Một cách tiếp cận mới trong xây dựng mô hình động học và điều khiển cho động cơ tự nâng không lõi thép

Tóm tắt

Nội dung của bài báo phân tích quá trình sinh mô men quay và lực
nâng ngang trục của động cơ tự nâng không dùng lõi thép theo
nguyên lý lực Lorentz khi ta cung cấp cho cuộn dây stator động cơ
hai loại dòng điện: dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều.
Dòng điện xoay chiều tạo ra mô men quay và dòng điện một chiều
tạo ra lực nâng ngang trục. Mô hình động cơ tự nâng không lõi thép
được thiết kế và chế tạo trong nghiên cứu này có từ trường rotor tập
trung và dây quấn stator phân tán. Đây là điểm khác biệt với các mô
hình nghiên cứu trước đây trong đó rotor có từ trường phân bố và
stator có dạng 12 thanh dẫn. Loại động cơ mới trong nghiên cứu của
bài báo này sử dụng lý thuyết điều khiển véc tơ của máy điện xoay
chiều để xây dựng mô hình điều khiển. Ở động cơ này, lực nâng
ngang trục sẽ được duy trì liên tục nhờ bổ sung dòng điện một chiều
đủ lớn để giữ cho rotor chống lại các nhiễu do lực ly tâm gây ra khi
động cơ quay và các nhiễu do lực cản của rotor. Cấu trúc điều khiển
cho động cơ tự nâng không dùng lõi thép được thiết kế theo dạng
mạch vòng, trong đó mạch vòng bên trong là vòng điều khiển dòng
điện được thiết kế theo cấu trúc điều khiển “bang-bang”, còn mạch
vòng ngoài có hai kênh: kênh điều khiển vị trí ngang trục và kênh
điều khiển tốc độ. Kênh điều khiển vị trí sử dụng bộ điều khiển PD
cấu trúc song song và kênh tốc độ sử dụng bộ điều khiển PI. Kết quả
mô phỏng cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và có khả năng chống
nhiễu gây sai lệch vị trí rotor.