1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Đồ án Truyền Động Điện

54 37 4

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 54
Dung lượng 2,53 MB
File đính kèm DA TDD 06-22.rar (2 MB)

Nội dung

TÊN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG TĐ CÓ ĐẢO CHIỀU DÙNG 2 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỀU KHIỂN RIÊNG Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ và những ứng dụng của nó trong công nghiệp nói chung và trong công nghiệp điện tử nói riêng. Những thiết bị điện tử công suất lớn đã ra đời và đang trở nên thông dụng, cần thiết đối với cuộc sống vì vậy việc nắm bắt, am hiểu rõ về thiết bị này đối với các kỹ sư điện là bắt buộc. Sự ra đời, phát triển nhanh chóng và ngày càng hoàn thiện của các linh kiện điện tử, bán dẫn công suất lớn như Diode, Thyristor, Triac, Tranzitor, kéo theo sự phát triển của các hệ truyền động điện và đặc biệt là vi xử lý đã tạo ra một bước đột phá mới làm thay đổi một cách sâu sắc, toàn diện cũng như thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển các thiết bị, hệ thống thiết bị điện điện tử, các hệ thống điều khiển… Đối với sinh viên khoa điện nói chung và đặc biệt là sinh viên ngành tự động hóa của chúng em thì việc nắm vững lý thuyết môn học Truyền Động Điện và biết cách ứng dụng chúng vào thực tế là điều rất quan trọng. Hiện nay hàn điện là một công nghệ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, trong xây dựng và trong công nghiệp. Ở học kỳ này em được giao cho đồ án môn học có đề tài là:“Thiết kế hệ truyền động TĐ có đảo chiều, dùng 2 bộ biến đổi điều khiển riêng.” Được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn và đặc biệt là sự hướng dẫn trực tiếp của cô Nguyễn Thị Điệp, em đã hoàn thành đồ án đúng thời gian quy định. Mặc dù đã cố gắng rất nhiều trong việc tìm hiểu cũng thiết kế đồ án nhưng do trình độ còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi sai sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA ĐỒ ÁN MƠN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TÊN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG T-Đ CÓ ĐẢO CHIỀU DÙNG BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỀU KHIỂN RIÊNG Người hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Điệp Sinh viên thực hiện: Trần Trung Hiếu Mã sinh viên: 18810430180 Lớp: D13TDH&DKTBCN2 Hà Nội, năm 2022 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên: Trần Trung Hiếu Mã số sinh viên: 18810430180 Lớp: D13TDH&DKTBCN2 Chuyên ngành: Tự động hóa điều khiển thiết bị điện công nghiệp Tên đề tài đồ án: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều, dùng biến đổi điều khiển riêng Các số liệu liệu ban đầu: 1.Thông số động cơ: Pđm = 28,6kW; Uưđm = 480V; nđm = 2920v/ph; Iưđm = 56A; Rư = 0,29Ω; Lư = 5,7mH; J = 0,08kg.m2; KΦ = 0,45V/rad/s Sử dụng chỉnh lưu hình tia pha; nguồn cấp điện tự chọn Thơng số sensor đo dịng điện: Ki = 0,05V/A; Thông số sensor đo tốc độ: Kω = 0,56V/rad/s; Tω = 0,002s Điều khiển trì tốc độ không đổi (bằng tốc độ định mức) tải cấu nâng hạ có mơ men MC = (0,5 ÷1)Mđm Có đảo