Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu thiết kế hệ thống truyền động Servo dùng động cơ không đồng bộ

Đề tài Nghiên cứu thiết kế hệ thống truyền động Servo dùng động cơ không đồng bộ tập trung vào hệ truyền động điều khiển trực tiếp mô men cho chất lượng servo; xây dựng, mô phỏng, so sánh và đánh giá một số phương pháp điều khiển trực tiếp mô men với nhau và với các hệ truyền động tiên tiến khác. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Vò V¡N TRäNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Vũ Văn Trọng N GÀNH ĐIỆN NGHI£N CøU THIÕT KÕ HƯ THèNG TRUN §éng servo dùng động không đồng KHóa: 2002-2004 LUN VĂN THẠ C SĨ NGÀNH Đ IỆN Hà Nội -2004 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Vũ Văn Trọng NGHIÊN CứU THIếT Kế Hệ THốNG TRUYềN Động servo dùng động không đồng Chuyên ngnh: Tự động hoá LUN VN TH C SĨ NGÀNH ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NguyÔn văn Liễn H Ni, 2004 LI CM N hon thành Luận văn này, ngoµi nỗ lực bn thân, nhn c s giúp rt qúy b áu c a thy cô giáo B môn Tự động hóa XNCN - Trng HBK H Ni Tôi xin châ n thnh cm n s hng dn nhit tình ca thy giáo hng dn khoa hc: TS Nguyễn Văn Liễn - B môn Tự động hóa XNCN Xin ch©n thành cảm ơn Trung t©m Đào tạo & Bồi dưỡng sau Đại học - Trường ĐHBK Hà Ni, ban lÃnh đạo Công ty cán phòng Dự án - Công ty Kỹ thuật điện Vạn Việt đà tạo điều kiện cho hoàn thành luận văn Tác gi Lu n Vũ văn träng Mơc lơc Trang Trang phơ b×a Mơc lơc Danh mục ký hiệu chữ viết tắt T 12 T 12 Lời mở đầu T 12 T 12 Ch¬ng 1: tỉng quan vỊ đckđb không gian véc tơ T 12 T 12 1.1 Mô tả động không đồng T 12 T 12 1.1.1 Lịch sử đời động không đồng T 12 T 12 1.1.2 Nguyên lý hoạt động §CK§B xoay chiÒu ba pha T 12 T 12 1.1.3 ứng dụng, u điểm nhợc ®iĨm cđa §CK§B xoay chiỊu ba pha T 12 T 12 1.2 Mô hình toán học động không đồng xoay chiều ba pha 10 T 12 T 12 1.2.1 Các biểu thức điện áp 10 T 12 T 12 1.2.2 PhÐp chun ®ỉi tun tÝnh Park 11 T 12 T 12 1.2.3 Các phơng trình ma trận điện ¸p 12 T 12 T 12 1.3 Không gian véc tơ mô hình toán học ĐCKĐB không gian T 12 véc t¬ 13 T 12 1.3.1 VÐc t¬ không gian dòng điện 14 T 12 T 12 1.3.2 VÐc t¬ không gian từ thông móc vòng 16 T 12 T 12 1.3.3 VÐc t¬ không gian điện áp stator rotor 18 T 12 T 12 1.3.4 D¹ng véc tơ không gian biểu thức toán học mô tả động 19 T 12 T 12 1.4 Các biểu thức tính mô men điện từ 22 T 12 T 12 1.4.1 Biểu thức tính mô điện từ dựa sở cân lợng 23 T 12 T 12 1.4.2 H»ng sè m« men 23 T 12 T 12 Chơng : điều khiển tần số điều khiển véc tơ không T 12 gian động không ®ång bé 24 T 12 2.1 Các hệ truyền động biến tần bán dẫn động không đồng 24 T 12 Cao häc Tù ®éng hãa – Khãa 2002 Nội T 12 Đại học Bách khoa Hà 2.1.1 HƯ trun ®éng ®iƯn tèc ®é thay ®ỉi 24 T 12 T 12 2.1.2 Hệ truyền động - động không đồng xoay chiÒu ba pha 26 T 12 T 12 2.1.3 Cuộc cách mạng hệ truyền động chất lỵng cao 26 T 12 T 12 2.2 Biến tần bán dẫn 28 T 12 T 12 2.2.1 Cấu trúc biến tần bán dẫn 28 T 12 T 12 2.2.2 Phơng pháp PWM thông thờng 30 T 12 T 12 2.2.3 Phơng