ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA CHUYÊN NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP HỌC PHẦN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN II Giảng viên hướng dẫn Nguyễn Thị X Nhóm sinh viên Nhóm 11 Sinh viên thực hiện Lê Y Mã sinh viên 17710450078 Sinh viên thực hiện Phạm Z Mã sinh viên 17710430069 Sinh viên thực hiện Lê V Mã sinh viên 17710430038 HÀ NỘI, 122021 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU 03 PHẦN I ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘN.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA BÁO CÁO CHUN ĐỀ NGÀNH : CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA CHUYÊN NGÀNH : TỰ ĐỘNG HĨA & ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ CƠNG NGHIỆP HỌC PHẦN : TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN II Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Thị X Nhóm sinh viên : Nhóm 11 Sinh viên thực : Lê Y Mã sinh viên : 17710450078 Sinh viên thực : Phạm Z Mã sinh viên : 17710430069 Sinh viên thực : Lê V Mã sinh viên : 17710430038 HÀ NỘI, 12/2021 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………03 PHẦN I ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MỘT CHIỀU………………………………………………………….… 04 I LÝ THUYẾT……………………… ………………………………….04 Khái quát động điện chiều……………………………….04 Sơ đồ khối cấu trúc tổng quát động chiều………………08 II BÀI TẬP……………………………………………………………… 09 Sơ đồ khối cấu trúc tổng quát mạch vòng hệ truyền động XA-Đ……………………………………………………………… .09 Bộ điều chỉnh dòng điện bỏ qua sức điện động động cơ……10 Tổng hợp điều chỉnh tốc độ…………………………………………12 PHẦN II ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG …………………… 14 ĐỒNG BỘ BA PHA…………… I MƠ TẢ TỐN HỌC CHUNG ĐKB……………………………… .14 II HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN NGUỒN ÁP – ĐCKĐB ………… 18 Định nghĩa đặc điểm, biểu diễn không gian vector điện áp chuẩn hệ truyền động biến tần nguồn áp – ĐKB…………… 18 Giải pháp tăng số lần chuyển mạch ………………………………………20 III ĐIỀU KHIỂN BỘ…………….21 VECTOR ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG Cơ sở phương pháp điều khiển trực tiếp momen động không đồng bộ……………………………………………………….21 Các vector điện áp trường hợp vector từ thông stator nằm góc phần sáu thứ II…………………………………………….23 KẾT LUẬN……………………………………………………………………….24 LỜI NĨI ĐẦU Truyền động điện có nhiệm vụ thực công đoạn cuối công nghệ sản xuất Đặc biệt dây truyền sản xuất tự động đại, truyền động điện đóng góp vai trị quan trọng việc nâng cao suất chất lượng sản phẩm.Vì hệ truyền động điện ln quan tâm nghiên cứu, nâng cao chất lượng để đáp ứng yêu cầu công nghệ với mức độ tự động hóa cao Ngày nay, ứng dụng tiến kỹ thuật điện tử tin học, hệ truyền động điện phát triển có thay đổi đáng kể Đặc biệt công nghệ sản xuất thiết bị điện tử cơng suấtngày hồn thiện, nên biên đổi điện tử công suất hệ truyền động điện đáp ứng độ tác động nhanh, độ xác cao mà cịn góp phần giảm kích thước hạ giá thành hệ Báo cáo chun đề em có trình bày kiến thức hệ truyền động điện Trong trình làm báo cáo chuyên đề em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Điệp