Thông tin tài liệu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA BÁO CÁO CHUN ĐỀ NGÀNH: Cơng nghệ kĩ thuật điều khiển tự động hóa CHUYÊN NGÀNH: Tự động hóa điều khiển thiết bị cơng nghiệp HỌC PHẦN: Truyền động điện Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Điệp Nhóm sinh viên/ sinh viên thực hiện: NHĨM Nguyễn Đức Mạnh – 18810410195 Nguyễn Đức Mạnh – 18810430083 Vũ Hoàng Minh – 1881 Phạm Hồng Nguyên – 18810430099 Lớp: D13TDH&DKTBCN3 HÀ NỘI, … /2021 download by : skknchat@gmail.com Nhóm Phần I Điều chỉnh tự động truyền động điện chiều 1.1.Lý thuyết 1.1.1.Thành lập sơ đồ khối cấu trúc tổng quát động chiều 1.1.2 Bài tập Dạng 2:Cho hệ truyền động chỉnh lưu thyristor- động chiều có thơng số sau: Động chiều kích từ độc lập có thông số định mức: 150hp; 220V; 1500v/ph; R = 0,05 + 0,001 (Ω) L = 0,002H; J = 16kgm2; KΦ = 1,6V/rad/s Tải mơ men có tính chất năng: Mc = Mđm Bộ chỉnh lưu cấp cho phần ứng chỉnh lưu tia ba pha dùng thyristor (nguồn lưới cấp cho chỉnh lưu 3x380V, 50Hz) Điện áp điều khiển Uđk.max = 10V Thơng số sensor đo dịng điện: Ki = 0,011V/A; Thông số sensor đo tốc độ: Kω = 0,063V/rad/s; Tω = 0,002s Yêu cầu: a) Hãy phân tích sơ đồ khối cấu trúc tổng quát mạch vòng hệ truyền động TĐ b) Tổng hợp điều chỉnh dịng điện có tính đến sức điện động động cơ,coi Mc = c) Tổng hợp điều chỉnh tốc độ Phần II.Điều chỉnh tự động hệ truyền động điện xoay chiều không đồng ba pha 2.1.Mô tả ĐKB không gian vector 2.1.1.Mô hình tốn học động khơng đồng hệ tọa độ cực 2.2.Hệ truyền động biến tần nguồn áp – động không đồng 2.2.1.Định nghĩa nêu đặc điểm, biểu diễn không gian vector điện áp chuẩn hệ truyền động biến tần nguồn áp –ĐKB 2.2.2.Trong phương pháp điều chế vector điện áp không gian: phân tích giải pháp tăng số lần chuyển mạch vector điện áp yêu cầu U* nằm góc phần sáu thứ IV 2.3.Điều khiển vector động không đồng 2.3.1.Nêu sở phương pháp điều khiển trực tiếp mô men động không đồng 2.3.2.Phân tích việc lựa chọn vector điện áp trường hợp vector từ thơng stator nằm góc phần sáu thứ IV download by : skknchat@gmail.com MỤC LỤC PHẦN I ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1.Lý thuyết 1.1.1.Thành lập sơ đồ khối cấu trúc tổng quát động chiều 1.1.1.1.Sơ đồ khối cấu trúc tổng quát ĐC chiều 1.1.1.2.Sơ đồ khối cấu trúc ĐC chiều kích từ độc lập từ thơng khơng đổi: 1.1.1.3.Sơ đồ khôi cấu trúc động chiều kích từ độc lập từ thơng kích từ khơng đổi: 1.2.Bài tập 1.2.1 Phân tích sơ đồ khối cấu trúc tổng quát mạch vòng hệ truyền động T-Đ8 1.2.2 Tổng hợp điều chỉnh dòng điện có sức điện động động (coi Mc = 0) 1.2.3.Tổng hợp điều chỉnh tốc độ 11 PHẦN II.ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ 13 BA PHA 13 2.1.Mô tả ĐKB không gian vector 13 2.2.Hệ truyền động biến tần nguồn áp – động không đồng 15 2.2.1.Định nghĩa đặc điểm, biểu diễn không gian vector điện áp chuẩn hệ truyền động biến tần nguồn áp –ĐKB .15 2.2.2.Trong phương pháp điều chế vector điện áp không gian: phân tích giải pháp tăng số lần chuyển mạch vector điện áp yêu cầu U* nằm góc phần sáu thứ IV 17 2.3.