THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC TỔNG HỢP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ Người hướng dẫn: PGS.TS LÊ TIẾN DŨNG Sinh viên thực hiện: PHẠM CƠNG MINH Nhóm HP / Lớp: 18N32 / 18TDH1 Ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) Mục lục Mục lục Danh sách hình ảnh CHƯƠNG I: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU HỆ THỐNG VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ PHẦN ĐỘNG LỰC 1.1 Xác định yêu cầu hệ thống 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Xác định yêu cầu toán 1.2 Tính tốn thiết kế phần động lực 1.3 Lựa chọn phương án truyền động 11 1.4 Tính chọn động thành phần khác hệ thống 14 1.4.1 Tính tốn thiết kế phần động lực 14 1.4.2 Bộ biến đổi 17 1.4.3 Cảm biến 20 1.4.4 Cảm biến dòng 20 1.4.5 Cảm biến đo tốc độ - encoder: 20 1.5 Sơ đồ tổng thể 22 CHƯƠNG II: MƠ PHỎNG HĨA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 23 2.1 Mơ hình tốn học động 24 2.2 Xây dựng mơ hình tốn học khâu hệ thống 26 2.2.1 Mơ hình tốn học cảm biến 26 2.2.2 Mơ hình tốn học điều khiển 26 2.2.3 Mơ hình tốn học biến đổi Clarke 26 SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) 2.2.4 Mơ hình tốn học biến đổi Park 27 2.2.5 Mơ hình tốn học mơ hình từ thơng 27 2.3 Xây dựng mơ hình tốn học hệ thống 28 2.4 Kết luận 28 CHƯƠNG 3: TỔNG HỢP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 29 3.1 Sơ đồ cấu trúc phần điều khiển 29 3.2 Xác định luật điều khiển 31 3.3 Xác định thông số PI mạch 32 3.4 Kết luận 32 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG, KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG 33 4.1 Mô hệ truyền động 33 4.1.1 Mơ hình phần cứng hệ truyền động IM 33 4.1.2 Sơ đồ cấu trúc điều khiển T4R hệ truyền động 34 4.2 Phân tích kết mô đánh giá 37 4.2.1 Tốc độ động 37 4.2.2 Momen điện từ, dòng isd, isq dòng điện pha cấp cho động 37 4.3 Kết luận 38 Danh sách hình ảnh Hình Sơ đồ tải hệ thống Hình Đồ thị mong muốn tải Hình Sơ đồ cấu trúc hệ thống Hình Động không đồng pha YE3-250M-6 hộp giảm tốc SUMITOMO CYCLO 6000 15 SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) Hình Mạch chỉnh lưu mạch nghịch lưu 17 Hình Diode B3 200 19 Hình Cảm biến dòng CSLA1DJ 20 Hình Encoder DFS20A-A2BAC000100 21 Hình Sơ đồ tổng thể hệ thống 22 CHƯƠNG I: XÁC ĐỊNH U CẦU HỆ THỐNG VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ PHẦN ĐỘNG LỰC 1.1 Xác định yêu cầu hệ thống 1.1.1 Giới thiệu chung Hệ thống truyền động điện tập hợp thiết bị như: thiết bị điện, thiết bị điện tử, khí, thủy lực,… phục vụ cho việc biến đổi lượng điện-cơ gia