Cô giúp đỡ hướng dẫn tận tình giúp em hồn thành báo cáo chuyên đề Mặc dù em cố gắng nhiều, song khơng thể tránh khỏi thiếu sót sai lầm định Em mọng nhận góp ý bảo tận tình thầy cô môn Em xin chân thành cảm ơn! PHẦN I ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MỘT CHIỀU I LÝ THUYẾT Khái quát động điện chiều Cấu tạo chung động điện chiều Máy điện chiều máy phát động điện có cấu tạo giống Những phần máy điện chiều gồm phần cảm (phần tĩnh) phần ứng (phần quay)  Phần cảm (stato) Phần cảm gọi stator, gồm lõi thép làm thép đúc, vừa mạch tử vừa vỏ máy cực từ có dây quấn kích từ dịng điện chạy dây quấn kích từ cho cực từ tạo có cực tính liên tiếp ln phiên Cực từ gắn với vỏ máy nhờ bulong Ngồi máy điện chiều cịn có nắp máy, cực từ phụ cấu chổi than  Phần ứng (roto) Phần ứng máy điện chiều gọi roto, gồm: lõi thép, dây quấn phần ứng, cổ góp trục máy  Lõi thép phần ứng: hình trụ làm thép kĩ thuật điện dày  0,5mm, phủ sơn cách điện ghép lại Các thép dập lỗ thơng gió rãnh để đặt dây quấn phần ứng Dây quấn phần ứng: gồm nhiều phần tử mắc nối tiếp nhau, đặt rãnh phần ứng tạo thành nhiều vịng kín Phần tử dây quấn bối dây gồm nhiều vòng dây, hai đầu nối với hai phiến góp vành góp, hai cạnh tác dụng phần tử đặt hai rãnh hai cực từ khác tên  Cổ góp: hay cịn gọi vành đổi chiều gồm nhiều phiến đồng hình  nhận ghép thành khối hình trụ, cách điện với cách điện với trục máy Và phận khác trục máy, quạt làm máy Các trị số định mức động điện chiều Chế độ làm việc định mức máy điện nói chung động điện chiều nói riêng chế độ làm việc điều kiện mà nhà chế tạo quy định Chế độ đặc trưng đại lượng ghi nhãn máy gọi đại lượng định mức     Công suất định mức (kW hay W) Điện áp định mức (V) Dòng điện định mức (A) Tốc độ định mức (vịng/ph) Ngồi cịn ghi kiểu máy, phương pháp kích thích, dịng điện kích từ Chú ý: Công suất định mức công suất đưa máy điện Đối với máy phát điện cơng suất đưa đầu cực máy phát, động cơng suất đứa đầu trục động Phân loại động điện chiều Dựa theo cuộn kích từ, động chiều có loại sau:      Động chiều kích từ độc lập Động chiều kích từ song song Động chiều kích từ nối tiếp Động chiều kích từ hỗn hợp Động điện chiều chế độ xác lập, độ Cho đến động điện chiều dùng phổ biến hệ thống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động chiều (Đ) từ vài W đến vài MW Phần ứng biểu diễn vịng trịn bên có sức điện động E, phần stato có vài dây quấn kích từ: dây quấn kích từ độc lập CKĐ, dây quấn kích từ nối tiếp CKN, dây quấn kích từ phụ CF dây quasn bù CB Hệ thống phương trình mơ tả Đ thường phi tuyến, đại lượng đầu vào (tín hiệu điều khiển) thường điện áp phần ứng U, điện áp kích từ U; tín hiệu thường tốc độ góc động , momen quay M, dòng điện phần ứng I, số trường hợp vị trí roto Momen tải momen cấu làm việc truyền trục động cơ, momen tải nhiễu loạn quan trọng hệ truyền điện tự động  Chế độ xác lập động điện chiều Khi đặt lên dây quấn kích từ điện áp dây quấn kích từ có dịng điện mạch từ máy có từ thơng Tiếp đặt giá trị điện áp U lên mạch phần ứng dây quấn phần ứng có dịng điện