pháp PWM điều chế véc tơ không gian 32 T 12 T 12 2.2.4 So s¸nh hai phơng pháp điều chế 35 T 12 T 12 2.3 Chiến lợc điều khiển động không đồng 35 T 12 T 12 2.3.1 §iỊu khiĨn theo luật điện áp/tần số (U/f) 35 T 12 T 12 2.3.2 §iỊu khiĨn tùa theo tõ trêng 38 T 12 T 12 2.3.3 NhËn xÐt chung 42 T 12 T 12 Chơng : phơng pháp điều khiển trùc tiÕp m« men 45 T 12 T 12 3.1 Điều khiển khiển trực tiếp mô men 45 T 12 T 12 3.1.1 Khái niệm điều khiển trực tiếp mô men 45 T 12 T 12 3.1.2 Sơ đồ nguyên lý điều khiển trực tiếp mô men 45 T 12 T 12 3.2.Điều khiển trực tiếp mô men theo bảng chọn 48 T 12 T 12 3.2.1 Sơ đồ nguyên lý 48 T 12 T 12 3.2.2 Ước lợng từ thông stator mô men 49 T 12 T 12 3.2.3 Phơng pháp DTC sở (Classical DTC c_DTC) 52 T 12 T 12 3.2.4 Phơng pháp DTC cải tiến (modified DTC m_DTC) 54 T 12 T 12 3.2.4 Phơng pháp DTC víi b¶ng chän 12 sector (12_DTC) 55 T 12 T 12 3.2.5 Phơng pháp DTC với bảng chọn theo điểm làm việc 57 T 12 T 12 3.2.6 Phơng pháp DTC cải tiến sè (m2_DTC) 58 T 12 T 12 3.3 Nâng cao chất lợng điều khiển trùc tiÕp m« men 59 T 12 T 12 3.3.1 Phơng pháp dự báo 59 T 12 T 12 3.3.2 Phơng pháp áp dụng logic mờ 60 T 12 T 12 3.3.3 Điều chỉnh từ thông tối u 62 T 12 Cao häc Tù ®éng hãa – Khãa 2002 Néi T 12 Đại học Bách khoa Hà 3.4 Mô hệ truyền động điều khiển trực tiếp mô men 64 T 12 T 12 3.4.1 ChuÈn bị mô 64 T 12 T 12 3.4.2 Ước lợng từ thông mô men 65 T 12 T 12 3.4.3 §iỊu khiĨn trực tiếp mô men dùng cảm biến tốc độ 68 T 12 T 12 3.4.4 Đánh giá chung hệ truyền động điều khiển trực tiếp mô men 74 T 12 T 12 Ch¬ng : hƯ truyền động vị trí đckđb 76 T 12 T 12 4.1 Bé ®iỊu khiĨn chun ®éng - HƯ trun ®éng servo 76 T 12 T 12 4.1.1 Giíi thiƯu vỊ bé ®iỊu khiĨn servo 76 T 12 T 12 4.1.2 Ramp vÞ trÝ 77 T 12 T 12 4.1.3 Bé ®iỊu chØnh PID 79 T 12 T 12 4.1.4 Bé ®iỊu khiĨn servo 81 T 12 T 12 4.2 Hệ truyền động vị trí ứng dụng ®iỊu khiĨn trùc tiÕp m« men 83 T 12 T 12 4.2.1 Hệ truyền động vị trí động không đồng 83 T 12 T 12 4.2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động vị trí điều khiển trực tiếp mô men T 12 dùng động không đồng 84 T 12 4.3 øng dơng bé ®iỊu khiĨn vi xư lý tÝn hiệu số TMS230F240 điều khiển T 12 động xoay chiÒu ba pha 85 T 12 4.3.1 Giải pháp dùng điều khiển DSP điều khiển động 85 T 12 T 12 4.3.2 Bé ®iỊu khiĨn DSP - TMS320F240 86 T 12 T 12 4.3.3 KiÕn tróc cđa bé ®iỊu khiĨn DSP - TMS320F240 87 T 12 T 12 4.3.4 Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động vị trí điều khiển mô men trực tiếp T 12 dùng DSP 89 T 12 4.4 M« pháng hệ thống truyền động vị trí 91 T 12 T 12 4.4.1 ChuÈn bị mô 91 T 12 T 12 4.4.2 KÕt qña ®iỊu khiĨn vÞ trÝ sư dơng ramp tun tÝnh 93 T 12 T 12 4.4.3 NhËn xÐt 97 T 12 T 12 KÕt luËn 98 T 12 T 12 Tµi liƯu tham kh¶o 99 T 12 T 12 Cao häc Tự động hóa Khóa 2002 Nội Đại học Bách khoa Hà Danh mục ký hiệu chữ viết tắt a : iri (t) : : ir Toán tử 1200 Dòng điện pha rotor Véc tơ dòng ®iƯn rotor biĨu diƠn hƯ täa ®é rotor i 'r : isi (t) : : is Véc tơ dòng ®iƯn rotor biĨu diƠn hƯ täa ®é stator Dßng điện pha