Báo cáo đồ án tự động hóa 1 đề tài thiết kế bộ chỉnh lưu ba pha hình tia để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Báo cáo đồ án tự động hóa Nhóm Đề tài: Thiết kế chỉnh lưu ba pha hình tia để điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập Sinh viên thực : Nguyễn Thị Huyền Trang Nguyễn Văn Trường Nguyễn Thành Đạt Phạm Trung Dũng Nguyễn Trung Kiên Lương Thành Luân Lớp : 61TĐH2 Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Hoàng Việt Chương 1: Giới thiệu động chiều 1.1 Giới thiệu Bộ truyền động điện có sẵn dải công suất rộng từ vài watt đến vài MW Các truyền động thường sử dụng nhiều ứng dụng công nghiệp hệ thống điều khiển vị trí hiệu suất cao xác robot đến truyền động tốc độ thay đổi máy bơm để kiểm soát lưu lượng Trong tất truyền động, vị trí tốc độ điều khiển biến đổi điện tử công suất Về bản, biến đổi điện tử công suất sử dụng để giao tiếp nguồn điện đầu vào động điện Hình 1.1 cho thấy sơ đồ khối hệ thống truyền động điện bao gồm động điện, biến đổi điện tử công suất trục truyền lượng để truyền từ động sang tải Hình 1.1 Một truyền động điện hở Hiện nay, tất hệ thống truyền động điện đại hoạt động với hệ thống vịng kín mơ tả Hình 1.2 Đầu biến đổi điện tử công suất biến đổi dc biến đổi xoay chiều với hiệu điện tần số thay đổi Đầu biến đổi điện phụ thuộc vào yêu cầu tải Khi tải động cảm ứng ba pha, biến đổi đầu điện áp xoay chiều điều chỉnh tần số Nếu tải động chiều, biến đổi đầu điều chỉnh điện áp chiều Các tín hiệu phản hồi tham số đo tải, độ vị trí Các tín hiệu sử dụng làm tín hiệu đầu vào điều khiển Các tín hiệu lệnh áp dụng cho điều khiển Sau đó, tín hiệu phản hồi so sánh với tín hiệu tham chiếu lệnh theo tín hiệu điều khiển tạo điều khiển để bật công tắc bán dẫn biến đổi nguồn Do đó, nhận đầu cần thiết tải Hình 1.2 Một truyền động điện kín Mạch điều khiển điều khiển trái tim biến đổi điện tử công suất Mạch điều khiển tạo xung kích hoạt để điều khiển thyristor biến đổi điện tử công suất Mạch điều khiển mạch công suất thấp xây dựng cách sử dụng mạch tương tự, mạch kỹ thuật số, vi xử lý vi điều khiển máy tính nhân Thơng thường, có ba loại truyền động như: Bộ truyền động động DC Bộ truyền động động cảm ứng Truyền động động đồng Trong phần này, truyền động động chiều dựa điện tử công suất, truyền động động cảm ứng đồng động truyền động thảo luận cách công phu 1.2 Bộ truyền động động DC Động DC sử dụng rộng rãi truyền động điều khiển vị trí tốc độ thay đổi điều chỉnh Họ cung cấp mô-men xoắn khởi động cao kiểm sốt tốc độ động chiều phạm vi rộng Thường xuyên, động DC kích từ độc lập chuỗi động DC sử dụng truyền động tốc độ thay đổi chuỗi động DC sử dụng rộng rãi cho ứng dụng sức kéo Tốc độ động chiều kiểm soát điều khiển điện áp phần ứng điều khiển từ thơng kích từ Trong điều khiển điện áp phần ứng, tốc độ động điều khiển tốc độ tốc độ định mức sử dụng điều khiển từ thông kích từ, tốc độ động điều khiển tốc độ tốc độ định mức Bộ chỉnh lưu có điều khiển cung cấp điện áp đầu chiều thay đổi từ điện áp đầu vào xoay chiều cố định cách thay đổi góc bắn thyristor Bộ biến đổi DC-to-DC (hoặc choppers) cung cấp điện áp đầu chiều thay đổi từ điện áp chiều cố định Vì chỉnh lưu cắt điều khiển cung cấp biến liên tục điện áp chiều, ứng dụng chỉnh lưu điều khiển cắt điện