xx

1. Điều khiển vector động cơ
dị bộ
Chọn biến tần
TS. Lê Quang Đức

2. • Động cơ dị bộ tốt hơn động cơ ĐC về giá cả, độ
bền, kích thước
Điều khiển vector?
• DC motor dễ điều khiển hơn, từ thông và dòng
điện phần ứng riêng biệt
– Đáp ứng nhanh, điều khiển đơn giản
• ĐKVT chuyển đổi động cơ AC thành mô hình dễ
điều khiển bằng cách tách rời từ thông và dòng
điện

3. Nguyên lý ĐK động cơ DC
Current in
Current out
a
f
Te = k If Ia

4. Nguyên lý điều khiển vector động cơ AC
a
b
b’
c’
c
Dòng điện Is stator tạo ra từ
thông stator
s
r
Tác động tương hỗ từ thông
rotor và từ thông stator tạo
ra moment
Góc lệch giữa từ thông rotor
và stator thay đổi theo tốc độ
và tải
Từ thông Stator tạo ra dòng
điện rotor

5. Điều khiển vector
Phương trình moment:
s
s
e i
2
p
2
3
T 

 s
r
r
m
e i
L
L
2
p
2
3
T 


Trong hệ trục d-p đứng yên:
)
i
i
(
L
L
2
p
2
3
T sd
rq
sq
rd
r
m
e 




6. )
i
i
(
L
L
2
p
2
3
T sd
rq
sq
rd
r
m
e 



qs
ds
s
i
r

sq
i
rq

sd
i
rd


7. Chọn hệ trục quay theo từ thông rotor, đơn giản hóa
r
rd
r



0
r
rq 

s
i
qs
ds
r

dr
qr
r
sd
i
r
sq
i
)
.
0
(
2
2
3
sd
sq
rd
r
m
e i
i
L
L
p
T 
 
Trong hệ trục tọa độ quay
-Từ thông có thể tính được
theo dòng điện
-
)
.
(
2
2
3
sq
sd
r
m
e i
i
K
L
L
p
T 

8. Điều khiển trực tiếp vector dòng điện
T*
r*
2/3
isq*
isd*
ia*
ib*
ic*
CC
VSI
TC
FC
ir
sq*
ir
sd*
ej

Te
r
Hệ trục quay Hệ trục đứng
Chuyển đổi hệ trục
đứng - xoay
• Tính dòng điện Isd, Isq
• Tính từ thông
Chuyển đổi hệ
trục
Xoay – đứng

9. 9
Điều khiển tốc độ theo cấu trúc nối tầng

10. 10
Giá trị dòng điện trong quá trình quá độ
Điều khiển vector
Dòng điện tăng tỷ lệ với moment, cho phép điều khiển tốt và hiệu quả.
50%
In
1.5 In
2 In
Moment
"Id" = Từ thông
100%
162%
220%
0.5 In
0%
Ví dụ Id = 50% of In
Motor I magn
(Id)
Torque at
I=150%
Torque at
I=200%
>= 750 kW 30% 153% 207%
>= 400 kW 40% 157% 213%
>= 150 kW 50% 162% 222%
>= 1kW 60% 172% 239%
>= 0.2 kW 70% 185% 261%
Ví dụ động cơ điển hình
Điều khiển V/f = const
Không điều khiển dòng điện,
giá trị dòng điện không tỷ lệ
với moment.
Có thể cao đến 6 lần so với
giá trị định mức trong quá
trình quá độ

11. 11
So sánh các luật điều khiển

12. ĐK véctơ từ thông Luật V/F
Tự động bù
(Rs và s)
Bù thường
(Đặt U0 ban đầu)
T/Tn
FrS FrS
5 10
1 3
100%
200 %
T/Tn
Điều khiển véctơ có độ chính xác cao hơn, đặc biệt ở tốc
độ thấp, và đáp ứng động tốt hơn so với điều khiển vô
hướng V/F.
So sánh điều khiển véctơ từ thông và V/F
So sánh luật điều khiển ở theo tốc độ làm việc

