Tài liệu Thuật toán học nơron sửa đổi để ước lượng điện trở roto và stato khi đang hoạt động cho truyền động động cơ không đồng bộ không cảm biến tốc độ: TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
Số 17 39
THUẬT TOÁN HỌC NƠRON SỬA ĐỔI ĐỂ ƯỚC LƯỢNG ĐIỆN TRỞ
ROTO VÀ STATO KHI ĐANG HOẠT ĐỘNG CHO TRUYỀN ĐỘNG
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ KHÔNG CẢM BIẾN TỐC ĐỘ
A MODIFIED NEURAL LEARNING ALGORITHM FOR ONLINE ESTIMATION OF ROTOR
AND STATOR RESISTANCES IN SENSORLESS INDUCTION MOTOR DRIVES
Phạm Văn Tuấn, Phạm Hùng Phi, Nguyễn Thanh Sơn, Nguyễn Thế Công
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Ngày nhận bài: 5/10/2018, Ngày chấp nhận đăng: 20/12/2018, Phản biện: TS. Nguyễn Đăng Toản
Tóm tắt:
Ước lượng điện trở roto và stato trong quá trình làm việc là cần thiết đối với các hệ truyền động
không cảm biến tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha ở vùng tốc độ thấp. Trong bài báo này một
thuật toán nơron sửa đổi đã được đề xuất để ước lượng điện trở roto và stato trong quá trình làm
việc. Ở đây luật cập nhật của mạng nơron có tốc độ học là một hàm thích nghi theo từng chu kỳ lấy
mẫu, hàm thích ngh...
11 trang |
Chia sẻ: quangot475 | Lượt xem: 427 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thuật toán học nơron sửa đổi để ước lượng điện trở roto và stato khi đang hoạt động cho truyền động động cơ không đồng bộ không cảm biến tốc độ, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
Số 17 39
THUẬT TOÁN HỌC NƠRON SỬA ĐỔI ĐỂ ƯỚC LƯỢNG ĐIỆN TRỞ
ROTO VÀ STATO KHI ĐANG HOẠT ĐỘNG CHO TRUYỀN ĐỘNG
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ KHÔNG CẢM BIẾN TỐC ĐỘ
A MODIFIED NEURAL LEARNING ALGORITHM FOR ONLINE ESTIMATION OF ROTOR
AND STATOR RESISTANCES IN SENSORLESS INDUCTION MOTOR DRIVES
Phạm Văn Tuấn, Phạm Hùng Phi, Nguyễn Thanh Sơn, Nguyễn Thế Công
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Ngày nhận bài: 5/10/2018, Ngày chấp nhận đăng: 20/12/2018, Phản biện: TS. Nguyễn Đăng Toản
Tóm tắt:
Ước lượng điện trở roto và stato trong quá trình làm việc là cần thiết đối với các hệ truyền động
không cảm biến tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha ở vùng tốc độ thấp. Trong bài báo này một
thuật toán nơron sửa đổi đã được đề xuất để ước lượng điện trở roto và stato trong quá trình làm
việc. Ở đây luật cập nhật của mạng nơron có tốc độ học là một hàm thích nghi theo từng chu kỳ lấy
mẫu, hàm thích nghi được xác định bằng mô hình mờ Mamdani. Kết quả mô phỏng cho thấy các
điện trở được ước lượng bằng mạng nơron với tốc độ học là hàm thích nghi được đề xuất có sai số
nhỏ so với điện trở roto và stato thực, nâng cao chất lượng của hệ truyền động động cơ không đồng
bộ không có cảm biến tốc độ.
Từ khóa:
Mạng nơron nhân tạo, điều khiển mờ, ước lượng điện trở roto, ước lượng điện trở stato.
Abstract:
Online estimation of rotor and stator resistance is essential for sensorless induction motor drives in
the low speed region. In this paper, a novel modified neural algorithm has been proposed for online
estimation of the rotor and stator resistance. Here the updated law of neural network with the
learning rate is an adaptive function for each sampling cycle, and the adaptive function is
determined by a Mamdani fuzzy model. The simulation results showed that the rotor and stator
resistance estimated by neural network with learning rate as the adaptive function with small error
compared to the real rotor and stator resistance, improving the quality of the sensorless driver for
induction motor.
