điều khiển động cơ một chiều hai kênh dòng điện iu, ikt

Mục Lục Chơng 1: Những yêu cầu và hớng thực hiện 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Hớng thực hiện 1 1.3 Sơ đồ nguyên lý 2 Chơng2 : Tổng hợp mạch vòng điều khiển 3 2.1 Tổng hợp mạch vòng dòng điện 3 2.2 Tổng hợp mạch vòng tốc độ 5 2.3 Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng điện cho mạch kích từ 7 2.4 Tính toán các thông số mô phỏng 8 2.5 Mô hình mô phỏng sử dụng Simulink 11 2.5.1 Mô hình hệ thống mô phỏng mô phỏng 11 2.5.2 Mô hình Đông cơ 11 2.5.3 Mô hình khâu điều khiển kích từ 12 2.5.4 Mô hình khâu chuyển đổi sai lệch 12 2.6 Kết quả mô phỏng 12 2.7 Nhận xét đánh giá kết quả 16 1 Chơng 1: Những yêu cầu và hớng thực hiện 1.1 Đặt vấn đề Trong công nghiệp các dây chuyền sử dụng hệ thống truyền động nhiều động cơ khá phổ biến. Tuỳ thuộc vào những yêu cầu công nghệ cụ thể mà hệ truyền động điện phải có những đặc điểm đáp ứng đợc yêu cầu công nghệ đó. Những yêu cầu này sẽ quyết định tới tính đơn giản hay phức tạp của hệ truyền động điện. Truyền động điện nhiều động cơ thờng đợc sử dụng trong dây chuyền sản xuất liên tục, trong đó vật liệu đồng thời chạy qua nhiều phần truyền động của thiết bị công nghệ, mỗi một truyền động cần phải làm việc với tốc độ thích hợp gắn với yêu cầu chung của cả hệ. Do đó trong những hệ truyền động điện nhiều đông cơ, một trong những yêu cầu cơ bản của hệ truyền động đó là đồng bộ tốc độ. Đồng bộ tốc độ trong các dây chuyền liên tục đó là yêu cầu hàng đầu, ngoài ra đối với các dây chuyền sản xuất các vật liệu thay đổi, hoặc bề dày vật liệu thay đổi dẫn đến yêu cầu thay đổi tốc độ làm việc; đối với hệ truyền động sản xuất yêu cầu sự đồng đều về tính chất của sản phẩm ( nh sản xuất giấy, thép) còn có một yêu cầu quan trọng đó là giữ sức căng không đổi. Một số yêu dây chuyền yêu cầu chất lợng sản phẩm cao thì hệ truyền động phải đảm bảo có độ chính xác điều chỉnh cao. 1.2 Hớng thực hiện Đồng bộ hoá tốc độ là một vấn đề tuy không rộng nhng bộ điều chỉnh của nó khá đa dạng, các bộ điều chỉnh náy có thể tổng hợp dựa trên một số nguyên tắc khác nhau tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ đặt ra. Có 2 nguyên tắc chính đó là điều chỉnh đồng bộ bằng điều chỉnh phần ứng hoặc điều chỉnh mạch kích từ. Điều chỉnh kích từ hay điện áp phần ứng đều có những u điểm riêng, điều chỉnh kích từ thơng đợc sử dụng vơi hệ truyền động có nguồn cấp chung và khi nguồn đợc cấp riêng cho từng động cơ thì thờng 2 sử dụng điều chỉnh điện áp phần ứng. Khi sử dụng điều chỉnh điện áp phần ứng thì việc thay đổi tốc độ trở nên dễ dàng hơn. Còn đối với điều chỉnh kích từ có u điểm là có thể điều chỉnh với công suất không đổi, có khả năng thích ứng khi tải thay đổi. Tuy nhiên do có vùng phi tuyến do đó nếu rơi vào vùng phi tuyến sẽ thiếu chính xác điều khiển. Từ những đặc điểm đó em thực hiện đề tài Mô Phỏng Quá Trình Đồng Bộ Tốc Độ Bằng Điều Chỉnh Kích Từ Và Có Điều Chỉnh Sức Căng. Đề tài thực hiện điều chỉnh tốc độ và