Mô hình hóa hệ thống máy phát SRG - Điêzen

Bài báo đưa ra phương pháp mô hình hóa máy phát điện từ kháng được thực hiện trong các chương

trình Excel, Elcut và Matlab - Simulink. Chương trình Elcut sử dụng để tính toán điện từ trường trong

máy phát từ kháng bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Sau khi thực hiện tính toán từ trường là sử

dụng một công cụ trực quan LabelMover trong Ecut, kết quả tính toán trong chương trình Elcut là sự

phụ thuộc của mômen và từ thông của máy phát vào góc quay của rotor và dòng điện trong dây quấn

stator. Tiếp theo là việc tính toán, lựa chọn và xây dựng đặc tính cơ của động cơ điêzen, sau đó mô

phỏng tổ hợp động cơ - máy phát từ kháng trong môi trường Matlab - Simulink. Dòng điện đầu ra của

máy phát điện được nạp cho ăcquy của tàu biển. Các kết quả nhận được từ mô phỏng trên Matlab/

Simulink và thư viện SimPowerSystems là các thông số đóng - cắt cho máy phát điện từ kháng.

pdf 7 trang yennguyen 3020
Bạn đang xem tài liệu "Mô hình hóa hệ thống máy phát SRG - Điêzen", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Mô hình hóa hệ thống máy phát SRG - Điêzen

