Đang tải... (xem toàn văn)
rong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá hiện nay, ngành tự động hoá đóng một vai trò hết sức quan trọng. Việc áp dụng các hệ thống truyền động theo vòng kín nhằm tăng năng suất và tăng hiệu quả kinh tế. Một hệ thống làm việc ổn định thì sẽ cho ra những sản phẩm đảm bảo chất lượng cao. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học, đặc biệt là ngành điện tử công suất. Với việc phát minh ra các linh kiện bán dẫn đã và đang ngày càng đáp ứng được các yêu cầu của các hệ thống truyền động. Ưu điểm của việc sử dụng các linh kiện bán dẫn mà làm cho hệ thống trở nên gọn nhẹ hơn, giá thành thấp hơn và có độ chính xác tác động cao hơn. Với nhu cầu sản suất và tiêu dùng như hiện nay, thì việc tự động hoá cho xí nghiệp trong đó sử dụng các linh kiện gọn nhẹ là một nhu cầu hết sức cấp thiết. Sau gần 4 năm học tập và nghiên cứu ở trường, em đã được làm quen với các môn học thuộc ngành. Để áp dụng lý thuyết với thực tế trong học kỳ này chúng em được giao đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ với yêu cầu “ Thiết kế hệ thống TBĐ TĐH cho máy sản xuất”. Với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của cô giáo hướng dẫn Nguyễn Thị Thanh Nga và các thầy cô giáo trong bộ môn, đến nay đồ án của em đã được hoàn thành.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ ĐỒ ÁN MƠN HỌC TỔNG HỢP HỆ ĐIỆN CƠ Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Thị Thanh Nga Sinh viên thực : Nguyễn Trung Thắng MSSV : K175520216272 Lớp HP : 53TDH2 THÁI NGUYÊN, 2021 Mục lục LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I: LỰA CHỌN CẤU TRÚC HỆ THỐNG, TÍNH TỐN, QUY ĐỔI THÔNG SỐ VỀ TRỤC ĐỘNG CƠ 1.1 Lựa chọn cấu trúc hệ thống truyền động 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Cấu trúc điều khiển số 1.2 Phân tích lựa chọn động truyền động 1.2.1 Đặt vấn đề .5 1.2.2 Phân tích loại động 1.2.3 Động chiều kích từ độc lập 1.2.3.1 Sơ đồ nguyên lí đặc tính 1.2.3.2 Phân tích lựa chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ động .7 1.2.4 Chọn Phương pháp điều chỉnh tốc độ 10 1.3 Phân tích chọn Bộ biến đổi điện áp 10 1.3.1 Bộ biến đổi máy phát - Động (F-Đ) 11 1.3.2 Bộ biến đổi Tiristor -Động 12 1.3.3 Bộ biến đổi ốt – xung điện áp 13 1.3.4 Chọn loại BBĐ 14 1.4 Phân tích lựa chọn mạch vịng phản hồi 15 1.4.1 Đặt vấn đề .15 1.4.2 Phân tích lựa chọn mạch vòng phản hồi 16 1.4.3 Xác định mạch vòng phản hồi cho hệ thống 17 1.4.3.1 Hệ điều tốc vịng kín với phản hồi âm tốc độ âm dịng có ngắt .17 1.4.3.2 Trường hợp tín hiệu tổng hợp riêng rẽ 18 1.4.4 Kết luận ( chọn mạch vòng phản hồi) 20 1.5 Sơ đồ cấu trúc hệ thống 21 1.6 Tính tốn, quy đổi thơng số trục động 21 1.6.1 Đặt vấn đề .21 1.6.2 Cấu trúc tổng quát 22 1.6.3 Tính tốn, quy đổi thơng số trục động 22 PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC 23 2.