Key words:
Artificial Neural Network (ANN), Fuzzy Logic control (FLC), rotor resistance estimation, stator
resistance estimation.
Danh mục các ký hiệu
Ký
hiệu
Giải thích ký hiệu
vm
rd Từ thông roto dọc trục tính từ mô
hình điện áp, hệ tọa độ gắn với stato
Ký
hiệu
Giải thích ký hiệu
vm
rq Từ thông roto ngang trục tính từ mô
hình điện áp, hệ tọa độ gắn với stato
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
40 Số 17
Ký
hiệu
Giải thích ký hiệu
s
sd Từ thông stato dọc trục, hệ tọa độ
gắn với stato
s
sq Từ thông stato ngang trục, hệ tọa độ
gắn với stato
im
rd Từ thông roto dọc trục tính từ mô
hình dòng điện, hệ tọa độ gắn với
stato
im
rq Từ thông roto ngang trục tính từ mô
hình dòng điện, hệ tọa độ gắn với
stato
sdV Điện áp stato dọc trục, hệ tọa độ gắn
với stato
sqV Điện áp stato ngang trục, hệ tọa độ
gắn với stato
sdi Dòng điện stato dọc trục, hệ tọa độ
gắn với stato
sqi Dòng điện stato ngang trục, hệ tọa
độ gắn với stato
1. MỞ ĐẦU
Hiện nay nghiên cứu về truyền động
không cảm biến tốc độ động cơ không
đồng bộ ba pha roto lồng sóc thu hút được
nhiều sự quan tâm trên thế giới bởi: khi
động cơ lớn, trục động cơ lớn, sử dụng
cảm biến tốc độ sẽ khó khăn cho lắp đặt
và có sai số lớn đặc biệt ở vùng tốc độ
thấp; giảm chi phí đáng kể cho hệ thống
phần cứng đo lường tốc độ; với các máy
và hệ truyền động điện làm việc trong môi
trường khắc nghiệt (nhiệt độ cao, nhiều
bụi) sử dụng cảm biến tốc độ sẽ không
thích hợp, dễ gây sai số, hỏng hóc [1]-[4].
Do vậy ước lượng chính xác tốc độ sẽ cải
thiện đáng kể đáng kể chất lượng của hệ
truyền động không cảm biến tốc độ với
các thuật toán điều khiển động cơ không
đồng bộ (Indirect Field Oriented Control/
FOC, Direct Torque Control/ DTC).
Mặt khác, các thuật toán ước lượng tốc độ
động cơ không đồng bộ phụ thuộc vào giá
trị điện trở roto và stato. Điện trở roto có
thể biến thiên tới 100% do sự thay đổi
nhiệt độ, tần số roto và lấy lại các thông
tin này với một mô hình nhiệt hoặc cảm
biến nhiệt độ là rất khó khăn, phức tạp và
các cảm biến nhiệt độ phải được gắn vào
các vị trí khác nhau của roto, điều đó có
thể không thực hiện được trong tất cả các
ứng dụng [5]-[10]. Điện trở stato cũng có
thể thay đổi 50% trong quá trình làm việc
của động cơ [5], [7], [10]. Do đó việc ước
lượng chính xác điện trở roto và stato
trong quá trình làm việc của động cơ sẽ
cải thiện và nâng cao chất lượng của hệ
truyền động không cảm biến tốc độ. Một
số thuật toán ước lượng điện trở roto đã
được nghiên cứu và thực hiện như thuật
toán thích nghi tham chiếu mô hình
(MRAS) của từ thông hoặc công suất
phản kháng đã được thực hiện ở [11],
[12], bộ lọc Kalman mở rộng [13], [14],
điều khiển trượt [15], [16], điều khiển mờ
[17]-[20]. Phương pháp ước lượng điện
trở roto trong quá trình làm việc của động
cơ sử dụng mạng nơron truyền thẳng
nhiều lớp đã được nghiên cứu và thực
hiện ở [7], [21] nhưng phương pháp ước
lượng điện trở này vẫn bị giới hạn là tốc
độ học được lựa chọn trước và không thay
đổi trong quá trình ước lượng. Do vậy,
nếu lựa chọn tốc độ học không phù hợp sẽ
dẫn đến quá trình huấn luyện mạng chậm
và sai số đầu ra của mạng lớn. Việc lựa
chọn tốc độ học phù hợp chủ yếu dựa vào
kinh nghiệm của người nghiên cứu.