Điều khiển vector động không đồng 19 2.3.1.Cơ sở phương pháp điều khiển trực tiếp mô men động không đồng 19 2.3.2.Xét trường hợp φs nằm góc phần thứ IV 19 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ thay tổng quát Hình 1.2 Họ đặc tính động chiều Hình 1.3 Sơ đồ khối cấu trúc tổng quát ĐC chiều Hình 1.4 Sơ đồ khối cấu trúc từ thơng kích từ khơng đổi Hình 1.5 Sơ đồ cấu trúc tổng qt hai mạch vịng hệ truyền động T–D Hình 1.6 Sơ đồ thay mạch vịng dịng điện Hình 1.7 Sơ đồ thay mạch vòng tốc độ ( Mc = ) Hình 2.1 Mơ hình máy điện hệ cực tọa độ download by : skknchat@gmail.com Hình 2.2 Đồ thị vector Hình 2.3 Sơ đồ thay động khơng đồng pha Hình 2.4 Sơ đồ nghịch lưu độc lập nguồn áp pha Hình 2.5 Đồ thị điện áp pha tải Hình 2.6 Các vector chuyển mạch khơng gian Hình 2.7 Điều chế vector U* Hình 2.8 Quỹ đạo vector từ thông download by : skknchat@gmail.com Phần I Điều chỉnh tự động truyền động điện chiều 1.1.Lý thuyết 1.1.1.Thành lập sơ đồ khối cấu trúc tổng quát động chiều Hình 1.1 Sơ đồ thay tổng quát CKĐ: cuộn kích từ độc lập CKN: cuộn kích từ nối tiếp CP: cuộn phụ CB: cuộn bù Các thơng số Uk , Ik : điệp áp/ dịng điện kích từ U , I : điện áp/ dịng điện phần ứng ω : tốc độ góc M : momen điện từ Mc : momen tải E: s.đ.đ phần ứng P’ : số đôi cực từ a: số đôi mạch nhánh song song Rư , Lư : điện trở, điện cảm phần ứng Momen điện từ: pN M= πa K : hệ số cấu tạo máy ϕ : từ thông Sức điện động phần ứng: E= pN πa Phương trình đặc tính cơ: ω= U−Rư I kϕ download by : skknchat@gmail.com Hình 1.2 Họ đặc tính động chiều Phần kích từ: uk (t )=Rk ik (t )+Lk Phương trình cân áp: uk (t )=Rk ik (t )+Nk Biến đổi laplace Uk (s )=Rk I k (s )+ N k s ∅(s) ⇒ ∅= Nk s Nk : Rk : Phần ứng: Phương trình cân áp: số vòng dây cuộn CKĐ điện trở cuộn dây CKĐ u (t )=R Biến đổi laplace u (s )=Rư I (s )+ Lư sI (s)+ E(s)± N N s ∅(s) 1/Rư I ( s)= 1+T s NN : Tư : số thời gian phần ứng T ư= Phương trình động học hệ truyền động: M (s ) −Mc ( s)= J dω Lư Rư (t) dt Biến đổi laplace M (s )−Mc ( s)=Jω (s ) download by : skknchat@gmail.com J: momen quán tính phần chuyển động quy đổi trục động 1.1.1.1.Sơ đồ khối cấu trúc tổng quát ĐC chiều Hình 1.3 Sơ đồ khối cấu trúc tổng quát ĐC chiều pN M= πa E= pN ϕω= πa ω= ∅= I ( s)= U−Rư I kϕ Uk ( s)−Rk I k (s) 1/Rư 1+T s M (s )−Mc ( s)=Jω (s ) 1.1.1.2.Sơ đồ khối cấu trúc ĐC chiều kích từ độc lập từ thơng khơng đổi: M =kϕI E=kϕ ω ϕ =const I ( s)= M (s )−Mc ( s)=Jω (s ) download by : skknchat@gmail.com K { Chọn R2 = 5Ω ; R4 = 10Ω ⇒ R1 = 250Ω ; R3 = 36,63Ω ⇒ C1 = 0,0323F ; C2 = 0,1F 1.2.3.Tổng hợp điều chỉnh tốc độ Sơ đồ thay : Hình 1.7 Sơ đồ thay mạch vòng tốc độ ( Mc = ) Thông thường Ti Tω nhỏ ( + 2Tis ) ( + Tωs ) = + (2Ti + Tω )s + 2Ti Tω s2 ≈ + (2Ti + Tω )s = + T’sS Với T’s = 2Ti + Tω Ti = T’s = * 0,0366 + 0,002 = 0,0752 (s) Với : Rω(s) = Chọn τσ = T’s Rω(s) = Vậy điều khiển dạng khâu khuếch đại : p1 download by : skknchat@gmail.com R = 11,6556 Chọn R1 = 10 (Ω) => R2 = 116,556 (Ω) Kp = R Phần II.