Mô hình hóa hệ thống máy phát SRG - Điêzen
LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017 13
MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG MÁY PHÁT SRG - ĐIÊZEN
MODELING OF THE SYSTEM SWITCHED RELUCTANCE 
GENERATOR - DIESEL
Phạm Công Tảo1,2, Nguyễn Phương Tỵ1,2, Phạm Thị Hoan1
Email: tao.phamcong@gmail.com
1Trường Đại học Sao Đỏ 
2Trường Đại học Bách khoa miền Nam Liên bang Nga
Ngày nhận bài: 07/11/2017 
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 17/12/2017 
Ngày chấp nhận đăng: 28/12/2017
Tóm tắt 
Bài báo đưa ra phương pháp mô hình hóa máy phát điện từ kháng được thực hiện trong các chương 
trình Excel, Elcut và Matlab - Simulink. Chương trình Elcut sử dụng để tính toán điện từ trường trong 
máy phát từ kháng bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Sau khi thực hiện tính toán từ trường là sử 
dụng một công cụ trực quan LabelMover trong Ecut, kết quả tính toán trong chương trình Elcut là sự 
phụ thuộc của mômen và từ thông của máy phát vào góc quay của rotor và dòng điện trong dây quấn 
stator. Tiếp theo là việc tính toán, lựa chọn và xây dựng đặc tính cơ của động cơ điêzen, sau đó mô 
phỏng tổ hợp động cơ - máy phát từ kháng trong môi trường Matlab - Simulink. Dòng điện đầu ra của 
máy phát điện được nạp cho ăcquy của tàu biển. Các kết quả nhận được từ mô phỏng trên Matlab/
Simulink và thư viện SimPowerSystems là các thông số đóng - cắt cho máy phát điện từ kháng.
Từ khóa: Máy phát điện từ kháng; mô hình toán học của máy phát điện từ kháng; động cơ điêzen.
Abstract
The paper presents method modeling of the Switched Reluctance Generator (SRG), implemented in 
program Excel, complex software Elcut and Matlab - Simulink. Program Elcut used to calculate the 
electromagnetic field in SRG by finite element method. After performing the successive calculations 
of the magnetic field using a visual tool LabelMover, the result of calculation in the program Elcut is 
dependence of the torque and the magnetic flux of the generator from rotation angle of the rotor relative 
to the stator and current of the stator winding. The next task is the calculation and selection, build the 
mechanical properties of the diesel engine, then modeling the complex motor - switched reluctance 
generator in Matlab - Simulink. The output current of the generatorcurrent to charge ship’s batteries. 
The modeling results obtained from Matlab/Simulink and SimPowerSystems library are the switching 
parameters for switched reluctance generator.
Keywords: Switched Reluctance Generator (SRG); mathematical model SRG; diesel engine.
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Máy điện từ trở thay đổi là máy điện được biết đến 
từ những năm 90 của thế kỷ 19 nhưng nó không 
phát triển và không được áp dụng vì có những 
nhược điểm như độ nhấp nhô của mômen, gây ra 
tiếng ồn khi công tác, khó thực hiện việc điều khiển. 
Tuy nhiên, những năm gần dây do sự phát triển 
của công nghệ bán dẫn và vi điều khiển, người ta 
bắt đầu quan tâm tới việc nghiên cứu và đưa vào 
ứng dụng.
Máy phát điện từ kháng có một chuỗi các ưu điểm 
sau: cấu tạo đơn giản (trong rotor không có dây 
quấn, không có tiếp xúc điện giữa chổi than và cổ 
góp), hiệu suất cao, quán tính của rotor bé nên kết 
cấu bền vững phù hợp cả với những máy có tốc 
độ quay cao, mômen khởi động lớn và chịu quá tải 
ngắn hạn tốt, làm việc tin cậy. Khả năng tối ưu chế 
độ làm việc theo sự thay đổi tốc độ và tải, sự thực 
hiện hệ thống điều khiển tương đối đơn giản [1].
Việc cần có một nguồn dòng xoay chiều điện áp 