13. 1 – Chế độ dài hạn,
động cơ tự làm mát
2 – Chế độ dài hạn –
động cơ làm mát ép
buộc
3 – Chế độ quá tải
ngắn hạn – 2 min
4 – Chế độ quá tốc độ
định mức
------- Chế độ chống kẹt
máy cca 1 sec
Đặc tính khai thác của biến tần + động cơ theo tốc
độ ở các chế độ làm việc

14. Tải mômen không đổi
(Constant Torque - CT) Mômen
0
TL
Tốc độ
Tốc độ cơ bản
1500 rpm
- Thường gặp trong nhiều ứng dụng
như băng chuyền, cầu trục, thang máy...
- Chức năng “Motor tuning” giúp biến tần
bù sụt áp, duy trì mômen trong giải tốc
độ thấp
380V
190V
25Hz 50Hz 87Hz
Đặc tính V/F
- Mômen được duy trì theo đặc tính V/F
tuyến tính (có bù với “Motor tuning”).
- Trên tốc độ cơ bản (50Hz), điện áp được
duy trì không đổi (đạt max)
- Mômen của tải không phụ thuộc vào
tốc độ quay
TL = constant
tương ứng PL = TLw = kw
Chọn biến tần theo tải ở chế độ làm việc dài hạn

15. Tốc
độ
cơ
bản
Mômen
Tốc độ
1500
rpm
2000
rpm
2500
rpm
3000
rpm
- Các ứng dụng với tốc độ lớn
hơn tốc độ cơ bản (trên 50Hz)
- Các ứng dụng hay gặp: Máy cưa,
máy tời/quấn dây, máy kéo...
- Mômen của tải tỉ lệ nghịch
với tốc độ quay
tương ứng
PL = TLw = constant
w
k
L
T 
Tải công suất không đổi (Constant Power - CP)
Chọn biến tần theo tải ở chế độ làm việc dài hạn

16. Mômen
Tốc độ
TL
- Các tải liên quan tới quạt/bơm ly tâm
- Mômen của tải tỷ lệ với bình phương
tốc độ quay của máy.
TL = kw2
, tương ứng PL = TLw = kw3
- Chỉ cần một mômen nhỏ để khởi động
Biến tần cho ứng dụng VT
tiết kiệm năng lượng
Thí dụ: Ở 1/2 tốc độ (25Hz), bơm tiêu thụ
một lượng công suất bằng 1/8 công
suất định mức (50Hz)!
Tải mômen biến thiên (Variable Torque – VT)
Chọn biến tần theo tải ở chế độ làm việc dài hạn

17. Tải bơm trục vít
Mômen tải tỷ lệ với tốc độ quay
TL = kw
tương ứng PL = TLw = kw2
Mômen
Tốc độ
0
TL
Tải mômen biến thiên (Variable Torque – VT)
Tải cơ

18. - Tải mômen không đổi CT cần mômen
khởi động lớn lúc ban đầu.
- Dòng khởi động đạt tới hơn 150% định mức
trong 1 phút.
- Nếu động cơ không khởi động được, hoặc
dòng khởi động > 150% quá 1 phút, biến tần
sẽ “trip”.
Biến tần điều khiển vector
Ví dụ: Schneider Electtric...
- ATV31, ATV58, ATV68, ATV71 được thiết kế
chuyên dụng cho các ứng dụng CT
Mômen
t
1 phút
100%
220%
Tải yêu cầu mômen quá tải lớn
Chọn biến tần theo tải ở chế độ làm việc ngắn hạn

19. Mômen
t
1 phút
100%
110%
Tải bơm/quạt chỉ cần mômen
quá tải nhỏ
-Khởi động chậm
-Các nhà sản xuất cung cấp các
biến tần chuyên dụng cho ứng
dụng bơm, quạt ly tâm
-- BIẾN TẦN U/F
Ví dụ: Schneider Electric
Biến tần ATV21, ATV61 được thiết kế
chuyên dụng cho các loại tải bơm/quạt.
Tải yêu cầu mômen quá tải nhỏ
Chọn biến tần theo tải ở chế độ làm việc ngắn hạn