Điều chỉnh tự động hệ truyền động điện xoay chiều không đồng ba pha 2.1.Mô tả ĐKB khơng gian vector download by : skknchat@gmail.com Hình 2.1 Mơ hình máy điện hệ cực tọa độ Trên cuộn dây quấn s đặt véc tơ điện áp u s : - Các véc tơ điện từ không gian lại sinh tương tự chúng sinh đại lượng ba pha thời gian - Mơ hình máy điện gọi mơ hình máy điện tọa độ cực Hình 2.2 Đồ thị vector Cuộn s Cuộn r ωs ω : đứng yên : quay :tốc độ quay từ trường :tốc độ quay cuộn download by : skknchat@gmail.com Vs Vm ψs ψ r Sơ đồ thay động khơng đồng pha ( mơ hình hệ tọa độ cực ) quy đổi đại lượng rotor stato Hình 2.3 Sơ đồ thay động khơng đồng pha Phương trình điện áp: Phương trình từ thơng: Phương trình momen: p M = ψs is Các ma trận thông số: download by : skknchat@gmail.com σs= σr = Lσs L= L s −1: hệ số tản từ stator L 2.2.Hệ truyền động biến tần nguồn áp – động không đồng 2.2.1.Định nghĩa đặc điểm, biểu diễn không gian vector điện áp chuẩn hệ truyền động biến tần nguồn áp –ĐKB Đặc điểm: Các hệ thơng điều chỉnh tốc độ động xốy chiều: u cầu cao dải điều chỉnh tính chất động học - Chỉ thực với biến tần Biến tần sử dụng với ĐKB roto lồng sóc: - Kết cấu đơn giản, vững Giá rẻ, làm việc mơi trường Biến tần có nghịch lưu đọc lập nguồn dịng: - Thích hợp cho truyền động đảo chiều - Cơng suất truyền động lớn Xét sơ đồ nghịch lưu độc lập nguồn áp pha download by : skknchat@gmail.com Hình 2.4 Sơ đồ nghịch lưu độc lập nguồn áp pha Hình 2.5 Đồ thị điện áp pha tải Định nghĩa vector chuyển mạch: Vector U1 ứng với tổ hợp van 6,1,2 Vector U2 ứng với tổ hợp van 1,2,3 Vector U3 ứng với tổ hợp van 2,3,4 Vector U4 ứng với tổ hợp van 3,4,5 Vector U5 ứng với tổ hợp van 4,5,6 Vector U6 ứng với tổ hợp van 5,6,1 Nhận xét: Trong chu kỳ điện áp có lần chuyển mạch vector U1 , U2 , U3 , U4 , U5 , U6 mô tả điện áp pha đối xứng Vị trí giá trị vector xác định: download by : skknchat@gmail.com - Giá trị điện áp tức thời pha Luật đóng mở van Hình 2.6 Các vector chuyển mạch không gian Mỗi trạng thái dẫn van cho biết vị trí vector Khi chuyển từ trạng thái sang trạng thái khác vector chuyển mạch thay đổi vị trí góc 600 Các đại lượng U1 , U2 , U3 , U4 , U5 , U6 có hướng thay đổi không gian, nên gọi vector trạng thái Đặc điểm vector chuyển mạch: Để mô tả điện áp pha đối xứng cần vector U1 đến U6 Ngồi ra, nghịch lưu cịn trạng thái khác: - Khi van 1,3,5 nối vào cực + ngồn , vector U7 - Khi van 1,3,5 nối vào cực −¿ ngồn , vector U8 - Khi |U7| = |U8| = vector cần thiết để thực luật điều chế PWM nghịch lưu Để giảm sóng bậc cao ta cần tăng tần số chuyển mạch 2.2.2.Trong phương pháp điều chế vector điện áp khơng gian: phân tích giải pháp tăng số lần chuyển mạch vector điện áp yêu cầu U* nằm góc phần sáu thứ IV Giải pháp tăng số lần chuyển mạch: Chia chu kỳ điện áp T thành chu kỳ chuyển mạch đủ nhỏ (Ts) cho dịng tải gần khơng thay đổi thời gian Ts Bằng cách đóng mở trạng thái làm việc (U1÷U8) chu kỳ Ts: - Thay đổi điện áp nghịch lưu - Giảm sóng hài Việc đóng mở vector