Đồ án điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ mô phỏng đặc tính trên matlab

đồ án môn hoc Tổng hợp hệ điện Lời nói đầu Trong năm gần có đời ngày hoàn thiện biến ®ỉi ®iƯn tư c«ng st, víi kÝch thíc gon nhĐ, độ tác động nhanh cao, dễ dàng ghép nối với thiết bị vi sử lý hệ thuyền động ngày thờng sử dụng nguyên tắc sử dụng véc tơ cho động xoay chiều Phần lớn điều khiển thơng dùng kĩ thuật số với chơng trình phần mền linh hoạt, dễ dàng thay đổi cấu trúc tham số luật điều khiển Vì tăng độ xác tác động nhanh cho hệ truyền động Điều chỉnh tốc độ động KĐB phơng pháp tần số: Phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cách biến đổi tần nguồn áp, cho phép mở rộng phạm vi sử dụng động KĐB nhiều ngành công nghiệp Nó cho phép mở rộng dải điều chỉnh nâng cao tính chất ®éng häc cđa hƯ thèng ®iỊu chØnh tèc ®é ®éng xoay chiều nói chung động KĐB nói riêng Trớc hết ứng dụng cho thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động lúc nh truyền động nhóm máy dệt, băng tải, bánh lăn phơng pháp đợc ứng dụng cho thiết bị đơn lẻ cấu có yêu cầu tốc tốc độ cao nh máy ly tâm , máy mài Đặc biệt hệ thống điều chỉnh tốc độ động cách biến đổi nguồn cung cấp sử dụng cho động KĐB rôto lồng sóc có kết cấu đơn giản vững giá thành hạ làm việc nhiều môi trờng Nhợc điểm hệ thống mạch điều khiển phức tạp Đối với hệ thống động không nhận điện từ lới chung mà từ biến tần Bộ biến tần có khả biến đổi tần số điện áp cách độc lập với Trong phần đề cập đến hai nội dung : Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động KĐB cách biến đổi tần số loại biến tần dùng hệ truyền động biến tần - động KĐB a Nguyên lý điều chỉnh tần số: Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động KĐB cách biến đổi tần số fi điện áp stato đợc rút từ biểu thức xác định động KĐB s = 2..fs Vậy sức điện động dây quấn stato động tỷ lệ với tần số từ thông Es = C..fs Mặt khác bỏ qua độ sụt áp tổng trở dây quấn stato tøc coi VËy ®ång thêi víi viƯc ®iỊu chØnh tần số ta phải điều chỉnh điện áp nguồn cung cấp Từ công thức ta thấy điều chỉnh tần số mà giữ nguyên điện áp nguồn Us không đổi từ thông động biến thiên *Khi s giảm từ thông động lớn lên làm cho mạch từ bÃo hoà dòng điện từ hoá lớn lên Do tiêu lợng xấu nhiều động phát lợng mức cho phép *Khi s tăng từ thông động giảm xuống mômen phụ tải không đổi theo biểu thức M = k..I.n.cos ta thấy dòng điện rôto Ir phải tăng lên.Vậy trờng hợp dây quấn động chịu tải lõi thép phải non tải Ngoài lý mômen cho phép khả tải động giảm xuống Vì để tận dụng khả động cách tốt điều chỉnh tốc độ phơng pháp biến đổi tần số ngời ta phải điều chỉnh điện áp dòng điện theo hàm tần số phụ tải Việc điều chỉnh theo hàm tần số có đặc máy sản xuất đợc thực hệ kín Khi nhờ mạch hồi tiếp điện áp ứng với tần cho trớc biến đổi theo phụ tải Yêu cầu đặc tính truyền động điều chỉnh tần số đảm bảo độ cứng đặc tính khả tải toàn dải điều chỉnh tần số phụ tải có vài yêu cầu điều chỉnh tối u chế độ tĩnh b Các loại biến tần : gồm hai loại: Biến tần trực tiếp Biến tần gián tiếp I.Biến tần trực tiếp: Điện áp vào BT có điện áp U tần số f1 qua mạch van tải với tần số f2,U2 Đặc điểm: Hiệu suất biến đổi lợng cao có lần biến đổi điện Thực hÃm tái sinh lợng mà không cần mạch điện phụ Hệ số công suất thấp,tần số đIều chỉnh bị giới hạn tần số nguồn cung cấp.Thờng dùng cho hệ truyền động công suất lớn,tốc độ làm việc thấp II.Biến tần gián tiếp: Biến tần nguồn áp: Đặc điểm điện áp tải đợc định hình sẵn dạng dòng điện tải lại phụ thuộc vào tính chất tải Việc điều chỉnh tần số điện áp tải đợc thực dễ dàng điều khiển qui luật mở van phần nghịch lu Phơng pháp điều khiển thay đổi dễ dàng tần số mà không phụ thuộc vào lới Biến tần nguồn dòng : Sơ đồ đơn giản, làm việc tin cậy, đà đợc sử dụng rộng rÃi để điều khiển tốc độ động xoay chiều pha, rôto lồng sóc Sơ đồ gồm cầu chỉnh lu cầu biến tần, tiristor đợc nối tiếp thêm một điôt gọi điôt chặn MTKb 512.8 