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực 23 2.1.1 Phân tích lựa chọn sơ đồ biến đổi .23 2.1.1.1 Bộ biến đổi Thyristor – Động ( Chỉnh lưu hình tia pha có điot D0 ) 23 2.1.1.2 Sơ đồ nối dây hình Cầu 25 2.1.1.3 Chọn sơ đồ chỉnh lưu .27 2.1.2 Phân tích lựa chọn phương pháp hãm dừng động 28 2.1.2.1 Các phương pháp hãm dừng động 28 2.1.2.2 Hãm tái sinh 28 2.1.2.3 Hãm ngược .29 2.1.2.4 Hãm động .31 2.1.2.5 Chọn phương pháp hãm 33 2.1.3 Sơ đồ nguyên lí mạch động lực 33 2.2 Tính chọn thiết bị máy động lực .34 2.2.1 Chọn động 34 2.2.2 Chọn máy biến áp cho mạch động lực 35 2.2.3 Chọn Aptomát .37 2.2.4 Tính chọn Thyristor 37 2.2.5 Tính chọn diot cho mạch động lực .39 2.2.6 Tính tốn cuộn kháng san 39 2.2.7 Chọn phần tử R-C mạch bảo vệ áp cho Thyristor 40 2.2.8 Chọn điện trở hãm 41 PHẦN III: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 42 3.1 Giới thiệu chung 42 3.2 Thiết kế mạch phát xung điều khiển van chỉnh lưu 42 3.2.1 Lựa chọn phương pháp phát xung điều khiển van chỉnh lưu 42 3.2.2 Giới thiệu vi xử lý – vi điều khiển 44 3.3 Thiết kế mạch 49 3.3.1 Phân tích lựa chọn khâu đồng hóa 49 3.3.2 Phân tích lựa chọn khâu truyền xung 51 3.3.3 Phân tích lựa chọn cảm biến dòng điện cho mạch vòng phản hồi 52 3.3.4 Phân tích lựa chọn nguồn ni cho mạch điều khiển 53 3.3.5 Phân tích lựa chọn cảm biến đọc tốc độ cho mạch vòng phản hồi 53 3.4 Sơ đồ khối mạch phát xung điều khiển thyristor .55 3.5 Thiết kế điều khiển số 55 3.5.1 Mô tả hệ thống rời rạc hàm truyền 55 3.5.2 Cách tìm hàm truyền .57 3.5.3 Hàm truyền hệ rời rạc: 58 3.6 Tính tốn hệ số khuếch đại hệ thống 59 3.6.1 Mơ hình tốn học hàm truyền hệ thống điều tốc 59 3.6.2 Tổng hợp điều chỉnh dòng điện 3.6.3 Tổng hợp điều chỉnh tốc độ WI 62 Wn 63 3.7 Xây dựng hệ thống phần mềm mô matlab simulink 65 3.8 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 65 3.9 Xây dựng chương trình phần mền IDE 66 3.10 Xây dựng hệ thống phần mềm proteus 67 3.10.1 Sơ đồ hệ thống 67 3.10.2 Kết mô .67 PHẦN IV: KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG 69 4.1 Đặt vấn đề .69 4.2 Khảo sát đặc tính độ hệ thống phần mềm matlab simulink .69 4.2.1 khảo sát hệ thống hở .69 4.2.2 Khỏa sát hệ thống kín ( phản hồi âm tốc độ âm dịng có ngắt) 70 4.3 Hiệu chỉnh hệ thống 72 4.4 Kết mô sau hiệu chỉnh thống 72 PHẦN V: THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ 74 5.1 Nguyên lý Khởi động 74 5.2 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ 74 5.3 Nguyên lý ổn định tốc độ 74 5.4 Nguyên lý tự động hạn chế phụ tải 75 5.5 Nguyên lý dừng hệ thống 75 Tài Liệu Tham Khảo .76 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng cơng nghiệp hố đại hố nay, ngành tự động hố đóng vai trò quan trọng Việc áp dụng hệ thống truyền động theo vịng kín nhằm tăng suất tăng hiệu kinh tế Một hệ thống làm việc ổn định cho sản phẩm đảm bảo chất lượng cao Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học, đặc biệt ngành điện tử công suất Với việc phát minh linh kiện bán dẫn ngày đáp ứng yêu cầu hệ thống truyền động Ưu điểm việc sử dụng linh kiện bán dẫn mà làm cho hệ thống trở nên gọn nhẹ hơn, giá thành thấp có độ xác tác động cao Với nhu cầu sản suất tiêu dùng nay, việc tự động hố cho xí nghiệp sử dụng linh kiện gọn nhẹ nhu cầu cấp thiết Sau gần năm học tập nghiên cứu trường, em làm quen với môn học thuộc ngành Để áp dụng lý thuyết với thực tế học kỳ chúng em giao đồ án môn học Tổng hợp hệ điện với yêu cầu “ Thiết kế hệ thống TBĐ TĐH cho máy sản xuất” Với nỗ lực thân giúp đỡ tận tình giáo hướng dẫn Nguyễn Thị Thanh Nga thầy cô giáo môn, đến đồ án em hoàn thành Bản đồ án em gồm hai phần chính: Phần thuyết minh: gồm phần: Lựa chọn cấu trúc hệ thống; tính tốn, quy