Đề tài tìm hiểu điều khiển cắt chopper hệ truyền động điện với động cơ điện 1 chiều

Đề tài tìm hiểu điều khiển cắt chopper hệ truyền động điện với động cơ điện 1 chiềuĐề tài tìm hiểu điều khiển cắt chopper hệ truyền động điện với động cơ điện 1 chiềuĐề tài tìm hiểu điều khiển cắt chopper hệ truyền động điện với động cơ điện 1 chiềuĐề tài tìm hiểu điều khiển cắt chopper hệ truyền động điện với động cơ điện 1 chiềuĐề tài tìm hiểu điều khiển cắt chopper hệ truyền động điện với động cơ điện 1 chiềuĐề tài tìm hiểu điều khiển cắt chopper hệ truyền động điện với động cơ điện 1 chiềuĐề tài tìm hiểu điều khiển cắt chopper hệ truyền động điện với động cơ điện 1 chiềuĐề tài tìm hiểu điều khiển cắt chopper hệ truyền động điện với động cơ điện 1 chiềuĐề tài tìm hiểu điều khiển cắt chopper hệ truyền động điện với động cơ điện 1 chiềuĐề tài tìm hiểu điều khiển cắt chopper hệ truyền động điện với động cơ điện 1 chiều

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA ĐỒ ÁN MƠN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI: Tìm hiểu điều khiển cắt chopper hệ truyền động điện với động điện chiều Giảng viên hướng dẫn: Mai Hồng Cơng Minh Sinh viên thực hiện: Tạ Cao Cường – 18810410002 Nguyễn Tùng Dương – 18810410124 Nguyễn Đình Đức – 18810410213 Lớp: D13 CNKTDK HÀ NỘI, 6/2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tên đề tài đồ án: Tìm hiểu điều khiển cắt chopper hệ truyền động điện với động chiều Nhiệm vụ: - Giới thiệu chung hệ truyền động điện - Tìm hiểu Speed Torque convention and Multiquadrant Operation - Tìm hiểu quy đổi mơ men trục động - Tìm hiểu đặc điểm Momen tốc độ động chiều (Torque-Speed characteristic of DC Motors) : động kích từ độc lập (shunt), động nối tiếp (serie) - Tìm hiểu điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập (Speed Control of Separtely Excited DC Motor): điện trở phần ứng (armature resistance control), điện áp phần ứng (armature voltage control), từ thông (field control), v.v - Tìm hiểu điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ nối tiếp(Speed Control of Series Motor) - Các chế độ hãm động chiều kích từ độc lập (Braking of Separate Excited): hãm tái sinh (regenerative braking), hãm động lực (dynamic braking), plugging - Single phase Full Controlled Converter-Fed Separately Excited Dc Motor: discontinuous armature current (Điều khiển hoàn toàn đơn pha động chiều kích từ độc lập: dịng phần ứng ngắt qng), continuous operation - Single phase Half Controlled Converter-Fed Separately Excited Dc Motor discontinuous current operation, continuous current operation - Chopper fed DC Drives - Dynamic Braking Using DC chopper - Close loop control of DC Drives MỤC LỤC Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.1 Cấu trúc phân loại hệ thống truyền động điện .1 1.1.1 Cấu trúc hệ thống truyền động điện 1.1.2 Phân loại hệ thống truyền động điện 1.2 Các khái niệm hệ thống truyền động điện 1.2.1 Đặc tính máy sản xuất 1.2.2 Đặc tính động điện 1.2.3 Trạng thái làm việc hệ TĐĐ 1.3 Tính đổi đại lượng học 1.3.1 Mômen lực quy đổi 1.3.2 Quy đổi mơmen qn tính khối lượng quán tính Chương 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 10 2.1 Giới thiệu chung động chiều kích từ độc lập 10 2.1.1 Nguyên lý hoạt động động chiều kích từ độc lập 10 2.1.2 Đặc tính động chiều kích từ độc lập 10 2.1.4 Đặc tính trạng thái hãm 18 2.2 Giới thiệu chung động chiều kích từ nối tiếp 23 2.2.1 Sơ đồ nối dây động kích từ nối tiếp 23 2.2.2 Các trạng thái hãm 25 2.2.3 Đảo chiều 28 2.2.4 Nhận xét động chiều kích từ nối tiếp 29 2.3 Một số ứng dụng động chiều 30 Chương 3: ĐIỀU KHIỂN CẮT CHOPPER HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN VỚI ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 31 3.1 Giới thiệu điều khiển chopper động chiều 31 3.1.1 Kiểm soát