a) Tìm hiểu về động cơ một chiều loại kích từ độc lập, cấu tạo, phương trình đặc tính cơ, các phương pháp điều chỉnh tốc độ. b) Phân tích hệ BXAĐ và phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều loại kích từ độc lập trong hệ BXAĐ c) Mô hình hóa động cơ trường hợp không tải và có tải d) Tổng hợp các mạch vòng điều chỉnh: Mạch vòng dòng điện và mạch vòng tốc độ e) Mô phỏng và đánh giá kết quả trên MATLABSimulink. In và phân tích các đồ thị đặc tính dòng điện, momen, tốc độ. Yêu cầu: Sơ đồ mô phỏng dạng hàm truyền đạt (sơ đồ khối) và sơ đồ mạch simulink giả lập (tương tự mạch thật). f) Yêu cầu có bản vẽ A3 toàn bộ sơ đồ mạch lực và mạch điều khiển kèm với báo cáo g) Mẫu báo cáo: A4, Times New Roman – 13pt, Line spacing: multiple – 1.3 pt. Có mục lục, danh mục hình vẽ, bảng; tài liệu tham khảo. (xem mẫu file BCCĐ đã gửi).
1 LỜI MỞ ĐẦU Ngày mà xã hội ngày phát triển nhu cầu giao thơng đòi hỏi cao.Rất nhiều loại phương tiên giao thông đại sử dụng để phục vụ nhu cầu lại người Trong xe buýt giữ vai trò quan trọng đặc thù nó.Với kích thước lớn, phương tiện giao thơng cơng cộng vận chuyển khối lượng lớn hành khách,rất tiện lợi cho người lại Đã có nhiều loại động sử dụng để truyền động lĩnh vực giao thông vận tải.Dù nguồn động lực dùng tơ máy kéo động đốt loại pittông ta thấy truyền động động điện xu hướng Sở dĩ ta nói ưu điểm rõ ràng động điện:Việc điều chỉnh tốc độ thực dễ dàng, êm trơn tru,một yếu tố quan trọng không gây ô nhiễm môi trường… Xe buýt ôtô, phương tiện vận tải phổ biến quan trọng giao thông Dù thực tế sản xuất xe buýt chạy điện khơng chiếm ưu ta dự báo tương lai thuộc Đứng quan điểm loại động truyền động ta phân xe buýt thành loại: Xe buýt chạy động xăng dầu Xe buýt chạy động điện Trong xe buýt chạy điện ta tiêp tục phân thành loại dựa theo nguồn cấp: Xe buýt chạy điện áp xoay chiều (lấy từ điện áp lưới qua ray đường dây không) Xe buýt chạy điện áp chiều (dùng ắc qui) Việc thiết kế hệ thống cần xuất phát từ u cầu cụ thể cơng nghệ Phần trình bày sau mang lại yêu cầu cho hệ truyền động xe buýt chạy điện CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG: Việc thiết kế hệ truyền động cho xe buýt chạy điện dùng phương án sau: Xây dựng hệ truyền động động xoay chiều không đồng dùng phương pháp điều chỉnh tần số Hệ truyền động động xoay chiều đồng dùng phương pháp điều chỉnh tần số Hệ truyền động động chiều dùng phương pháp băm xung áp Ta có hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động điện chiều sau: Hệ truyền động máy phát - động (F – Đ) Hệ truyền động chỉnh lưu thysistor - động (T – Đ) Hệ truyền động xung áp - động (ĐX – Đ) Để đưa phương án tối ưu ta xem xét phân tích ưu nhược điểm phương án cụ thể Hệ truyền động máy phát động (F – D) Nguyên lý hoạt động Hệ F – D hệ truyền động điện mà biến đổi máy phát điện chiều kích từ độc lập Máy phát thường động sơ cấp không đồng pha điều khiển quay coi tốc độ quay máy phát không đổi Sơ đồ nguyên lý hệ F – D: *Ưu điểm bật hệ F – D chuyển đổi trạng thái làm việc linh hoạt, khả qúa tải lớn Do thường sử dụng hệ truyền