Thuật toán ước lượng điện trở stato đã có
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
Số 17 41
những nghiên cứu được đề cập [22], [23]
dựa trên bộ quan sát Luenberger; bộ điều
khiển mờ [24], [25]; MRAS [26], [27] và
sử dụng mạng nơron hồi quy với tốc độ
học là hằng số [7]. Cấu trúc của bài báo
gồm 4 phần chính: phần 1 trình bày tổng
quan về một số phương pháp nhận dạng
điện trở roto và stato đã được thực hiện:
phần 2 trình bày ước lượng điện trở roto
với mạng nơron truyền thẳng nhiều lớp
với tốc độ học là một hàm thích nghi; ước
lượng điện trở stato với mạng nơron hồi
quy có tốc độ học cập nhật theo một hàm
thích nghi sẽ được trình bày ở phần 3; các
kết quả mô phỏng được trình bày trong
phần 4.
2. ƯỚC LƯỢNG ĐIỆN TRỞ ROTO
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ SỬ DỤNG
MẠNG NƠRON NHÂN TẠO
Theo [7] và [21], dựa vào mô hình tham
chiếu (mô hình điện áp) của động cơ
không đồng bộ, ta có từ thông của roto:
vm 'r
rd sd s sd s sd
m
vm 'r
rq sq s sq s sq
m
L
= V - R i dt - L i
L
L
= V - R i dt - L i
L
(1)
Từ thông stato được tính như sau:
s
sd sd s sd
s
sq sq s sq
V R i dt
V R i dt
(2)
Do điện áp một chiều cấp cho bộ nghịch
lưu bị nhấp nhô, khi qua khâu tích phân ở
(2) làm cho từ thông stato bị cộng dồn sai
số. Do vậy để loại bỏ sai số cộng dồn khi
tính toán từ thông stato, sử dụng bộ lọc
thông thấp nhiều cấp được trình bày trong
[28]. Thay thế phương trình (2) vào (1) và
rời rạc hóa hệ phương trình (1) ta có:
d1 1
1 1
vm s 'r
rd sd s s
m
vm s 'r
rq sq s sq
m
L
(k)= (k ) L i (k )
L
L
(k)= (k ) L i (k )
L
(3)
Mặt khác, các phương trình mô tả từ
thông roto theo mô hình thích nghi (mô
hình dòng điện) có dạng như sau:
d d
d
(1/ )
(1/ )
im im im
r r m sd r r r rq
im im im
rq r m sq rq r r r
T L i T dt
T L i T dt
(4)
Rời rạc hóa hệ phương trình (4) và qua
một số bước biến đổi ta có:
d 1 d 2
3
1 2 d
3
1 1
1
1 1
1
im im im
r r rq
sd
im im im
rq rq r
sq
k W k W k
W i k
k W k W k
W i k
(5)
Hàm bình phương sai số của từ thông
được viết như sau:
221 1
(k) (k) (k)
2 2
vm im
r rE (6)
Các trọng số của mạng W1, W3 được tìm
ra từ việc huấn luyện mạng sao cho hàm
bình phương sai số E là nhỏ nhất ([7],
[21]). W1, W3 được xác định như sau:
1 1 1 11W (k) W (k ) W (k)
(7)
3 3 3 31W (k) W (k ) W (k) (8)
Với:
1 1
T
vm im im
r r rW (k) ( k ) ( k ) ( k )
(9)
3 1
T
vm im
r r sW (k) ( k ) ( k ) i ( k )
(10)
Đặt: 1i i i(k) W (k) W (k ) (11)
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
42 Số 17
Hàm i(k) là tích sai lệch của trọng số hiệu
chỉnh i (i=1 hoặc 3) ở lần tính k và (k-1).
Từ đó xây dựng hàm hàm tốc độ học dựa
vào sai lệch i(k) sao cho tốc độ học thay
đổi theo hướng giảm sai lệch E của mạng
[30]:
Khi i(k) >0, mạng có tốc độ hội tụ
chậm, phải tăng tốc độ học;
Khi i(k) <0, mạng bị quá điều chỉnh,
phải giảm tốc độ học.