chiều Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 01/03/2022 Ngày hoàn thành đồ án: ………………… Hà Nội, ngày SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 tháng năm 2022 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ ứng dụng cơng nghiệp nói chung cơng nghiệp điện tử nói riêng Những thiết bị điện tử công suất lớn đời trở nên thông dụng, cần thiết sống việc nắm bắt, am hiểu rõ thiết bị kỹ sư điện bắt buộc Sự đời, phát triển nhanh chóng ngày hoàn thiện linh kiện điện tử, bán dẫn công suất lớn Diode, Thyristor, Triac, Tranzitor, kéo theo phát triển hệ truyền động điện đặc biệt vi xử lý tạo bước đột phá làm thay đổi cách sâu sắc, toàn diện thúc đẩy mạnh mẽ phát triển thiết bị, hệ thống thiết bị điện- điện tử, hệ thống điều khiển… Đối với sinh viên khoa điện nói chung đặc biệt sinh viên ngành tự động hóa chúng em việc nắm vững lý thuyết mơn học Truyền Động Điện biết cách ứng dụng chúng vào thực tế điều quan trọng Hiện hàn điện công nghệ sử dụng rộng rãi công nghiệp, xây dựng công nghiệp Ở học kỳ em giao cho đồ án môn học có đề tài là:“Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều, dùng biến đổi điều khiển riêng.” Được hướng dẫn, bảo tận tình thầy cô môn đặc biệt hướng dẫn trực tiếp cô Nguyễn Thị Điệp, em hoàn thành đồ án thời gian quy định Mặc dù cố gắng nhiều việc tìm hiểu thiết kế đồ án trình độ cịn hạn chế nên đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót, mong đóng góp ý kiến thầy cô bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG T-Đ 1.1 Giới thiệu chung động chiều 1.2 Phân tích hệ truyền động T-Đ có đảo chiều, dùng biến đổi điều khiển riêng 15 1.3 Mơ hình hóa hệ truyền động T-Đ 20 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH LỰC 27 2.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch lực 27 2.2 Tính chọn cơng suất biến đổi 28 2.3 Tính chọn phần tử bảo vệ 30 2.4 Tính tốn cuộn kháng san phẳng 35 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 38 3.1 Thiết kế cấu trúc mạch điều khiển 38 3.2 Giới thiệu phương pháp tổng hợp mạch vòng kiểu nối cấp 38 3.3 Tổng hợp mạch vòng dòng điện 41 3.4 Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh tốc độ 44 CHƯƠNG MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG 47 4.1 Giới thiệu phần mềm MATLAB SIMULINK 47 4.2 Mô hệ thống 47 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Động điện chiều Hình 1.2 Cấu tạo động điện chiều Hình 1.3 Nguyên tắc hoạt động động điện chiều 10 Hình 1.4 Sơ đồ nối dây động chiều kích từ độc lập 11 Hình 1.5 Đặc tính điện (bên trái) Đặc tính (bên phải) động điện chiều kích từ độc lập 12 Hình 1.6 Họ đặc tính động chiều kích từ độc lập thay đổi điện trở phụ phần ứng 14 Hình 1.7 Họ đặc tính động chiều kích từ độc lập giảm điện áp phần ứng 14 Hình 1.8 Họ đặc tính động chiều kích từ độc lập giảm từ thơng 15 Hình 1.9 Sơ đồ thay chỉnh lưu tiristor - động chiều 15 Hình 1.10 Đặc tính hệ T-Đ 17 Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý sơ đồ thay hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng 18 Hình 1.12 Giản đồ thời gian trình đảo chiều hệ T-Đ dùng biến đổi điều khiển riêng 19 Hình 1.13 