động F – D máy khai thác hầm mỏ *Nhược điểm quan trọng hệ F – D dùng nhiều máy điện quay hai máy điện chiều, gây ồn lớn, công suất lắp đặt máy gấp lần cơng suất động chấp hành Ngoài máy phát chiều có từ dư, đặc tính từ hố có trễ nên khó khăn điều chỉnh sâu tốc độ Hệ truyền động chỉnh lưu điều khiển – động chiều có đảo chiều (T – Đ) Nguyên lý hoạt động Hệ truyền động T – Đ hệ truyền động động điện chiều kích từ độc lập, điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng thay đổi điện áp đặt vào phần kích từ động thơng qua biến đổi chỉnh lưu dùng thyristor U đk Đ Uđk kt Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động T-Đ Trong hệ T – Đ, nguồn cấp cho phần ứng động chỉnh lưu thyristor Dịng điện chỉnh lưu dịng điện phần ứng động Chế độ làm việc chỉnh lưu phụ thuộc vào phương thức điều khiển tính chất tải Trong truyền động điện, tải chỉnh lưu thường cuộn kích từ (L – R) mạch phần ứng động (L – R – E) Ưu điểm: *Ưu điểm bật hệ T – Đ sử dụng van bán dẫn nên độ tác động nhanh cao, không gây ồn dễ tự động hố van bán dẫn có hệ số khuếch đại cơng suất cao Điều thuận tiện cho việc thiết lập hệ thống tự động điều chỉnh nhiều vòng để nâng cao chất lượng đặc tính tĩnh đặc tính động hệ thống *Là biến đổi tĩnh kết cấu gọn nhẹ *Hệ thống T – Đ có khả điều chỉnh trơn với phạm vi điều chỉnh rộng Hệ có độ tin cậy cao, quán tính nhỏ, hiệu suất lớn Nhược điểm: *Nhược điểm chủ yêu hệ T – Đ van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng điện áp chỉnh lưu có biên độ đập mạch cao, gây tổn thất phụ máy điện truyền động có cơng suất lớn làm xấu dạng điện áp nguồn lưới xoay chiều *Hệ số cơng suất cos hệ nói chung thấp điều chỉnh sâu *Khả chịu q tải dịng, áp nhỏ; có gia tốc dịng áp du/dt, di/dt có nguy làm hỏng lớp tiếp giáp Hệ truyền động điều chỉnh xung áp động điện chiều Nguyên lý hoạt động i N N i UN ∆U L D0 ∆U R UĐ E iđk t i Im ax Imi niđk t UN t tđ T Chế độ dòng liên tục iđk t i Im ax Imi n iđk t E t tđ tx T Chế độ dòng gián đoạn Trong chế độ dịng liên tục chế độ làm việc chủ yếu mạch −t đ U N (1−e ) T u E I max = − −T R R Tu (1−e ) tđ Tu I = U N (1−e ) E − T R R T (1−e ) u Đặc tính hệ Ta có U Đ= U t +(t−t x ) E ] T[ N đ Trong chế độ dòng liên tục tx = T nên: tđ U = ρUU N T N ρU U N Ru w= − I Kφφ Kφφ U Đ= Cũng giống hệ T – Đ hệ ĐX – Đ t x < T xảy chế độ dịng điện gián đoạn Để xác định biên giới vùng dòng điện gián đoạn liên tục ta giả thiết đồ thị dòng điện hai vùng hai đoạn thẳng Giá trị dòng điện biên liên tục là: I blt = I max − t đgh T (U N −E )(1−e u ) 2R ρU = (U N −Kφφw blt ) 2R ρU+ σ = Vì chế độ biên liên tục thuộc vùng dòng điện liên tục cho nên: I blt = U N ρU (1−ρU) ρU+ σ Đặc tính hệ ĐX – Đ w Biên liên tục ρ=1 M ρ=0 Ưu nhược điểm hệ truyền động ĐX – Đ Nhược điểm *Phải có nguồn chiều kèm theo nguồn xoay chiều - chiều *Dạng điện áp có dạng xung gây tổn thất phụ động *Bộ biến đổi làm việc rơi vào chế độ dịng gián đoạn Ưu điểm *Hiệu suất cao tổn hao cơng suất biến đổi không đáng kể so với biến đổi liên tục *Độ xác cao chịu ảnh hưởng mơi trường, yếu tố điều chỉnh thời gian đóng cắt