380/220V 50Hz TĐ 25% Pđm = 37 kW = 3,6 =3,3 U®m=380 V;n®m = 720v/p Istdm = 104 A ; Rs=0,08 ;Xs=0,17 ;Rr=0,19 J = 1,32 kgm ;Xr=0,16 Tính toán phần tử mạch nghịch lu * Dòng chảy qua van T T6 D1 D6 dòng chảy qua pha stato động I = 91A * Điện áp ngợc mở van phải chịu = Ud = 370 V * Chọn hệ số dự trữ dòng áp k = Dùng để chọn T D Chọn Diôt loại B - 200 có thông số sau: Lo¹I Itb(A) Uim(V) U(V) B200 200 100-1000 0.7 Tèc quạt(m/s) 12 độ Chọn Tiristor loại TL - 250 có thông số sau: Loại I(A) TL.25 250 Uim(V) 3001000 U(V) Toff(s) Ig(V) Ug(V) 0,82 0,4 70250 * Tụ chuyển mạch C1 - C6 đợc tính theo công thức Trong đó: - fn: tần số định mức = 50Hz du/ dt(V/s) 20-200 - fmax: tần số cực đại = 100Hz Im: dòng từ hoá In: dòng định mức = 91A L: điện cảm pha (rôto+stato) = 2x7,3.10-3H Um: biên độ cực đại điện áp dây = 380V =212 F Chän C = 200 F * QuËn kh¸ng L Trong Id=(0,05 - 0,1) Id Tính toán phần tử mạch chỉnh lu * Theo tính toán phần ta có: Id = 116,7 (A); Ud = 370 (V) * Khi lấy điện áp cung cấp từ trớc ~380V cần sử dụng MBA không Ta có: =65,30 - Dòng trung bình chảy qua T1-T0 - Điện áp ngợc đặt lên van: - Chọn KI=2; KU=1,6 IC=2x38,9=78,980 (A) UC=1,6x930,81500 (V) Chän Tiristor Lo¹i T-250 cã thông số sau: Loại I(A) T.250 250 Uim(V) 1002200 U(V) Toff(s) 150250 Ig(V) Ug(V) 0,3 TÝnh toán tham số cần thiết cho tổng hợp du/ dt(V/s) 20-500 UN=220V PN=37kW n=720v/p IN=91A f=50Hz cos=0,78 TÝnh dòng kích từ danh định 2.Tính dòng danh định tạo m«men quay IsqN H»ng sè thêi gian roto Tr chế độ danh định Tính điện kháng phức tiêu tán toàn phần X chế độ danh định 5.Tính điện kháng phức Xh Tính hệ số tiêu tán tổng Ts 7.Điện cảm tản stato động Tính thiết bị đo: a, Máy phát tốc: Máy phát tốc thiết bị đo tốc độ hệ truyền động Mạch nguyên lý ®o tèc ®é b»ng m¸y ph¸t tèc mét chiỊu Khi từ thông máy phát tốc không đổi điện áp đầu máy phát tốc Khi có lọc đầu hàm truyền máy phát tốc K hệ số tỷ lƯ K = U/ U = 10V f lµ h»ng sè thêi gian cđa bé läc vµ hệ số khuyếch đại OA bằng: Chọn R1=1k => R2=133k Chơng V: Tổng hợp hệ ®iỊu khiĨn I Lt ®iỊu chØnh tõ th«ng kh«ng ®ỉi Từ quan hệ tính mômen kết luận giữ từ thông máy từ thông stator không đổi mômen không phụ thuộc vào tần số mômen tới hạn không đổi toàn dải điều chỉnh Nếu coi R S = thì: Tuy nhiên vùng tần số làm việc thấp mà sụt áp điện trở stator so sánh đợc sụt áp điện cảm mạch stator đồng thời từ thông giảm mômen tới hạn giảm Có thể thiết lập đợc chiến lợc điều chỉnh để giữ biên độ từ thông rotor không đổi: phần mô tả động không đồng bộ, dựa vào sơ đồ thay ta tính đợc từ thông rotor phơng trình cân mạch rotor dạng thành phần vector trục toạ độ ox oy: Nếu giữ đợc biên độ vector từ thông ta có phơng trình cân mạc rotor: =0 đó: Tách số hạng dòng điện sang vế, sau bình phơng vế phơng trình cộng hai phơng trình với nhau, ®ång thêi ®Ĩ ý r»ng: Ta cã thĨ rót biểu thức cuối cùng: Vậy giữ biên độ từ thông rotor không đổi vector từ thông rotor vuông pha với vector dòng điện rotor momen điện từ động hoàn toàn tỷ lệ với biên độ dòng điện rotor Điều chỉnh từ thông trờng hợp giữ từ thông không đổi giá trị từ thông định mức, nh khai thác hết công suất mạch từ động KĐB * Trong thiết kế môn học chọn phơng pháp điều khiển tần số thông qua từ thông động cụ thể điều chỉnh từ thông không đổi qua quan hệ dòng lu Id tần số trợt f2 - Bản chất phơng pháp thông qua việc trì quan hệ dòng điện stato I tần số trợt f2 cho từ thông máy điện đợc giữ không đổi Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển tần số động KĐB qua quan hệ I1 (f2) * Hàm truyền đối tợng cần điều khiển: * áp dụng tiêu chuẩn môdun tối u đối xứng với hµm trun: Ta thÊy nhá => cã thĨ bá qua => víi Chän lµ h»ng sè thêi gian bÐ Ta thấy hàm truyền R(p) có dạng khâu trễ nối tiÕp víi mét kh©u PI Ta cã: Ta thÊy thêi gian trễ nhỏ bỏ qua Để giảm độ điều chỉnh => Dùng thêm khâu lọc có hàm truyền *Kiểm nghiệm điều chỉnh tốc độ R MatlabSimulink Đồ thị độ tốc độ trớc vµ sau cã bé läc