kháng 31 3.1.2 Bộ động máy phát điện (Bộ MG) 32 3.1.3 AC Link Chopper (Biến tần-Chỉnh lưu) 32 3.1.4 DC Chopper (Bộ chuyển đổi nguồn DC sang DC) 32 3.2 Nguyên lý hoạt động chopper 33 3.3 Kiểm soát tỷ lệ thời gian 35 3.4 Kiểm soát giới hạn .37 3.5 Điều khiển Chopper Bộ truyền động động DC kích thích riêng biệt 38 Chương 4: MÔ PHỎNG 42 4.1 Giới thiệu phần mềm mô matlab/Simulink 42 4.2 Mô hệ thống 44 KẾT LUẬN .46 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Mô tả cấu trúc chung hệ TĐĐ .6 Hình Đặc tính số MSX .8 Hình Độ cứng đặc tính 10 Hình Trạng thái làm việc truyền động điện 13 Hình Sơ đồ nguyên lý động chiều kích từ độc lập 15 Hình 2 Đồ thị đặc tính động điện chiều kích từ độc lập 17 Hình Đồ thị đặc tính điều chỉnh động cách thay đổi điện trợ phụ 20 Hình Đồ thị đặc tính điều chỉnh động cách thay đổi điện áp phần ứng 21 Hình Đồ thị đặc tính điều chỉnh động cách thay đổi từ thông .22 Hình Đặc tính hãm tái sinh 23 Hình Đặc tính hãm ngược 24 Hình Sơ đồ hãm động kích từ độc lập động chiều kích từ độc lập 26 Hình Sơ đồ hãm động kích từ động điện chiều kích từ độc lập 27 Hình 10 Sơ đồ nguyên lý động điện chiều kích từ nối tiếp 28 Hình 11 Đặc tính từ hóa động chiều kích từ nối tiếp 29 Hình 12 Sơ đồ nguyên lý đặc tính động chiều kích từ nối tiếp thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng 30 Hình 13 Sơ đồ nguyên lý đặc tính động chiều kích từ nối tiếp đảo chiều điện áp phần ứng .31 Hình 14 Sơ đồ ngun lý đặc tính động chiều kích từ nối tiếp hãm động kích từ độc lập 32 Hình 15 Sơ đồ nguyên lý đặc tính động chiều kích từ nối tiếp hãm động kích từ tự kích 33 Hình 16 Sơ đồ nguyên lý đặc tính động chiều kích từ nối tiếp đảo chiều 34 Hình AC-Link chopper 32 Hình Symbol of chopper 33 Hình 3 Elementary chopper circuit 33 Hình Dạng sóng điện áp dịng điện 34 Hình Constant Frequency Control 35 Hình Current Limit control 37 Hình Động DC kích thích riêng biệt cung cấp máy cắt 38 Hình Mơ kiểm soát tốc độ động DC sử dụng Chopper 42 Hình Kết mơ kiểm soát tốc độ động DC sử dụng Chopper dùng điều chỉnh PI 43 Hình Kết mơ kiểm sốt tốc độ động DC sử dụng Chopper dùng điều chỉnh PID 43 LỜI MỞ ĐẦU Trong công đổi cơng nghiệp hoa đại hố đất nước nay, vấn đề áp dụng khoa hoa kỹ thuật vào quy trinh sản suất vấn đề cấp bách hàng đầu Cùng với phát số nghành điện tử, công nghệ thông tin , nghành kỹ thuật điều khiển tự động hoa phát triển vược bậc Tự động hố quy trình sản suất phổ biển, thay sức lao động người, đem lại suất cao chất lượng sản phẩm tốt Vì hơm chúng em sẽ tìm hiểu đề tài “Tìm hiểu điều khiển cắt chopper hệ truyền động điện với động điện chiều” Trong q trình nghiên cứu khơng thể tránh khỏi thiếu sót kính mong q thầy bảo để bọn em dược hiểu thêm, có kiến thức định để phục vụ cho chuyên ngành sau Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.1 Cấu trúc phân loại hệ thống truyền động điện 1.1.1 Cấu trúc hệ thống truyền động điện Hệ truyền động điện tổ hợp thiết bị điện, điện tử, v.v phục vụ cho cho việc biến đổi điện thành cung cấp cho cấu công tác máy sản suất, gia cơng truyền tín hiệu thơng tin để điều khiển q trình biến đổi lượng theo u cầu cơng nghệ Hình 1 Mơ tả cấu trúc chung hệ TĐĐ BBĐ: Bộ biến đổi; ĐC: Động điện; MSX: Máy sản xuất; R RT: Bộ điều chỉnh truyền động công nghệ; K : Bộ đóng cắt phục vụ truyền động công nghệ; GN: Mạch ghép nối; VH: Người vận hành Cấu trúc hệ TĐĐ TĐ gồm phần chính: - Phần lực (mạch lực): từ lưới điện nguồn điện cung cấp điện đến biến đổi (BBĐ) động điện (ĐC) truyền động cho phụ tải (MSX) Các biến đổi như: biến đổi máy điện (máy phát điện chiều, xoay chiều, máy điện khuếch đại), biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bảo hoà), biến đổi điện tử, bán dẫn (Chỉnh lưu tiristor, điều áp chiều, biến tần transistor, tiristor) Động có loại như: động chiều, xoay