khóa mà giá trị điện trở phần tử điều chỉnh thường gặp điều chỉnh liên tục *Chất lượng điện áp tốt biến đổi liên tục *Kích thước gọn nhẹ *Hệ thống dùng nơi có nguồn chiều có cơng suất lớn sơ đồ thay bỏ qua Rb đặc tính có độ cứng cao *Hệ thống dùng van động lực *Dễ tự động hố Sau phân tích ưu nhược điểm phương điều chỉnh cho động chiều ta định chọn phương pháp sử dụng sơ đồ băm xung áp để thực hệ truyền động CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN MẠCH LỰC 2.1-TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ: 2.1.1-MOMEN MA SÁT: Ta cần xét lực cản tác dụng lên xe buýt trình di chuyển ổn định (chế độ tĩnh) Vì đa phần trình di chuyển xe buýt chạy đường ( số trường hợp phải lên dốc) không xét đến giai đoạn độ xe buýt thay đổi tốc độ nên ta bỏ qua lực cản dốc lực cản quán tính Các lực tác dụng lên xe buýt xe chuyển động: 10 b Q trình khóa IGBT u cầu với tín hiệu điều khiển IGBT - IGBT thiết bị điều khiển điện áp giống Mosfet nên yêu cầu điện áp có mặt liên tục cực điều khiển emito để xác định chế độ khóa, mở Mạch điều khiển cho IGBT có yêu cầu tối thiểu biểu diễn qua sơ đồ đây: - Tín hiệu mở có biên độ Uge, tín hiệu khóa có biên độ -Uge cung cấp cho mạch GE qua điện trở Rg Mạch G-E bảo vệ diode ổn áp mức khoảng +-18V Do có tụ kí sinh G E nên kỹ thuật điều khiển điều khiển Mosfet áp dụng 17 nhiên điện áp khóa phải lớn Nói chung tín hiệu điều khiển thường chọn +15 -5V phù hợp Mức điện áp âm khóa góp phần giảm tổn thất cơng suất mạch điều khiển hình đây: + Điện trở Rg làm tổn hao công suất điều khiển mô tả hình Điện trở Rg nhỏ, giảm thời gian xác lập tín hiệu điều khiển, giảm tổn thất lượng trình điều khiển lại làm mạch điều khiển nhạy cảm với điện áp ký sinh mạch điều khiển Theo thông số lựa chọn động điện chiều, dòng điện định mức chạy qua phần ứng dộng Iđm=632(A).ta lấy giá trị tính tốn cho van Itt=632(A) Chọn hệ số dự trữ 1,2 ta có: Ilv= 1,2 *Itt=1,2*632=758.4(A) Điện áp ngược lớn dặt lên van chu kỳ đóng ngắt là: Un=400(V) Chọn hệ số dự trữ điện áp 1,6 ta có:Unv=1,6*400=640(V) Giá trị dịng áp để lựa chọn khóa van sau: o Ilv= =758.4(A) o Unv==640(V) 18 Chọn van IGBT: Ký hiệu FD800R17KF6 UCemax [v] 1700 Ic [A] 800 UCebh [v] 2.7 R[kΩ/w] 0.02 2.2.2.Tính chọn diode Ungmax=Ku.Uđm Trong đó: - Ungmax điện áp ngược max đặt diode - Ku hệ số dự trữ điện áp (1,6 – 2) => Ungmax=Ku.Uđm=2.400=800 (V) Có Iđm=758,4 (A) Chọn Diode: Ký hiệu Ilvmax [A] Ungmax [V] B3-800 800 1000 19 20 ... pháp điều chỉnh tần số Hệ truyền động động chiều dùng phương pháp băm xung áp Ta có hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động điện chiều sau: Hệ truyền động máy phát - động (F – Đ) Hệ truyền động. .. TRUYỀN ĐỘNG: Việc thiết kế hệ truyền động cho xe buýt chạy điện dùng phương án sau: Xây dựng hệ truyền động động xoay chiều không đồng dùng phương pháp điều chỉnh tần số Hệ truyền động động xoay chiều... 87,3 *Chọn động Do yêu cầu công nghệ đặt thiết kế cho xe buýt chạy điện dùng động điện chiều Đây hệ truyền động kéo ta chọn loại động động điện chiều kích từ nối tiếp Việc sử dụng động chiều