công truyền tín hiệu thơng tin để điều khiển q trình biến đổi lượng Hệ truyền động điện đóng vai trò quan trọng sống đặc biệt lĩnh vực sản xuất Mặc dù không phổ biến hệ truyền động xoay chiều hệ truyền động chiều đóng một vai trò quan trọng với ưu điểm điểu khiển dễ dàng, độ tin cậy cao, Ở tìm hiểu thiết kế hệ thống truyền động cho động xoay chiều pha không đồng SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) 1.1.2 Xác định yêu cầu toán Mục tiêu đặt thiết kế hệ thống truyền động điện cho động điện chiều kích từ độc lập kéo tải có sơ đồ hình 1.1 Hình Sơ đồ tải hệ thống Với số liệu ban đầu: Hệ thống cấp nguồn bời nguồn điện xoay chiều pha 220V/380V, sử dụng động điện xoay chiều pha không đồng để quay tải thông qua cặp bánh với thông số: r1/r2 = ; TL = 30 N.m; JL = kg.m2 Hệ thống quay tải theo tốc độ yêu cầu: có tăng tốc, giảm tốc, giữ tốc độ, đảo chiều, cụ thể hình 1.2 SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) Hình Đồ thị mong muốn tải Từ số liệu ban đầu, yêu cầu đặt phải thiết kế hệ thống truyền động điện chất lượng cao hoạt động ổn định, xác, đại lượng đầu hệ tốc độ tải phải bám theo giá trị mong muốn Để đạt yêu cầu, công việc thiết kế phải trọng vào phần công việc thiết kế phần điều khiển, với bước: phân tích cấu trúc phần động lực, mơ hình hóa hệ thống, từ xác định cấu trúc điều khiển, thuật toán điều khiển tham số điều khiển, cuối kiểm nghiệm lại hệ thống mô thực nghiệm Trước vào công việc thiết kế ta phải xác định cấu trúc chung hệ thống Từ yêu cầu đặt số liệu ban đầu ta xác định cấu trúc hệ thống bao gồm khối: khối động cơ, khối cảm biến, khối điều khiển, khối phát xung khối biến đổi cụ thể biến tần SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) Cấu trúc chung hệ thống thể rõ sơ đồ hình 1.3: Hình Sơ đồ cấu trúc hệ thống Chức khối sơ đồ cấu trúc hệ thống: - Khối điều khiển: thực tính tốn đưa giá trị điện áp mong muốn dựa vào sai lệch giá trị đặt (tốc độ) giá trị phản hồi (tốc độ, dòng điện) - Khối mạch điều khiển phát xung: nhận giá trị điện áp mong muốn tiến hành phát xung điều khiển - Bộ biến đổi xoay chiều: nhận xung điều khiển tiến hành chỉnh lưu điện áp nguồn theo yêu cầu - Động cơ: nhận giá trị điện áp quay tải theo tốc độ momen mong muốn - Khối cảm biến: phản hồi giá trị tốc độ dòng điện đo SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) Phối hợp hoạt động khối: giá trị đặt mong muốn đưa vào điều khiển so sánh với giá trị thực cảm biến đo phản hồi về, sai lệch điều khiển tính tốn đưa giá trị điện áp mong muốn cấp cho mạch điều khiển phát xung Từ giá trị