đổi thông số trục động Thiết kế mạch động lực Thiết kế mạch điều khiển Khảo sát chất lượng hiệu chỉnh hệ thống Thuyết minh sơ đồ nguyên lý Phần vẽ: Gồm 03 vẽ khổ A0 Sơ đồ nguyên lý hệ thống Giản đồ điện áp, dòng điện mạch động lực mạch điều khiển Đặc tính hệ thống Do kiến thức chun mơn cịn hạn chế, tài liệu tham khảo có hạn, nên đồ án em khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong bảo, góp ý thầy, giáo bạn để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn, cảm ơn cô Nguyễn Thị Thanh Nga giúp đỡ em để thiết kế hoàn thành thời hạn Thái Nguyên, ngày tháng năm 2021 Sinh viên thiết kế Thắng SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH Nguyễn Trung Thắng PHẦN I: LỰA CHỌN CẤU TRÚC HỆ THỐNG, TÍNH TỐN, QUY ĐỔI THÔNG SỐ VỀ TRỤC ĐỘNG CƠ 1.1 Lựa chọn cấu trúc hệ thống truyền động 1.1.1 Giới thiệu chung * Đặt vấn đề SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH Để thiết kế hệ thống truyền động cho đối tượng truyền động ta phải vào đặc điểm cơng nghệ nó, vào tiêu chất lượng mà đưa phương án hợp lý Với đối tượng truyền động thực truyền động khác Mỗi phương án có ưu nhược điểm nó, nói chung phương án đưa cần đảm bảo yêu cầu đối tượng cần truyền động Phải đảm bảo tiêu mặt kỹ thuật mặt kinh tế, tiêu kỹ thuật quan trọng hàng đầu Thông thường hệ thống tốt mặt kỹ thuật tốn mặt kinh tế Do tuỳ thuộc yêu cầu chất lượng độ xác sản phẩm ta cho chọn hệ thống truyền động điện nhằm đưa hệ thống đảm bảo yêu cầu mong muốn * Ý nghĩa Việc lựa chọn phương án truyền động điện có ý nghĩa quan trọng Nó liên quan đến chất lượng sản phẩm ảnh hưởng đến hiệu kinh tế sản xuất Nếu lựa chọn tăng suất làm việc, hạn chế hành trình thừa, chất lượng sản phẩm tốt hơn, hiệu kinh tế cao Kết hồn tồn ngược lại ta lựa chọn khơng cịn gây tổn thất khơng ngờ trước * Lựa chọn phương án truyền động điện phù hợp Muốn chọn hệ thống phù hợp với yêu cầu phải đưa phương án đáp ứng yêu cầu kỹ thuật sau đánh giá ưu nhược điểm mà chọn cho hợp lý * Sơ đồ khối hệ thống Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống Trong đó: SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH M động điện dùng để truyền động cho máy sản xuất Mx BĐ thiết bị biến đổi điện năng, toàn thiết bị gọi phần lực Các thiết bị đo lường ĐL điều chỉnh R gọi phần điều khiển Tín hiệu đầu vào hệ thống THĐ để điều khiển hệ thống gọi tín hiệu đặt (chủ đạo), NL tín hiệu nhiễu (nhiễu loạn) tác động lên hệ 1.1.2 Cấu trúc điều khiển số Hình 1.2 Sơ đồ cấu trúc điều khiển số Trong đó: + ĐT: đối tượng cần điều khiển, có nhiệm vụ tạo đại lượng vật lý mà công nghệ yêu cầu, chẳng hạn muốn có nhiệt độ ta phải có lị gia nhiệt, muốn có tốc độ ta phải sử dụng động cơ,… Đây thiết bị tương tự + SS: khối thiết bị đo, có nhiệm vụ đo đại lượng vật lý tương tự thực tế (không điện) biến đổi đại lượng điện (thường điện áp dòng điện) Đây thiết bị tương tự + A/A: khối khuếch đại chuẩn hóa, có nhiệm vụ biến tín hiệu tương tự chưa chuẩn đầu vào thành tín hiệu tương tự chuẩn hóa đầu Đây thiết bị tương tự Hiện thường dùng chuẩn: Chuẩn áp: ÷ V (0 ÷ 5 V) Chuẩn dòng: ÷ 20 mA (0 ÷ 20 mA) + A/D, D/A: khối chuyển đổi tín hiệu tương tự - số, số - tương tự Đây thiết bị số + P: khối vi xử lý tín hiệu, có nhiệm vụ ghi chương trình điều khiển, chương trình bảo