1 of 22

8/25/2025

​

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU NGUỒN ÁP TẦN SỐ CƠ BẢN CAO ỨNG DỤNG CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG XE ĐIỆN

​

GVHD : PGS.TS Vũ Hoàng Phương

NCS : Th.S Nguyễn Đức Quang

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

8/25/2025

HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SCHOOL OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING

2 of 22

2

8/25/2025

MỤC LỤC

I

Tổng quan về hệ truyền động xe điện

​

IV

III

Động cơ IPM dùng trong truyền động xe điện

​

Các hướng nghiên cứu

II

Cấu trúc nghịch lưu dùng trong biến tần xe điện

​

V

Hệ thống thực nghiệm biến tần cho xe điện

​

3 of 22

3

8/25/2025

TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG XE ĐIỆN

I

- Sự phát triển của xe điện

  • Xe điện hiện đang là xu thế phát triển mạnh trong ngành công nghiệp ô tô và rất có thể sẽ thay thế xe xăng trong một vài năm tới.
  • Việc nghiên cứu, thiết kế bộ nghịch lưu tần số cơ bản cao cho hệ truyền động xe điện là yêu cầu cấp thiết.
  • Mục tiêu nghiên cứu hướng đến của đề tài là nghiên cứu điều khiển nghịch lưu cho hệ truyền động xe điện công suất nhỏ, giá thành hạ.

3

Hình 1. Bố trí nguồn và thiết bị điều khiển trên xe điện

4 of 22

4

8/25/2025

  • Yêu cầu của hệ truyền động xe điện
  • Có khối lượng nhẹ, kích thước nhỏ gọn, mật độ mômen và mật độ công suất cao.
  • Mômen lớn ở tốc độ thấp để khởi động hoặc leo dốc.
  • Xe điện có tốc độ từ 0 đến 150 km/h, động cơ cần phạm vi tốc độ rất rộng, tốc độ của vùng công suất không đổi phải là 3–4 lần so với vùng mômen không đổi, như Hình 2.
  • Khả năng quá tải lớn, động cơ có thể tạo ra mômen gấp hai lần định mức trong khoảng thời gian ngắn.
  • Tiếng ồn động cơ và mômen đập mạch phải được triệt tiêu.
  • Chi phí hợp lý, cạnh tranh với các dòng xe.

​

Hình 2. Đặc tính tải của xe điện [1]

[1] M. Cheng, L. Sun, G. Buja, and L. Song, “Advanced electrical machines and machine-based systems for electric and hybrid vehicles,” Energies, vol. 8, no. 9. pp. 9541–9564, 2015. doi: 10.3390/en8099541.

TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG XE ĐIỆN

I

5 of 22

5

8/25/2025

- Yêu cầu về động cơ và hệ truyền động xe điện

  • Có khối lượng nhẹ, kích thước nhỏ gọn, mật độ công suất lớn.
  • Động cơ có công suất từ 10 kW tới 150 kW và lớn hơn, nếu tần số thấp thì khối lượng động cơ sẽ lớn, tăng tự trọng của xe.
  • Bộ nghịch lưu có tần số cơ bản cao cho phép giảm điện kháng dây quấn stato, giảm trọng lượng, thể tích động cơ mà vẫn đảm bảo công suất, mômen của xe
  • Mở rộng dải điều chỉnh tốc độ : Xe ô tô có dải tốc độ từ 0 đến khoảng 150 km/h, điều này đòi hỏi động cơ cần dải tốc độ rộng.
  • Đặc tính làm việc phù hợp với đặc tính mômen của ô tô: Ở tốc độ thấp, cần mômen lớn, ở tốc độ cao cần mômen nhỏ hơn và đảm bảo công suất.

Hình 2. Cấu tạo biến tần xe điện

TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG XE ĐIỆN

I

6 of 22

6

8/25/2025

II

CẤU TRÚC NGHỊCH LƯU TRONG BIẾN TẦN XE ĐIỆN

7 of 22

7

8/25/2025

II

CẤU TRÚC NGHỊCH LƯU TRONG BIẾN TẦN XE ĐIỆN

8 of 22

8

8/25/2025

ĐỘNG CƠ IPM DÙNG TRONG TRUYỀN ĐỘNG XE ĐIỆN

III

3.1 Đặc điểm động cơ PMSM

- Khối lượng nhỏ, mômen quán tính thấp, đáp ứng mômen nhanh.

