Điều khiển động cơ không đồng bộ sử dụng nghịch lưu nguồn dòng

Mục lục MỤC LỤC NHIỆM VỤ LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương 1:ĐẶC TÍNH VÀ MƠ HÌNH CỦA ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ .4 1.1 Cấu tạo ưu nhược điểm động không đồng .4 1.1.1 Cấu tạo : .4 1.1.2 Ưu nhược điểm: 1.2 Công dụng máy điện không đồng bộ: .4 1.3 Đặc tính mơ hình hệ thống : 1.3.1 Phương trình đặc tính : .4 1.3.2 Mơ hình động khơng đồng khơng gian véc tơ Chương :NGHỊCH LƯU NGUỒN DÒNG 17 2.1 Giới thiệu chung đặc tính phần tử bán dẫn cơng suất: 17 2.1.1.ĐIỐT: 17 2.1.2.TIRISTO: .20 2.1.3 TIRISTO khóa cực điều khiển GTO( Gate turn-off Thyristor) 23 2.2 Nghịch lưu nguồn dòng : .26 2.2.1 Một số phương pháp chuyển mạch cưỡng nghịch lưu: .26 2.2.2 Những vấn đề chung: 322 2.2.3 PWM nghịch lưu: 34 Chương 3:TÍNH TỐN HỆ THỐNG TỪ SỐ LIỆU CỤ THỂ 40 3.1 Sơ đồ mạch lực thông số động cơ: 40 3.2: Tính tốn nghịch lưu: 40 3.3: Tính tốn chỉnh lưu: 42 3.4 Các phương pháp bảo vệ van : 43 Mục lục 3.4.1 Hạn chế tốc độ tăng dòng di dt cho van 43 3.4.2 Bảo vệ điện áp 44 3.5.Tính tốn, thiết kế cuộn kháng: .45 3.5.1 Đặc điểm cuộn kháng: 46 3.5.2 Tính kích thước lõi thép: 47 3.6 Tính tốn tham số cần thiết: 49 3.7: Luật điều khiển : 49 3.8: Tính tốn tham số trình tổng hợp : 53 3.9 Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh: 55 3.9.1: Tổng hợp mạch vòng dòng điện 55 3.9.22: Tổng hợp mạch vòng tốc độ 57 Chương :MÔ PHỎNG BẰNG MATLAB SIMULINK 60 4.1.Mạch vòng dòng điện: 60 4.1.1 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện: 60 4.1.2 Kết mô phỏng: .60 4.2.Mạch vòng tốc độ 60 4.2.1 Mô mạch vòng tốc độ chưa hạn chế gia tốc không tải : 60 4.2.2 Cấu trúc mạch vịng tốc độ có hạn chế gia tốc có tải vào khoảng thời gian 0,7s với mơ men cản M c 1200( Nm) : 61 KẾT LUẬN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển khoa học cơng nghệ, tự động hóa ngày phát triển có ứng dụng hầu hết ngành công nghiệp Sự phát triển đất nước yêu cầu mở rộng, nâng cao chất lượng sản xuất thúc đẩy phát triển ngành tự động hóa lên tầm cao Trong đồ án tốt nghiệp em giao đề tài : “ Điều khiển động không đồng sử dụng nghịch lưu nguồn dòng” Nội dung đồ án gồm phần sau: - Đặc tính mơ hình động không đồng Giới thiệu nghịch lưu nguồn dịng Tính tốn hệ thống Mơ simulink Sau tháng hướng dẫn tận tình thầy giáo PGS.Ts Nguyễn Văn Liễn thầy cô mơn Tự động hố, đồ án em hoàn thiện Do thời gian làm đồ án ngắn khả hạn chế, chắn đồ án em cịn nhiều thiếu sót Em mong nhận đóng góp thầy bạn Hà nội, ngày tháng năm 2010 Sinh viên thực Lê Thành Chung Lời nói đầu Chương 1:Đặc tính mơ hình động khơng đồng Chương ĐẶC TÍNH VÀ MƠ HÌNH CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.1 Cấu tạo ưu nhược điểm động không đồng : 1.1.1 Cấu tạo : Chia làm loại : a,Động roto lồng sóc b,Động roto dây quấn 1.1.2 Ưu, nhược điểm: *Ưu điểm: -Cấu tạo đơn giản -Giá thành hạ -Vận hành tin cậy -Dùng trực tiếp lưới điện pha mà không cân biến đổi kèm theo *Nhược điểm : -Điều chỉnh tốc độ khống chế q trình q độ khó khăn 1.2 Cơng dụng máy điện không đồng bộ: Máy điện không đồng loại máy điện xoay chiều chủ yếu dung làm động điện Do kết cấu đơn giản , làm việc chắn hiệu suất cao , giá thành hạ nên động không đồng loại máy dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến vài nghìn kilowat Trong cơng nghiệp thường dùng máy điện không đồng làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa nhỏ, động lực cho máy công cụ nhà máy công nghiệp nhẹ Trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió Trong nông nghiệp dùng để làm máy bơm hay máy gia công nông phẩm Trong đời sống hàng ngày máy điện không đồng dần chiếm vị trí quan trọng: Quạt gió, máy quay đĩa, động Chương 1:Đặc tính mơ hình động khơng đồng tủ lạnh Tóm lại theo phát triển sản suất điện khí hóa , tự động hóa phạm vi sinh hoạt hàng ngày , phạm vi ứng dụng máy điện không đồng ngày rộng rãi 1.3 Đặc tính mơ hình hệ thống : 1.3.1 Phương trình đặc tính : Giả thuyết: pha động đối xứng , khe hở khơng khí đồng Các thông số động khơng đổi Tổng dẫn mạch từ hóa khơng đổi Bỏ qua tổn thất ma sát , tổn thất lõi thép Điện áp lưới hoàn toàn sin đối xứng pha Ta có sơ đồ thay pha động khơng đồng bộ: Hình 1-1 : Sơ đồ thay động không đồng I  , I1 , I 2' : Dòng từ hóa , dịng stato , dịng roto quy đổi stato X  , X 1 , X 2'  :Điện kháng mạch từ hóa, điện kháng tản stato, điện kháng tản roto quy đổi stato :Điện trở tác dụng mạch từ hóa , cuộn dây stato R , R1 , R2'  cuộn roto s 1 : độ trượt :tốc độ đồng Từ ta có phương trình thay đặc tính dịng stato : Chương 1:Đặc tính mơ hình động khơng đồng Trong : X nm  X 1  X 2'  : điện kháng ngắn mạch Ta thấy thì: I1 I nm  1 , s 0 Vậy suy ra:  I1 U1   R2  X 2    I    (1  1) Trong I  dịng từ hóa có tác dụng tạo từ trường quay Dịng roto quy đổi stato :    I 2' U1    ' R 2   R1    X nm s           (1  2) Khi  1 , s 0 : I 2' I nm   U f   ' 2 R R  X nm     (1  3) Để tìm phương trình đặc tính động ta dựa vào điều kiện cân công suất động : Công suất chuyển từ stato sang roto : P12 M dt 1 M dt : mô men điện từ động Nếu bỏ qua tổn thất học : M dt M co M Công suất điện từ chia làm phần : Pco : công suất đưa trục động cơ(nếu bỏ qua tổn thất khí) Chương 1:Đặc tính mơ hình động khơng đồng P2 : công suất tổn hao đồng roto (1  4) P12 Pco  P2 Hay M 1 M   P2 Do : P2 M (1   ) M 1s Mặt khác : P2 3I 2' R22 Và : M (1  5) 3I 2' R2' / s 1 (1  6) Hình 1-2.Đặc tính dịng điện stato động khơng đồng Hình 1-3.Đặc tính dịng điện roto động khơng đồng Nếu biểu diễn đặc tính đồ thị đường cong hình 1-4 Có thể xác định điểm cực trị đường cong cách giải trị số M s điểm cực trị ký hiệu trượt tới hạn ), cụ thể : sth  R2' R X M th , sth (mô dM 0 , ds men độ (1  7) nm ta Chương 1:Đặc tính mơ hình động khơng đồng Hình 1-4.Đồ thị đặc tính động không đồng Thay (1-6) (1-7) vào để tìm M th : 3U 2f M th  21 ( R1  R12  X nm ) (1  8) Trong hai biểu thức dấu (+) ứng với trạng thái động , dấu (-) ứng với trang thái phát Do M th chế độ máy phát lớn M th chế độ động Phương trình đặc tính động khơng đồng biểu diễn thuận tiện tỉ số (1-6) (1-8) biến đổi thành phương trình : M M th (1  asth ) s sth   asth sth s (1  9) (1  10) Trong R a  1' R2 Đối với động công suất lớn thường R1 nhỏ so với X nm , lúc bỏ qua R1 , nghĩa coi R1 0, asth 0 (1-9) có dạng gần đúng: Chương 1:Đặc tính mơ hình động khơng đồng M M th s sth  sth s (1  11) Trong : sth  R2' X nm (1  12) 3U 2f (1  13) M th  21 X nm Nhiều trường hợp cho phép ta sử dụng đặc tính gần cách tuyến tính hóa đặc tính đoạn làm việc Ví dụ vùng độ trượt s nhỏ s sth tỷ số s nhỏ , gần coi th s / sth 0 Lúc đặc tính dạng đơn giản: M th  M th s sth (1  14) Hình 1-5 Đặc tính động khơng đồng chế độ khởi động 1.3.2 Mơ hình động khơng đồng không gian véc tơ a, Khái niệm đại lượng véc tơ không gian : 10