vệ, đọc chương trình điều khiển, đọc giá trị tín hiệu số đại lượng vật lý SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH tương ứng chương trình; so sánh, định tín hiệu điều khiển Muốn vậy, vi xử lý phải điều khiển trạng thái tổng trở pinin pinout Ngồi vi xử lý đọc chương trình bảo vệ, đọc giá trị đại lượng vật lý cần bảo vệ, so sánh với ngưỡng bảo vệ chương trình Khi giá trị đại lượng vật lý vượt ngưỡng, P phát lệnh bảo vệ dừng hệ thống đồng thời phát tín hiệu thơng báo cho người vận hành, sửa chữa Mặt khác, vi xử lý kiểm soát hệ thống thông báo chế độ làm việc hệ thống thông qua mã lệnh, mã lỗi + CCĐC: cấu điều chỉnh có nhiệm vụ nhận tín hiệu điều khiển chấp hành quy luật để điều tiết đối tượng cho đại lượng vật lý đầu biến đổi theo chương trình cơng nghệ Đây thiết bị tương tự, ví dụ: biến đổi, biến trở,… - Trong thực tế khối chế tạo hợp (trọn bộ), chẳng hạn khối CCĐC chế tạo hợp với đối tượng ĐT, khối SS chế tạo hợp với khối chuẩn hóa tín hiệu 1.2 Phân tích lựa chọn động truyền động 1.2.1 Đặt vấn đề Động phần tử quan trọng dây truyền truyền sản xuất, thường xuyên phải làm việc với nhiều trạng thái khởi động (quá trình độ), trạng thái tải, trạng thái hãm Để có truyển động MSX cần phải có động truyền truyển động Hiện chia làm hai loại động là: + Động điện xoay chiều + Động điện chiều 1.2.2 Phân tích loại động Các động xoay chiều có cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, vận hành tin cậy so với động chiều nên sử dụng rộng rãi Với hệ TĐĐ cần phải điều chỉnh tốc độ dải rộng nay, động chiều có ưu Động chiều thường sử dụng máy móc mà tốc độ động cần phải điều khiển từ bên ngồi Cịn động xoay chiều hoạt động tốt ứng dụng máy móc mà hiệu suất lượng trì mức cao suốt thời gian dài Ở đề có yêu cầu dải điều chỉnh rộng điều chỉnh tốc độ nên em chọn loại động chiều SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH .K b / R u 7,95 2,72 Wc(s) (Tbs 1)(Tu s 1) (0,0133s 1)(0,072s 1) (0,0133s 1)(0,072s 1) t Tb Tu p , chọn I Tu Giả sử 0,333.65 � WI(s) R u (Tbs 1) (0,0133s 1) (0,0133s 1) 133 5000 K Kp I 2 K b Tu s 2.7,95.0,074.s 1,1766.s 11766 5883.s s Hay điều khiển WI khâu PI, từ điều chỉnh liên tục ta thực rời rạc hóa với thời gian lấy mẫu T, ta có: WI(z) Z[WI(s) ] Z[K p KI � z � U ] � KI K P � đk(z) s � z 1 � U v(z) � U đk(z) z 1U đk(z) (K p K I )U v(z) z 1K p U v(z) Chuyển sang phương trình sai phân ta có: � U đk(k) U đk(k 1) (K p K I )U v(k) K p U v(k 1) 133 � K �0,0113 p � � 11766 � �K 5000 �0,85 I 5883 Với � Đây phương trình để xây dựng code điều chỉnh dòng điện 3.6.3 Tổng hợp điều chỉnh tốc độ Wn Sau thiết kế điều chỉnh dòng điện ta có tồn mạch vịng dịng điện hàm modul tối ưu với chọn, ta cấu trúc mạch vòng tốc độ sau Sơ đồ biến đổi tương đương sau: SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 61 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA Wc(s) GVHD: NGUYỄN THỊ THANH .375.K m GD 2s(2Tu2s 2Tus 1) ; hàm truyền hệ hở Do Tu 0,0033 , chọn mạch vịng dịng điện có giá trị nhỏ, nên 22 0,001(s) � 22 .375.K m � Wc(s) GD2s(2Tus 1) Theo phương pháp modul tối ưu ta có: Wn(s) 2I , chọn n 2I 2Tu .GD2 0,333.0,055 0,16 K p .375.K m 4.Tu 375.0,82.4.0,074 600 Giả sử Wn(s) Wc(s) 2.n s.