stator Véc tơ dòng điện stator biểu diễn hệ tọa độ stator i 's Véc tơ dòng ®iƯn stator biĨu diƠn hƯ täa ®é rotor §iƯn cảm từ hóa ba pha Điện cảm ba pha rotor tổng Điện cảm tự cảm rotor Điện cảm móc vòng rotor Điện cảm tự cảm stator Điện cảm từ hóa rotor Điện cảm ba pha stator tổng Điện cảm tự cảm stator Điện cảm từ hóa stator Điện cảm móc vòng stator Điện cảm hỗ cảm dây quấn rotor Điện cảm hỗ cảm giữa dây quấn stator Giá trị điện cảm hỗ cảm cực đại stator rotor Toán tử vi phân Số đôi cực Điện trở rotor Điện trở stator Độ trợt Toán tử tích phân Mô men điện từ tức thời Phần trăm cđa m« men tøc thêi so víi m« men danh định : Thời gian lấy mẫu Điện áp pha rotor Véc tơ không gian điện áp rotor biểu diễn hƯ täa ®é rotor R R R R Lm Lr R R : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : R R Lr Lr1 R R Ls Lrm Ls R R R R Ls Lsm Ls1 R R R R Mr Ms M sr p P Rr Rs s 1/s te tpc Ts = T z uri (t) : : ur R R R R R R R R R R R R R R u 'r P P : usi(t) : : us VÐc t¬ không gian điện áp rotor biểu diễn hệ tọa độ stator Điện áp pha stator Véc tơ không gian điện áp stator biểu diễn hệ tọa độ stator u 's Véc tơ không gian điện áp stator biểu diễn hệ tọa độ rotor R R : Cao học Tự động hóa Khóa 2002 Nội Đại học Bách khoa Hà m : Tốc độ góc rotor Phần trăm tốc độ tức thời so với tốc độ danh định pc : r : Tần số góc điện rotor : Tần số góc điện stator s : Góc pha véc tơ không gian từ thông móc vòng rotor so víi trơc ρr thùc (n»m ngang) cđa hƯ tọa độ gắn với stator : Góc pha véc tơ không gian từ thông móc vòng stator so với trục s thực (nằm ngang) hệ tọa độ gắn víi stator : Gãc gi÷a rotor so víi stator θm θr : Gãc ®iƯn rotor : Gãc ®iƯn stator θs ri (t) : Từ thông móc vòng dây quấn rotor : Véc tơ không gian từ thông móc vòng rotor biểu diễn hệ tọa độ r rotor 'r : Véc tơ không gian móc vòng từ thông rotor biểu diễn hệ tọa độ stator Từ thông móc vòng dây quấn stator si (t) : : Véc tơ không gian từ thông móc vòng stator biểu diễn hệ tọa s độ stator : Véc tơ không gian móc vòng từ thông stator biểu diễn hệ tọa 's độ rotor / : Các trục tọa ®é cđa hƯ täa ®é g¾n víi rotor D/Q : Các trục tọa độ hệ tọa độ gắn với stator g : Hệ tọa độ tổng quát x/y : Các trục tọa độ hệ tọa độ tổng quát m : Tõ hãa r : Rotor s : Stator ra, rb, rc : C¸c pha rotor sA, sB, sC : Các pha stator ĐCKĐB : Động không đồng bé xoay chiÒu ba pha R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R Cao häc Tù động hóa Khóa 2002 Nội Đại học Bách khoa Hà Lời mở đầu Do u điểm hệ truyền động servo nh khả gia tốc tăng tốc, giảm tốc nhanh, tốc độ lớn, điều khiển xác vị trí Các hệ truyền động servo đà đợc sư dơng rÊt nhiỊu thùc tÕ nh ngµnh sản xuất thiết bị điện tử; dây chuyền lắp ráp, sản xuất sản phẩm cần tối u thời gian chuyển động xác vị trí; robot, tay máy công nghiệp; thiết bị điện tử dân dụng, v.v Các động điện đợc sử dụng hệ truyền động thờng động servo công suất nhỏ, bao gồm loại động servo chiều loại động servo xoay chiều Trong loại động servo chiều đợc sử dụng nhiều ngành công