điều khiển tốc độ động chiều cách mạng truyền động tốc độ công nghiệp đại từ vài watt đến vài MW Hình 1.3 hiển thị truyền động DC cấp nguồn chỉnh lưu điều khiển sơ đồ khối truyền động DC cấp nguồn chopper mơ tả Hình 1.4 Tùy thuộc vào loại nguồn điện, truyền động chiều phân loại thành Bộ chỉnh lưu điều khiển pha cấp truyền động DC Bộ chỉnh lưu điều khiển ba pha cấp truyền động DC Hình 1.3 Bộ chỉnh lưu điều khiển cấp truyền động DC Hình 1.4 Bộ chopper cấp truyền động DC Bộ chopper cấp truyền động DC Trong phần này, ban đầu đặc tính động điện chiều thảo luận sau tốc độ Các chiến lược điều khiển động điện chiều giải thích 1.3 Động DC kích thích độc lập Mạch tương đương động điện chiều kích từ độc lập ghép nối với tải trình bày Hình 1.5 Trong Hình 1.5, Điện áp phần ứng Dòng điện phần ứng tức thời Dòng điện phần ứng trạng thái ổn định Suất điện động phải hồi Điện áp kích từ Dịng điện kích từ trạng thái ổn Dịng điện kích từ tức thời Điện cảm dây quấn phần ứng Điện trở dây quấn phần ứng Điện cảm cuộn dây kích từ định Điện cảm cuộn dây kích từ Mơmen điện từ Tải mơmen xoắn Tốc độ góc Giảm xóc liên tục Hình 1.5 Mạch tương đương động DC kích từ độc lập Dịng điện kích từ độc lập so với dịng điện phần ứng động DC kích từ độc lập Do đó, thay đổi dịng điện phần ứng khơng có ảnh hưởng đến dịng điện kích từ Giá trị dịng điện kích từ nhỏ dịng điện phần ứng Phương trình KVL mạch kích từ Phương trình KVL mạch phần ứng Suất điện động phản hồi đó, hệ số suất điện động phản hồi Mômen điện từ động phát triển đó, hệ số mômen xoắn Mối quan hệ mômen điện từ mômen tải Ở điều kiện trạng thái ổn định, đạo hàm theo thời gian phương trình trở thành phương trình viết dạng hay Năng lượng điện từ phát triển Và Hoặc đó, Rõ ràng từ phương trình tốc độ động điện chiều kích từ độc lập điều khiển Điều khiển điện áp phần ứng Dịng điện kích từ điều khiển từ thơng kích từ Tốc độ điện áp phần ứng định mức gọi tốc độ định mức hay tốc độ Tốc độ nhỏ sở tốc độ điều khiển điều khiển phần ứng, phần ứng dịng điện kích từ khơng đổi để trì mô-men xoắn cầu điện áp phần ứng đa dạng Trong điều khiển kích từ, tốc độ lớn tốc độ có dịng điện phần ứng trì giá trị định mức dịng điện kích từ thay đổi để điều khiển tốc độ động Sức mạnh phát triển động là không đổi Các đặc điểm động DC kích từ độc lập mơ tả Hình 1.6 Hình 12.6 Đặc tính động DC kích từ độc lập Chương 2: Điều khiển động chiều 2.1 Bộ chỉnh lưu ba pha hình tia cấp truyền động DC Hình 2.1 cho thấy biến đổi ba pha nửa chu kì cấp truyền động DC mạch phần ứng cấp từ biến đổi ba pha nửa chu kì mạch kích từ cấp nguồn từ biến đổi bán phần ba pha Bộ truyền động hoạt động góc phần tư Nó phù hợp cho ứng dụng công suất lên đến 40 kW mức độ Biến tần hoạt động hai góc phần tư mạch kích từ truyền động pha biến đổi đầy đủ biến đổi đầy đủ ba pha Khi biến đổi ba pha nửa chu kì nối với mạch phần ứng phần ứng trung bình điện áp góc bắn Trong đó, điện áp đường dây cực đại Nếu điện áp pha lớn nguồn điện xoay chiều ba pha nối sao, điện áp đầu biến đổi ba pha nửa chu kì hay Trong mạch kích từ, điện áp chiều cung cấp biến đổi ba pha nửa chu kì điện áp đầu trung bình cuộn kích từ với Hoặc hay Vì biến đổi ba pha nửa chu kì đưa thành phần chiều nguồn điện xoay chiều, biến tần không thường sử dụng ứng dụng công nghiệp