Từ đó trong nghiên cứu này sẽ đề xuất
một bộ điều khiển lô gic mờ sử dụng mô
hình mờ Mamdani với các đầu vào là các
tín hiệu i(k) và i(k) , đầu ra là giá trị
sai lệch của tốc độ học i (k) .
Hàm liên thuộc của đầu vào được chỉ ra ở
hình 1a, 1b. Hàm liên thuộc của đầu ra
được chỉ ra ở hình 2. Hình 3 là sơ đồ khối
của bộ điều khiển mờ để xác định tốc độ
học ở chu kỳ trích mẫu thứ k. Luật điều
khiển mô hình mờ chỉ ra trong bảng 1.
1
0.5
0
-0.1 -0.08 -0.02 0 0.02 0.04 0.10.080.06-0.04-0.06
NB NS ZE PS PB
ε
Hình 1a. Hàm liên thuộc của biến đầu vào ε
1
0.5
0
-0.1 -0.08 -0.02 0 0.02 0.04 0.10.080.06-0.04-0.06
NB NS ZE PS PB
Δ ε
Hình 1b. Hàm liên thuộc của biến đầu vào ∆ε
1
0.5
0
-0.01 -0.008 -0.002 0 0.002 0.004 0.010.0080.006-0.004-0.006
NB NS ZE PS PB
Δη
Hình 2. Hàm liên thuộc của biến đầu ra ∆ηi
Bảng 1. Luật của FLC
ε
∆ε
NB NS ZE PS PB
NB NB NB NS ZE PS
NS NB NS ZE PS PS
ZE NS NS ZE ZE PB
PS NS ZE PS PS PB
PB ZE ZE ZE PB PB
Hình 3. Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ
Giá trị tốc độ học ở chu kỳ trích mẫu thứ
k như sau:
1i i i(k) (k ) (k) (12)
Trọng số W1, W3 được hiệu chỉnh bằng
việc đào tạo dựa vào (7), (8); với
i (k) được xác định ở (12). Tốc độ học
được xác định ở (12) khác với tốc độ học
đã được đề cập ở các tài liệu [7], [21].
Điện trở roto được ước lượng như sau:
1(1-Wr
r
s
L )
R
T
(13)
3r
r
m s
L W
R
L T
(14)
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
Số 17 43
Ước lượng từ thông roto (3) nhạy cảm với
sự thay đổi của điện trở stato, đặc biệt là
vùng tốc độ thấp. Do vậy, để giảm thiểu
sai số trong ước lượng điện trở roto do sự
biến thiên điện trở stato, một bộ ước
lượng điện trở stato online sẽ được phân
tích, đề cập trong phần 3.
3. ƯỚC LƯỢNG ĐIỆN TRỞ STATO
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ SỬ DỤNG
MẠNG NƠRON NHÂN TẠO
Theo [7] ta có dòng stato được xác định:
4 5
6 7
4 5
6 7
1 1
1 1
1 1
1 1
* * im
sd sd rd
im
rq sd
* * im
sq sq rq
im
rd sq
i (k) W i (k ) W (k
W (k ) W V (k )
i (k) W i (k ) W (k )
W (k ) W V (k )
(15)
Hàm bình phương sai số của dòng điện
stato đo lường với dòng điện stato ước
lượng theo (15) được viết như sau:
22
2 2
1 1
2 2
*
s sE (k) i (k) i (k) (16)
Trọng số của mạng W4 được tìm ra từ việc
huấn luyện mạng sao cho cho hàm bình
phương sai số E2 là nhỏ nhất. W4 được
xác định như sau:
4 4 4 41W (k) W (k ) W (k) (17)
Với:
4 1
T
* *
s s sW (k) i (k) i (k) i (k )
(18)
Tương tự như phương pháp xây dựng
hàm tốc độ học ở mục 2 để ước lượng
điện trở roto. Tốc độ học 4 được cập
nhật như sau:
4 4 41(k) (k ) (k) (19)
Tốc độ học được xác định ở (19) khác với
tốc độ học đã được đề cập ở tài liệu [7],
[29]. Điện trở stato có thể được ước
lượng như sau:
2 241s s s m r r
s s
R W (T / L )( L R / L )
* ( L / T )
(20)
Ước lượng tốc độ sử dụng trong điều
khiển không cảm biến ở bài báo này được
kế thừa từ tài liệu [3] theo biểu thức (20)
dưới đây:
1
1
1
r r
vm im im
rq rq rd
w
vm im im
s rd rd rq
k k
k k k
T k k k
(21)
4. CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
Việc ước lượng điện trở roto và stato đặc
biệt có ý nghĩa ở vùng tốc độ thấp vì từ
thông ước lượng từ (3), (5) rất nhạy cảm
với điện trở stato và roto. Các kết quả mô
phỏng sẽ cho thấy ưu việt của phương
pháp trình bày trong phần 2 và 3 trong
vùng tốc độ này.