nghiệp u điểm công suất khả điều khiển Còn động servo xoay chiều đợc sử dụng nhiều thiết bị điện tử dân dụng u điểm kích thớc, không gây nhiễu điện tử khả tốc độ cao Tuy nhiên yêu cầu sản xuất công nghiệp đời sống mà hệ truyền động servo tiếp tục đợc nghiên cứu để nâng cao chất lợng, khả ứng dụng với động servo có công suất lớn hệ truyền động đơn giản Các hệ truyền động xoay chiều đà hoàn thiện, với trợ giúp phát triển thiết bị điện tử, vi xử lý mạnh u điểm động xoay chiều Nên hớng nghiên cứu xây dựng hệ truyền động servo cho động xoay chiều động servo truyền thống đợc quan tâm nhằm thỏa mÃn yêu cầu trên, có động không đồng xoay chiều ba pha Chính lý mà luận văn tốt nghiệp đà chọn đề tài có tên Nghiên cứu, thiết kế hệ truyền động servo dùng động không đồng để nghiên cứu Nội dung luận văn nhằm đạt đợc vấn đề hệ thống lại so sánh hệ truyền động điều khiển tần số véc tơ động không đồng nh hệ thống truyền động điều khiển theo luật điện áp/tần số, điều khiển tựa theo từ thông rotor điều khiển trực tiếp mô men Đề tài tập trung vào hệ truyền động điều khiển trực tiếp mô men cho chất lợng servo; xây dựng, mô phỏng, so sánh Cao học Tự động hóa Khóa 2002 Nội Đại học Bách khoa Hà đánh giá số phơng pháp điều khiển trực tiếp mô men với với hệ truyền động tiên tiến khác Đề tài tập trung vào việc xây dựng điều khiển servo cho hệ truyền động điều khiển vị trí, xây dựng hệ truyền động vị trí cho động không đồng ứng dụng phơng pháp điều khiển trực tiếp mô men giải pháp ứng dụng điều khiển xử lý tín hiệu số Do lực ngời làm đề tài thời gian có hạn nên mong muốn đề tài kết qủa nghiên cứu lý thuyết Các kết qủa đó, với đầu t thời gian, phơng tiện kỹ thuật hỗ trợ khác sở để phát triển tiếp đề tài; đa đề tài vào thử nghiệm ứng dụng thực tế sau Tác giả luận văn Vũ Văn Trọng Cao học Tự động hóa Khóa 2002 Nội Đại học Bách khoa Hà 87 + Khối giao tiếp ngoại vi nối tiếp (SPI) + ngắt ngoài: Ngắt bảo vệ công suất truyền động, ngắt Reset, ngắt không che đợc ngắt che đợc Hình 4.7 Sơ đồ chân chủa chip DSP - TMS320F240 4.3.3 KiÕn tróc cđa bé ®iỊu khiĨn DSP - TMS320F240 Bộ điều khiển DSP-TMS320F240 có khả thực 20 triệu lệnh giây Điều cho phép sử lý nhiều tác vụ đồng thời, kể điều khiển phức tạp cho hệ truyền động không dùng cảm biến tốc độ (bộ lọc Kalman, quan sát) thời gian thực Nó đà giảm thiểu trễ thời gian chu kỳ vòng điều khiển nên đà làm thay đổi tính chất động học cđa hƯ thèng trun ®éng Bé ®iỊu khiĨn DSP – TMS320F240 đà đợc thiết kế tối u cho ứng dụng điều khiển hệ thống số, có đợc tất đặc tính kiến trúc cần thiết cho viƯc sư lý tÝn hiƯu víi tèc ®é cao Nã bao gồm tất ngoại vi cần thiết, coi nh chip đơn Các thiết bị ngoại vi bao gồm cổng vào/ra lập trình đợc, cổng truyền thông nối tiếp tốc độ cao, 12 đầu phát PWM có độ xác cao, đầu vào giữ (capture), timer độc lập ADC 10 Cao học Tự động hóa Khóa 2002 Nội Đại học Bách khoa Hà 88 bit - 16 kênh Kiến trúc đợc thiết kÕ tèi u cho viƯc sư lý c¸c tÝn hiƯu điều khiển Chiều dài word 16 bit liệu đợc sử dụng, ghi 