cao, công suất lớn để nạp điện cho các tổ ăcquy 
trên các loại tàu thủy hay các thiết bị di động rất 
cần thiết. Việc nghiên cứu một tổ hợp máy phát 
điêzen làm nguồn nạp cho các tổ ăcquy di động 
trên tàu đã được đề cập [2], tuy nhiên tổ hợp 
nạp ăcquy trên biển có điện áp cao, công suất 
lớn tổ hợp máy phát xoay chiều - điêzen không 
phù hợp. 
Đã có nhiều công trình nghiên cứu về máy phát 
từ kháng như nghiên cứu về tính chất của hệ máy 
phát SRG - tuabin gió [3], hoặc chỉ dừng lại ở
14
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017
phân tích đặc tính động học của máy phát điện từ 
kháng [4], máy phát điện từ kháng ứng dụng trong 
năng lượng gió [5]. 
Đến nay chưa có công trình nào nghiên cứu về 
tính chất của tổ hợp máy phát từ kháng - động cơ 
điêzen làm nguồn di động nạp điện cho các bộ 
ăcquy trên các tàu thủy của đội tàu hàng hay các 
tàu của quân chủng hải quân. Xuất phát từ điều 
đó, bài báo này thực hiện nghiên cứu tổ hợp máy 
phát từ kháng - động cơ điêzen làm nguồn nạp 
di động cho các tổ ăcquy của các loại tàu thủy và 
những đối tượng dùng ăcquy di động. Nội dung 
cơ bản của bài báo là xây dựng mô hình toán hệ 
thống và kiểm nghiệm bằng thực hiện mô phỏng 
trên Matlab. 
2. MÁY PHÁT TỪ KHÁNG
2.1. Cấu tạo của máy phát từ kháng
Khác với máy đồng bộ thông thường, cả rotor và 
stator của máy phát từ kháng đều có cực lồi như 
hình 1.
 a) b)
Hình 1. Cấu tạo của máy phát điện từ kháng
Cực lồi cấu tạo thế này rất có lợi trong việc chuyển 
đổi năng lượng điện từ. Trên mỗi cực của stator 
đều có một cuộn dây, các cuộn dây trên các cực 
đối nhau được nối tiếp với nhau. Tám cuộn dây 
trong hình được nhóm lại với nhau thành 4 góc 
pha khi có một sự chuyển đổi cấp điện độc lập 
cho 4 pha. Rotor gồm nhiều lớp ép lại với nhau mà 
không có cuộn dây hoặc nam châm, vì vậy mà giá 
thành sản xuất rẻ hơn. Máy có cấu tạo như trên 
hình 1, stator có 6 cực và rotor 4 cực. Đây là cấu 
tạo được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, vẫn có máy 
có cấu tạo với số cực stator và rotor khác.
2.2. Nguyên lý hoạt động
Trước hết ta xem xét hai khái niệm quan trọng của 
máy phát từ kháng.
1. Vị trí đồng trục (Aligned position)
2. Vị trí lệch trục (Unaligned position)
Như chỉ ra ở hình 1, ta thấy khi hai cực lồi của 
stator và rotor nằm ở vị trí mà trục của chúng trùng 
nhau người ta gọi là vị trí đồng trục, đó là vị trí từ 
trở giữa cực từ stator và răng của rotor là nhỏ 
nhất, còn khi hai cực của stator và rotor lệch nhau 
hoàn toàn và không có phần thiết diện nào chồng 
lên nhau, đó là vị trí lệch trục, vị trí này là vị trí từ 
trở giữa cực stator và rotor là lớn nhất. Để xét 
hoạt động của loại máy này ta lấy ví dụ loại động 
cơ có số cực giữa stator và rotor là 6/4 (hình 1). 
Giả sử các cực r1 và r1’ của rotor và các cực c, 
c’ của stator đang ở vị trí đồng trục hình 1a. Bây 
giờ đưa dòng điện kích thích vào cuộn dây pha A, 
dòng điện này sinh ra từ thông móc vòng qua các 
cực a-a’ stator và các cực r2, r2’ của rotor một cách 
tương ứng. Do rotor luôn có xu hướng quay về 
phía có độ từ cảm lớn nhất tức là từ trở nhỏ nhất 
nên rotor lúc này sẽ quay hướng đến vị trí đồng 
trục a-a’ và r2-r2’. Khi chúng đã ở vị trí này thì dòng 
điện kích thích pha A bị ngắt và vị trí các cực như 
ở hình 1b.
Bây giờ đưa dòng kích từ vào cuộn dây pha B, 
dòng này lại sinh ra từ thông móc vòng qua các 
cực b-b’ và r1-r1’ một cách tương ứng, rotor lại 
được kéo quay theo chiều kim đồng hồ đưa r1-r’1 
hướng về vị trí cân bằng với b-b’. Tiếp tục cấp 
