòng một chiều
DFOC Điều khiển tựa theo từ thông rotor trực tiếp
DTC Điều khiển trực tiếp mô men
DPWM Điều chế độ rộng xung gián đoạn
DSP Bộ xử lý tín hiệu số
ĐK Bộ điều khiển
ĐKD Bộ điều khiển dòng
EKF Extended Kalman Filter
EV Xe điện
FLC Điều khiển logic mờ
FOC Điều khiển tựa theo từ thông rotor
GA Giải thuật di truyền
HEV Xe điện lai
IM Động cơ không đồng bộ ba pha
IFOC Điều khiển tựa theo từ thông rotor gián tiếp
IMC Ma trận biến đổi gián tiếp
LPF Bộ lọc thông thấp

19. XVII
LS Giải thuật bình phương cực tiểu tuyến tính
m Tỉ số điều chế của bộ chỉnh lưu
ma Tỉ số điều chế biên độ của bộ chỉnh lưu
Max,mid,min Hàm giá trị cực đại, trung bình, cực tiểu
MRAS Hệ thống thích nghi mô hình tham chiếu
NN Mạng nơ ron nhân tạo
NNSM_SC_MRAS
BPN _NNSC_MRAS
OLS_NNSM_SC_MRAS
NNCM_SC_MRAS
Hệ thống thích nghi mô hình tham chiếu dựa vào
dòng stator sử dụng mạng nơ ron và mô hình trượt
Hệ thống thích nghi mô hình tham chiếu dựa vào
dòng stator sử dụng mạng nơ ron với giải thuật BPN
để ước lượng tốc độ
Hệ thống thích nghi mô hình tham chiếu dựa vào
dòng stator sử dụng mạng nơ ron với giải thuật OLS
để ước lượng tốc độ
Hệ thống thích nghi mô hình tham chiếu dựa vào
dòng stator sử dụng mô hình dòng để ước lượng từ
thông rotor
PCH Điều khiển Hamiltonia
PD Sóng mang dạng tam giác bố trí cùng pha
PID Bộ điều khiển vi tích phân tỷ lệ
POD Sóng mang dạng tam giác bố trí dịch pha 180 độ
PI Bộ điều khiển tích phân tỷ lệ
PWM Điều chế độ rộng xung
PMSM Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu
RCMV 4S_CBPWM
Giảm điện áp common mode sử dụng 4 vector trạng
thái theo phương pháp điều chế sóng mang
RF Từ thông rotor
RF_MRAS
Hệ thống thích nghi mô hình tham chiếu dựa theo từ
thông rotor
SPIM Động cơ không đồng bộ sáu pha
SPIMD Hệ truyền động động cơ không đồng bộ sáu pha

20. XVIII
SPVSI Biến tần nguồn áp sáu pha
SMC Điểu khiển mô hình trượt
SM Mô hình trượt
SC Dòng Stator
SC_MRAS Hệ thống thích nghi mô hình tham chiếu dựa vào
dòng Stator
SPVSI Biến tần nguồn áp sáu pha
SV Điều chế vector không gian
SVPWM Điều chế độ rộng xung vector không gian
SINPWM
OBS
Điều chế độ rộng xung sin
Bộ quan sát
U1xn Thành phần cơ bản của điện áp tải pha x
VC Điều khiển Vector
VM Mô hình áp
VSI Biến tần nguồn áp
VSD Phân rã không gian vector
Vcom Điện áp common mode
Vcommid Điện áp common mode trung bình
VcomOpt Điện áp common mode tối ưu
Vref_a, V ref_b, V ref_c Điện áp tham chiếu pha a,b,c
Vdka, Vdkb, Vdkc Điện áp điều khiển pha a,b,c

21. DOWNLOAD ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ NỘI DUNG
MÃ TÀI LIỆU: 52238
DOWNLOAD: + Link tải: tailieumau.vn
Hoặc : + ZALO: 0932091562