Trong lĩnh vực điều khiển động cơ, Động cơ đồng bộ từ trường vĩnh cửu (PMSM) được ưa chuộng nhờ hiệu suất cao và khả năng tiết kiệm năng lượng. Tuy nhiên, hiện tượng rung động mô-men xoắn lại là một thách thức ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ. Bài viết này sẽ khám phá phương pháp giảm thiểu rung động mô-men xoắn của PMSM bằng cách sử dụng tín hiệu tần số cao, thông qua mô phỏng trong MATLAB.

Phương pháp tiêm tín hiệu sóng vuông tần số cao truyền thống, tận dụng hiệu ứng b cực bão hòa của rô-tô, có thể cải thiện độ chính xác điều khiển tốc độ. Tuy nhiên, phương pháp này cũng gây ra sự biến dạng trong dòng điện do chứa nhiều thành phần hài, từ đó ảnh hưởng tiêu cực đến rung động mô-men xoắn.

Mô phỏng này bao gồm các khối chính: tiêm tín hiệu tần số cao, hạn chế hài và bù torque. Mô phỏng cho phép mô phỏng các điều kiện vận hành phức tạp như thay đổi tốc độ và tải. Kết quả mô phỏng sẽ cho thấy đáp ứng của tốc độ, mô-men từ và dòng điện.

Đoạn mã sau đây minh họa cách tạo tín hiệu tần số cao trong MATLAB:

% Khai báo tham số tín hiệu
tan_so_lay_mau = 15000; % Tần số lấy mẫu (Hz)
tan_so_cao = 800;      % Tần số tín hiệu tần số cao (Hz)
am_du = 0.08;          % Biên độ tín hiệu

% Tạo vector thời gian
thoi_gian = 0:1/tan_so_lay_mau:1-1/tan_so_lay_mau;

% Tạo tín hiệu tần số cao (dạng sin)
tin_hieu_cao = am_du * sin(2 * pi * tan_so_cao * thoi_gian);

Để hạn chế các thành phần hài, ta có thể sử dụng bộ lọc thông thấp. Ví dụ sau sử dụng bộ lọc Butterworth:

% Thiết kế bộ lọc thông thấp
tan_so_cat = 400; % Tần số cắt (Hz)
[h, g] = butter(4, tan_so_cat/(tan_so_lay_mau/2)); % Bộ lọc Butterworth bậc 4

% Lọc tín hiệu tần số cao
tin_hieu_loc = filter(h, g, tin_hieu_cao);

Phân tích phổ Fourier (FFT) của dòng điện pha A là một bước quan trọng để đánh giá hiệu quả của thuật toán:

% Thực hiện FFT trên dòng điện pha A
do_dai_du_lieu = length(dong_dien_A); % Độ dài dữ liệu dòng điện pha A
truc_tan_so = (0:do_dai_du_lieu-1) * (tan_so_lay_mau / do_dai_du_lieu); % Trục tần số
bien_thien_fft = fft(dong_dien_A); % Biến đổi FFT
bien_thien_am_du = abs(bien_thien_fft) / do_dai_du_lieu; % Tính biên độ

Kết quả từ mô phỏng cho thấy, thuật toán này có khả năng ức chế hiệu quả sự biến dạng của dòng stator, từ đó làm giảm rung động mô-men xoắn. Phương pháp này cũng cho thấy sự linh hoạt cao, có thể hoạt động tốt trong nhiều điều kiện tốc độ và tải khác nhau.