- Cường độ từ trường lớn, thể tích giảm nên PMSM có hiệu suất cao, giảm chi phí và kích thước biến tần.

- Không có tổn thất đồng ở rotor, giúp quá trình tản nhiệt trong động cơ tốt hơn.

- Một số PMSM được thêm mômen từ trở trong dải điều khiển giảm từ thông nên có dải công suất rộng.

​

Hình 11. Phân loại động cơ đồng bộ xoay chiều ba pha

9 of 22

9

8/25/2025

Hình 12. Dây quấn và các dạng roto động cơ IPMSM

+ Theo cấu tạo rotor, động cơ PMSM được phân thành hai loại: Nam châm gắn trên bề mặt rotor (SPM), và PMSM cực chìm (IPM).

Trong nghiên cứu này NCS tập trung nghiên cứu động cơ IPM

ĐỘNG CƠ IPM DÙNG TRONG TRUYỀN ĐỘNG XE ĐIỆN

III

10 of 22

10

8/25/2025

- Đặc điểm động cơ IPMSM :

+ Các nam châm được đặt phía trong lõi sắt rotor giảm thiểu từ hóa của các nam châm vĩnh cửu.

+ Điện cảm dọc trục và điện cảm ngang trục khác nhau làm xuất hiện cả mômen của nam châm và mômen từ trở trong động cơ IPMSM.

+ IPMSM được dùng nhiều trong trong các hệ thống xe điện do đặc điểm giảm từ thông lớn và có khả năng sinh mô men cao.

+ IPMSM có vùng vận tốc rộng, có mô men không đổi khi hoạt động dưới vận tốc cơ bản và chế độ công suất không đổi tại vận tốc trên định mức.

+ IPMSM có mật độ công suất, mômen, hiệu suất cao, kích thước của hệ thống truyền động giảm, phù hợp với phương tiện di chuyển [7].

Qua các phân tích ở trên, động cơ IPM là phù hợp cho hệ truyền động xe điện

ĐỘNG CƠ IPM DÙNG TRONG TRUYỀN ĐỘNG XE ĐIỆN

III

11 of 22

11

8/25/2025

CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU CHÍNH

IV

12 of 22

12

8/25/2025

4.1

GIẢI PHÁP ĐIỀU CHẾ SVM KHÔNG ĐỒNG BỘ

13 of 22

13

8/25/2025

4.2

PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ KẾT HỢP SVM VÀ SOPWM

14 of 22

14

8/25/2025

4.3

MÔ HÌNH TOÁN VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ IPM

15 of 22

15

8/25/2025

4.4

ĐIỀU KHIỂN HỆ BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ IPM

Sơ đồ cấu trúc điều khiển momen động cơ IPM

16 of 22

16

8/25/2025

4.5

ĐIỀU KHIỂN HỆ BIẾN TẦN – IPM CHO XE ĐIỆN

17 of 22

17

8/25/2025

4.6

GIẢI PHÁP MÔ PHỎNG CO - SIMULATION

18 of 22

18

8/25/2025

4.7

CẤU TRÚC PHẦN CỨNG BIẾN TẦN CHO ĐỘNG CƠ IPM

19 of 22

19

8/25/2025

4.8

THIẾT KẾ MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM HỆ BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ IPM

20 of 22

20

8/25/2025

4.9

THỰC NGHIỆM THIẾT KẾ BIẾN TẦN CHO ĐỘNG CƠ IPM

21 of 22

21

8/25/2025

V

HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM BIẾN TẦN CHO XE ĐIỆN

Thông số kỹ thuật

Công suất danh định

15kW

Điện áp một chiều danh định

400V

Điện áp ra danh định

177V

Tần số ra cơ bản

650Hz

Sai lệch tần số

±5%

22 of 22

22

8/25/2025

Power Electronics Laboratory

8/25/2025

22