32 bit để chứa kết qủa trung gian hai ghi dịch để chuẩn hoá liệu độc lập với CPU Việc kết hợp đà giảm thiểu lỗi lợng tử hoá tràn, tăng khả sử lý biểu thức toán học Hình 4.8 – KiÕn tróc cđa DSP – TMS320F240 Bé xư lý tín hiệu phần lõi điều khiển DSP TMS320F240, đợc thiết kế dựa dựa kiến trúc Harvard tiên tiến đảm bảo tốc độ tính linh hoạt Kiến trúc cho phép bốn mức hàng đợi để sử lý lệnh, không gian nhớ chơng trình nhớ liệu riêng biệt Bộ sử lý định địa cho ba không gian nhớ, không gian nhớ chơng trình cho lệnh, không gian nhớ liệu cho biến liệu không gian cổng vào/ra cho việc truy nhập vào ghi ngoại vi liệu Bộ sử lý định địa lên tới 64Kx16 words nhớ chơng trình, 64Kx16 words nhớ Cao học Tự động hóa Khóa 2002 Nội Đại học Bách khoa Hà 89 liệu cục 64Kx16 words cho cổng vào/ra Và đà đợc tích hợp sẵn 544x16 words cđa RAM vµ 16Kx16 words cđa Flash EFFROM bé nhớ chơng trình Các ngoại vi thông minh bao gồm khối quản lý kiện (EV), khối truyền thông (SPI SCI), khối giao diện kiểm tra lập trình (JTAG), chuyển đổi AD Việc cảnh báo, bảo vệ hệ thống có timer cảnh báo (watchdog) khối dò điện áp thấp (LVD) Khối quản lý kiện sử dụng timer để trợ giúp cho 12 đầu phát PWM điều khiển động Trong có sẵn khối phát xung sẵn sàng phục vụ cho kiểu PWM nh điều chế đối xứng, điều chế không đối xứng PWM điều chế véc tơ không gian Một đặc điểm khác chuyển đổi AD chúng đợc khởi tạo để bắt đầu chuyển đổi nhờ tín hiệu trigger từ quản lý kiện Tín hiệu trigger đợc đồng với đầu PWM để ADC thực chuyển đổi đo lờng biến trạng thái hệ thống Các mạch Samples & Hold AD đảm bảo thời gian chuyển đổi kênh AD 10às Bốn khối quản lý kiện QEP sẵn sàng đợc sử dụng hệ truyền động cần tới encoder 4.3.4 Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động vị trí điều khiển mô men trực tiếp dùng DSP ThiÕt kÕ kh©u RAMP tuyÕn tÝnh: + Gäi ε 1max (rad/s ^2) gia tốc tăng tốc cực đại, 3max (rad/s^ 2) lµ gia tèc R R P P R R P P giảm tốc cực đại, max (rad/s) tốc độ cực đại, gọi ref (rad) vị trí (quÃng R R R R đờng) cần đạt đợc + Qúa trình tăng tốc: Giả sử giá trị ban đầu vị trí xuất phát tốc độ vị trí không max = 1max t (rad/s), t1 (s) thời gian tăng tèc R R R R R R R R θ 1* = ε 1max (t1 *t1 )/2 (rad) R RP P R R R R R R + Qóa trình giảm tốc: max = 3max t3 (rad/s), t3 (s) thời gian giảm tốc R R R R Cao häc Tù ®éng hãa – Khãa 2002 Nội R R R R Đại học Bách khoa Hà 90 θ 3* = ε 3max (t3 *t3 )/2 (rad) R P RP R R R R R R + Qúa trình với tốc độ số: * = θ1 * + θ2 * + θ * (rad) P P R P RP R P RP R RP P θ 2* = θ * - (θ * + θ *) = ωmax * t , t3 thời gian tốc độ số R RP P P P R RP P R P RP R R R R R R Gi÷a thêi gian tăng tốc gia tốc tăng tốc, thời gian giảm tốc gia tốc giảm tốc tốc độ cực ®¹i ®Ịu cã mèi quan hƯ víi Trong thùc tế ta có thông tin tốc độ cực đại, thời gian tăng tốc tối thiểu nên ta tính chọn gia tốc tăng tốc gia tèc gi¶m tèc theo thêi gian gia tèc mong muèn tốc độ cực đại hệ truyền động Các giá trị gia tốc cực đại kết hợp với giá trị tốc độ hạn chế làm việc trờng hợp cụ thể