điện áp mong muốn, mạch điều khiển phát xung tiến hành phát xung cấp cho biến đổi xoay chiều, biến đổi xoay chiều nhận xung kích với góc mở mong muốn chỉnh lưu nguồn điện cấp cho động 1.2 Tính tốn thiết kế phần động lực Bước công việc thiết kế phân tích cấu trúc, tính tốn thiết kế phần động lực Phần động lực hệ thống bao gồm động cơ, biến tần, cảm biến, Ta có: ω𝑀 =− 𝑟2 𝑟1 ω𝐿 ● Tốc độ mong muốn quy trục động cơ: - Từ 0-1s: tăng từ đến ω𝑀 =− - Từ 1-3s: giữ không đổi ω𝑀 =− - Từ ω𝑀 =− 3-4s: 𝑟2 𝑟1 ω𝐿 = giảm 𝑟1 𝑟2 𝑟1 𝑟𝑎𝑑 𝑠 100 =− 20 ( ω𝐿 =− 20 ( ) ω𝐿 = (− 70) = 14 ( - Từ 4-6s: giữ ω𝑀 = 14 ( - Từ 6-7s: giảm 𝑟2 𝑟𝑎𝑑 𝑠 ) 𝑟𝑎𝑑 𝑠 𝑟𝑎𝑑 𝑠 ) ) đảo chiều SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) Ta có: 𝑃𝑀 = 𝑇𝑒𝑚 · ω𝑀 ● Phân tích sơ đồ 1.1, ta có: Tốc độ sau qua cặp bánh có mối quan hệ: ωM.r1=ωL.r2 Bảo toàn động lượng truyền qua bánh răng: ωM.T1= ωL.T2 → 𝑟1 𝑟2 = → 𝑇1 = ω𝐿 ω𝑀 ω𝐿 ω𝑀 = 𝑇1 𝑇2 𝑇2 = 𝑟1 𝑟2 𝑇2 = 𝑟1 𝑟2 ( 𝑇𝐿 + 𝐽𝐿 ⅆω𝐿 ⅆ𝑡 ) ( = 𝑟1 𝑇𝐿 + 𝐽𝐿 𝑟2 𝑟2 ⅆω𝑀 𝑟1 ⅆ𝑡 ) (1.1) ( Với 𝑇2 = 𝑇𝐿 + 𝐽𝐿 ⅆω𝐿 ⅆ𝑡 ) Bảo tồn động ta có: 𝐽𝑀 = Ta có: 2 ( ) ( ) ω𝐿 ω𝑀 𝐽𝐿 = 𝑇𝑒𝑚 = 𝑇1 + 𝐽𝑀 ⅆω𝑀 ⅆ𝑡 𝑟1 𝑟2 (1.2) 𝐽𝐿 (1.3) Vì chưa chọn động nên bỏ qua giá trị 𝐽𝑀, sau chọn động ta kiểm nghiệm lại sau ● Giá trị momen tính tốn theo đồ thị tốc độ mong muốn tải: SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) - Từ 0-1s: 𝑇𝑒𝑚 = ( 𝑟1 𝑇𝐿 + 𝐽𝐿 𝑟2 𝑟2 ⅆω𝑀 𝑟1 ⅆ𝑡 ) ( = 30 + − −20−0 1−0 ) =− 2150(𝑁 𝑚) - Từ 1-3s: 𝑇𝑒𝑚 = 𝑟1 𝑟2 ( 𝑇𝐿 + 𝐽𝐿 𝑟2 ⅆω𝑀 𝑟1 ⅆ𝑡 ) ( = 30 + − −20−(−20) 3−1 ) =− 150 (𝑁 𝑚) - Từ 3-4s: 𝑇𝑒𝑚 = 𝑟1 𝑟2 ( 𝑇𝐿 + 𝐽𝐿 𝑟2 ⅆω𝑀 𝑟1 ⅆ𝑡 ) = 30 + − ) = 30 + − ) = 30 + − ( 14−(−20) 4−3 ( 14−14 6−4 ( 0−14 7−6 ) = 3250 (𝑁 𝑚) - Từ 4-6s: 𝑇𝑒𝑚 = 𝑟1 𝑟2 ( 𝑇𝐿 + 𝐽𝐿 𝑟2 ⅆω𝑀 𝑟1 ⅆ𝑡 )= − 150(𝑁 𝑚) - Từ 6-7s: 𝑇𝑒𝑚 = 𝑟1 𝑟2 ( 𝑇𝐿 + 𝐽𝐿 𝑟2 ⅆω𝑀 𝑟1 ⅆ𝑡 ) =− 1550(𝑁 𝑚) → Giá trị momen yêu cầu lớn nhất: Tmax= 3250 N.m Giá trị đẳng trị: 𝑇ⅆ𝑡 = ( )2 ∑ 𝑇𝑖 𝑡𝑖 ∑𝑡𝑖 ≈1593, 18 (𝑁 𝑚) SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) Phương trình momen: 𝑚𝑀 = = 𝑧𝑝 𝐿𝑚 𝐿𝑟 ' Ψ 𝑟𝑑𝑖𝑠𝑞 = ' 𝑧𝑝(1 − σ)𝐿𝑠Ψ 𝑖𝑠𝑞 𝑟𝑑 ' 𝑥 𝑥 (1 − (− 37 44)) 𝑥 0, 000724 𝑥 Ψ 𝑟𝑑𝑖𝑠𝑞 ' = 0, 835 Ψ 𝑟𝑑𝑖𝑠𝑞 Phương trình chuyển động: 𝑚𝑀 = 𝑚𝑊 + → 𝑚𝑀 − 𝑚𝑊 = 𝑓𝑇 Chọn vector trạng thái: 𝑥 𝑓𝑇 𝐽 𝑑ω 𝑧𝑝 𝑑𝑡 0,4 𝑑ω 𝑑𝑡 = 0, 𝑑ω 𝑑𝑡 ' ' = ⎡⎢𝑖𝑠𝑑, 𝑖𝑠𝑞, Ψ 𝑟𝑑, Ψ 𝑟𝑞⎤⎥ ⎣ ⎦ [ ] Chọn vector đầu vào: 𝑢𝑠 = 𝑢𝑠𝑑, 𝑢𝑠𝑞 𝑓 𝐴 = [32, 22 − 1, 87 − 1, 03ω 32, 22 1, 03ω − 1, 87 82 − 1, 82 − ω 82 ω 𝑓 𝐵 = [− 36, 89 0 − 36, 89 0 0 ] 𝑁 = [0 0 − 0 0 0 0 − ] SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) 2.2 Xây dựng mơ hình tốn học khâu hệ thống 2.2.1 Mơ hình tốn học cảm biến 2.2.1.1 Cảm biến dòng điện Xét cảm biến dịng điện thực tốt nên coi mơ hình tốn học cảm biến