dòng điện cho cuộn dây pha C thì r2-r2’ lại quay 
theo chiều kim đồng hồ hướng về c-c’. Cứ như 
vậy, bằng cách cấp điện lần lượt cho các cuộn dây 
theo thứ tự A, B, C động cơ sẽ liên tục quay theo 
chiều kim đồng hồ.
2.3. Nguyên lý điều khiển
Do chiều quay của máy phát phụ thuộc vào thứ 
tự phát xung, do đó chế độ làm việc của máy phát 
sẽ được quyết định bởi dấu của mômen. Giả sử 
động cơ là tuyến tính, lúc đó có phương trình của 
mômen: 
 (1)
Từ phương trình này ta thấy dấu của mômen phụ 
thuộc vào đại lượng . Căn cứ vào đặc tính 
biến thiên từ cảm theo góc quay ta phải đưa xung 
điều khiển vào vùng từ cảm tăng thì mômen sẽ 
mang dấu dương. Giá trị trung bình của mômen 
có thể thay đổi bằng cách thay đổi độ lớn dòng 
điện chạy trong cuộn dây stator hoặc thay đổi góc 
dẫn θ. 
θd
dLiM e
2
2
1
=
L
θd
dLL
LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017 15
Thông thường để đơn giản người ta thực hiện 
thay đổi dòng điện mà không thay đổi góc dẫn. 
Điều này yêu cầu bộ điều khiển phải bám theo tín 
hiệu đặt một cách nhanh chóng tránh rơi vào vùng 
mômen âm.
Điều khiển vòng kín là cần thiết để tối ưu hóa góc 
chuyển mạch của điện áp đặt vào cuộn dây. Các 
pha stator được chuyển đổi bằng tín hiệu tạo ra từ 
một trục định vị vị trí rotor như các thiết bị có sử 
dụng cảm biến Hall hoặc cảm biến quang. Trên 
hình 2 là sơ đồ điều khiển của máy phát SRG.
D1
Hình 2. Sơ đồ điều khiển của máy phát SRG
Trên sơ đồ: Ue: điện áp nguồn nuôi trong thời gian 
khởi động; USRG, ISRG: điện áp và dòng điện của 
SRG; ISRGA, ISRG B, ISRG C: dòng điện trên các pha 
A, B, C của máy phát SRG; RT: tải điện; UKT, IKT: 
điện áp và dòng điện kích từ; IKTA, IKTB, IKT C: dòng 
điện kích từ trên các pha A, B, C; C1, C2, C3: các 
tụ điện; VT1÷VT6: các khóa thysistor; L: điện cảm; 
D1, D2: điôt; ITV: dòng điện trở về; UR: điện áp đầu ra 
của máy phát [4].
Các cuộn dây 3 pha, pha A, pha B và pha C của 
máy phát SRG được kết nối với mạch nửa cầu 
không đối xứng sử dụng các van bán dẫn thyristor 
và điôt. Nguồn 1 chiều Ue được lấy từ pin hoặc 
ăcquy là nguồn kích từ trong quá trình khởi động 
ban đầu. Khi cấp nguồn điện kích từ Ue cho cuộn 
dây các pha A, B, C, xuất hiện dòng điện kích từ 
Ikt, dòng điện này chia ra và chạy vào các pha A, 
B, C lần lượt là IKT A, IKT B, IKT C. Giả sử trên pha A: 
Giai đoạn 1 nếu cả hai khóa VT1 và VT2 đều mở 
thì dòng điện IKT A đi qua khóa VT1 qua cuộn dây 
và qua VT2 và trở về âm nguồn, lúc đó cuộn dây 
pha A được kích thích, điện áp pha A là UA> 0. Giai 
đoạn 2, nếu khóa VT1 ngắt và khóa VT2 mở thì 
dòng sẽ đi qua điôt (điôt nối song song phía bên 
trái VT2) đi qua cuộn dây và qua VT2, khi đó UA= 0 
và năng lượng được tích lũy trong mạch từ. Giai 
đoạn 3, cả hai khóa VT1, VT2 đều khóa lại thì dòng 
đi qua 2 điôt trên pha A, dòng điện đi từ phía âm 
nguồn đến dương nguồn, khi đó UA< 0, đây chính 
là giai đoạn máy phát phát năng lượng. Sử dụng 
điôt D để dẫn nguồn nuôi vào các pha và ngăn 
dòng điện chạy ngược từ tải về nguồn Ue. Khi máy 
phát phát điện thì dòng điện từ các pha, một phần 
qua điôt D1 trở về để kích thích cuộn dây stator, 
phần còn lại qua mạch lọc (gồm 2 tụ C2, C3 và 
cuộn dây điện cảm L) trước khi phát điện cho tải 
RT. Điôt D1 cũng có tác dụng để tránh dòng điện 
chạy từ nguồn Ue đến tải điện.
3. MÔ HÌNH TOÁN CỦA TỔ HỢP MPTK - ĐỘNG 
CƠ ĐIÊZEN
3.1. Mô hình toán của máy phát SRG
Tính chất động học của hệ thống MPTK - động cơ 
điêzen gồm các phương trình sau: 
ở đây: k: thứ tự các pha, k = 1 ÷ m; yk: thông 
lượng mạch từ thứ k qua cuộn dây; uк: điện áp 