sức căng ở mạch phần ứng (gần giống với ph- ơng pháp nguồn cấp riêng), quá trinh đồng bộ tốc độ đợc thực hiện nhờ mạch điều chỉnh kích từ. 1.3 Sơ đồ nguyên lý điều khiển : Chơng 2: Tổng Hợp Mạch Vòng Điều Khiển 2.1 Tổng hợp mạch vòng dòng điện 3 Sơ đồ mạch vòng dòng điện : Trong đó: T = u u R L : Hằng số thời gian điện từ của mạch phần ứng Ki : điện trở của sensor cảm biến. Ti : Hằng số thời gian của sensor dòng điện Sơ đồ tơng ứng: Từ sơ đồ trên ta có hàm truyền của đối tợng : S oi (p) = )1)(1)(1( /. )( )( uidk uicl dk i pTpTpT RKK pU pU +++ = ứng với điều kiện T si = T i + T V +T đk <<T Bỏ qua các thành phần bậc cao ta có 4 S oi (p) = )1)(1( /. usi uicl pTpT RKK ++ Theo tiêu chuẩn Modul tối u ta có hàm truyền hệ kín nh sau: F Moi = 22 .2.21 1 pp ++ Mặt khác ta có F Moi (p) = SoipRi SoipRi ).(1 ).( + => Ri(p) = )1( Moi Moi FSoi F => Ri(p) = ) .221 1 1( )1)(1( / .221 1 22 22 pp pTpT RKK p usi uicl ++ ++ ++ Chọn = min(T si ,T u ) = T si Rút gọn ta đợc hàm truyền Ri(p) = ) 1 1( 2 . / 2 1 usiicl uu uiicl u pTTKK TR RTKpK pT += + Vậy R i (p) là khâu tỉ lệ tích phân (PI) 2.2 Tổng hợp mạch vòng tốc độ Sơ đồ cấu trúc mạch vòng tốc độ 5 Trong đó lấy hàm truyền của mạch vòng dòng điện là khâu quán tính bậc nhất, bỏ qua các thành phần bậc cao. Viết gọn sơ đồ ta có Trong đó S o = )1.().( . sci u pTTKK KR + Với T S = 2T si + T << áp dụng tiêu chuẩn modul tối u ta có: 22 2.21 1 pp F OD ++ = ] 2.21 1 1[ ).1.(.) ( . .2 21 1 )1( )( 2 22 pp TppTKK KR pp FS F pR sCi u OMo OD ++ + ++ = = 6 ).1(.2. ).1.(.) ( . 1 )1( )( pp TppTKK KR FS F pR sCi u OMo OD + + = = Chọn S T= ta có: su Ci TKR TKK pR .2. ).( )( = Vậy bộ điều chỉnh tốc độ là khâu tỉ lệ P. 2.3 Tổng hợp bộ điều khiển chỉnh dòng điện cho mạch kích từ Trong trờng hợp điều chỉnh dòng điện kích từ thì hàm truyền đối tợng có dạng : )1).(1( 1 . 1 )( )( SKK v KK K pTpT pT RpU pI ++ + = Trong đó : U k - giá trị trung bình điện áp của bộ biến đổi. R k , T k - Thông số dây quấn kích từ T v - hằng số thời gian dòng xoáy T Sk - Tổng các hằng số thời gian nhỏ trong mạch kích từ Các hằng số thời gian T k , T v phụ thuộc vào điểm làm việc trên đặc tính từ hoá. Trong trờng hợp điều chỉnh từ thông thì cần có xenxơ từ thông : v v K pT K pI k + = 1)( )( Trong đó K V - là hệ số khuyếch đại vi phân, độ nghiêng của đặc tính từ hóa tại điểm làm việc. Sơ đồ cấu trúc: 7 Ta có : )1)(1)(1)(1)(1( )1( 0 iSKKVdkk vi pTpTpTpTpTR pTK S +++++ + = Các hằng số thời gian T đk , T V ,T vx , T sk , T i đều là các hằng số thời gian rất bé so với T k .Do đó để đơn giản trong việc thiết lập bộ điều khiển R ik ta bỏ qua các thành phần bậc cao và coi T vx T sk . Do đó S 0 có dạng : )1)(1( 0 SKTKk i pTpTR K S ++ = Trong đó : T SKT = T đk + T V + T i F k = iK iK RS RS 0 0 1+ Theo tiêu chuẩn môdul tối u : F k = 22 .221 1 pp F M ++ = ) .221 1 1( )1)(1( .221 1 . 22 22 00 pp pTpTR K pp SFS F R KSKTK i iMi M iK ++ ++ ++ = = = i KSKTK i KSKTK Kpp pTpTR ppR pTpTR ).1(2 )1)(1( ).221( )1)(1( 22 + ++ = ++ ++ Chọn SKT T= R ik = PI p k k pTK pTR i p SKTi KK += + 2. )1( 8 2.4 Tính chọn các thông số mô phỏng 2.4.1 Tính chọn các thông số động cơ Lựa chọn động cơ mô phỏng có thông số sau: P đm : công suất địng mức của động cơ 1,5 kw U đm : Điện áp định mức phần ứng 220 V n đm : Tốc độ quay định mức 1500 V/ph dm : Hiệu suất danh định của động cơ 90 % L : Điện cảm phần ứng 0,2 H T i : Hằng số thời gian máy biến dòng 0,002 S T V : Hằng số tời gian bộ chỉnh lu 0,0025S T đk : Hằng số thời gian mạch điều khiển bộ chỉnh lu 0,0001S T : Hắng số thời gian máy phát tốc 0,001S J : Mô men quán tính hệ truyền động một động cơ 2 Nm Ta có: 55,9 1500 55,960 2 ==>== dm nn = 157 rad/s M đm = 157 1500 = dm dm P =9,55 Nm I đm = 220 1500 = dm dm U P = 6,82 A 82,6 55,9 == dm dm I M K = 1,4 Tính R gần đúng theo công thức R = 0,5(1- 82,6 220 )9,01(5,0) = dm dm dm I U = 1,6 T = 6,1 2,0 = u u R L = 0,125 S Mặt khác ta có: 9 U đ = U đk .K cl Chọn U đk = 12V => K cl = == 12 220 dk dm U U 22 Hàm truyền của bộ điều chỉnh: Ri(p) = ) 1 1( 2 . usiicl uu pTTKK TR + Có T si = T i + T v +T đk = 0,001 + 0,0025 + 0,0001 = 0,0046 S Chọn U iđ = 10 V => K i = 82,6 7 = dm id I U = 1,02 => R i = ) 125,0 1 1(968,0) 125,0 1 1( 0046,0.02,1.22.2 125.0.6,1 pp +=+ T c = 22 4,1 6,1.45,2 )( = K JR u = 2 S 2.4,1 6,1 ).( = C u TK R =0,5714 T S = 2T si + T = 2.0,0057 +0,0001 = 0,0115 S Ta có : U d = K. Chọn U d = 10 V =>K = 064,0 157 10 = R (p) = 0046.0.2.0637,0.6,1 2.4,1.02,1 .2. ).( = su Ci TKR TKK = 3045 2.4.2 Chọn các thông số mạch kích từ R k - điên trở mạch kích từ 5 K v - hệ số khuếch đại vi phân 3 T vx - hằng số thời gian dòng xoáy 0,003s 10 [...]... Mô hình khâu điều chỉnh kích từ 2.5.4 Mô hình khâu chuyển đổi sai lệch 12 2.6 Kết quả mô phỏng 2.6.1 Khi 2 động cơ bằng nhau về mô men cản 13 2.6.2 Khi mô men cản 2 động cơ không bằng nhau (MC1=3, MC2=0.8) 14 15 * Nhận xét kết quả: - Ta thấy hệ truyền động đồng bộ vê tốc độ, mặc dù khi thông số tải của 2 động cơ là khác nhau - Sai lệch tốc độ là nhỏ trong giới hạn cho phép - Đặc tính dòng điện thoả mãn... thời gian bộ điều khiển 0.0001s TV- hằng số thời gian bộ chỉnh lu 0,0025 s Ukt- điện áp mạch kích từ 220v Ta có : TSKT=TV+Tđk+Tk=0.0025+0.0001+0.2=0.0046s Ki= Rik = U iK 1 = = 0.5 I Kdm 2 R K (1 + pTK ) 1,6 + 4 * 0.2 p = K i 2.TSKT p 0.5 * 2 * 0.0046 p 2.5 Mô hình mô phỏng sử dụng Simulink 2.5.1 Mô hình hệ thống mô phỏng 2.5.2 Mô hình mô phỏng động cơ * Mô hình động cơ 1 11 * Mô hình động cơ 2 : 2.5.3... Nhận xét kết quả: - Ta thấy hệ truyền động đồng bộ vê tốc độ, mặc dù khi thông số tải của 2 động cơ là khác nhau - Sai lệch tốc độ là nhỏ trong giới hạn cho phép - Đặc tính dòng điện thoả mãn yêu câu điều khiển - 16 . 1.3 Sơ đồ nguyên lý điều khiển : Chơng 2: Tổng Hợp Mạch Vòng Điều Khiển 2.1 Tổng hợp mạch vòng dòng điện 3 Sơ đồ mạch vòng dòng điện : Trong đó: T =. su Ci TKR TKK pR .2. ).( )( = Vậy bộ điều chỉnh tốc độ là khâu tỉ lệ P. 2.3 Tổng hợp bộ điều khiển chỉnh dòng điện cho mạch kích từ Trong trờng hợp điều chỉnh dòng điện kích từ