dịng điện khâu đơn vị 2.2.1.2 Cảm biến tốc độ Xét cảm biến tốc độ thực tốt nên coi mơ hình tốn học cảm biến tốc độ khâu đơn vị 2.2.2 Mơ hình tốn học điều khiển Ta sử dụng điều khiển PI: 𝐺𝐶 = 𝐾𝑝 + 𝐾𝐼 𝑠 2.2.3 Mơ hình tốn học biến đổi Clarke Công thức chuyển đổi Clarke: {𝑖𝑠α = 𝑖𝑠𝑢 𝑖𝑠β = (𝑖𝑠𝑢 + 2𝑖𝑠𝑣) SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) [𝑖α 𝑖β ] = ⎡⎢⎣1 − − 3 [ ] ⎤⎥ 𝑖 𝑖 𝑖 ⎦ 𝑢 𝑣 𝑤 2.2.4 Mơ hình tốn học biến đổi Park Công thức chuyển đổi Park {𝑖𝑠𝑑 = 𝑖𝑠α cos 𝑐𝑜𝑠 θ𝑠 + 𝑖𝑠β sin 𝑠𝑖𝑛 θ𝑠 𝑖𝑠𝑞 = − 𝑖𝑠α sin 𝑠𝑖𝑛 θ𝑠 + 𝑖𝑠β cos 𝑐𝑜𝑠 θ𝑠 [𝑖𝑑 𝑖𝑞 ] = [cos 𝑐𝑜𝑠 θ [ sin 𝑠𝑖𝑛 θ − sin 𝑠𝑖𝑛 θ cos 𝑐𝑜𝑠 θ ] 𝑖𝑠α 𝑖𝑠β ] Điều kiện để chuyển đổi phải biết góc 𝜃s vector từ thơng 𝚿r θ𝑠 = θ𝑠(0) + ∫ ω𝑠𝑑𝑡 θ𝑠(0) = ω𝑠 = ω + ω𝑟 ω𝑟 = 𝑖𝑠𝑞 𝑇𝑟Ψ𝑟𝑑 2.2.5 Mơ hình tốn học mơ hình từ thơng Trên hệ tọa độ dq: isd đại lượng điều khiển cho ᴪ’𝑟𝑑 Tuy nhiên hai đại lượng tồn khâu trễ bậc với số thời gian 𝑇𝑟 ' Ψ 𝑟𝑑 = 𝑖𝑠𝑑 1+𝑠𝑇𝑟 = 𝑖𝑠𝑑 1+0,296𝑠 2.3 Xây dựng mơ hình tốn học hệ thống SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) Với 𝑓 𝐴 = [− 117, 53 7, 79 2, 33ω − 117, 53 − 2, 33ω 7, 79 3, 38 − 3, 38 0 3, 48 − 𝑓 𝐵 = [511, 0 511, 0 0 ] 𝑁 = [0 0 − 0 0 0 0 − ] 2.4 Kết luận Trong chương 2, ta bước đầu xây dựng mơ hình tốn thành phần hệ thống, qua tổng hợp thành mơ hình tốn hệ thống Đây bước đầu để ta vào tổng hợp tốn, tính chọn tham số điều khiển chương CHƯƠNG 3: TỔNG HỢP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 2.5 Sơ đồ cấu trúc phần điều khiển Chức khối sơ đồ cấu trúc mô tả sau: SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) - - Khối nghịch lưu: Chuyển đại lượng chiều trung gian qua lọc thành hệ thống điện áp xoay chiều pha Mạch nghịch lưu hệ thống van bán dẫn đóng ngắt theo tín hiệu điều khiển thời gian đóng ngắt tu, tv, tw Khâu điều chế vector: Chuyển điện áp usα, usβ sang thời gian đóng ngắt van tu, tv, tw Khâu chuyển hệ tọa độ: Từ đại lượng đo isu, isv, isw (thực chất cần đo hai giá trị isu, isv, từ suy isw) chuyển thành isα, isβ hệ tọa độ αβ Các khâu chuyển tọa độ: Chuyển đại lượng từ hệ tọa độ dq sang hệ tọa độ αβ ngược lại Để chuyển cần có thêm đại lượng góc quay 𝜃𝑠 hệ tọa độ tựa theo từ thông rotor Khâu điều chỉnh dịng RI : Có tác dụng áp đặt nhanh thành phần dòng isd isq, biến chúng thành đại lượng điều khiển từ thông rotor mômen quay Vào thời kỳ đầu kỹ thuật truyền động, người ta dùng riêng rẽ điều chỉnh dòng riêng biệt kiểu PI, nhiên giải pháp làm việc tốt chế độ tĩnh, cịn chế độ động, bộc lộ nhiều nhược điểm Khâu điều chỉnh từ thông: Trên hệ tọa độ dq, isd đại lượng điều khiển cho Ψ'𝑟𝑑 Tuy nhiên hai đại lượng tồn