trong cuộn dây thứ k; ik: dòng điện thứ k trong 
cuộn dây; rk: điện trở tác dụng thứ k trong cuộn 
dây; w: tần số góc quay của rotor; J: mômen quán 
tính tổng của rotor và tải; Z2: số răng rotor; М, Мс: 
mômen điện từ của máy phát và mômen cản của 
tải; e; sức điện động; α: góc quay, đây là đặc tính 
vị trí tương đối của rotor so với stator [6].
Trong các phương trình trên, phương trình (2a) là 
phương trình cân bằng sức điện động máy phát, 
(2b) là phương trình cân bằng truyền động, (2c) 
là phương trình xác định tốc độ góc quay của 
máy phát. 
M: mômen của động cơ điêzen; Mc: mômen của 
máy phát là mômen cản được xác định bằng (3) 
hay cụ thể hơn là hàm của dòng điện và từ thông 
như sau:
 ϕ
ϕ
ϕ
d
idL
iimM
),(
2
1),( 2=
L
 (3)
3.2. Mô hình toán của động cơ điêzen
Theo S.R Laydecman [7]: đặc tính cơ động cơ 
điêzen dựa vào phương trình:
(M - Mc ),
16
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017
;
1,047.n
.10=M
e
4
e
eN1 4
 (4)
e maxN =N [ . ( ) ( ) ]e e e
N N N
n n na b c
n n n
+ -2 3e – (5) 
ở đây: Ne, Me, ne: công suất động cơ, mômen 
quay, tốc độ quay của động cơ tương ứng với các 
điểm bất kỳ trên đặc tính; a, b, c: hệ số kinh 
nghiệm; Nmax, nN: công suất lớn nhất của động cơ 
và tốc độ động cơ ứng với công suất lớn nhất.
3.3. Mô hình toán học của mạch điều khiển
Dựa trên nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển, 
ta có các phương trình toán học mô tả bộ điều 
khiển như sau:
a. (6)
b. Dòng điện kích từ: ikt = ikt A+ ikt B+ ikt C (7)
c. Dòng điện máy phát:
iSRG= iSRG A+ iSRG B + iSRG C (8)
d. Dòng điện trở về: (9)
3.4. Mô hình toán học của tải
Tải là ăcquy, sự phụ thuộc điện áp đầu cực của 
ăcquy khi nạp vào dòng điện và thời gian được biểu 
diễn bởi phương trình sau:
(10)
trong đó: U: điện áp hiện tại của ăcquy (V); E: suất 
điện động không đổi (V); k: điện trở phân cực (Ω); 
Q: dung lượng lớn nhất của ăcquy (Ah): i.t: dung 
lượng nạp tại thời điểm hiện tại (Ah); R: điện trở 
trong của ăcquy (Ω); i: dòng điện (A); C1: điện 
dung của tụ C1; C2
0: hệ số tương ứng với dung 
lượng tụ C2 lúc ban đầu, b=r.I [8].
4. TÍNH TOÁN TỪ TRƯỜNG VÀ ĐẶC TÍNH CỦA 
MÁY PHÁT
Sử dụng phần mềm Elcut và phương pháp phần 
tử hữu hạn (Finite Element Method Magnetics 
-FEMM) cho phép tính toán sự phân bố từ trường 
trong lõi thép. 
Trình tự tính toán từ trường trong chương trình 
Elcut đưa ra trong tài liệu [9, 10].
Kết quả tính toán hệ thống mạch từ của SRG1320 
được đưa ra trên hình 3 và 4.
 Hình 3. Họ đặc tính M = f(l,α)
Hình 4. Họ đặc tính I = f(Ψ,α)
5. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MÁY PHÁT 
SRG – ĐIÊZEN
Trên cơ sở của mô hình toán hệ thống máy phát từ 
kháng - động cơ điêzen để kiểm nghiệm sự đúng 
đắn của mô hình, chúng tôi thực hiện mô phỏng 
trên Matlab hệ thống máy phát từ kháng - động cơ 
điêzen. Hệ thống gồm: máy phát SRG-1320, động 
cơ điêzen và những bộ phận phụ khác, các thông 
số của chúng như bảng 1, bảng 2.
Bảng 1. Các thông số của máy phát SRG-1320
TT Các thông số của SRG Giá trị
1 Công suất, kW 1320
2 Tần số quay, vòng/phút 1500
3 Điện áp nguồn nuôi, V 850
4 Hiệu suất, % 94,79
5 Đường kính ngoài của stator, mm 990
LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017 17
TT Các thông số của SRG Giá trị
6 Đường kính trong của stator, mm 675
7 Đường kính ngoài của rotor, mm 672
8 Chiều dài khối của stator, mm 530
9 Khe hở không khí, mm 1,5
10 Số pha 6
11 Số răng stator/rotor 18/12
12 Chiều rộng của răng stator, mm 60,43
13 Đường kính trong của rotor, mm 460
14 Số mạch nhánh song song 3