tham số nạp vào phát qũy đạo vị trí ref Bộ điều khiển servo T * PI Đặt từ thông tối u Điều chỉnh mô men * s s Te 1/s Biến tần TSM320F240 DSP Controler * e Điều chỉnh từ thông Chọn véc tơ điện áp S1,S2, S3 = ~ Góc từ thông Bộ quan sát mô men điện từ từ thông stator Trạng thái chuyển mạch Điện áp VDC Dòng điện stator ĐCKĐB Encoder QEP Hình 4.9 - Hệ truyền động vị trí điều khiển trực tiếp mô men ứng dụng DSP Cao học Tự động hóa Khóa 2002 Nội Đại học Bách khoa Hà 91 Trên hình 4.10 ví dụ board mạch kit phát triển ứng dụng TMS320F240 để thiết kế chạy thử hệ truyền động xoay chiều có hệ truyền động điều khiển trực tiếp mô men TMS320 F240 VANVIET Electric Co.,Ltd Hình 4.10 Kit phát triĨn øng dơng TMS320F240 4.4 M« pháng hƯ thèng trun động vị trí 4.4.1 Chuẩn bị mô - Mô hệ truyền động điều khiển vị trí nhờ phần mỊm Simulink Matlab6.5.1 - ViƯc m« pháng hƯ trun động điều khiển vị trí sử dụng lại mô hình hệ truyền động điều khiển trực tiếp mô men có cảm biến tốc độ đà đợc mô chơng Phơng pháp điều khiển trực tiếp mô men đợc dùng mô phơng pháp c_DTC - Bộ điều khiển servo mô có cấu trúc nh hình 4.6 - Mô hình toán học thực mô đợc thể hình 2.11 - Việc mô tập trung vào mô điều khiển vị trí sử dụng ramp tuyến tính, gồm ramp tạo tốc độ tăng giảm tốc tuyến tính số, ramp có tăng tốc độ giảm tốc tuyến tính - Vị trí, tốc độ gia tốc trục động tơng ứng vị trí không gian (radian), tốc độ góc (radian/giây) gia tốc góc (radian/giây^2) Cao học Tự động hóa Khóa 2002 Nội Đại học Bách khoa Hà 92 - Mô hình mô có sử dụng khâu hạn chế đầu điều chỉnh vị trí - Tải đợc đa vào toàn thời gian chạy mô Cao học Tự động hóa Khóa 2002 Nội Đại học Bách khoa Hà 93 4.4.2 Kết qủa điều khiển vị trí sử dơng ramp tun tÝnh 4.4.2.1 Ramp cã vïng tèc ®é h»ng sè H.4.12a H.4.12b H.4.12c H.4.12d H.4.12e H.4.12f Cao häc Tự động hóa Khóa 2002 Nội H.4.12g Đại học Bách khoa Hà H4.12h 94 H.4.12 i H.4.12j Hình 4.12(a ữ k) Kết qủa mô hệ thống điều khiĨn vÞ trÝ sư dơng ramp tun tÝnh cã vïng tốc độ số H.4.12k 4.4.2.2 Ramp vùng tèc ®é h»ng sè H.4.13a Cao häc Tù ®éng hãa Khóa 2002 Nội H.4.13b Đại học Bách khoa Hà 95 H.4.13c H.4.13e H.4.13g H.4.13d H.4.13f H.4.13h Hình 4.13(a ữ h) – KÕt qđa m« pháng sư dơng ramp tuyến tính vùng tốc độ số 4.4.2.3 Kết hợp ramp tạo tốc độ không tạo tốc ®é h»ng sè H.4.13g H.4.14b H.4.14a Cao häc Tù ®éng hóa Khóa 2002 Nội H.4.14c Đại học Bách khoa Hà H.4.14d 96 H.4.15e H.4.15g H.4.15i H.4.15f H.4.15h H.4.15j Hình 4.15(a ữ k) Kết qủa mô kết hợp ramp tuyến tính tạo tốc độ số không tạo tốc độ số Cao học Tự động hóa Khóa 2002 Nội H.4.15k Đại học Bách khoa Hà 97 4.4.3 Nhận xét - Hệ truyền động vị trí ứng dụng điều khiển trực tiếp mô men cho đáp ứng vị trí bám theo giá trị vị trí đặt tốt Sai lệch vị trí gần nh không - Hệ thống đáp ứng nhanh - Gặp số vấn đề khởi động, tạo độ giật - Dòng điện mô men lúc khởi động lớn cha đợc hạn chế mô men giá trị gia tốc tăng tốc lớn - Các kết qủa mô cho thấy, hoàn toàn ứng dụng điều khiển servo đà đề xuất vào thực tế sản xuất nố đơn