lds
23-04-2013, 04:28 PM
Mô phỏng hệ truyền động BLDC sử dụng Matlab/Simulink
Hệ truyền động BLDC được mô phỏng sử dụng Matlab/Simulink. Mô hình động cơ BLDC, nguồn 1 chiều, bộ biến đổi công suất IGBT được lấy trong thư viện SimPowerSystem của Simulink, khối giải mã tín hiệu Hall được lấy từ demo của Matlab. Các khối còn lại do người viết tự xây dựng.
Sơ đồ mô phỏng tổng thể trên Simulink:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/BLDC_HCC_current_mophong4.png
Hình 15: Sơ đồ mô phỏng hệ truyền động BLDC trên Simulink
Khối giải mã tín hiệu Hall (Hall Decoder):
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/BLDC_hall.jpg
Hình 16: Khối giải mã tín hiệu Hall
Khối điều khiển dải trễ dòng điện Hysteresis Current Control – HCC:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/BLDC_khauHCC.png
Hình 17: Khối điều khiển dải trễ dòng điện HCC
Bộ điều khiển tốc độ Speed Regulator được thiết kế bởi khâu PI và khâu hạn chế dòng.
Kết quả mô phỏng:
Đáp ứng bước nhảy của tốc độ và moment động cơ:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/speedtorque.png
Hình 18: Đáp ứng tốc độ và moment
Ta thấy rằng moment của động cơ tồn tại các nhấp nhô (ripple). Các nhấp nhô này có thể chia thành 2 loại: nhấp nhô do khâu PWM của bộ điều chỉnh dòng và nhấp nhô do chuyển mạch dòng điện.
Loại thứ nhất là nhấp nhô do khâu PWM có thể bỏ qua vì các nhấp nhô này có biên độ nhỏ và tần số lớn, khi nối động cơ vào tải (có tính chất quán tính) thì nhấp nhô này gần như bị lọc bỏ hoàn toàn. Loại nhấp nhô thứ hai là nhấp nhô do chuyển mạch dòng điện, có tần suất là 6 lần trong 1 chu kì.
Đây là nhấp nhô có biên độ lớn và tần số nhỏ, sẽ gây rung, lắc động cơ và khi chạy ở tốc độ thấp sẽ khó ổn định tốc độ.
Ta nhìn cận cảnh để thấy rõ hơn điều này:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/torqueripple.png
Hình 19: Nhấp nhô moment do PWM và do chuyển mạch dòng điện
Sức phản điện động dạng sóng hình thang:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/statoremf.png
Hình 20: Sức phản điện động
Dòng điện 3 pha đã được điều khiển:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/statorcurrent.png
Hình 21: Dòng điện 3 pha
Dòng điện và sức phản điện động 3 pha của BLDC khi vẽ trên cùng một hệ trục tọa độ cho thấy rõ ràng tính chất “một chiều” của loại động cơ này:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/currentemf3phases.png
Hình 22: Dòng điện và sức phản điện động 3 pha
Quỹ đạo từ thông của động cơ khi không tải có dạng hình tròn:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/BLDC_HCC_quydaotuthong_2.jpg
Hình 23: Quỹ đạo từ thông khi không tải
Khi có tải, quỹ đạo từ thông xuất hiện các “bậc” tại thời điểm chuyển mạch:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/BLDC_HCC_quydaotuthong_1.jpg
Hình 24: Quỹ đạo từ thông khi có tải
Một cái nhìn rõ hơn về sự chuyển mạch dòng điện không lý tưởng và đập mạch dòng điện do PWM:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/unidealcommutation.png
Hình 25: Sự chuyển mạch dòng điện không lý tưởng và đập mạch PWM
Hệ truyền động BLDC được mô phỏng sử dụng Matlab/Simulink. Mô hình động cơ BLDC, nguồn 1 chiều, bộ biến đổi công suất IGBT được lấy trong thư viện SimPowerSystem của Simulink, khối giải mã tín hiệu Hall được lấy từ demo của Matlab. Các khối còn lại do người viết tự xây dựng.
Sơ đồ mô phỏng tổng thể trên Simulink:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/BLDC_HCC_current_mophong4.png
Hình 15: Sơ đồ mô phỏng hệ truyền động BLDC trên Simulink
Khối giải mã tín hiệu Hall (Hall Decoder):
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/BLDC_hall.jpg
Hình 16: Khối giải mã tín hiệu Hall
Khối điều khiển dải trễ dòng điện Hysteresis Current Control – HCC:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/BLDC_khauHCC.png
Hình 17: Khối điều khiển dải trễ dòng điện HCC
Bộ điều khiển tốc độ Speed Regulator được thiết kế bởi khâu PI và khâu hạn chế dòng.
Kết quả mô phỏng:
Đáp ứng bước nhảy của tốc độ và moment động cơ:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/speedtorque.png
Hình 18: Đáp ứng tốc độ và moment
Ta thấy rằng moment của động cơ tồn tại các nhấp nhô (ripple). Các nhấp nhô này có thể chia thành 2 loại: nhấp nhô do khâu PWM của bộ điều chỉnh dòng và nhấp nhô do chuyển mạch dòng điện.
Loại thứ nhất là nhấp nhô do khâu PWM có thể bỏ qua vì các nhấp nhô này có biên độ nhỏ và tần số lớn, khi nối động cơ vào tải (có tính chất quán tính) thì nhấp nhô này gần như bị lọc bỏ hoàn toàn. Loại nhấp nhô thứ hai là nhấp nhô do chuyển mạch dòng điện, có tần suất là 6 lần trong 1 chu kì.
Đây là nhấp nhô có biên độ lớn và tần số nhỏ, sẽ gây rung, lắc động cơ và khi chạy ở tốc độ thấp sẽ khó ổn định tốc độ.
Ta nhìn cận cảnh để thấy rõ hơn điều này:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/torqueripple.png
Hình 19: Nhấp nhô moment do PWM và do chuyển mạch dòng điện
Sức phản điện động dạng sóng hình thang:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/statoremf.png
Hình 20: Sức phản điện động
Dòng điện 3 pha đã được điều khiển:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/statorcurrent.png
Hình 21: Dòng điện 3 pha
Dòng điện và sức phản điện động 3 pha của BLDC khi vẽ trên cùng một hệ trục tọa độ cho thấy rõ ràng tính chất “một chiều” của loại động cơ này:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/currentemf3phases.png
Hình 22: Dòng điện và sức phản điện động 3 pha
Quỹ đạo từ thông của động cơ khi không tải có dạng hình tròn:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/BLDC_HCC_quydaotuthong_2.jpg
Hình 23: Quỹ đạo từ thông khi không tải
Khi có tải, quỹ đạo từ thông xuất hiện các “bậc” tại thời điểm chuyển mạch:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/BLDC_HCC_quydaotuthong_1.jpg
Hình 24: Quỹ đạo từ thông khi có tải
Một cái nhìn rõ hơn về sự chuyển mạch dòng điện không lý tưởng và đập mạch dòng điện do PWM:
http://i181.photobucket.com/albums/x73/baohuy_pla/unidealcommutation.png
Hình 25: Sự chuyển mạch dòng điện không lý tưởng và đập mạch PWM