chạy qua Tương tác dịng điện phần ứng từ thơng kích tử tạo thành momen điện từ Giá trị momen điện từ tính nhứ sau: M= Trong đó: p – số đôi cực động N – số dẫn phần ứng cực từ a – số mạch nhánh song song dây quấn phần ứng k = p N/2a – hệ số kết cấu máy Momen điện từ kéo cho phần ứng quay quanh trục, dây quấn phần ứng quét qua từ thông dây quấn cảm ứng sức điện động (sđđ): E= Trong đó: tốc độ góc roto Trong chế độ xác lập, tính tốc độ qua phương trình cân điện áp phần ứng = Trong đó: điện trở mạch phàn ứng động Chế độ độ động điện chiều Mạch kích từ, có hai biến dịng điện kích từ từ thơng phụ thuộc phi tuyến đường cong tử hóa lõi sắt:  Trong đó: – số vịng dây cuộn kích từ – điện trở cuộn dây kích từ  Mạch phần ứng: U= Hoặc dạng dịng điện: I= Trong đó: – điện cảm mạch phần ứng – số vịng dây cuộn kích từ nối tiếp = – số thời gian mạch phần ứng  Phương trình hệ điện ( phương trình chuyển động hệ thống ) M- =J Trong đó: J -momen qn tính phần tử chuyển động quy đổi trục động Sơ đồ khối cấu trúc tổng quát động chiều M= E= ꞷ = ø(s) = I(s) = M(s) - = Jsꞷ(s) BÀI TẬP II Sơ đồ khối cấu trúc tổng quát mạch vòng hệ truyền động XA-Đ Hình 2.1: Sơ đồ khối cấu trúc tổng quát mạch vòng hệ truyền động XA-Đ  Mạch vịng dịng điện:  Thơng số điều chỉnh: Dịng điện phần ứng I  Tín hiệu đặt :  Tín hiệu đo :  Mạch vòng điều chỉnh tốc độ  Thơng số điều chỉnh : ꞷ  Tín hiệu đặt:  Tín hiệu đo :tốc độ đo  Hệ thống gồm mạch vòng nối theo cấp mạch vòng bên mạch vòng dòng điện ,mạch vòng bên ngồi mạch vịng điều chỉnh tốc độ  : Các điều khiển tốc độ dòng điện 10 Tổng hợp điều chỉnh tốc độ Sơ đồ cấu trúc : Sơ đồ thay thế: ( + ).(1 + ) = + =2+ 13 = 2.0,00882 + 0,006 = 0,02364 (1+ 2).(1+)=1+0,02364s Chọn = 7,84  Khâu điều chỉnh tốc độ có khâu khuyếch đại 14 PHẦN II ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN XOAY CHIỀU KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA I MƠ TẢ TỐN HỌC CHUNG ĐKB  Sơ đồ nguyên lý dây quấn động không đồng pha  (a, b, c) dây quấn pha stato  (A, B, C) dây quấn rotor  Giả thiết:  ĐKB đối xứng  Mạch từ tuyến tính  Khe hở khơng khí  Phương trình điện áp sau: 15 Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý quấn dây động khơng đồng pha Trong đó: K : Là số dây quấn pha ; k-a,b,c A,B,C Rk : Điện trở cuộn dây pha   : Sức điện động dây quấn pha   Từ thơng móc vịng dây quấn Trong đó: k , j : Là số dây quấn pha; k = a; j= a,b,c,A,B,C j=k : Điện cảm tự cảm j≠k : Điện cảm hỗ cảm  Từ thơng móc vòng dây quấn pha:    Ra = Rb = Rc = R s, RA = RB = RC = Rr Laa = Lbb = Lcc = Ls1, LAA = LBB = LCC = Lr1 Lab = Lac = Lbc = -Ms, LAB = LBC = LAC = -Mr Trong : Ls1, Lr1 điện cảm tự cảm dây quấn stato, roto Ms, Mr điện cảm hỗ cảm dây quấn stato, dây quấn roto với  Pha a:  Các thành phần hỗ cảm cuộn dây pha stator rotor với nhau: 16 LaA = LAa = LbB = LBb = LcC = LCc = M.Cosϑ  Các thành phần hỗ cảm cuộn dây khác pha stator rotor với nhau: LaB = LBa = LbC = LCb = LcA = LAc = M.Cos(ϑ + ) LAb = LbA = LBc = LcB = LCa = LaC = M.Cos(ϑ - )  Các thành phần điện cảm tự cảm Laa = Lbb = Lcc =Ls1 LAA = LBB = LCC =Lr1  Các