giản cho kết qđa tèt Cao häc Tù ®éng hãa – Khãa 2002 Nội Đại học Bách khoa Hà 98 Kết luận Trong khoảng thời gian nhận đề tài từ ngày 1/3/2004 đến ngày hoàn thành luận văn ngày 15/11/2004, luận văn tốt nghiệp đà có đợc kết qủa sau: - Xây dựng mô hình toán học động không đồng xoay chiều ba pha dới dạng biểu thức toán học - Mô tả, so sánh kết qủa phơng pháp điều khiển tiên tiến cho hệ truyền động điều khiển động không đồng xoay chiều ba pha - Mô số trờng hợp điều khiển trực tiếp mô men theo bảng chọn simulink, nhận xét đánh giá; mô tả phơng pháp nâng cao chất lợng điều khiển trực tiếp mô men - Xây dựng điều khiển servo hệ điều khiển vị trí động không đồng xoay chiều ba pha, mô đa giải pháp øng dơng bé ®iỊu khiĨn vi xư lý tÝn hiƯu số DSP - TMS320F240 điều khiển động Các kết qđa cho thÊy cã thĨ øng dơng cÊu tróc bé điều khiển servo đà đợc trình bày vào thực tế Các kết qủa đạt đợc sở để phát triển đề tài sau nh tiến hành thiết kế thử nghiệm, xây dựng hệ truyền động không dùng cảm biến tốc độ, Đề tài rộng so với phạm vi, yêu cầu thời gian ngắn đề tài tốt nghiệp Nó hoàn toàn đợc phát triển thực tế nh ngời nghiên cứu có nhiều đầu t thời gian, vật chất, với hỗ trợ khác Cao học Tự động hóa Khóa 2002 Nội Đại học Bách khoa Hà 99 Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Bính, Điện tử công suất , nhà xuất khoa học kỹ thuật [2] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dơng Văn Nghi, Điều chỉnh tự động truyền động điện , nhà xuất khoa học kỹ thuật [3] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Bùi Thị Hiền, Truyền động điện, nhà xuất khoa học kỹ thuật [4] Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Mạnh Tiến, Đoàn Quang Vinh, Điều khiển động xoay chiều cấp từ biến tần bán dẫn, nhà xuất khoa học kỹ thuật [5] Nguyễn Phùng Quang, Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha, nhà xuất khoa học kỹ thuật [6] Nguyễn Phùng Quang, Truyền động điện thông minh, nhà xuất khoa học kỹ thuật [7] Nguyễn Phùng Quang, Matlab Simulink dành cho kỹ s điều khiển tự động, nhà xuất khoa học kỹ thuật [8] Nguyễn Mạnh Tiến, Hệ thống điều khiển truyền động điện biến tần không dùng cảm biến tốc độ , ln ¸n tiÕn sü kü tht, 1998 [9] Vâ ViƯt Sơn, Hệ thống điều khiển thích nghi tối u, giảng, Hà Nội, 1999 [10] A comparative study of field-oriented and direct-torque control of induction motors reference to shaft-sensorless control at low and zero-speed“ Wolbank,T.A.Moucka,A.;Machl,J.L.; Intelligent Control, 2002 Proceedings of the 2002 IEEE Internatinal Symposiumon, 27-30 Oct.2002 [11] “Implementation of direct torque control of induction machine utilising TMS320C31 digital signal processor” Yatim, A.H.M.; Idris, N.R.N.; Signal Cao häc Tù động hóa Khóa 2002 Nội Đại học Bách khoa Hµ 100 rocessing and its Applications, Sixth International, Symposium on 2001 , Volume: , 13-16 Aug 2001 [12] “A new direct torque control strategy for flux and torque ripple reduction for induction motors drive by using space vector modulation”, Lixin