Hình 4 là sơ đồ khối của bộ truyền động
IFOC không cảm biến tốc độ với ước
lượng điện trở roto và stato.
Hình 4. Sơ đồ khối của bộ truyền động điện
động cơ không đồng bộ IFOC không cảm biến
tốc độ với ước lượng điện trở roto và stato
Thông số của động cơ mô phỏng được
cho trong bảng 2. Để mô phỏng hệ truyền
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
44 Số 17
động không cảm biến tốc độ với ước
lượng điện trở roto và stato, tác giả đã sử
dụng phần mềm Matlab/simulink. Giả
thiết trong quá trình mô phỏng, điện trở
roto và stato biến thiên 50% so với giá trị
ban đầu [6], [21]. Điều này dẫn đến sai
lệch giữa giá trị điện trở roto và stato thực
và giá trị điện trở roto và stato được đưa
vào bộ điều khiển. Điện trở roto biến
thiên từ 1,84 Ω đến 2,76 Ω, điện trở stato
biến thiên 1,99 Ω đến 2,99 Ω (quá trình
mô phỏng từ 0÷9 giây); tải TL=4,5 Nm
được đóng tại thời điểm t=1,5 giây, tốc độ
đặt = 15 rad/s.
Các kết quả mô phỏng trong các trường
hợp sau:
* Khi chưa có bộ ước lượng điện trở roto
và stato tác động vào bộ điều khiển không
cảm biến tốc độ: Giả thiết trong quá trình
làm việc điện trở roto động cơ tăng từ
1,84 đến 2,76 Ω (từ 0÷2 giây vẫn giữ 1,84
Ω, 2÷7 giây tăng từ 1,84÷2,76 Ω, 7÷9
giây giữ ở 2,76 Ω); điện trở stato tăng từ
1,99 đến 2,99 Ω (từ 0÷2 giây vẫn giữ 1,99
Ω, 2÷7 giây tăng từ 1,99÷2,99 Ω, 7÷9
giây giữ ở 2,99 Ω); nhưng các điện trở
roto và stato được đưa vào bộ điều khiển
vẫn giữ nguyên giá trị ban đầu.
Bảng 2. Các thông số của động cơ mô phỏng
TT Thông số Giá trị
1 Công suất định mức 2,2 kW
2 Điện áp định mức 400 V
3 Tần số định mức 50 Hz
4 Điện trở stato 1,99 Ω
5 Điện trở roto 1,84 Ω
6 Hỗ cảm 0,37 H
9 Số cực 2
10 Tốc độ định mức 2880 RPM
(a)
(b)
Hình 5(a), (b). Momen tải và momen điện từ
Momen điện từ và momen tải được chỉ ra
ở hình 5(a), 5(b): khi điện trở roto và stato
thay đổi xấp xỉ 50% biên độ momen điện
từ đập mạch xấp xỉ 17%. Hình 6(a) chỉ ra
tốc độ đặt, tốc độ thực và tốc độ ước
lượng trong toàn bộ thời gian mô phỏng;
từ 1-2 giây khi điện trở roto và stato chưa
thay đổi, tốc độ ước lượng bám tốc độ
thực và tốc độ đặt của động cơ, kể cả khi
đóng tải TL= 4,5 Nm tốc độ động cơ giảm
xuống nhưng tốc độ ước lượng vẫn bám
sát tốc độ thực; từ 2-9 giây khi điện trở
roto và stato biến thiên, tốc độ thực của
động cơ không bám tốc độ đặt, tốc độ ước
lượng bị giao động quanh giá trị tốc độ
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
Số 17 45
đặt. Hình 6(b) đã chỉ ra khi điện trở roto,
stato thay đổi xấp xỉ 50% so với các giá
trị ban đầu thì tốc độ thực không bám giá
trị tốc độ đặt, sai lệch xấp xỉ 0,60 rad/s
còn tốc độ ước lượng bị giao động quanh
tốc độ đặt, với biên độ đập mạch của ước
lượng tốc độ gần 1,0 rad/s.