Sơ đồ thay động điện chiều 20 Hình 1.14 Sơ đồ cấu trúc tổng quát động điện chiều 23 Hình 1.15 Sơ đồ khối đồ thị điện áp mạch điều khiển cưa 24 Hình 1.16 Mạch thay chỉnh lưu 25 Hình 1.17 Hàm truyền chỉnh lưu thyristor 26 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ T-Đ có đảo chiều dùng chỉnh lưu hình tia pha điều khiển riêng 27 Hình 2.2 Đồ thị làm việc chỉnh lưu hình tia pha 29 Hình 2.3 Bộ bảo vệ áp cho van 35 Hình 2.4 Bộ lọc L (lọc điện cảm) 36 SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng Hình 3.1 Sơ đồ khối cấu trúc tổng quát mạch vòng hệ truyền động T-Đ 38 Hình 3.2 Hệ truyền động có điều chỉnh nối theo cấp 39 Hình 3.3 Đặc tính q độ tổng hợp theo chuẩn Mơđun tối ưu 40 Hình 3.4 Cấu trúc hệ kín tổng hợp theo chuẩn Mơđun tối ưu 41 Hình 3.5 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều chỉnh dòng điện có tính đến sức điện động động cơ, coi Mc = 41 Hình 3.6 Sơ đồ thay mạch vịng điều chỉnh dịng điện có tính đến sức điện động động cơ, coi Mc = 42 Hình 3.7 Sơ đồ cấu trúc theo chuẩn mô đun tối ưu 42 Hình 3.8 Sơ đồ mạch điện tử khâu PI nối tiếp 44 Hình 3.9 Sơ đồ cấu trúc mạch vịng điều chỉnh tốc độ 45 Hình 3.10 Sơ đồ cấu trúc theo chuẩn mơ đun tối ưu 45 Hình 3.11 Sơ đồ mạch điện tử khâu P 46 Hình 4.2 Sơ đồ hệ truyền động T-Đ mô Simulink chưa có điều chỉnh 48 Hình 4.3 Sơ đồ hệ truyền động T-Đ mơ Simulink có điều chỉnh dịng điện điều chỉnh tốc độ 49 Hình 4.4 Thơng số đồ thị phát xung điều khiển cho chỉnh lưu hình tia pha với góc α = 0° 50 Hình 4.5 Đồ thị điện áp, tốc độ, dòng điện động quay theo chiều thuận nghịch chưa có điều chỉnh ứng với góc α = 30° 51 Hình 4.6 Đồ thị tốc độ dòng điện động quay theo chiều thuận nghịch sau có điều chỉnh ứng với điện áp Uωđ=172(V) Mc=Mđm=25(N.m) 52 SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG T-Đ 1.1 Giới thiệu chung động chiều Động điện chiều DC (DC chữ viết tắt cụm từ “Direct Current Motors” tiếng Anh) loại động điều khiển dịng điện có hướng xác định Hay theo cách nói chất loại động hoạt động nguồn điện áp DC điện áp chiều Hình 1.1 Động điện chiều Động điện chiều loại động đồng bộ, hoạt động cách sử dụng dòng điện chiều Ở loại động chiều, tốc độ quay động điện chiều tỷ lệ thuận với nguồn điện áp đặt vào nó, ngẫu lực quay ln tỷ lệ thuận dịng điện Dựa vào đặc tính mà động DC xem thành phần thiếu chế tạo máy móc kỹ thuật địi hỏi mơ men khởi động lớn  Cấu tạo phân loại Động điện chiều cấu tạo Stator, Rotor, chổi than cổ góp:  Stator: Là phần đứng yên, chế tạo sử dụng từ hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, nam châm điện SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng  Rotor: Là phần quay được, lõi quấn cuộn dây nhằm mục đích tạo thành nam châm điện  Chổi than (còn gọi brushes): Làm nhiệm vụ tiếp xúc tiếp điện cho phận cổ góp  Cổ góp (cịn gọi commutator): Thực nhiệm vụ tiếp xúc chia điện cho cuộn dây phần rotor (phần quay) Hình 1.2 Cấu tạo động điện chiều Căn vào phương pháp kích từ, thực chia động điện chiều thành loại nhỏ đây:  Loại động điện chiều có kích từ độc lập  Loại động điện chiều với kích từ nối tiếp  Loại động điện chiều