thành phần điện cảm hỗ cảm dây quấn stator sang nhau: Lab = Lbc = Lca = - Ms  Các thành phần điện cảm hỗ cảm dây quấn rotor sang nhau: LAB = LBC = LCA = - Mr  Các thành phần hỗ cảm cuộn dây pha stator rotor với nhau: LaA = LAa = LbB = LBb = LcC = LCc = M.Cosϑ  Để đơn giản viết , coi đại lượng điện tử vector thông số mạch ma trận thông số: Vector từ thơng stator Vector dịng điện starto Vector điện áp stator Vector từ thơng rotor Vector dịng điện rotor Vector điện áp rotor Ma trận điện trở stator Ma trận điện cảm tự cảm hỗ cảm stator 17 Ma trận điện trở rotor Ma trận điện cảm tự cảm hỗ cảm rotor  Ma trận điện cảm hỗ cảm dây quấn stator rotor sang nhau:  Các phương trình điện áp viết dạng vector: + +  Các phương trình viết dạng ma trận: 18 II HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN NGUỒN ÁP - ĐCKĐB Định nghĩa đặc điểm, biểu diễn không gian vector điện áp chuẩn hệ truyền động biến tần nguồn áp – ĐKB  Định nghĩa vector chuyển mạch:  Vector U1 ứng với tổ hợp van 1,6,2 dẫn điện  Vector U2 ứng với tổ hợp van 1,2,3 dẫn điện  Vector U3 ứng với tổ hợp van 2,3,4 dẫn điện  Vector U4 ứng với tổ hợp van 3,4,5 dẫn điện  Vector U5 ứng với tổ hợp van 4.5.6 dẫn điện  Vector U6 ứng với tổ hợp van 5,6,1 dẫn điện 19 Hình 2.2: Đồ thị điện áp pha tải Nhận xét: Trong chu kỳ điện ấp có lần chuyển mạch Sáu vector U1, U2, U3, U4, U5, U6 mô tả điện áp ba pha đối xứng  Vị trí giá trị vector xác định:   Giá trị điện áp tức thời pha Luật đóng mở van  Biểu diễn vector chuyển mạch khơng gian: 20 Hình 2.3: Biểu diễn 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: Hình 2.4 : Sơ đồ nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha  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 dẫn: nối vào cực + nguồn, vector U7 21  Khi van 2,4,6 dẫn: nối vào cực – nguồn, vector U8  |U7| = |U8| = Hai vector cần thiết để thực luật điều khiển PWM nghich lưu Để giảm song bậc cao ta cần tăng tần số chuyển mạch Giải pháp tăng số lần chuyển mạch  Chia chu kì điện áp T thành chu kì chuyển mạch đủ nhỏ (T ) cho dịng tải gần không thay dổi thời gian Ts  Bằng cách đóng mở trạng thái làm việc ( U1 ÷U8) chu kì TS:  Thay đổi điện áp nghịch lưu  Giảm song hài  Việc đóng mở vector với tần số fs tạo vector trung gian dịch chuyển mặt phẳng pha với góc 60º/n (n=T/6TS ) S Gỉa sử , nghịch lưu cần phải tạo giá trị điện áp pha ứng với vector U* : + Trong : Vector U* : phân tích thành vector U’6 U’1 Vector U* : xác định dựa vào hai vector U’ U’1 Chia chu kì Ts thành : t1 + t2 + t0 Trong : t0 : thời gian mà điện áp ( U7; U8) t1 : thời gian làm việc vector t2 : thời gian làm việc vector = TS nghịch lưu U6 U1 22 Điện áp pha Điện áp pha Hình 2.5: Điều chế vector U* Tần số điện áp tải: f = 50Hz Uphm = 310V Tạo ra: U* = 190V; vector U* tạo với U6 góc 300 Tính t1,t2,t0 U’1 = U’2 = 190sin300/sin1200 = 109.7V Ts = 1/6*50 = 0.003s = 3.3ms  III Thực :  Đóng cắt BT theo vector U1 ( đóng van 162 ) khoảng thời gian 1.16ms  Đóng cắt BT theo vector U7 U8 khoảng thời gian 0.98ms  Đóng cắt BT theo vector U2 ( đóng van 123 ) khoảng thời gian 1.16ms ĐIỀU