(a)
(b)
Hình 6(a), (b): Tốc độ của động cơ bao gồm:
tốc độ đặt, tốc độ thật và tốc độ ước lượng
* So sánh ước lượng điện trở roto và stato
tốc độ học thích nghi với trường hợp sử
dụng tốc độ học là hằng số: Sau một số
phép thử chọn tốc độ học hằng số để ước
lượng điện trở roto và stato là 0,001 và
0,01.
(a)
(b)
Hình 7(a), (b). Điện trở roto và stato của động
cơ bao gồm: điện trở thực, điện trở ước lượng
* Khi có ước lượng điện trở roto và stato
tác động vào bộ điều khiển không cảm
biến tốc độ:
(a)
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
46 Số 17
(b)
Hình 8(a), (b). Momen tải và momen điện từ
Hình 9. Tốc độ của động cơ bao gồm: tốc độ
đặt, tốc độ thật, tốc độ ước lượng
Các kết quả mô phỏng trên hình 7(a), 7(b)
chỉ ra với thuật toán ước lượng đã được
đề xuất ở phần 2 và 3, điện trở roto và
stato được ước lượng chính xác với sai số
rất bé so với giá trị điện trở thực, hội tụ
nhanh hơn so với trường hợp tốc độ học
là hằng số. Momen điện từ và momen tải
được chỉ ra ở hình 8(a), 8(b): khi điện trở
roto và stato thay đổi xấp xỉ 50%, có bộ
ước lượng điện trở roto và stato tác động
vào bộ điều khiển, biên độ momen điện từ
đập mạch xấp xỉ 10%. Hình 9 đã chỉ ra
việc ước lượng điện trở roto và stato
chính xác (với phương pháp đã được đề
xuất ở phần 2 và 3) dẫn đến tốc độ ước
lượng bám sát với tốc độ thực của động
cơ, qua đó nâng cao chất lượng của hệ
truyền động không cảm biến tốc độ.
5. KẾT LUẬN
Bài báo đã đề xuất một phương pháp mới
để ước lượng điện trở roto và stato động
cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc sử
dụng mạng nơron nhân tạo với hàm tốc độ
học được xây dựng từ một bộ điều khiển
mờ theo mô hình Mamdani. Kết quả đã
chỉ ra ước lượng điện trở roto và stato với
phương pháp được đề xuất có độ chính
xác cao, đồng thời cũng đã minh chứng
được ước lượng điện trở roto và stato góp
phần nâng cao chất lượng hệ truyền động
không cảm biến tốc độ ở vùng tốc độ
thấp. Ngoài ra, phương pháp ước lượng
này còn được sử dụng để xác định điện
trở roto và stato cho một dãy động cơ
không đồng bộ mà không phải lựa chọn
tốc độ học riêng cho từng động cơ. Hướng
phát triển tiếp theo của nhóm tác giả là sử
dụng các điện trở được ước lượng ứng
dụng cho điều khiển không cảm biến tốc
độ với phương pháp điều khiển nhạy cảm
với các thông số động cơ như điều khiển
dự báo (Model Predictive Control/
MPC), nhằm đánh giá hiệu quả của
phương pháp nghiên cứu; đồng thời phát
triển thuật toán nhận dạng các tham số
khác như điện cảm roto, điện cảm stato và
hỗ cảm nhằm nâng cao hơn nữa chất
lượng hệ truyền động không cảm biến tốc
độ động cơ không đồng bộ.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
Số 17 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Glumineau and J. de L. Morales, Sensorless AC electric motor control, Robust advanced design
techniques and applications. Springer International Publishing Switzerland, 2015.
[2] A. Iqbal and M. R. Khan, “Sensorless control of a vector controlled three-phase induction motor
drive using artificial neural network,” 2010 Jt. Int. Conf. Power Electron. Drives Energy Syst. 2010
Power India, 2010.
[3] P. Văn Tuấn, P.H. Phi, N.T. Sơn, and N.T. Công, “Ước lượng tốc độ động cơ không đồng bộ ba
pha sử dụng mạng Nơron nhân tạo,” Chuyên san Tự động hóa ngày nay 4-2014, pp. 62–66,
2014.
[4] M. Bhandari, S. Gavade, and S. H. Shwetha, “Model Reference Adaptive Technique for Sensorless
Speed Control of Induction Motor Using MATLAB \ SIMULINK,” Int. J. Emerg. Technol. Comput.
Sci. Electron., vol. 14, no. 2, pp. 112–115, 2015.
[5] Baburaj Karanayil, Parameter Identification for Vector Controlled Induction Motor Drives Using
Artificial Neural Networks and Fuzzy Principles. Theris submitted to The University of New South
Wales for degree of Doctor of Philosophy, School of Electrical Engineering and
Telecommunications, 2005.
[6] R. Krishnan and F. C. Doran, “Study of parameter sensitivity in high-performance inverter-fed
induction motor drive systems,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. IA-23, no. 4, pp. 623–635, 1987.
[7] B. Karanayil, M. F. Rahman, and C. Grantham, “Online stator and rotor resistance estimation
scheme using artificial neural networks for vector controlled speed sensorless induction motor
drive,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 54, no. 1, pp. 167–176, 2007.
[8] K. Akatsu and A. Kawamura, “Online rotor resistance estimation using the transient state under
the speed sensorless control of induction motor,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 15, no. 3, pp.
553–560, 2000.
[9] R. Marino, S. Peresada, and P. Tomei, “On-line rotor resistance estimation for induction motors,”
IEEE Trans. Control Syst. Technol., vol. 8, no. 3, pp. 570–579, 2000.
[10] P. H. Atos, A. F. Odor, and A. M. Agyar, “Parameter Sensitivity Analysis of an Induction Motor,”
Hungarian J. Ind. Chem. veszprém, vol. 39, no. 1, pp. 157–161, 2011.
[11] F.L. Mapelli, A. Bezzolato, and D. Tarsitano, “A rotor resistance MRAS estimator for induction
motor traction drive for electrical vehicles,” Proc. - 2012 20th Int. Conf. Electr. Mach. ICEM 2012,
pp. 823–829, 2012.
[12] Y. Bensalem, “A Sensorless Neural Model Reference Adaptive Control for Induction Motor Drives,”
2009 Int. Conf. Signals, Circuits Syst. A, pp. 1–6, 2009.
[13] G. Lin and Q. Wan, “Estimation of Rotor Resistance of Induction Motor Based on Extended
Kalman Filter,” Adv. CSIE, vol. 2, pp. 193–198, 2012.
[14] M. A. and Ouhrouche, “Estimation of speed, rotor flux and rotor resistance in cage induction
motor using the EKF algorithm,” pp. 1–20, 2002.
[15] S. Yang, R. Sun, P. Cao, Z. Xie, and X. Zhang, “Sliding-mode observer based rotor resistance
updating method for indirect vector controlled induction motor,” 2017 EEE Transp. Electrif. Conf.
Expo, Asia-Pacific, ITEC Asia-Pacific, 2017.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
48 Số 17
[16] T. Ritu, K. Sudhir Y, and R. Bharat Singh, “Estimation of Rotor and Stator Resistance for
Induction Motor Drives using Second order of Sliding Mode Controller,” J. Eng. Sci. Technol. Rev.,
no. 10 (6) (2017) 9-15, pp. 9–15, 2017.
[17] E.A. Alradadi, “A simple and Efficient Method for a Based Fuzzy Logic Speed Controller and Rotor
Resistance Estimation of an Indirect Vector Controlled Induction Motor Drive,” pp. 1–10.
[18] E.A. Alradadi, “An Efficient Method for a Based Fuzzy Logic Speed Controller and Rotor Resistance
Estimation of an Indirect Vector Controlled Induction Motor Drive,” pp. 1–8.
[19] M.T. Cao and H. Huy, “Rotor Resistance Estimation Using Fuzzy Logic for High Performance
Induction Motor Drives,” Proc. 24th Annu. Conf. IEEE Ind. Electron. Soc. Aachen, pp. 303–308,
1998.
[20] S.A.A. Rizvi and M. B. Kadri, “Online adaptation of rotor parameters using fuzzy logic in indirect
field oriented vector control of AC induction drives,” 2013 IEEE 9th Int. Conf. Emerg. Technol.,
2013.
[21] A. Chitra and S. Himavathi, “A modified neural learning algorithm for online rotor resistance
estimation in vector controlled induction motor drives,” Front. Energy, vol. 9, no. 1, pp. 22–30,
2015.
[22] C. Djamila, M. Yahia, and T. Ali, “Simultaneous Estimation of Rotor Speed and Stator Resistance
in Sensorless Indirect Vector Control of Induction Motor Drives Using a Luenberger Observer,”
Int. J. Comput. Sci. Issues, vol. 9, no. 3 (2), pp. 325–335, 2012.
[23] M. Jouili, Y. Agrebi, Y. Koubaa, and M. Boussak, “A Luenberger state observer for simultaneous
estimation of speed and stator resistance in sensorless IRFOC induction motor drives,” 16th Int.
Conf. Sci. Tech. Autom. Control Comput. Eng. STA 2015, pp. 898–904, 2015.
[24] C.M.F. S. Reza, D. Islam, and S. Mekhilef, “Stator resistance estimation scheme using fuzzy logic
system for direct torque controlled induction motor drive,” J. Intell. Fuzzy Syst., vol. 27, no. 4, pp.
1–8, 2014.
[25] B.K. Bose and N. R. Patel, “Quasi-fuzzy estimation of stator resistance of induction motor,” IEEE
Trans. power Electron., vol. 13, no. 3, pp. 401–409, 1998.
[26] V. Vasić, S.N. Vukosavic, and E. Levi, “A Stator Resistance Estimation Scheme for Speed
Sensorless Rotor Flux Oriented Induction Motor Drives,” IEEE Trans. Energy Convers., vol. 18, no.
4, pp. 476–483, 2003.
[27] M. Rashed, F. Stronach, and P. Vas, “A New Stable MRAS-Based Speed and Stator Resistance
Estimators for Sensorless Vector Control Induction Motor Drive at Low Speeds,” Ind. Appl. Conf.
2003. 38th IAS Annu. Meet. Conf. Rec., vol. 2, pp. 1181–1188 vol.2, 2003.
[28] M. Koteich, “Flux estimation algorithms for electric drives: a comparative study,” 2016 3rd Int.
Conf. Renew. Energies Dev. Ctries., 2016.
[29] H.H. Vo, P. Brandstetter, C.S.T. Dong, and T. C. Tran, “Speed estimators using stator resistance
adaption for sensorless induction motor drive,” Adv. Electr. Electron. Eng., vol. 14, no. 3, pp.
267–273, 2016.
[30] N.C. Định and N.T. Hải, Điều khiển phi tuyến trên cơ sở mạng nơ ron nhân tạo. Hà Nội: Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật, 2012.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
(ISSN: 1859 - 4557)
Số 17 49
Giới thiệu tác giả:
Tác giả Nguyễn Thế Công nhận bằng Tiến sĩ Kỹ thuật điện năm 1994 tại Viện
Bách khoa Grenoble - Cộng hòa Pháp.
Lĩnh vực nghiên cứu: động cơ truyền động thẳng, nguồn đóng cắt, phong điện,
năng lượng mặt trời.
Tác giả Phạm Hùng Phi nhận bằng Đại học ngành máy điện - khí cụ điện năm
1982; Thạc sỹ Kỹ thuật điện tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội năm 1999;
Tiến sỹ Kỹ thuật điện tại Tổng hợp Laval, Canada năm 2005. Hiện tác giả là
Trưởng Bộ môn Thiết bị điện - Điện tử, Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa
Hà Nội.
Lĩnh vực nghiên cứu: máy điện, điều khiển máy điện.
Tác giả Phạm Văn Tuấn nhận bằng Đại học ngành thiết bị điện - điện tử năm
2008, Thạc sỹ Kỹ thuật điện năm 2012 tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Hiện nay tác giả là giảng viên Khoa Điện, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật
Vinh và là nghiên cứu sinh Bộ môn Thiết bị điện - Điện tử, Viện Điện, Trường
Đại học Bách khoa Hà Nội.
Lĩnh vực nghiên cứu: máy điện, điều khiển máy điện.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- pdf_2019m03d018_14_21_6_2296_2132787.pdf