với kích từ song song  Loại động điện chiều với kích từ hỗn hợp, gồm có cuộn dây kích từ, cuộn mắc nối tiếp vào phần ứng, cuộn mắc song song vào phần ứng động  Loại động điện chiều kích từ nam châm vĩnh cửu Động điện chiều kích từ độc lập Khi nguồn chiều chạy với công suất khơng đủ lớn mạch điện phần ứng mạch điện kích từ mắc vào nguồn độc lập với đặc tính dễ SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng nhận thấy động điện chiều kích từ độc lập Và đó, động điện cịn gọi động điện chiều có kích từ độc lập Sử dụng phương trình cân điện áp mạch điện phần ứng sau đây: U = Eư + (Rư + Rf) Iư Trong đó: Uư ký hiệu điện áp phần ứng, Eư ký hiệu sức điện động phần ứng, Rư điện trở mạch phần ứng, Iư dòng điện mạch điện phần ứng Động điện chiều kích từ song song Quy ước chiều dòng điện vào động I, dòng điện phần ứng Iư, dòng điện kích từ Ikt tính theo công thức: I = Iư + Ikt Để mở máy, người ta thường dùng biến trở để mở máy (gọi Rmở) Nhằm để điều chỉnh tốc độ động cơ, người ta thường điều chỉnh R đc để thay đổi dịng điện kích từ Ikt, đồng thời thay đổi từ thông Φ Phương pháp sử dụng rộng rãi, nhiên cần lưu ý giảm từ thơng Φ, dịng điện phần ứng Iư tăng lên trị số cho phép  Một số ứng dụng Ngày nay, ứng dụng động điện chiều đa dạng thay nguyên lý đặc biệt có động điện chiều Nó có mặt lĩnh vực sản xuất công nghiệp đời sống: dùng đài FM, ổ đĩa DC, tivi, máy công nghiệp, loại máy in, máy photo, Ngoài ra, động điện chiều sử dụng thông dụng ngành công nghiệp giao thông vận tải, thiết bị cần điều khiển tốc độ quay thường xuyên, liên tục phạm vi lớn  Nguyên lý làm việc động chiều kích từ độc lập Nguyên lý hoạt động động điện chiều SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng  Động điện chiều máy điện biến đổi lượng điện dòng chiều thành Trong trình biến đổi đó, phần lượng dịng xoay chiều bị tiêu tán tổn thất mạch phần ứng mạch kích từ, phần cịn lại lượng biến thành trục động  Khi có dịng điện chiều chạy vào dây quấn kích thích dây quấn phần ứng sinh từ trường phần tĩnh Từ trường có tác dụng tương hỗ lên dòng điện dây quấn phần ứng tạo momen tác dụng lên rotor làm cho rotor quay Nhờ có vành đảo chiều nên dịng điện xoay chiều chỉnh lưu thành dòng điện chiều đưa vào dây quấn phần ứng Điều làm cho lực từ tác dụng lên dẫn dây quấn phần ứng không bị đổi chiều làm động quay theo hướng  Công suất ứng với momen điện từ đưa động gọi công suất điện từ bằng: Pđt = M ω = Eư.Iư Trong đó: M momen điện từ, Iư dịng điện phần ứng, Eư suất điện động phần ứng Hình 1.3 Nguyên tắc hoạt động động điện chiều  Thành lập phương trình đặc tính động chiều kích từ độc lập Khi nguồn điện chiều có cơng suất khơng đủ lớn mạch điện phần ứng mạch kích từ mắc vào hai nguồn chiều độc lập với nhau, lúc động gọi động kích từ độc lập SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 10 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng  Tổng hợp mạch vịng điều chỉnh dùng phương pháp hàm chuẩn mơđun tối ưu Hàm chuẩn theo tiêu chuẩn môđun tối ưu có dạng: FMD(s) = ‫ح‬ ‫ح‬ (3-1) Các tiêu chất lượng hệ:  Thời gian độ : 4,7 ‫ح‬  Thời gian điều chỉnh: 8,4 ‫ح‬  Độ điều chỉnh: 4,3%  Sai số xác lập: ± 2% Hình 3.3 Đặc tính q độ tổng hợp theo chuẩn Môđun tối ưu  Tổng hợp điều chỉnh theo tiêu chuẩn môđun tối ưu Để tổng hợp điều chỉnh theo chuẩn mô đun tối ưu, cần đưa cấu trúc động chiều cấu trúc có phản hồi âm đơn vị: SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 40 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng Hình 3.4 Cấu trúc hệ kín tổng hợp theo chuẩn Mơđun tối ưu Trong đó: R(s) hàm truyền khâu hiệu chỉnh PID 3.3 Tổng hợp mạch vòng dòng điện Tổng hợp điều chỉnh dịng điện có tính đến sức điện động động Ed, coi Mc = 0: Dựa vào phần mơ hình hóa động điện chiều mơ hình hóa chỉnh lưu mục 1.3 sơ đồ khối cấu trúc tổng quát mạch vòng hệ truyền động T-Đ hình 3.1, ta thành lập sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều chỉnh dòng điện cho hệ T-Đ coi Mc = từ thơng khơng đổi: Hình 3.5 Sơ đồ cấu trúc mạch vịng điều chỉnh dịng điện có tính đến sức điện động động cơ, coi Mc = Trong đó: SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 41 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng RI(s) hàm truyền điều chỉnh dòng điện SCL(s) = CL CL hàm truyền Driver Mạch lực chỉnh lưu hình tia pha Tư = ư số thời gian phần ứng Rút gọn sơ đồ cách thay được: Hình 3.6 Sơ đồ thay mạch vịng điều chỉnh dịng điện có tính đến sức điện động động cơ, coi Mc = Trong đó: Tc= ( ) số thời gian học  Tổng hợp điều chỉnh dịng điện theo tiêu chuẩn mơ đun tối ưu: Đưa sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện sơ đồ theo tiêu chuẩn mơ đun tối ưu( Có phản hồi âm đơn vị): Hình 3.7 Sơ đồ cấu trúc theo chuẩn mô đun tối ưu SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 42 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng Với: S0I(s) = SCL(s) CL = Ki CL / / Ki Trong đó: KCL = TCL = = = 48 : Hệ số khuếch đại chỉnh lưu Udkmax =10V = đ = 3,33 10−3 : Hằng số thời gian chỉnh lưu hình tia pha tần số nguồn xoay chiều f = 50Hz hệ số đập mạch chỉnh lưu hình tia pha m=3 Tc= Tư = ( , ( , ) , = , = ) = 0,12 = 0,02 , Thay vào phương trình S0I(s) : S0I(s) = = / Ki = ( , )( , )( , ) = , , , / , , 0,05 , ( , )( , )( , ) Hàm truyền kín hệ thống : I( F(s) = ) I( 0I( ) ) 0I( (3-2) ) Hàm chuẩn mô đun tối ưu có dạng : FMD(s) = ‫ح‬ ‫ح‬ Cho F(s) = FMD(s)  RI(s) = ‫ح‬ ‫ح‬ ( ) = ‫ح‬ (3-3) , ‫ح‬ ( , )( , )( , ) Chọn ‫ = ح‬3,33 10  RI(s) = ( , )( ‫ح‬ , , ) = SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 ( , , )( , , ) = , , , 43 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng = 14,39 + , (0,025 + )  Bộ điều chỉnh dòng điện khâu PI nối tiếp nhau:  Bộ 1: Kp = 14,39 ; Ti = 6,6 10  Bộ 2: Kp = 0,025 ; Ti = Hình 3.8 Sơ đồ mạch điện tử khâu PI nối tiếp KP1 = = 14,39 chọn R1 = 100Ω => R2 = 1,5kΩ TI1= R2.C1 = 6,6 10 KP2 = => C1=4,4.10 F = 0,025 chọn R3 = 10kΩ => R4 = 250Ω TI2= R4.C2 = => C2 = 10 F 3.4 Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh tốc độ Mạch vòng điều chỉnh dịng điện tổng hợp theo chuẩn mơ đun tối ưu có dạng : = đ ‫ح‬ .