(1 ns) Hay điều khiển Wn khâu P, từ điều chỉnh liên tục ta thực rời rạc hóa với thời gian lấy mẫu T, ta có: Wn (z) Z[Wn (s) ] Z[K p ] K P U đk(z) U v(z) � U đk(z) K p U v(z) Chuyển sang phương trình sai phân ta có: � U đk (k ) K p U v(k ) K p 0,16 Với Đây phương trình để xây dựng code điều chỉnh tốc độ 3.7 Xây dựng hệ thống phần mềm mô matlab simulink SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 62 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH Hình 3.16 Sơ đồ hệ thống hở Hình 3.17 Sơ đồ mơ hệ thống kín với phản hồi âm tốc độ âm dịng có ngắt tổng hợp riêng rẽ Chọn U ngđm 1,3.I 1,3.12,5.0,333 5,41(V) 3.8 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Hình 3.18 Sơ đồng ngun lí mạch điều khiển SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 63 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH 3.9 Xây dựng chương trình phần mền IDE SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 64 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH 3.10 Xây dựng hệ thống phần mềm proteus 3.10.1 Sơ đồ hệ thống SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 65 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH Hình 3.19 Sơ đồ hệ thống xây dựng phần mềm proteus 3.10.2 Kết mơ Hình 3.20 Giản đồ điện áp pha sau máy biến áp - o Góc mở alpha = 90 SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 66 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH Hình 3.20 Kết mơ pha A Với xung đồng màu vàng pha A (đã dịch pha), xung vuông xanh lục xung đồng sau đưa qua IC KĐTT làm việc chế độ bão hòa, xung vàng xung o điều khiển cho van T1 Mỗi xung có biên độ 5V độ rộng xung khoảng điện PHẦN IV: KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG 4.1 Đặt vấn đề Sau thiết kế xong mạch điều khiển mạch phát xung cho sơ đồ chỉnh lưu tia pha để điều khiển đông chiều phương pháp thay đổi giá trị điện áp mạch phần ứng, mục em khảo sát chất lượng phần mềm simulink matlab để thể đáp ứng hệ thống hở hệ thống kín, từ so sanh đánh giá, hệ thống chưa đáp ứng yêu cầu đề em tiến hành hiệu chỉnh 4.2 Khảo sát đặc tính độ hệ thống phần mềm matlab simulink 4.2.1 khảo sát hệ thống hở Với thống số động em tính tốn thể mục 4.1 phần 3, xây dựng mơ hình simulink ta có: SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 67 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH Hình 4.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống hở - Chế độ không tải ( Ic ) Hình 4.2 Đặc tính dịng điện tốc độ hệ thống không tải khơi khởi động - Chế độ có tải (ứng với tải Ic 6,83(A) quy đổi theo yêu cầu đề ) SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 68 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH Hình 4.2 Đặc tính dịng điện tốc độ hệ thống chế độ có tải Sau khảo sát ta thu đặc tính chế độ có tải khơng tải nhận thấy tốc độ bị sụt lượng n 260(v / p) � Vậy chất lượng hệ thống chưa đáp ứng yều cầu đề 4.2.2 Khỏa sát hệ thống kín ( phản hồi âm tốc độ âm dịng có ngắt) Hình 4.4 Sơ đồ cấu trúc hệ thống kín Để khảo sát chất lượng hệ thống cách xác ta tiến hành khảo sát đặc tính thấp hệ thống (với giá trị U cđ dải điều chỉnh D 20 / ) Khảo sát hệ thống chế độ không tải trước để xác định thời gian xác lập, từ đưa tải vào để khảo sát chất lượng tĩnh hệ SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 69 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH Hình 4.5 Kết mơ hệ thống kín khơng tải Như độ sụt tốc độ chế độ không tải thỏa mãn chất lượng hệ thống Ta tiến hành đóng tải Ic 6.83A vào hệ thống để xem đáp ứng hệ thống: Hình 4.6 Kết mơ hệ thống kín có tải Từ đặc tính đáp ứng trạng thái xác lập nhận thấy độ sụt tốc độ n 5,037(v / p) n 5,037 � St % 100 100 �3,9% [St %] 4% n yc 129 Như hệ thống thỏa mãn yêu cầu đề bài, nhiên em nhận thấy thời gian xác lập hệ thống lớn gây giảm hiệu suất làm việc, em tiến hành hiệu chỉnh điều khiển để đường đặc tính tối ưu 4.3 Hiệu chỉnh hệ thống Với phương pháp hiệu chỉnh điều khiển học em nhận thấy khối lượng tính tốn lớn Vì em sử dụng công cụ pidTuner matlab cung cấp đểu tìm tham số điều khiển Chạy pidTuner em thu hệ số điều khiển tốc độ là: K P 1, hệ số điều khiển dòng điện K P 0, 0333, TI 2,1 4.4 Kết mô sau hiệu chỉnh thống - Chế độ không tải (Ic = 0) SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 70 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH Ta tiến hành đóng tải Ic 6.83A vào hệ thống để xem đáp ứng hệ thống: SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 71 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH Hình 4.8 Đáp ứng tốc độ dòng điện phần ứng sau hiệu chỉnh Kết Luận: Sau hiệu chỉnh hệ thống em thu kết hình vẽ nhận thấy thời gian đáp ứng giảm đáng kể, em đã đạt mục đích đề giảm thời gian độ xuống để tăng hiệu suất hệ thống PHẦN V: THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 72 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH 5.1 Ngun lý Khởi động Đóng áptơmát cung cấp điện cho hệ thống truyền động điện (mạch kích từ, máy biến áp động lực, nguồn ni mạch điều khiển Khi mạch tạo xung nhận tín hiệu điện áp chủ đạo điện trở điều khiển tạo xung điều khiển từ Arduino Để điều khiển mở thyristor thông qua IC truyền xung Để tạo xung điều khiển, ta phải tạo tín hiệu điều khiển U đk nhờ vi xử lý Arduino tín hiệu so sánh với điện áp ngưỡng điểm 0v Do có tín hiệu U đk nên điều khiển góc mở chỉnh lưu Khi khởi động dòng khởi động lớn động khởi động rơi đoạn đặc tính động phản hồi âm dịng có ngắt hoạt động lấy xung tính tốn đẩy nhanh q trình q độ tiến tới làm việc xác lập điểm ứng với tải với sai lệnh nhỏ 4% 5.2 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ Muốn điều chỉnh tốc độ động cơ, điều chỉnh trị số điện áp chủ đạo (tín hiệu điện áp đặt tốc độ) đưa tới chân đọc tín hiệu analog arduino Khi điện áp chủ đạo thay đổi làm cho điện áp điều khiển thay đổi, dẫn đến thay đổi thời điểm phát xung điều khiển đến cực điều khiển Thyristor, nghĩa làm thay đổi góc mở Thyristor Kết điện áp đặt vào mạch phần ứng động thay đổi tốc độ động thay đổi Giả sử muốn tăng tốc độ động ta tăng biên độ điện áp chủ đạo (tín hiệu điện áp đặt tốc độ u cđ), làm cho điện áp điều khiển u đk= (uđ- n) tăng góc điều khiển giảm, điện áp chỉnh lưu tăng dẫn đến điện áp đặt vào phần ứng động tăng, kết tăng tốc độ động Muốn giảm tốc độ làm ngược lại 5.3 Nguyên lý ổn định tốc độ Khi tốc độ động tăng đến mức ngưỡng khối điều khiển tốc độ khối bắt đầu tác động vào hệ thống điều khiển tự động Giả sử động làm việc tốc độ đặt ứng với tín hiệu điện áp chủ đạo (ucđ) Nếu lý làm cho tốc độ động thay đổi (chẳng hạn thay đổi mômen tải) lúc mạch phản hồi âm tốc độ tác động làm cho