Tang; Rahman,M.F.; Power Electronics Specialists Conference, 2001 PESC 2001 IEEE 32nd Annual , Volume: , 17-21 June 2001 [13] “An induction motor position control system with direct torque control” Min-Huei Kim; Nam-Hun Kim; Min-Ho Kim; Dong-Hee Kim; Industrial Electronics, 2001 Proceedings ISIE 2001 IEEE International Symposium on , Volume: , 12-16 June 2001 [14] “A comparison of direct torque control methodologies for induction motor “, Marino,P ; D'Incecco,M.;Visciano, N.; Power Tech Proceedings, 2001 IEEE Porto , Volume: , 10-13 Sept 2001 [15] “Real-time implementation of direct torque control of an induction machine T 13 by fuzzy logic controller–, Bacha, F.; Dhifaoui, R.; Buyse, H.; Electrical T 13 Machines and Systems, 2001 ICEMS 2001 Proceedings of the Fifth International Conference on , Volume: , 18-20 Aug 2001 [16] “Improve direct torque control performance of induction motor with duty ratio modulation”, Pengcheng Zhu; Yong Kang; Jian Chen; Electric Machines and Drives Conference, 2003 IEMDC'03 IEEE International , Volume: , 1-4 June 2003 [17] “Constant frequency torque and flux controllers for direct torque control of induction machines”, ldris, N.R.N.; Yatini, A.H.M.; Muhamad, N.D.; Ling, T.C.; Power Electronics Specialist, 2003 PESC '03 IEEE 34th Annual Conference on , Volume: , June 15-19, 2003 [18] “Comparison of different state models in direct torque control of induction machines operating without speed sensor”, El Hassan, J.; Westerholt, E.V.; Roboam, X.; De Fornel, B.; Industry Applications Conference, 2000 Conference Record of the 2000 IEEE , Volume: , 8-12 Oct 2000 Cao học Tự động hóa Khóa 2002 Nội Đại học Bách khoa Hà 101 [19] Speed sensor-less direct torque control of an induction machine in low speed region”, Jixiong Wu; Yongdong Li; Jie Chen; Hu Hu; Power Electronics and Motion Control Conference, 2000 Proceedings PIEMC 2000 The Third International , Volume: , 15-18 Aug 2000 [20] –Direct torque control and current limitation method in start up of an T 13 induction machine“, Chapuis, Y.A.; Roye, D.; Power Electronics and Variable T 13 Speed Drives, 1998 Seventh International Conference on (IEE Conf Publ No 456) , 21-23 Sept 1998 [21] Texas Instrument : “DigitalSignalProcessing Solutions for Motor Control Using the TMS320F240 DSP-Controller ”, S.Bejerke; ESIEE, Paris, September 1996 Cao học Tự động hóa Khóa 2002 Nội Đại học Bách khoa Hà ... mà luận văn tốt nghiệp đà chọn đề tài có tên Nghiên cứu, thiết kế hệ truyền động servo dùng động không đồng để nghiên cứu Nội dung luận văn nhằm đạt đợc vấn đề hệ thống lại so sánh hệ truyền động. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Vũ Văn Trọng NGHIÊN CứU THIếT Kế Hệ THốNG TRUYềN Động servo dùng động không đồng Chuyên ngnh: Tự động hoá LUN... tơ không gian động không đồng 2.1 Các hệ truyền động biến tần bán dẫn động không đồng 2.1.1 Hệ truyền động điện tốc ®é thay ®ỉi HƯ trun ®éng ®iƯn lµ mét tËp hợp thiết bị nh: thiết bị điện, thiết