15 Số cuộn dây của pha 14
Bảng 2. Các thông số cơ bản của động cơ điêzen
Các thông số định mức Giá trị
Công suất 1650 кVA / 1320 кW
Điện áp đầu ra, V 380-415
Tần số dòng điện, Hz 50
Mẫu động cơ Perkins 4012TAG2A
Mẫu máy phát LeroySomer LL8124P
Tần số quay của động cơ, 
vòng/phút 1500
Công suất cực đại, kW 1422
Sơ đồ hệ thống mô phỏng trên Matlab được trình 
bày trên các hình 5, 6, 7.
Mô hình hóa tổ hợp thực hiện trong môi trường 
Matlab/Simulink [11, 12]. Mô hình động cơ điêzen 
- máy phát từ kháng được đưa ra trên hình 5. Mô 
hình này được xây dựng từ các hệ thống nhỏ sau: 
hệ thống nhỏ động cơ điêzen - máy phát từ kháng 
1320 kW trên hình 6 và hình 7.
Hình 5. Mô hình động cơ điêzen - máy phát 
từ kháng 1320 kW trên Matlab
Trong mô hình của động cơ điêzen - máy phát 
từ kháng bao gồm các hệ thống con sau đây: 
hệ thống con converter bao gồm 3 khối pha 
BR_CONV1, BR_CONV2, BR_CONV3 trên hình 
6a, một BR_CONV đưa ra trên sơ đồ hình 6b, 
tín hiệu đầu vào điều khiển thời gian khóa phía 
trên, tín hiệu khối From điều khiển thời gian khóa 
phía dưới.
 a) b)
Hình 6. Hệ thống con converter (a) và khối pha 
của nó (b) trên Matlab
Trên hình 7 sử dụng các khối sau đây: điện trở 
tác dụng của cuộn dây stator Rs, khối tính tổng 
dòng điện, mômen S, 2 khối Look-UpTable (2D) và 
1 khối Look-UpTable một chiều. Trong khối Look-
UpTable (2D) sử dụng phương pháp nội suy [12]. 
Trong chương trình Elcut kết quả cho ra các giá 
trị mômen quay và từ thông, từ các số liệu này 
thành lập được mối quan hệ từ thông phụ thuộc 
vào dòng điện pha và góc quay rotor tương đối so 
với stator Ψ=f(I,α), nhưng trong thư viện Simulink 
khối ITBL là bảng Look-UpTable (2D) lại là sự 
phụ thuộc dòng điện pha vào từ thông mạch từ 
và góc (angle) quay tương đối của rotor so với 
stator I=f(Ψ,α), vì vậy cần sử dụng phương pháp 
nội suy. Góc quay nhận được từ khối Pos_sensor 
từ chương trình ElcutLabelMover, đồ thị I=f(Ψ,α) 
đưa ra trên hình 4.
Hình 7. Hệ thống con của SRG -1320 trên Matlab
Khối TTBL là sự phụ thuộc mômen quay vào góc 
quay của rotor tương đối so với stator và dòng 
điện pha, dạng đồ thị đưa ra trên hình 3. Khối con 
Mechanic phản ánh liên kết cơ học trong máy 
phát. Khối Pos_sensor để xác định góc quay của 
rotor theo sự so sánh với chu kỳ lặp lại với vị trí 
của rotor là 30o. Sử dụng điều khiển máy phát 
SRG bằng phương pháp điều khiển dòng kích từ 
18
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017
để điều chỉnh dòng điện phát ra phù hợp với đặc 
tính của tải.
Trong nghiên cứu này sử dụng phương pháp điều 
khiển một xung cho máy phát SRG, điểm khác 
biệt chính của điều khiển này là cuộn dây stator 
của máy phát SRG được nhận xung đơn trong 
chế độ làm việc bình thường, phương pháp này 
tối ưu hóa được giá trị mômen của máy phát làm 
việc ở chế độ bình thường.
Phương pháp điều khiển một xung cũng nằm trong 
phương pháp điều chế xung PWM (Pulse Width 
Modulation) nhưng đây là một phương pháp mới 
[13], bằng cách thay đổi góc đóng - cắt các van bán 
dẫn trên hình 2 sẽ thay đổi được dòng điện kích từ 
cấp vào dây quấn stator.
Kết quả mô phỏng đưa ra trên hình 8.
a)
b)
Hình 8. Dạng sóng đầu ra của mô hình động cơ 
điêzen - máy phát từ kháng
Trên hình 8 là các kết quả mô phỏng lần lượt là: điện 
áp, dòng điện pha, mômen của máy phát trên hình 
8a; tốc độ quay, dòng điện tổng các pha, công suất 
của máy phát trên hình 8b.
Trên biểu đồ chỉ ra rằng: ứng với góc đóng 25o 
cơ (300o điện), độ rộng xung 108o điện, tốc độ của 
máy phát n = 1500 vòng/phút, dòng điện pha lớn 