khâu trễ bậc với số thời gian 𝑇𝑟 ' Ψ𝑟𝑑 = 𝑖𝑠𝑑 1+𝑠𝑇𝑟 khâu điều chỉnh từ thơng có nhiệm vụ cải thiện đặc tính truyền đạt * Từ giá trị sai lệch giá trị đặt từ thông Ψ'𝑟𝑑 giá trị ước lượng từ thơng tính tốn từ mơ hình từ thơng để tính giá trị đặt thành * phần dịng 𝑖𝑠𝑑 - ' Khâu mơ hình từ thơng: Có nhiệm vụ tính từ thơng rotor Ψ𝑟𝑑và góc quay 𝜃𝑠 sở đại lượng đo isd, isq, ω Ngồi dùng khâu quan sát trạng thái để tính θ𝑠 = θ𝑠(0) + ∫ ω𝑠𝑑𝑡 - ω𝑠 = ω + ω𝑟 ω𝑟 = 𝑖𝑠𝑞 𝑇𝑟Ψ𝑟𝑑 Khâu điều chỉnh tốc độ: Từ sai lệch giá trị đặt vận tốc góc ω* * giá trị thực ω đo để tính giá trị đặt dịng 𝑖𝑠𝑞 SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) Phân tích nguyên lý hoạt động phần điều khiển: ● ● Mạch điều khiển theo cấu trúc điều khiển tựa theo từ thơng rotor Dịng điện pha mạch lực cấp cho động đo thơng qua cảm biến dịng đưa vào khối chuyển đổi Clarke Tại đây, khối chuyển đổi Clarke dùng thuật tốn phương trình chuyển đổi từ hệ tọa độ pha xoay chiều sang hệ tọa độ cố định gắn với stator (hệ tọa độ αβ ) xuất tín hiệu dịng isα isβ Tín hiệu số dịng đưa vào khối chuyển đổi Park tính tốn chuyển sang hệ tọa độ tựa theo từ thông rotor (hệ tọa độ dq) đưa thành phần dòng isd isq Dòng điện isd tương đương với thành phần điều khiển từ trường cịn isq khơng ảnh hưởng tới từ trường (tức dòng điện đặt từ trường) Lúc này, áp dụng cấu trúc điều khiển động điện chiều kích từ độc lập: nhánh điều khiển từ thông, nhánh điều khiển dòng điện đặt từ trường Ở nhánh thứ thấy tốc độ mong muốn so sánh với tốc độ thực động (tốc độ đo encoder) sai lệch tốc độ đưa vào điều khiển tốc độ (PI), mạch vòng mạch vòng điều khiển tốc độ Tại đây, * điều khiển tốc độ chứa thuật toán điều khiển để tính tốn 𝑖𝑠𝑞 Dịng * tính tốn 𝑖𝑠𝑞 đưa đến mạch vịng điều khiển dịng điện Ở mạch vòng điều khiển dòng điện, điều khiển dịng điện (PI) nhận vào tín hiệu sai * * lệch 𝑖𝑠𝑞 𝑖𝑠𝑞 thực tính tốn đưa tín hiệu điện áp 𝑢𝑠𝑞 ● * Nhánh thứ nhánh điều khiển từ thông Tốc độ mong muốn ω được đưa vào điều khiển từ thơng (PI) Tại đây, tính tốn từ thông mong muốn thành phần trục d từ thơng rotor tỷ lệ với thành phần * dòng trục d Thành phần 𝑖𝑠𝑑 so sánh với isd thực sai lệch đưa vào điều khiển dòng điện (PI), điều khiển tính tốn * thành phần điện áp trục d 𝑖𝑠𝑑 ● Sơ đồ khác sơ đồ kinh điển T4R chưa có xen kênh mà thẳng nên chất lượng điều khiển không tốt Ở kết tính tốn điện áp hệ tọa độ dq nên thông tin điện áp mong muốn động chưa đầy đủ, cần có thơng tin vector từ thơng rotor Vetor từ thơng tính tốn mơ hình từ thơng (Flux Model), từ thơng tin dịng điện tốc độ thực động để tính tốn (bởi khơng có phản