TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NGÀNH CÔNG NGHỆ KTĐK&TĐH CHUYÊN NGÀNH Công nghệ kỹ thuật điều khiển HỌC PHẦN ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Gi ng viên h ng[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA ĐỒ ÁN MƠN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NGÀNH: CƠNG NGHỆ KTĐK&TĐH CHUN NGÀNH: Cơng nghệ kỹ thuật điều khiển HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Ngọc Khốt Nhóm 15: Nguyễn Văn Trường Nguyễn Bùi Tâm MSV:19810430303 Lê Quang Trường Vũ Công Thành MSV:19810430305 Lớp: D14TDH&DKTBDCN4 HÀ NỘI, 1/2023 LỜI NÓI ĐẦU Trong công xây dựng phát triển đất nước ta b ước vào th ời kỳ công nghiệp hoá - đại hoá với thành tựu đạt nh nh ững khó khăn thách thức đặt Điều đặt cho hệ trẻ nói chung nh ững kỹ s nghành tự động hố nói riêng nhiệm vụ quan trọng Đất nước c ần m ột đ ội ngũ lao động có trí thức lòng nhiệt huyết để phục vụ phát tri ển đ ất n ước Hiện nay, đa số dây chuyền sản xuất nhà máy ều s d ụng đ ộng không đồng với yêu cầu độ xác cao Tuy nhiên với c ấu trúc phi tuyến đa thông số việc điều khiển đông không đồng để đáp ứng yêu cầu vấn đề khó khăn Cơ sở điều khiển máy điện không đồng đại phương pháp điều ển véc tơ phát triển phổ biến năm qua Trong ph ương pháp ều khiển trực tiếp momen (DTC) đạt u cầu tốc độ momen Chính chúng em giao đồ án môn học truyền động điện v ới đề tài “ Thiết kế hệ truyền động điện cho động xoay chiều không đồng b ộ pha theo phương pháp DTC ” Sau thời gian liên tục hướng dẫn tận tình c th ầy giáo h ướng d ẫn thầy mơn, đồn kết giúp đỡ b ạn lớp Đến b ản thi ết kế em hoàn thành Qua đồ án em gửi lời cảm ơn tới th ầy cô b ộ môn t ận tình h ướng dẫn để chúng em hồn thành thiết kế Đ ồng th ời chúng em g ửi l ời c ảm ơn sâu sắc tới thầy giáo TS.Nguyễn Ngọc Khoát, người trực tiếp đ ề tài h ướng d ẫn chúng em suốt thời gian qua Mặc dù đạo sát thầy giáo hướng dẫn hết s ức n ỗ l ực c ố g ắng Song kiến thức cịn hạn chế,điều kiện tiếp xúc thực tế chưa nhiều Nên thiết kế không tránh khỏi thiếu sót định Chúng Em mong tiếp tục bảo c quý thầy cơ, góp ý chân thành bạn Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, tháng 04, năm 2023 Sinh viên th ực hi ện Nguy ễn Văn Tr ường Nguy ễn Bùi Tâm Lê Quang Tr ường Vũ Công Thành MỤC LỤ C CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.2 Cấu tạo động không đồng pha 1.3 Nguyên lý làm việc động KĐB ba pha 1.4 Phân loại , ưu nhược điểm động không đồng pha 10 1.5 Điều chỉnh tốc độ động không đồng pha 10 1.5.1 Thay đổi tần số 10 1.5.2 Thay đổi số đôi cực 11 1.5.3 Thay đổi điện áp cung cấp cho stato 11 1.5.4 Thay đổi điện trở mạch roto 12 CHƯƠNG II ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ THEO 14 PHƯƠNG PHÁP DTC .14 2.1 Giới thiệu phương pháp điều khiển trực tiếp momen 14 2.2 Sự biến thiên