Nghiên cứu tính toán thiết kế mạch lực thiết kế và tính toán mạch điều khiển

Mục Lục LỜI MỞ ĐẦU .3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 1.1 Giới thiệu chung .4 1.2 Sơ đồ thay động không đồng .5 1.3 Phương trình đặc tính 1.4 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng pha .10 1.4.1 Điều chỉnh cách thay đổi số đôi cực từ 10 1.4.2 Điều chỉnh cách thay đổi tần số nguồn cấp 11 1.4.3 Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động 12 CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH LỰC 14 2.1 Thiết kế mạch lực 14 2.1.1 Sơ đồ mạch lực với đầy đủ phần tử bảo vệ 14 2.2 tính tốn lựa chọn phần tử mạch .15 2.2.1 tính tốn chọn van IGBT Diode 15 2.1.2 Tính Rư Eư L chế độ định mức 16 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN MẠCH ĐIỀU KHIỂN .21 3.1 Đặc điểm hệ điều khiển phần nghịch lưu 21 3.2 Sơ đồ khối mạch điều khiển .21 3.3 Nguyên tắc điều khiển 21 3.3.1 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính 22 3.3.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng Arccos 22 3.4 Các khâu mạch điều khiển 24 3.4.1 Khâu tạo xung tam giác 24 3.4.2 Khâu so sánh .25 3.4.3 Bộ trộn xung .26 3.4.4 Khâu tạo điện áp điều khiển 27 3.4.5 Khâu khuếch đại xung máy biến áp 30 4.1 Giới thiệu phần mềm mô điện tử công suất PSIM 31 4.2 Tổng quan phần mềm PSIM .31 4.3 Mô mạch lực mạch điều khiển .32 4.1.3 Kết mô .35 Tài liệu tham khảo 39 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 1.1 Giới thiệu chung Hiện nay, xã hội đại, nhiều nhà cao tầng mọc lên, đường ngầm, hầm ngầm, máy, hầm mỏ khai thác cần có hệ thống thơng gió Vì quạt thơng gió thiết bị cần thiết phổ biến Các loại quạt có cơng suất 200 kW sử dụng loại động không đồng rôto ngắn mạch ( rôto lồng sóc) mở máy trực tiếp hay gián tiếp qua phần tử hạn chế mạch stato Hiện điện sử dụng sản xuất dân dụng điện xoay chiều pha để đơn giản, tin cậy, giá thành rẻ mà đáp ứng yêu cầu quạt gió ta sử dụng động khơng đồng rơto lồng sóc với tốc độ quay rôto khác tốc độ quay từ thông tạo điện lưới Vấn đề điều chỉnh tốc độ quay động khơng đồng cịn chưa giải triệt xem xét phương pháp điều chỉnh tốc độ quạt gió đồ án Có thể phân quạt gió làm nhiều loại sau: + Theo nguyên lý làm việc: - Quạt ly tâm : Dịch chuyển dịng khơng khí mặt phẳng vng góc với trục quay quạt - Quạt hướng trục : Dịch chuyển dịng khơng khí song song với trục quay quạt + Theo áp suất: - Quạt áp lực thấp: P < 100mmH20 - Quạt áp lực vừa : P = 100 400mmH20 - Quạt áp lực cao: P > 400mmH20 + Theo mục đích sử dụng: - Quạt khơng khí - Quạt khói + Theo tốc độ chạy quạt: - Quạt cao tốc : > 1500 v/p - Quạt tốc độ trung bình : 800 - Quạt tốc độ chậm : 500 1400 v/p 700 v/p Tuy nhiên tất động quạt động không đồng Động khơng đồng có kết cấu đơn giản, làm việc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ nên sử dụng rộng rãi Nhưng nhược điểm chúng điều chỉnh tốc độ khống chế q trình q độ khó khăn 1.2 Sơ đồ thay động không đồng Khi nghiên cứu ta đưa giả thiết sau : +)Ba pha động đối xứng +) Các thông số động không đổi, nghĩa không phụ thuộc vào nhiệt độ, tần số dịng điện rơto, mạch từ khơng bão hồ Nên điện kháng X 1, X2 khơng đổi +) Dịng điện từ hố khơng phụ thuộc vào tải mà phụ thuộc vào điện áp đặt stato động +) Bỏ qua tổn thất ma sát, tổn thất lõi thép +) Điện áp lưới hoàn toàn sin đối xứng ba pha Trong sơ đồ : U1 : Trị số hiệu dụng điện áp pha stato I0, I1, I2: Các dòng điện từ hoá, stato roto quy đổi stato X0, X1, X'2: Điện kháng mạch từ hoá, điện kháng tản stato rơto quy dổi stato Hình 1.1: Sơ đồ thay động điện chiều kích từ độc lập s : Độ trượt động : s = − 1 : Tốc độ từ trường quay tốc độ đồng = 2f p f1 : Tần số điện áp nguồn đặt vào stato : Tốc độ góc động Từ sơ đồ thay ta có : I1=U1 R2+X2 00 (1) + (R1 R' nm +) s+ X 2 Trong : Xnm=X1+ X'2: Điện kháng ngắn mạch Biểu thức (1) phương trình đặc tính dịng điện stato Khi = 0, s = I1 = Inm 1, s =1 I1= Khi = R2+X2 =I0 U1 00 I1nm : dòng điện ngắn mạch stato I0 : Dòng điện từ hố có tác dụng tạo từ trường quay động quay vớitốc độ đồng Ta tìm dịng điện roto qui đổi stato I' = I ' = U 1.3 (R12+ R ' / s)2 + Xnm2 2nm Phương trình đặc tính Để tìm phương trình đặc tính ta dựa vào điều kiện cân công suất động Công suất điện từ chuyển từ stato sang roto : P12=Mđt Mđt : mô men điện từ động Bỏ qua tổn thất phụ : Mđt= Mcơ = M Cơng suất chia làm hai phần : Pcơ : Công suất đưa trục động P2 : Công suất tổn hao đồng rôto P12 = Pcơ + P2 M 1=M +P2 - ) = M Do : P2 = M.( Mặt khác : P2 = 3.I '2 R ' s ' R 3.I2 '2 s M= Từ ta có : 3.U1 2.R2' M= R' R + + X 2 (3) s 1 nm s Xác định cực trị cách tính: dM ds =0 Từ suy : R' sth = R2+ X2 nm 1f Mth = R2+X2 1.(R1 + nm ) Thay (3) vào (4) ta có : M = Mth (1 + a.sth s + sth sth s ) + a.s th R Trong : a = '2 S Sth Mth M Hình 1.2 : Đặc tính động khơng đồng Từ phương trình đặc tính ta thấy thơng số ảnh hưởng tớiđặc tính cơ: - ảnh hưởng điện trở, điện kháng mạch stato - ảnh hưởng điện trở mạch rôto