hồi SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) module từ thơng) cần góc pha từ thông để thực phép biến đổi Park thuận Park ngược ● * * Sau có 𝑢𝑠𝑑 𝑢𝑠𝑞 kết hợp với góc pha vector từ thông rotor thực phép biến đổi Park ngược đưa hệ tọa độ cố định gắn với stator * * (hệ tọa độ αβ), 𝑢𝑠α 𝑢𝑠β để đưa vào khâu điều chế vector SVPWM tính ● toán tạo chùm xung với mức logic khác thời gian độ rộng xung Sau xung đưa qua khâu khuếch đại (Gate Drive) đưa đến kích thích đóng/mở van nghịch lưu xoay chiều pha Mạch hoạt động liên tục với tốc độ quay động tốc độ mong muốn Việc tính tốn thực lặp lặp lại theo chu kỳ lấy mẫu tín hiệu 2.6 Xác định luật điều khiển Trong đồ án này, ta sử dụng điều khiển PI Bộ điều khiển PI gồm hai thông số hệ số tỉ lệ hệ số tích phân Đặc điểm điều khiển PI: ● Làm triệt để sai lệch tĩnh bị ảnh hưởng nhiễu ● Do tích hợp thành phần tích phân nên làm giảm tốc độ đáp ứng hệ thống làm suy giảm tính ổn định hệ thống ● Có thể gây điều chỉnh cho hệ thống Hằng số tích phân Ti nhỏ, độ điều chỉnh lớn KP lớn tốc độ đáp ứng nhanh KP lớn sai số xác lập nhỏ (nhưng triệt tiêu) KP lớn cực hệ thống có xu hướng di chuyển xa trục thực => Hệ thống dao động độ vọt lố cao Nếu KP tăng giá trị giới hạn hệ thống dao động không tắt dần => ổn định hệ thống Tín hiệu ngõ xác định sai số KI lớn đáp ứng độ chậm KI lớn sai số xác lập nhỏ Đặc biệt hệ số khuếch đại khâu tích phân vơ tần số SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) => triệt tiêu sai số xác lập với hàm nấc KI lớn độ vọt lố cao 2.7 Xác định thông số PI mạch Do đồ án ta không xác định mơ hình hàm truyền đạt cho hệ thống nên ta tiến hành xác định thông số PI tay (thực nghiệm) Sử dụng phương pháp điều chỉnh thủ công: Ban đầu, KI Kp lúc đầu gán Tăng dần Kp đầu vịng điều khiển dao động, sau Kp đặt tới xấp xỉ nửa giá trị để đạt đáp ứng Sau tăng KI đến giá trị phù hợp cho đủ thời gian xử lý Tuy nhiên, KI lớn gây ổn định Thứ tự tìm thơng số PI ta thực dị tìm từ điều khiển dịng điện mạch vịng dịng sau điều khiển từ thông điều khiển tốc độ Bộ điều khiển dòng điện isd Bộ điều khiển dòng điện isq Bộ điều khiển từ thông Bộ điều khiển tốc độ KP 30 80 250 150 KI 25 10 2.8 Kết luận Sau xác định sơ đồ cấu trúc phần điều khiển, luật, thuật toán điều khiển, thiết kế cụ thể chi tiết phần điều khiển xác định tham số thuật tốn điều khiển bên phần điều khiển mô hệ thống thiết kế phần mềm MatlabSimulink để kiểm chứng Phân tích kết mô đáp ứng hệ thống, biến nội quan trọng hệ thống Đánh giá chất lượng hệ truyền động điện thiết kế SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG, KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG 4.1 Mô hệ truyền động 4.1.1 Mơ hình phần cứng hệ truyền động IM Mơ hình phần cứng hệ truyền động điện SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) 4.1.2 Sơ đồ cấu trúc điều khiển T4R hệ truyền động Sơ đồ cấu trúc điều khiển T4R hệ truyền động điện 4.1.2.1 Mơ hình phát xung SVPWM SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) Mơ hình phát xung SVPWM 4.1.2.2 Mơ hình từ thơng SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) 4.1.2.3 Các khối chuyển đổi hệ tọa độ SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) Khối Clarke thuận Park thuận Khối Park ngược 4.2 Phân tích kết mơ đánh giá 4.2.1 Tốc độ động Nhận xét: ● Ở thời điểm tốc độ quay xác lập ổn định (1-3s 4-6s) tốc độ quay bám sát tốc độ mong muốn ● Tuy nhiên thời điểm khởi động, tốc độ bị vọt lố dịng khởi động lớn để đáp ứng momen khởi động SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) 4.2.2 Momen điện từ, dòng isd, isq dòng điện pha cấp cho động 4.2.2.1 Momen điện từ Đồ thị momen điện từ động Nhận xét: ● Ưu điểm: Momen điện từ bám sát với momen mong muốn tải ● Nhược điểm: tồn nhiễu dao động quanh giá trị momen điện từ 4.2.2.2 Dòng isd Đồ thị đáp ứng dòng isd Nhận xét: ● Ưu điểm: dòng isd thực bám sát với dòng isd mong muốn 4.2.2.3 Dòng isq SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) Nhận xét: ● Ưu điểm: dòng isq bám sát với dòng isq mong muốn ● Nhược điểm: tồn nhiễu dao động xung quanh isq giới hạn cho phép 4.3 Kết luận ● Về tốc độ: o Ở thời điểm tốc độ quay xác lập ổn định (1-3s 4-6s) tốc độ quay bám sát tốc độ mong muốn o Tuy nhiên thời điểm khởi động, tốc độ bị vọt lố dịng khởi động lớn để đáp ứng momen khởi động ● Về dịng điện: theo đồ thị mơ chất lượng dòng điện tương đối tốt, đập mạch nằm giới hạn cho phép ta chấp nhận ● Về momen: Momen điện từ bám sát với momen mong muốn tải Nhưng tồn nhiễu, nhiên nằm giới hạn cho phép nên chấp nhận ... hệ truyền động điều khiển tần số sử dụng phổ biến → Đối với điều khiển hệ truyền động điện chất lượng cao ta sử dụng phương pháp điều chỉnh tần số nguồn cung cấp sử dụng cho động xoay chiều pha. .. tìm từ điều khiển dịng điện mạch vịng dịng sau điều khiển từ thông điều khiển tốc độ Bộ điều khiển dòng điện isd Bộ điều khiển dòng điện isq Bộ điều khiển từ thông Bộ điều khiển tốc độ KP 30 80... đầu: Hệ thống cấp nguồn bời nguồn điện xoay chiều pha 220V /38 0V, sử dụng động điện xoay chiều pha không đồng để quay tải thông qua cặp bánh với thông số: r1/r2 = ; TL = 30 N.m; JL = kg.m2 Hệ thống