đại lượng phương pháp DTC 16 2.2.1 Sự biến thiên từ thông stator .16 2.2.2 Sự biến thiên từ thông rotor 16 2.2.3 Sự biến thiên điện áp stator 19 2.2.4 Sự biến thiên momen 19 2.2.5 Phương pháp điều khiển trực tiếp momen (DTC) 21 2.2.6 Kỹ thuật đóng ngắt khóa để điều khiển từ thơng momen 22 CHƯƠNG III MƠ PHỎNG 28 3.1 Phương pháp điều khiển trực tiếp momen-DTC .28 3.2 Phân tích khối sơ đồ nguyên lý 29 3.2.1 Bộ so sánh từ thông 29 3.2.2 Bộ so sánh momen 30 3.2.3 Bảng đóng cắt 32 3.2.4 Khâu xác định vị trí sector .35 3.2.5 Bộ nghịch lưu 35 3.2.6 Khâu ước lượng momen từ thông .36 3.2.7 Mơ hình mơ phương pháp DTC Matlab/simulink 37 3.2.8 Kết mô 38 KẾT LUẬN .40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu tạo động KĐB pha Hình 1.2 Cấu tạo động khơng đồng Hình 1.3 Roto lồng Hình 1.4 Hình dáng thực roto dây quấn Hình 1.5 Ký hiệu Roto lồng sóc Roto dây Hình 1.6 Ngun lý động KĐB pha Hình 1.7 Sơ đồ ngun lý động khơng đồng Hình 1.8 Sơ đồ thay động KĐB pha Hình 1.9 Mối quan hệ M = f(w) Hình 1.10 Đường đặc tính ảnh hưởng thơng số điện áp Hình 1.11 Đường đặc tính ảnh hưởng thơng số điện trở phụ mạch roto Hình 1.12 Đường đặc tính ảnh hưởng thơng số tần số nguồn điện Hình 1.13 Đường đặc tính ảnh hưởng số đơi cực p Hình 1.14 Đường đặc tính động thay đổi tỉ số U/f Hình 1.15 Đường đặc tính thay đổi số cặp cực Hình 1.16 Điều chỉnh tốc độ thay đổi điện áp cấp cho stato Hình 1.17 Điều chỉnh tốc độ thay đổi điện trở roto Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc phương pháp điều khiển DTC ĐC KĐB Hình 2.2 Các vector điện áp khơng gian Hình 2.3 Góc lệch pha từ thơng stator rotor CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG Giới thiệu chung động không đồng pha - Trong lịch sử máy điện , máy điện không đồng (KĐB) đ ời muộn h ơn so v ới loại máy điện khác, đến nay,nó loại máy điện đ ược s d ụng r ộng rãi nh ất ngành kinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến hàng trăm kW - Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng làm ngu ồn đ ộng l ực cho máy gia công chế tạo sản phẩm - Trong đời sống hàng ngày,máy điện không đồng chiếm vị trí quan trọng : quạt gió, động bơm gia dụng - máy điện không đồng sử dụng phát triển nhanh chóng nh v ậy b ởi tính bật vượt trội so với máy điện m ột chiều máy ện đ ộng b ộ : Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo Làm việc chắn, vận hành tin cậy,hiệu suất tương đối cao.chi phí v ận hành bảo trì sửa chữ thấp Sử dụng trực tiếp với lưới điện xoay chiều khơng tốn chi phí cho b ộ bi ến đổi Giá thành thấp,dễ chấp nhận - Tuy nhiên, máy điện không đồng chủ yếu đ ược sử dụng ch ế đ ộ đ ộng c nên m ột nhược điểm dịng khởi động thường cao ( th ường từ kho ảng – lần dịng định mức ) Điều khơng làm cho thân máy b ị nóng mau gi ảm tu ổi thọ động mà làm cho điện áp lưới điện giảm sút nhi ều, v ới nh ững l ưới điện công suất nhỏ - Do vấn đề đặt ta phải giảm dòng điện mở máy c đ ộng c không đ ồng đặc biệt động không đồng roto ngắn mạch Việc tác đ ộng vào đ ộng c roto ngắn mạch thường khó khăn so với động roto dây qu ấn, nhiên hi ện v ới việc áp dụng ứng dụng điện tử cơng suất cơng việc tr nên d ễ dàng 1.2 Cấu tạo động không đồng pha 1- Lõi thép stato 2-Dây quấn stato 3Nắp máy 4- Ổ bi 5- Trục roto 6- Hộp đấu dây 7- Lõi thép rơto 8Thân máy 9- Quạt gió làm mát 10-Lồng bảo vệ cánh quạt Hình 1.1 Cấu tạo động không đồng pha Stato: Stato phần tĩnh máy điện, gồm hai phận lõi thép dây quấn, ngồi có vỏ máy nắp máy Lõi thép: Lõi thép stato hình trụ thép kỹ thuật ện đ ược d ập dãnh bên ghép lại với tạo thành rãnh theo h ướng tr ục, lõi thép đ ược ghép vào vỏ máy Dây quấn: Dây quấn stato làm dây dẫn bọc cách điện (dây điện từ) đặt rãnh lõi thép.Dòng điện xoay chiều ba pha chạy ba pha dây quấn stato tạo từ trường quay Vỏ máy: Vỏ máy làm nhôm gang, dùng để chặt lõi thép cố định máy bệ, hai đầu vỏ có lắp máy, ổ đỡ trục, vỏ máy lắp máy dùng để bảo vệ máy Roto: Rôto phần quay gồm lõi thép, dây quấn trục máy Lõi thép: Gồm thép kỹ thuật điện dập rãnh mặt ngồi ghép lại Dây quấn: Có hai kiểu, rơto ngắn mạch cịn gọi rơto l ồng sóc rôto dây quấn Dây quấn Stato Dây quấn Roto Trục Roto Vỏ máy Hình 1.2 - Cấu tạo động khơng đồng Loại rơto lồng sóc rãnh lõi thép rôto đặt dẫn đồng, hai đầu nối ngắn mạch với hai vành đồng tạo thành lồng sóc Hình 1.3- Roto lồng Loại rơto dây quấn rãnh lõi thép rôto đặt dây quấn ba pha Dây quấn rơto thường nối hình sao, ba đầu nối với ba vành tiếp xúc đồng cố định trục rôto cách điện với trục Nhờ ba chổi than tỳ sát vào ba vành tiếp xúc, dây quấn rôto nối với với vòng tiếp xúc, đồng thời nối với ba điện trở bên ngoài, để mở máy điều chỉnh tốc độ Vòng trượt VVòònngg ttrrưượợtt Chổi than CChhổổii tthhaann DDââyy Dây quấn rơto q quuấấnn RRP R Hình 1.4: a Hình dáng thực roto dây quấn; b Sơ đồ nguyên lý đấu dây 1.3 Nguyên lý làm việc động KĐB ba pha Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào dây quấn stato, tạo từ tr ường quay p đôi cực, quay với tốc độ n= 60 f (vòng / phút) P (1.1) Từ trường quay cắt dẫn dây qu ấn roto c ảm ứng s ức ện đ ộng, dây quấn roto nối ngắn mạch, nên sdd sinh dòng ện d ẫn roto, lực tác dụng tương hỗ roto máy với từ trường d ẫn rôt, kéo roto quay chiều từ trường với tốc độ n Hình 1.5 Nguyên lý động KDB xoay chiều pha Nếu rôto quay với tốc độ n, từ trường quay với tốc độ n1 tốc độ quay rôto nhỏ từ trường quay n2 Vì có tốc độ khơng có chuyển động tương đối, dây quấn rơto khơng có sđđ dịng điện cảm ứng, lực điện từ không Độ trênh lệch tốc độ quay rôto từ trường quay gọi n2=n1-n n n 1−n Hệ số trượt: s= n + n (1.2) Khi rôto đứng yên n = 0, hệ số trượt s=1, rôto quay tốc độ động 10