KHIỂN VECTOR ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 23 Cơ sở phương pháp điều khiển trực tiếp momen động không đồng  Mục đích :  Phương pháp FOC có nhược điểm đồng tác đơng nhanh khơng cao, phải điều khiển gián tiếp mô men qua thành phần cảu dịng điện  Có thể cải thiện phương pháp điều khiển trực tiếp mô men:  Phương pháp điều khiển điện áp stator theo sai lệch vector trực tiếp stator để điều khiển mô men phạm vi cho trước  Bản chất phương pháp là: dựa sai lệch mô men, chọn vector điện áp phù hợp để bù lại sai lệch  Cơ sở phương pháp:  Xuất phát từ biểu thức tính mơ men động hệ trục toạ độ xy: Trong : γ góc lệch vector từ thơng stator rotor Đặc điểm:  Do Tr >> Ts nên biến thiên chậm  Nếu xét khoảng thời gian đủ nhỏ, coi = const  Mô men phụ thuộc vào: • Góc γ • Xuất phát từ phương trình cân áp stator: Hình 2.6: Quỹ đạo vector từ thông stato 24  Nếu bỏ qua sụt áp biến trở Rs:  Có thể điều chỉnh độ lớn vector từ thông stator thông qua việc lựa chọn vector điện áp  Các vector điện áp bản: U1 ÷ U8 Các vector điện áp trường hợp vector từ thơng stator nằm góc phần sáu thứ II Khi nằm góc phần sáu thứ II Góc phần sáu thứ II : S2 : +30º ÷ 90º Δ = Δt M= Khi ÷120 º Bảng vector điện áp ứng với trạng thái đóng / cắt van pha abc Pha a b c 0 0 1 0 0 0 1 1 1 25 Quy ước :  Pha nối (+):  Có thể điều khiển từ thơng mô men độc lập thông qua việc lựa chọn vector điện áp Nhận xét : KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian tìm hiểu, nghiên cứu hồn thành chun đề môn Truyền Động Điện em tổng hợp số kiến thức sau: • Thành lập sơ đồ khối cấu trúc tổng quát động chiều • Phân tích sơ đồ khối cấu trúc tổng qt mạch vịng hệ truyền độngXA-Đ • Tổng hợp điều chỉnh dòng điện bỏ qua sức điện động động • Tổng hợp điều chỉnh tốc độ • Mơ tả tốn học chung ĐKB • Đặc điểm, biểu diễn không gian vector điện áp chuẩn hệ truyền động biến tần nguồn áp –ĐKB • Phân tích giải pháp tăng số lần chuyển mạch vector điện áp yêu cầu U* • nằm góc phần sáu thứ VI • Phương pháp điều khiển trực tiếp mô men động không đồng • Phân tích việc lựa chọn vector điện áp trường hợp vector từ thông stator nằm góc phần sáu thứ II • Sử dụng phần mềm vẽ mạch, thiết kế mạch như: VISIO, PowerPoint, Nhờ nỗ lực tìm hiểu, cố gắng nghiên cứu nhóm chúng em hồn thành báo cáo.Nhưng thời gian có hạn lượng kiến thức hạn hẹp chúng em nên báo cáo nhiều thiếu sót em mong nhận đánh giá, nhận xét góp ý từ thầy 26 Em xin chân thành cảm ơn 27 ... hệ truyền động XA-Đ……………………………………………………………… .09 Bộ điều chỉnh dòng điện bỏ qua sức điện động động cơ……10 Tổng hợp điều chỉnh tốc độ…………………………………………12 PHẦN II ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN... PHẦN I ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MỘT CHIỀU I LÝ THUYẾT Khái quát động điện chiều Cấu tạo chung động điện chiều Máy điện chiều máy phát động điện có cấu tạo giống Những phần máy điện chiều... đồ: Hình 2.2: Bộ điều chỉnh dòng điện bỏ qua sức điện động Hàm truyền đạt: 0,0003825 11 f = 530 Hz Sơ đồ thay thế: Hình 2.3: Sơ đồ thay điều chỉnh dòng điện bỏ qua sức điện động Áp dụng tiêu