‫ ح‬ xấp xỉ ‫ح‬ Mà Ui= I.Ki => I = Ui/Ki  Hàm truyền mạch vịng điều chỉnh dịng điện có tín hiệu vào U iđ tín hiệu dòng điện I với ‫ = ح‬3,33 10 : đ = đ = SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 ( ‫ح‬ ) = , (3-4) 44 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng  Sơ đồ cấu trúc mạch vịng điều chỉnh tốc độ: Hình 3.9 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều chỉnh tốc độ  Tổng hợp điều chỉnh tốc độ theo tiêu chuẩn mô đun tối ưu: Đưa sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều chỉnh tốc độ sơ đồ theo tiêu chuẩn mơ đun tối ưu( có phản hồi âm đơn vị): Hình 3.10 Sơ đồ cấu trúc theo chuẩn mô đun tối ưu Với: S0ω(s) = = , KΦ = , 0,45 , , , , , ( , )( , ) Tương tự tổng hợp điều chỉnh dòng điện:  Rω(s) = ‫ح‬ ‫ح‬ .S0ω( ) = ‫ح‬ ‫ح‬ 5,04 (3-5) 0,08s.(1+ 6,66.10−3 s)(1+0,002.s) Vì số thời gian nhỏ nên gộp: (1 + 6,66 10 s)(1 + 0,002 s) = + Ts.s với Ts = 6,66 10 + 0,002 = 8,66 10 SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 45 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng Chọn ‫ = ح‬Ts = 8,66 10  Rω(s) = ‫ح‬ ‫ح‬ = , , ( , ) ‫ح‬ , , = , , , = 0,92  Bộ điều chỉnh tốc độ khâu P với K P = 0,92 Sơ đồ mạch điện tử khâu P: Hình 3.11 Sơ đồ mạch điện tử khâu P Trong đó: KP = = 0,92 chọn R5 = 2kΩ => R6 = 1,8kΩ SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 46 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng CHƯƠNG MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG 4.1 Giới thiệu phần mềm MATLAB SIMULINK MATLAB mơi trường tính tốn số lập trình, thiết kế công ty MathWorks MATLAB cho phép tính tốn số với ma trận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu đồ thơng tin, thực thuật tốn, tạo giao diện người dùng liên kết với chương trình máy tính viết nhiều ngơn ngữ lập trình khác MATLAB giúp đơn giản hóa việc giải tốn tính tốn kĩ thuật so với ngơn ngữ lập trình truyền thống C, C++, Fortran MATLAB sử dụng nhiều lĩnh vực, bao gồm xử lý tín hiệu ảnh, truyền thơng, thiết kế điều khiển tự động, đo lường kiểm tra, phân tích mơ hình tài chính, hay tính tốn sinh học Với hàng triệu kĩ sư nhà khoa học làm việc môi trường công nghiệp mơi trường hàn lâm, MATLAB ngơn ngữ tính tốn khoa học Hình 4.1 Phần mềm MATLAB SIMULINK 4.2 Mô hệ thống  Thiết lập sơ đồ mô SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 47 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng Hình 4.2 Sơ đồ hệ truyền động T-Đ mô SIMULINK chưa có điều chỉnh SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 48 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng Hình 4.3 Sơ đồ hệ truyền động T-Đ mơ SIMULINK có điều chỉnh dịng điện điều chỉnh tốc độ Với hệ số khuếch đại máy phát tốc Kω = 0,56V/rad/s nên ứng với tốc độ định mức 2920 vòng/phút (306 rad/s) cần đặt điện áp Uωđ = 172V Khi động bắt đầu khởi động, sai lệch tốc độ lớn nên cần sử dụng thêm khâu hạn chế SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 49 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng Hình 4.4 Thơng số đồ thị phát xung điều khiển cho chỉnh lưu hình tia pha với góc α = 0° Với tần số nguồn f=50Hz T=0,02s , xung điều khiển phải đảm bảo rằng, thời điểm tính góc mở α phải chậm pha góc 30° (0,00167s) so với điện áp nguồn, tương ứng với