nhất IΦ= 745 A, dòng điện tổng đạt giá trị trung 
bình 1175 A. Dòng điện này đáp ứng mức nạp 
điện cho bộ ăcquy ở mức dòng điện nạp trung 
bình. Để điều chỉnh dòng điện đầu ra của máy 
phát ta thay đổi chiều dài xung điện áp từ 72÷138o 
(giữ nguyên góc đóng ở vị trí 300o và thay đổi góc 
cắt van bán dẫn), tần số quay của rotor thay đổi 
trong phạm vi 1000÷1500 vòng/phút, giữ nguyên 
điện áp đầu vào.
6. KẾT LUẬN
Bài báo đã đề xuất phương pháp mô hình hóa tổ 
hợp động cơ điêzen - máy phát điện từ kháng với 
công suất 1320 kW dùng để nạp cho bộ phóng 
nạp di động. Mô hình toán đã được kiểm nghiệm 
bằng mô phỏng trên Matlab, kết quả mô phỏng 
rất khả quan. Bằng điều khiển thích hợp góc 
cắt và điều chỉnh xung ta nhận được dòng điện 
phù hợp với yêu cầu của bộ nguồn nạp điện cho 
ăcquy trên tàu biển nói riêng và trong các thiết bị 
công nghiệp nói chung.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. V.N. Galushko, T.V. Alferova, S.I. Bakhur, A.A. 
Alferov (2014). Modeling of switched reluctance 
motors. The Journal of Russian: Electrical 
engineering and power engineering, pp. 45-55.
[2]. Temirev A.P, Tsvetkov A.A, Kiselev V.I, Temirev 
A.A, Pham Cong Tao (2016). Mobile charging-
discharge complex for ship battery batteries. 
Patent No 2595267 of Russian. 
[3]. F. Messai, M. Makhlouf, H. Benalla and A. Messai 
(2014). Double salient switched reluctance 
generator for wind energy application. The Journal 
of Russian: Revue des Energies Renouvelables, 
Vol. 17, No.1, pp. 71-82.
[4]. N.B. Kavitha, and B. Vinu Priya (2014). Analysis of 
Dynamic Characteristics of Switched Reluctance 
Generator. International conference on Advances 
in engineering and technology, Singapore, 
pp. 576-580. 
[5]. Cardenas, R., W. F. Ray, and G. M. Asher (1995). 
Switched reluctance generators for wind energy 
applications. Power Electronics Specialists 
Conference, PESC’95, pp. 559-564.
[6]. Temiriov A.P (2011). Mathematical modeling, 
design and experimental determination of the 
LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017 19
 parameters of Switched Reluctance electric 
drives. Novocherkassk, pp. 794. 
[7]. Kovylov. Yu.L ( 2013). Theory of work processes 
and modeling of DVS. Processes, Samarai Sgau 
building, pp. 418.
[8]. Sinchenko S.V, Shirinsky S.V (2013). Construction 
of mathematical models of discharge characteristics 
of electrochemical accumulators of various types by 
means of replacement circuits. Journal of Russian: 
Aviation and space technology and technology, 
No. 7, pp. 133-138.
[9]. Dubitsky S.D (2004). Elcut 5.1- platform for 
development of field analysis applications. The 
Journal of Russian: Development environment, 
No.1, pp. 20-26.
[10]. ELCUT (2003). Simulation of two-dimensional 
fields by the finite element method. Version 
5.1.Management of the user. St. Petersburg: 
Production cooperative TOP, pp. 249.
[11]. Nguyễn Phùng Quang. Động cơ từ kháng và triển 
vọng trong các hệ thống Machatronics . http:// 
www.ebookbkmt.com/2017/03/bckh-ong-co-tu-
khang-va-trien-vong-ung.html
[12]. Chernykh I.V (2008). Modeling of electrical 
devices in Matlab, SimPower Systems and 
Simulink. Press, St. Petersburg: Peter, 288 pp. 
[13]. Pham Cong Tao, Nguyen Quang Khoa, Pham 
Van Bien (2016). A method of mathematical and 
experimental determination of energy parameters 
of the high power switched reluctance motor with 
two-package construction. Journal Successes of 
modern science, No. 9, Volume 4, pp. 149-155.

File đính kèm:

  • pdfmo_hinh_hoa_he_thong_may_phat_srg_diezen.pdf