chiều, loại động đặc biệt - Phần điều khiển (mạch điều khiển) gồm cấu đo lường, điều chỉnh tham số cơng nghệ, khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt phục vụ cơng nghệ cho người vận hành Đồng thời số hệ TĐĐ TĐ khác có mạch ghép nối với thiết bị tự động khác với máy tính điều khiển 1.1.2 Phân loại hệ thống truyền động điện - Truyền động điện khơng điều chỉnh: thường có động nối trực tiếp với lưới điện, quay máy sản xuất với tốc độ định - Truyền động có điều chỉnh: tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ mà ta có hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ, hệ truyền động điện tự động điều chỉnh mô men, lực kéo, hệ truyền động điện tự động điều chỉnh vị trí Trong hệ hệ truyền động điện tự động nhiều động - Theo cấu trúc tín hiệu điều khiển mà ta có hệ truyền động điện tự động điều khiển số, hệ truyền động điện tự động điều khiển tương tự, hệ truyền động điện tự động điều khiển theo chương trình - Theo đặc điểm truyền động ta có hệ truyền động điện tự động động điện chiều, động điện xoay chiều, động bước, v.v - Theo mức độ tự động hóa có hệ truyền động khơng tự động hệ truyền động điện tự động - Ngồi ra, cịn có hệ truyền động điện khơng đảo chiều, có đảo chiều, hệ truyền động đơn, truyền động nhiều động cơ, v.v 1.2 Các khái niệm hệ thống truyền động điện 1.2.1 Đặc tính máy sản xuất + Đặc tính máy sản xuất quan hệ tốc độ quay mômen cản máy sản xuất: (1.1) + Đặc tính máy sản xuất đa dạng, nhiên phần lớn chúng biếu diễn dạng biểu thức tổng qt: (1.2) Trong đó: - - mơmen ứng với tốc độ  - - mômen ứng với tốc độ = - - mômen ứng với tốc độ định mức đm Hình Đặc tính số MSX  Ta có trường hợp số mũ q ứng với tải: - Khi q = -1, mômen tỷ lệ nghịch với tốc độ, tương ứng cấu hình máy tiện, doa, máy dây, giấy, (1) Đặc điểm loại máy tốc độ làm việc thấp mơmen cản (lực cản) lớn - Khi q = 0, Mc = Mđm = const, tương ứng cấu máy nâng hạ, cầu trục, thang máy, băng tải, cấu ăn dao máy cắt gọt, (2) - Khi q = 1, mômen tỷ lệ bậc với tốc độ, tương ứng cấu ma sát, máy bào, máy phát chiều tải trở…(3) - Khi q = 2, mômen tỷ lệ bậc hai với tốc độ, tương ứng cấu máy bơm, quạy gió, máy nén,…(4)  Ngồi ra, số máy sản xuất có đặc tính khác, như: - Mơmen phụ thuộc vào góc quay Mc = f();hoặc mơmen phụ thuộc vào đường Mc = f(s), máy cơng tác có pittơng, máy trục khơng có cáp cân có đặc tính thuộc loại - Mơmen phụ thuộc vào số vòng quay đường Mc = f( ,s) loại xe điện - Mômen phụ thuộc vào thời gian Mc = f(t) máy nghiền đá, nghiền quặng 1.2.2 Đặc tính động điện Đặc tính động điện quan hệ tốc độ quay mômen động cơ: M = f()  (1.3) Thường người ta phân biệt hai loại đặc tính cơ: + Đặc tính tự nhiên: đặc tính có động nối theo sơ đồ bình thường, khơng sử dụng thêm thiết bị phụ trợ khác thông số nguồn động định mức Như động có đặc tính tự nhiên + Đặc tính nhân tạo hay đặc tính điều chỉnh: đặc tính nhận thay đổi thơng số nguồn, động nối thêm thiết bị phụ trợ vào mạch, sử dụng sơ đồ đặc biệt Mỗi động có nhiều đặ tính nhân tạo Độ cứng đặc tính cơ: + Đánh giá so sánh đặc tính cơ, người ta đưa khái niệm “độ cứng đặc tính ” tính: (1.4) đặc tính tuyến tính thì: (1.5) lượng sai phân mômen M Hoặc theo hệ đơn vị tương đối:  ... Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1. 1 Cấu trúc phân loại hệ thống truyền động điện 1. 1 .1 Cấu trúc hệ thống truyền động điện Hệ truyền động điện tổ hợp thiết bị điện, điện tử,... truyền động điện tự động điều chỉnh vị trí Trong hệ hệ truyền động điện tự động nhiều động - Theo cấu trúc tín hiệu điều khiển mà ta có hệ truyền động điện tự động điều khiển số, hệ truyền động điện. .. tự động điều khiển tương tự, hệ truyền động điện tự động điều khiển theo chương trình - Theo đặc điểm truyền động ta có hệ truyền động điện tự động động điện chiều, động điện xoay chiều, động