điểm giao điện áp pha nguồn Uac = (thời điểm giao Ua Uc tính góc mở cho van T1) Xung điều khiển van lệch phần ba chu kỳ, tức 120° điện ( 0,0067s) Thay đổi giá trị góc α cách thay đổi giá trị To vào khối Variable Time Delay hình 4.2 4.3  Kết mô kiểm chứng a, Trường hợp chưa có điều chỉnh ứng với hình 4.5 SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 50 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng Hình 4.5 Đồ thị điện áp, tốc độ, dòng điện động quay theo chiều thuận nghịch chưa có điều chỉnh ứng với góc α = 30° Nhận xét: Khi chưa có điều chỉnh, ta thấy tốc độ chưa xác ứng với điện áp đặt Uωđ Thời gian độ tốc độ ( khoảng 0,35s), dòng điện (khoảng 0,15s) tương đối lớn nên cần phải có điều chỉnh b, Trường hợp có điều chỉnh ứng với hình 4.6 SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 51 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng Hình 4.6 Đồ thị tốc độ dòng điện động quay theo chiều thuận nghịch sau có điều chỉnh ứng với điện áp Uωđ=172(V) Mc=Mđm=25(N.m) Nhận xét: Khi sử dụng điều chỉnh dòng điện tốc độ, dựa vào hình 4.6 nhận thấy điện áp tỉ lệ thuận với tốc độ Uωđ = 172V thời gian q độ dịng điện động 0,018s thời gian độ tốc độ động 0,040s Giá trị xác lập tốc độ ω ≈ 308 rad/s Có thể thấy, thời gian độ tương đối phù hợp với điều chỉnh tổng hợp theo chuẩn mô-đun tối ưu:  Bộ điều chỉnh dòng điện: ‫=ح‬3,33 10  Bộ điều chỉnh tốc độ: ‫ =ح‬8,66 10 SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 => Txác lập = 4,7 ‫ ≈ح‬0,016s => Txác lập = 4,7 ‫ ≈ح‬0,041s 52 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng KẾT LUẬN Sau gần tháng tìm tịi nghiên cứu đề tài “Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng”, em đúc kết số kết sau:  Hiểu tổng quan hệ truyền động T-Đ: Động chiều, phương pháp điều khiển tốc độc động chiều  Nắm phần chỉnh lưu: - Biết khái niệm, cấu trúc chỉnh lưu hình tia pha - Hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng  Thiết kế tính tốn sơ phần mạch lực  Về phần mạch điều khiển, hiểu thiết kế điều khiển dòng điện, tốc độ cho phù hợp với đề tài  Tiếp cận với phần mềm MATLAB SIMULINK  Từ mô thực hiện, mô đặc tính tốc độ dịng điện mơ men hệ truyền động Mặc dù cố gắng tìm hiểu thực song kiến thức em cịn hạn chế thời gian có hạn nên đề tài cịn nhiều thiếu sót Em kính mong thầy góp ý để đề tài hồn thiện Một lần em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giúp đỡ tận tình thầy cô khoa, hướng dẫn, bảo nhiệt tình từ giáo Nguyễn Thị Điệp giúp em nắm rõ yêu cầu để hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 53 Đề tài: Thiết kế hệ truyền động T-Đ có đảo chiều dùng biến đổi điều khiển riêng TÀI LIỆU THAM KHẢO 1, Phân tích giải mạch điện tử công suất: Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1997 2, Truyền động điện: Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn , Nguyễn Thị Hiền Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 3, Điều chỉnh tự động truyền động điện: Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU - 18810430180 54

Ngày đăng: 13/06/2023, 09:34

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w