lượng n thay đổi theo bù lại thay đổi tốc độ, kéo tốc độ vị trí ổn định Nếu lý tốc độ động tăng dẫn đến n tăng, ucđ khơng đổi ucđ- n giảm uđk =(ucđ - n) giảm (lúc khâu hạn chế dòng điện chưa tác SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 73 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH động), uđk giảm góc điểu khiển tăng điện áp chỉnh lưu ud giảm tốc độ động n giảm Nếu lý n giảm n giảm (ucđ-n) tăng giảm ud tăng, kết tốc độ n tăng đến giá trị ban đầu Như tốc độ động giữ ổn định vùng giới hạn cho phép xung quanh giá trị đặt 5.4 Nguyên lý tự động hạn chế phụ tải Mạch vòng hạn chế dòng điện tác động dòng điện chạy mạch phần ứng động tăng lớn trị số dòng điện cho phép (I ng) Còn hệ thống làm việc ổn định mạch hạn chế dịng điện khơng tác động Giả sử động làm việc với trị số điện áp chủ đạo Nếu lý (chẳng hạn tăng mức phụ tải) làm cho dòng điện mạch phần ứng động tăng (Iư) Khi dịng phần ứng Iư > Ing I > tác động đến khâu âm dịng có ngắt thiết kế, tức giảm bớt điện áp điều khiển: u đk= (ucđ - n )Kn - (Iư - Ing) dẫn đến điện áp chỉnh lưu (u d) giảm kéo theo dòng điện Id giảm Khi dòng điện phần ứng tăng lớn mạch hạn chế dịng điện tác động ngắt dòng làm cho tốc độ động giảm nhanh Khi tốc độ động n đủ nhỏ làm cho điện áp mạch tổng hợp ổn định tốc độ đạt đến bão hoà: ucđ - n = uđk1max có khâu ngắt dịng tác động, dịng điện phần ứng ghìm trị số dòng điện dừng ( Idđm 2,5.I ) 5.5 Nguyên lý dừng hệ thống Khi muốn dừng hệ thống ta ấn nút dừng, cắt toàn hệ thống khỏi nguồn cung cấp đồng thời cắt relay đưa điện trở hãm vào động thực hãm động , toàn lượng tích luỹ động giải phóng qua R h , tốc độ giảm dần , tốc độ gần giảm ta cắt Rh để động hãm tự SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 74 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH Tài Liệu Tham Khảo Giáo trình Tổng hợp hệ điện – Trường ĐH Kỹ thuật Cơng nghiệp Giáo trình Điện tử cơng suất – Trần Xuân Minh – Đỗ Trung Hải Giáo trình Cơ sở truyền động điện – Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp Giáo trình truyền động điện – Bùi Quang Khánh - Nguyễn Văn Liên Điện tử cơng suất – Nguyễn Bính Tự động điều chỉnh truyền động điện Bùi Quốc Khánh - Dương Văn Nghi Phạm Quốc Hải - Nguyễn Văn Liên Lý thuyết điều kiển tự động Đặng Văn Đào - Lê Văn Doanh Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động – Nguyễn Phùng Quang, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2006 http://www.arduino.cc 10 http://www.arduino.vn 11 https://www.mathworks.com SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 75 ... ứng với trường hợp nguyên lý hoạt động hệ có điểm khác sơ đồ khối hệ khác 1.4.3.2 Trường hợp tín hiệu tổng hợp riêng rẽ SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 17 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD:... giản đồ điện áp ,dòng điện Hinh 2.3 Giản đồ điện áp ,dòng điện tia pha có Do SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 23 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện NGA GVHD: NGUYỄN THỊ THANH Ta giả thiết sơ đồ có... : Hệ số cấu trúc máy phát C : Hệ số góc đặc tính từ hố Vậy sức điện động máy phát tỉ lệ điện áp kích thích hệ số E F K F U KF SVTK: Nguyễn Trung Thắng Trang 10 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện