Đồ án tốt nghiệp - Tìm hiểu phương pháp điều chế Vec-tơ không gian trong điều khiển động cơ PMSM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Tên đề tài

TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ
VEC-TƠ KHÔNG GIAN TRONG ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ PMSM

SVTH : TRẦN THẠCH BẢO
MSSV: 19145342
SVTH: PHẠM ANH TUẤN
MSSV: 19145499
GVHD: ThS. BÙI THIỆN VƯƠNG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2023

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô Trường
Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt kiến thức chuyên sâu
trong suốt 4 năm học vừa qua.
Đặc biệt, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới ThS. Bùi Thiện Vương, người đã
trực tiếp hướng dẫn chúng tôi trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Nhờ sự chỉ bảo
tận tâm và góp ý tận tình của thầy, chúng tôi đã có những cải tiến đáng kể trong nghiên
cứu của mình.
Chúng tôi cũng xin cảm ơn ban lãnh đạo nhà trường đã hỗ trợ và tạo điều kiện thuận
lợi cho chúng tôi hoàn thành khóa luận.
Cuối cùng, chúng tôi xin cảm ơn gia đình, anh chị đồng nghiệp và bạn bè đã luôn
ủng hộ và động viên chúng tôi trong quá trình học tập và thực hiện đồ án này.
Đồ án đã hoàn thành nhờ sự nỗ lực của chúng tôi và sự hướng dẫn tận tình của giảng
viên. Tuy nhiên, chúng tôi nhận thức rằng với kiến thức còn hạn chế, có thể không tránh
khỏi những thiếu sót. Do đó, chúng tôi rất mong nhận được sự góp ý từ quý thầy cô để
hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

i

TÓM TẮT
Đồ án này tập trung vào tìm hiểu phương pháp điều khiển Field Oriented Control
(FOC) cho động cơ không chổi than PMSM. Trong điều khiển FOC, dòng tham chiếu trục
trực giao id_ref được xem như bằng không, từ đó đẩy dòng vector không gian trong hướng
vuông góc. Vì chỉ có dòng trục vuông góc tạo ra momen hữu ích, điều này làm tăng hiệu
suất momen của hệ thống. Bộ điều khiển PI được sử dụng để điều chỉnh dòng điện động
cơ và đảm bảo đáp ứng nhanh chóng và ổn định đối với biến đổi tải. Đồng thời tìm hiểu
phương pháp SVPWM để nâng cao hiệu suất và hiệu quả điều khiển bằng cách cung cấp
điện áp đầu ra chính xác hơn, tận dụng tối đa nguồn điện DC. Vi xử lý STM32F401RE
được sử dụng làm bộ điều khiển chính, giúp thực hiện các thuật toán FOC, PI control và
SVPWM để điều khiển động cơ PMSM một cách hiệu quả và ổn định. Loadcell được áp
dụng để đo lường momen tải, cung cấp thông tin quan trọng về tải đối với hệ thống, giúp
điều chỉnh điện áp và dòng điện động cơ phù hợp và đáp ứng yêu cầu từ tải.
Từ khóa: PMSM motor, Field Oriented Control (FOC),
...

...
ermanent magnet flux linkage [Wb]

R = 15e-2

% Stator resistance per phase [Ohm]

L = 8e-3

% Stator inductance per phase [H]

tr = 1

% rise time [s]

anpha = 2.2/tr % bandwidth
Jm = 0.0027 % Rotor inertia [kg*m^2]
%Dm Rotor damping [N*m/(rad/s)] %% Inverter
Vdc = 12

% DC voltage [V]

%% Controller parameters
id_ref = 0 % id_ref constant
I

kt = ke % torque constant
iq_ref = (T_m*2)/(3*kt) % iq_ref constant
Rotor_speed = 2 %rad
%% Current controllers of dq-trục (PI controller)
Kp_id = anpha*L/2 % d-trục proportional gain
Ki_id = anpha*R/2 % d-trục integral gain
Kp_iq = anpha*L/2 % q-trục proportional gain
Ki_iq = anpha*R/2 % q-trục integral gain

II

PHỤ LỤC 2
Code Arduino Loadcell + HX711 + LCD
#include HX711.h
#include LiquidCrystal_I2C.h
#define DEBUG_HX711
#define CALIBRATION_FACTOR_1 8780.0
#define CALIBRATION_FACTOR_2 8780.0
HX711 scale1, scale2
LiquidCrystal_I2C lcd (0x27,16,2)
// HX711 circuit wiring
const int LOADCELL_DOUT_PIN_1 = 3
const int LOADCELL_SCK_PIN_1 = 2
const int LOADCELL_DOUT_PIN_2 = 4
const int LOADCELL_SCK_PIN_2 = 5
//float gravity = 10 // Gia tốc trọng trường (m/s^2)
float arm = 0.09 // Cánh tay đòn (m)
************************************************************
void setup()
{
(100)
Serial.begin(9600)
//Khai bao chan cam bien
scale1.begin(LOADCELL_DOUT_PIN_1, LOADCELL_SCK_PIN_1)
scale2.begin(LOADCELL_DOUT_PIN_2, LOADCELL_SCK_PIN_2)
III

// áp dụng giá trị hiệu chuẩn
scale1.set_scale(CALIBRATION_FACTOR_1)
scale2.set_scale(CALIBRATION_FACTOR_2)
// Initialize the tare
//Giả sử không có quả cân nào trên cân khi khởi động, hãy đặt lại cân về 0
scale1.tare()
scale2.tare()
lcd.init()
lcd.backlight()
lcd.clear()
lcd.setCursor(1, 0)
lcd.print( MOMENT SCALE )
(100)
}
************************************************************
void loadcell_1()
{
(100)
float mass1 = scale1.get_units() // Lấy giá trị đọc được từ cân (kg)
float moment1 = mass1*arm // Tính moment bằng khối lượng cân được (N.m)
lcd.setCursor(0, 0)
lcd.print(T_m1:)
lcd.print(moment1, 2)
lcd.print( N.m)
IV

}
//=======================================================//
void loadcell_2()
{
(100)
float mass2 = scale2.get_units() // Lấy giá trị đọc được từ cân (kg)
float moment2 = mass2*arm // Tính moment bằng khối lượng cân được (N.m)
lcd.setCursor(0, 1)
lcd.print(T_m2:)
lcd.print(moment2, 2)
lcd.print( N.m)
}
void loop()
{
loadcell_1()
loadcell_2()
}

V