với tần số fs tạo vector trung gian dịch chuyển mặt phẳng pha với góc 600/n (n = T/6Ts) download by : skknchat@gmail.com Hình 2.7 Điều chế vector U* Giả sử, nghịch lưu cần phải tạo giá trị điện áp pha ứng với vector U* U¿=U'4+U'5 Vector U* phân tích thành U4’ với U5’ chia chu kỳ Ts thành: T s = t4 + t5 + t0 t0 : thời gian mà điện áp nghịch lưu = (U7 , U8) t4 : thời gian làm việc vector U4 t5 : thời gian làm việc vector U5 t4 U'4 =U4 U'5=U T s T s t5 Tần số điện áp tải: f = 50Hz Uphm = 310V Tạo U* = 190V; vector U* tạo với U4 góc 300 U'4 =U'5= T = s 190 sin 300 =109,7 V sin 1200 =0,0033 (s )=3,3(ms) 6∗50 U 109,7 '4 t = 4=T s 0,0033=0,00116 (s)=1,16 (ms) U4 310 Tương tự ta có t5 = 1,16(ms) t0 = Ts - t4 - t5 = 3,3 – 1,16 – 1,16 = 0,98(ms) Thực hiện: Đóng cắt biến tần theo vector U4 (đóng van 345) khoảng thời gian 1,16ms Đóng cắt biến tần theo vector U7 U8 khoảng thời gian 0,98ms download by : skknchat@gmail.com Đóng cắt biến tần theo vector U5 (đóng van 456) khoảng thời gian 1,16ms Thực U* cách: Góc IV: U¿= Nhận xét: Giống vector điện áp không gian (Us), vector chuyển mạch U* quay mặt phẳng Giá trị vị trí cảu xác định giá trị điện áp Vector chuyển mạch quay với góc gián đoạn Vector chuyển mạch cho biết trạng thái dẫn điện cảu van lực quy đổi trạng thái 2.3.Điều khiển vector động không đồng 2.3.1.Cơ sở phương pháp điều khiển trực tiếp mô men động không đồng Xuất phát từ biểu thức tính mơ men động hệ trục tọa độ xy: PP M= Hình 2.8 Quỹ đạo vector từ thơng (γlà góc lệch vector từ thông stato rotor) Đặc điểm : Do Tr >> Ts nên φ biến thiên chậm r φ s Nếu xét khoảng thời gian đủ nhỏ,coi φr=const =>Mơmen phụ thuộc vào: |φs| góc γ Xuất phát từ phương trình cân áp stato: d φs U s=Rs I s + dt Nếu bỏ qua sụt áp điện trở Rs: Us →Có thể điều chỉnh độ lớn vecto từ thông stato thông qua việc lựa chọn vecto điện áp U s download by : skknchat@gmail.com Các vecto điện áp : U1 ÷ U8 2.3.2.Xét trường hợp φs nằm góc phần thứ IV ∆ φs = U s ∆t Đường phân giác cá góc tạo vecto kề chia mặt phẳng thành sector: S4 : 150÷ 250 M = Km|φs|∨φr ∨sin γ Khi γ=0÷ 90 ° sin γ >γ → Có thể điều khiển từ thông mômen độc lập thông qua việc lựa chọn vecto điện áp Bảng vecto điện áp tương ứng với trạng thái đóng cắt van pha a,b,c: Pha U4 a b c1 → Bảng chọn vecto điện áp điều khiển trực tiếp mômen: Từ thông Tăng Giảm download by : skknchat@gmail.com ... mạch vòng hệ truyền động TĐ b) Tổng hợp điều chỉnh dịng điện có tính đến sức điện động động cơ,coi Mc = c) Tổng hợp điều chỉnh tốc độ Phần II .Điều chỉnh tự động hệ truyền động điện xoay chiều không... hệ truyền động T-Đ8 1.2.2 Tổng hợp điều chỉnh dòng điện có sức điện động động (coi Mc = 0) 1.2.3.Tổng hợp điều chỉnh tốc độ 11 PHẦN II.ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN... Phần I Điều chỉnh tự động truyền động điện chiều 1.1.Lý thuyết 1.1.1.Thành lập sơ đồ khối cấu trúc tổng quát động chiều 1.1.2 Bài tập Dạng 2:Cho hệ truyền động chỉnh lưu thyristor- động chiều
Ngày đăng: 09/04/2022, 09:44
Xem thêm:
