Kỹ thuật truyền động điện: Phần 2

Nối tiếp phần 1, phần 2 của tài liệu Kỹ thuật truyền động điện tiếp tục trình bày các nội dung chính sau: Điều chỉnh tự động hệ thống truyền động động cơ một chiều; Điều chỉnh tự động truyền động động cơ không đồng bộ; Hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ ba pha; Hệ truyền động nhiều động cơ;... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

(p) - S(p)] + pr“1 đổ Lu - điện cảm mạch phàn ứng; VN - Bố Vồng dây cuộn kích tư nối tiếp; 231 Tu - Lrt ỉìĩtí - hàng thời gian mạch phần ứng Phương trình chuyển động hệ thổng : M(pì- Mc(ị>) = Jpa)t (4-7) J mốmen quán tính phần chuyển động quy đổi trục động ív Hình 4-3 Sơ đ& cấu trúc cùa động chiêu Tìí phương trình trơn thành lập sơ đ& cáu trúc động chiều (hình 4-3) Tháy 8Ơ đồ cđu trúc phì tuyến mạnh, tính tốn ứng dụng thường dùng mơ hìnhẾ tuyến tính hđa quanh điểm làm việc Trước hết chọn điềm làm việc ổn định tuyến tính htía đoạn đặc tính tù hốa đặc tính mơmen tải hình 4-4 Độ dốc đặc tính từ hóa đặc tính mômen tải tương ứng là: (bỏ qua tượng từ trễ); ■■■■’ A8, điện áp kích tií Ĩ7ko, tù thơng 0, dịng điện kích từ /ko mơmen tải Afcg Biến thiên nhơ cốc đại lượng tương ứng : AỈ7(p), AI(p), A(p) AMc(p) Hình 4-4 Tuyến tính hóa đoạn đặc tính từ hóa đặc tính tải Đổi với động chiều kích từ độc lập ÚVN = 0) thỉ viết phương trình sau: Mạch phần úng: ư0 + AƯ(P) = Ru[/O + AZ(p)] + + p Lu[ĩo + AZ(p)] + (4-8) + A(p)].[Zo +rA7(p)] - [Mg + AMc(p)] = Jp[a>B + Aw(B)] (4-10) Nếu bỏ qua vũ bé bộc cao từ cốc phương trình viết phương trình gia sỗ: ACZ(p) - [K uig.A(p) + R-.0;.Aú>(p)] = Rư.AZ (p).(l + pTu) AƯk(p) = Rk-AJk(p).(l + pTk) K.Io.à&íp) + K.oAZ(p) - AMe = (4-11) (4-12) J-P&M (p) (4-13) Hlnh 4-5 trình bày sơ đồ cáu trức tuyến tính hóa theo phương trình (4-11) - (4-13) động chiều kích từ độc lập 233 Hình 4-5 Sơ đồ cẩu trúc tuyến tính hóa Trường hợp từ thơng kích từ khơng dổi Khi dịng điện kích từ động khổng đổi,hoặc động kích thích bàng nam châm vĩnh cửu thỉ từ thững kích tù hàng só : = const = Cu Ỉ7(p) = «ưI (p)(l + pTu) + cu.a>(p) cu-I(p) - Mc(p) = Jptuip) Hình 4-ộ Scr đồ cấu trúc từ thơng khơng địi 234 (4-14) (4-15) Sơ đồ cẩu trúc đống khỉ tù thông không đổi thể hình 4'6 Bàng phương pháp đại số sơ đồ cấu trúc ta sơ đồ thu gọn hình 4-7, đặt: hệ số khuếch đại động cơ: = 1/CU, hàng số thời gian học: Tc =—— CẠp)p.Tc ĩ(p) = - (4-16) Mẹịp) ca Tư Tcp2 + Tcp + (4-17) Hình 4~7 Các sơ đồ cấu trúc thu gọn: a) Tbeo tốc độ; b) Theo dòng điện 4.1.3 Trường hợp đlộn áp phin úng khơng dổí Khỉ giữ điên áp phần ứng khổng đổi điều chỉnh điện áp kích từ tính chất phi tuyến mạch tù nên tđt sử dụng sơ đố tuyến tính hóa quanh điểm, lồm việc Sơ đồ cáu trúc hình 4-5, tín hiệu điện áp 235 phần úng ăưịp) = 0, hãm truyền động co cố dạng: aL(p) Kjd + pTư) - K2 —-^7 =— _ —— AỈ7k(p) (1 4- pTyMTỴTip2 + TjP + 1) dớ Kỵ = - (4-18) , B JỉkJM>o2(1 +— Tc) J ” _ B BK.4>(1 + — T ) J T-T, = ’ Tc = B _ +—Tc > (K Mc = J dt (4-19) (4-20) Hình 4-8 Các giá trị tức thời cùa điện áp dòng điện phân ứng chể độ dòng điện gián đoạn mạch chỉnh luni pha, nửa chu kỳ Điện áp u hàm số độ rộng xung dịng Ằ góc điều khiển a biến đổi chuyển mạch tự nhiên Như trình bày chương sau, độ rộng Ằ phụ a thuộc vào góc điều khiển vàos.đ.đ động (cũng tức tổc độ động tờ) Do đo' giá trị trung bình chu kỳ xung lã hàm s6 góc điều khiển a tốc độ quay tư' ỉ = f (a, a>) Thường chỉnh lưu gổc điều khiển áp điều khiển a phụ thuộc tuyến tính vào điện uđị.: Hinh 4-9 Sa đồ khối dộng chiều chí độ dịng điện gián đoạn 237 (4-21), a = a - bUđk, a, b cốc hàng sổ phụ thuộc chu kỳ điện áp lưổi biên độ xung cưa điện áp tựa Mô hình củá từ thỗng khơng đổi, chế độ dịng điện gián đoạn trình bày hình 4-9 Có thể tuyến tính hóa khâu phi tuyến fịa, (u) bàng cách tuyến tính hóa quanh điểm làm việc: di Áỉ = da í)ỉ Á a -I - Aa> ■ (4-22) 9) (4-24) Um m m đrì: ưm - biên độ điện áp pha lưới; Cũng xác định giá trị đạo hàm riêng (4-22) bàng đo lường thực nghiệm, đo vẽ hàm sau: í — /|(ot) Ị ty=const a) / =/i(tZdkX«* = const / — tì:=const b)/ =/2^);^ = const Hỉnh 4-10 Đồ th| đề xác đựih đạo hàm riêng 238 quan hệ dịng điện góc điều khiển thay bàng quan hệ dịng điện diện áp điều-khiển vỉ góc điều khiển điện áp điều khiển có quan hẹ hàm sỗ đơn trị (4-21) Trong vùng dòng điện liên tục, quan hệ hàm số tuyến tính cịn vùng dòng điện gián đoạn, quan hệ phi tuyến, đặt di -Tdưfá dI dttí = - K2- Sơ đố khối tuyến tính hịa động vùng dịng điện gián đoạn vẽ hỉnh 4-11 Hình 4-11 Cấu trúc tuyến tính động chiều từ thơng khơng đồi vùng dịng điện gián đoạn Trong chế độ dõng điện gián đoạn động có cău trúc thông số biến thiên tùy thuộc vào điểm làm việc Nổi chung hệ số khuếch đại động bị giảm cịn hệ SỖ khuếch đại với tín hiệu nhiễu phụ tàỉ Afc số thời gian điện Cữ tăng lên so với chế độ dòng điện liên tục Các giá trị biên hệ só í], #2 là: „ ; ^Ib „ ^2b ca > hàng số thời gian điện Cơ chế độ dịng gián đoạn: J Kt = - , hệ sđ khuếch đại điện áp biến đổi 4.2 Tổng hợp mạch vừng dòng điện 4.2.1 Khái niệm mạch vòng điều chỉnh dòng điện Trong hệ thống truyền động tự động hệ chắp hành mạch vịng điều chỉnh dịng điện mạch vòng bàn Chức nàng bàn cùa mạch vòng dòng điện hệ thống truyền động chiều xoay chiều trực tiếp (hoặc gián tiếp) xác định nxơtnen kéo cùa đơng cơ, ngồi cịn có chức náng bảo VỀ, điỀu chinh gia tổc v.v 239 t Q = ỉ e2Aơ)dt o t = Ji I ỂA(í) I o dt (9-2) Trong hệ truyền động điện đièu chỉnh thích nghi thường hay sử dụng hệ thích nghi tói líu bất biến với mạch nhận dạng việc đo trục tiếp 9.2 Cấu trúc mạch diều thích nghi Trong lý thuyết điều khiển tự động, có nhiều mạch dièu chỉnh thích nghi, hệ truyẽn động điện điều thích nghi thường sử dụng vài loại Mộ ú cầu trúc đơn giản mạch đièu chỉnh thích nghi có mạch nhận dạng kiểu hở trinh bày hỉnh 9-2, đo' sủ dụng mạch đo trực tiếp gián tiếp tham sổ biến đổi đối tượng điều chỉnh Trong mạch tính tốn thường thiết lập thuật tốn cố định để tính tốn tham só mạch điều chỉnh Tỉp Các thuật tốn phụ thuộc vào tiêu chuẩn thích nghi Mạch điều chình thích nghi bất biến, thường dùng hệ truyền động có Hình 9-2 ỉliều chinh thích nghi vói mạch nhận dạng kiều hờ cáu trúc trinh bày hình 9-3 Hãm truyền hệ : „ Jt 'p _ fR(p/s(p) +fK(p)FS(p) _ > + Ws(P> (9-3) Khi đảm bảo điều kiện: I FK(j> hàm truyền F(p) ' = FM(p) Tuy nhiên cằn phải kiểm tra ổn định hệ Mach điều chinh thích nghi với mạch thích nghi kiểu kín hệ truyền đông điện phức tạp thường sử dụng mạch vi xử lý Hỉnh 9-3 Mạch điều chình thích nghỉ theo ngun tác hất biẽn hoậc vi tính Trong khâu nhận dạng, mơ hlnh Fm, , thuật tốn thích nghi đối tượng điêu chỉnh mô tả bàng phương pháp không gian trạng thái Cấu trúc hệ trình bày trẽn hỉnh 9- 9.3 Nhận dạng tham sỗ cùa hệ thong truyền động điện Hình 9-4 Điều chinh thích nghi dùng mó hình Trong truyền động điện điều chỉnh thích nghi, việc đo giá trị tức thời tham sô hệ thống thường sử dụng phương pháp đo gián tiếp Tuy phương pháp lại phự thuộc vào thòi gian, thời gian đo cằn phải chọn cho q trình đo, tham sứ thay đổi nhẫt Việc nhận dạng tham số hệ truyền dộng điện thường dựa phương pháp tính tốn tham số giải phương trình phân theo sỗ liệu só tham số đo ỉuờng Dối với phương trình vi phân bậc ta có: dO r-—— -F dt ỵ(t) = Kx(t) (9-5) Giải (9-5) khoảng thời gian ; trường hợp số thời gian T không đổi: 406 11 Tfr-ttj)- y(o)] +/ y(t)dt o (9-6) K = - ’i Ịx(t)dt o Trong trường họp hệ 8Ĩ khuếch đại K khơng đổi: \ t Kjx(t)di - Sy(t)dt ĩ = — ' y(t 1) - y(o) (9-7) Việc tính tốn hệ sổ khuếch đại K hàng số thời gian T thực bàng phương pháp số tương tự Trên hỉnh 9-5 ỉậ sơ đồ cỗu trúc xác định T K Hình 9-5 Nhận dạng tham sổ cùa khâu quán tính bậc L Dối với hệ truyền động điện điều chỉnh thích nghi có cấu trúc mơ hỉnh song song (xem hình 9-4) thl mạch nhộn dạng cần tính tốn sai lệch eA tín hiệu đầu mồ hình thực tế Dựa trốn tiêu chuẩn (9-1) để đánh giá tín hiệu sại lệch Bài toán đặt ta càn nhận dạng đối tượng co' hàm truyên vớỉ tham sổ S(T) (xem hlnh 9-6) Th có; CA = Í^p/m(p) ■ Ta viết phương trình nhận dạng tham số Sj(p) dSị de2A de* (í) -T - ■ K' dt dSị(í) - • ;.eAW (9-8) (9-9) đSị(t) Nếu mơ hỉnh song song có tham số khống đổi ta cố: Ở