TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 6(35).2009

55
PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP MÔMEN
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
A DIRECT TORQUE CONTROL OF THREE-PHASE INDUCTION MOTORS Võ Như Tiến, Nguyễn Đức Quận
Trường Cao đẳng Công nghệ, ĐHĐN

TÓM TẮT
Bài báo nhằm giới thiệu những nghiên cứu về phương pháp điều khiển tốc độ động cơ
không đồng bộ ba pha bằng cách điều khiển trực tiếp mô men. Phương pháp này được xem
như là một hướng mới trong điều khiển động cơ không đồng bộ trong tương lai. Trong điều
khiển trực tiếp mô men, từ thông và mô men có thể được điều khiển trực tiếp bằng cách lựa
chọn véc tơ điện áp thích hợp. Phương pháp này cũng có yêu cầu nghiên cứu sâu hơn để cải
tiến sự hoạt động của động cơ, ngày càng đáp ứng tốt hơn cho yêu cầu của công nghiệp.
ABSTRACT
This article is mainly concerned with the investigation into a new control method for
three-phase induction motor speed by means of the Direct Torque Control (DTC). DTC is said to
be one of the future ways in the control of the induction machine. It is possible to control directly
the stator flux and torque by selecting an appropriate inverter state. This method still requires a
futher research so as to improve the motor performance, which tends to be more and more
significantly practical in current industries.
1. Đặt vấn đề
Phương pháp điều khiển trực tiếp mô men (DCT) là dựa trên tác động trực tiếp
của các véc tơ điện áp lên véc tơ từ thông móc vòng stator, làm thay đổi trạng thái của
vec tơ từ thông stator dẫn đến thay đổi trực tiếp tới mô men điện từ của động cơ. Đây là
phương pháp điều khiển đơn giản, ít phụ thuộc vào các thông số động cơ, đáp ứng mô
men nhanh, linh hoạt.

r
r
r
rr
d
R
dt
= +
(2)
R
r
ψ
r
r
: Điện trở rotor; : Từ thông rotor; 0: Vec tơ rỗng
λ Phương trình từ thông
ψii
ψ ii
s ss mr
r ms rr
LL
LL
= +


= +

với



p
WM
+= (4)
m
M
, m
W
J: Mômen quán tính;
ω
: Tốc độ góc cơ học của rotor
: Mômen động cơ, mômen tải, z: Số đôi cực;
3. Điều khiển trực tiếp mô men (DTC) động cơ KĐB ba pha
Mômen điện từ trong động cơ KĐB ba pha có thể được biểu diễn như sau:
m
M
3
2
s
Ps
zi
ψ
×
= (5)
Trong đó
s
ψ
là từ thông stator,
s
i
là dòng điện stator (cả hai được gắn với hệ

M P r s sr
sr m
L
mz
LL L
ψ ψ ρρ
= ×−
−
(7)
Vì hằng số thời gian rotor là lớn hơn hằng số thời gian stator, từ thông rotor thay
đổi chậm hơn so với từ thông stator, thực tế từ thông rotor có thể được coi như là không
đổi. Chỉ cần độ lớn của từ thông stator được giữ không đổi, sau đó mô men điện từ có
thể được thay đổi và điều khiển nhanh chóng bằng việc thay đổi góc
sr
ρρ
−
.
Nếu sụt áp trên điện trở được bỏ qua cho đơn giản, thì điện áp stator tác động
trực tiếp tới từ thông stator theo đúng phương trình sau:
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 6(35).2009

57

s
s
d
u
dt
ψ
=

k
,V
k+1
,V V
k-1

k+2
,V
k-2
,V
k+3

Mô men V
k+1
,V V
k+2

k-1
,V
k-2

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 6(35).2009

58
Bảng 2. Bảng chọn véctơ điện áp cho phương pháp điều khiển trực tiếp mô men
Φ
τ
S
S
1

6

1

T=
V
V
0

V
7

V
0

V
7

V
0

7

TD
V
V
6

V
1


2

T=
V
V
7

V
0

V
7

V
0

V
7

0

TD
V
V
5

V
6


mô men
Tính
Uα Uβ
ĐC
KĐB
Vị trí véc tơ từ
thông stator
Udc
Td
Ψd
Ψ
T
T
T

Hình 2. Sơ đồ cấu trúc điều khiển trực tiếp mô men động cơ không đồng bộ
Phương pháp điều khiển trực tiếp momen sử dụng vectơ từ thông stator là nhân
tố điều khiển chính. Các thành phần toạ độ của vector từ thông stator trong hệ tọa độ
tĩnh d-q chỉ có thể xác định gián tiếp theo giá trị dòng điện và điện áp pha. Quan hệ từ
thông stator, điện áp pha và dòng điện pha:
s
s ss
d
u iR
dt
ψ
= +

⇒
dtRiu

- Không sử dụng bộ điều khiển dòng điện và bộ điều biến độ rộng xung PWM
- Không cần biết vị trí rotor, kết cấu đơn giản, thời gian tác động nhanh
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Võ Như Tiến, Điều khiển động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu không cần cảm
biến, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng – Số 4/2005.
[2] Võ Như Tiến, Bùi Quốc Khánh, Điều khiển trực tiếp mô men động cơ đồng bộ
nam châm vĩnh c ửu bằng phương pháp logic mờ, Hội nghị toàn quốc lần thứ VI
(VICA 6), Hà Nội 12-14/4/2005.
[3] Võ Như Tiến, Nghiên cứu ứng dụng vi xử lý tín hiệu số (DSP) điều khiển tốc độ
động cơ không đồng bộ, Đề tài NCKH cấp Bộ mã số B2008-ĐN 06-05.
[4] Nguyễn Phùng Quang, Andreas Ditrich, Truyền động điện thông minh, NXB Khoa
học Kỹ thuật, 2004.
[5] M.R. Zolghadri, C. Pelisson, D. Poye (1996), Star Up of a Global Torque Control
Systerm, IEEE Trans. on Power Electronics, pp.370-374.
[6] Nash J. (1997), Direct Torque Control, Induction Motor Vector Control without an
Encoder, IEEE Trans. on Ind. Applications, Vol.33, No.2 pages 333-341.