62 Trang 5 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT xt, x Giá t trị ức thời X*, x* Giá trị đặtα G óc pha của vector chuẩnϕ G óc pha dòng đ ện i ω V t g ận ốc ócψ G óc phac os ϕ H s côệ ố n
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN HẢI BÌNH NGHIÊN CỨU HỆ TRUYỀN ĐỘNG XOAY CHIỀU ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA Hà Nội - 2008 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205052351000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN HẢI BÌNH NGHIÊN CỨU HỆ TRUYỀN ĐỘNG XOAY CHIỀU ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS BÙI QUỐC KHÁNH HÀ NỘI - 2008 -2- LỜI CAM ĐOAN Tơi Nguyễn Hải Bình học viên lớp cao học Tự Động Hoá niên khoá 2006-2008 Sau hai năm học tập nghiên cứu, giúp đỡ thầy cô giáo đặc biệt PGS.TS Bùi Quốc Khánh, thầy giáo hướng dẫn tốt nghiệp tôi, đến cuối chặng đường để kết thúc khố học thạc sỹ Tơi định chọn đề tài tốt nghiệp là: "Nghiên cứu hệ truyền động xoay chiều điều khiển thang máy" Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu nhân hướng dẫn PGS.TS Bùi Quốc Khánh tham khảo tài liệu liệt kê Tơi khơng chép cơng trình nhân khác hình thức Nếu có tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Người cam đoan Nguyễn Hải Bình -3- MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU 2.1 NGHIÊN CỨU ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KÍCH TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU 35 2.2.CHỈNH LƯU PWM 44 2.2.1 Nhiệm vụ 44 2.2.2 Cấu trúc mạch 45 2.2.4.Mơ tả tốn học chỉnh lưu PWM 51 2.2.5 Mô tả dòng điện điện áp nguồn 52 2.3.6.Mô tả điện áp vào chỉnh lưu PWM 53 2.2.7.Mơ tả tốn học chỉnh lưu PWM 54 NGHIÊN CỨU BẰNG MƠ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KÍCH TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU ( PE RMANE NT MAGNET S YN CHRONOUS M OTOR- PMSM) CHO THANG MÁY 62 3.1 CÁC VẤN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG THANG MÁY 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 -4- DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT x(t), x Giá trị tức thời X *, x * Giá trị đặt α Góc pha vector chuẩn ϕ Góc pha dịng điện ω Vận tốc góc ψ Góc pha cos ϕ Hệ số cơng suất f Tần số i(t), i Giá trị dòng điện tức thời k P, k I Hệ số khuyếch đại, hệ số tích phân p(t), p Cơng suất tác dụng tức thời q(t), q Công suất phản kháng tức thời t Giá trị thời gian tức thời v(t), v Giá trị điện áp tức thời ψLα Thành phần vector từ thông ảo hệ trục toạ độ α - β ψLβ Thành phần vector từ thông ảo hệ trục toạ độ α - β ψLd Thành phần vector từ thông ảo hệ trục toạ độ d - q ψLq Thành phần vector từ thông ảo hệ trục toạ độ d - q uL Vector điện áp lưới uLα Thành phần vector điện áp lưới hệ trục toạ độ α - β u uLd Lβ Thành phần vector điện áp lưới hệ trục toạ độ α - β Thành phần vector điện áp lưới hệ trục toạ độ d - q uLq Thành phần vector điện áp lưới hệ trục toạ độ d - q iL Vector dòng điện lưới iLα Thành phần vector dòng điện lưới hệ trục toạ độ α - β -5- iLβ Thành phần vector dòng điện lưới hệ trục toạ độ α - β iLd Thành phần vector dòng điện lưới hệ trục toạ độ d - q iLq Thành phần vector dòng điện lưới hệ trục toạ độ d - q uS, uconv Vector điện áp vào chỉnh lưu uSα Thành phần vector điện áp vào chỉnh lưu hệ trục toạ độ α - β uSβ Thành phần vector điện áp vào chỉnh lưu hệ trục toạ độ α - β uSd Thành phần vector điện áp vào chỉnh lưu hệ trục toạ độ d - q uSq Thành phần vector điện áp vào chỉnh lưu hệ trục toạ độ d - q udc Giá trị điện áp chiều idc Giá trị dòng điện chiều C Giá trị tụ điện I Giá trị hiệu dụng dòng điện L Giá trị điện cảm R Giá trị điện trở S Công suất biểu kiến T Chu kỳ P Công suất tác dụng Q Công suất phản kháng Z Tổng trở kháng 4Q Bốn góc phần tư (viết tắt Four(4) Quater) DPC Điều khiển trực tiếp công suất (viết tắt Direct Power Control) DTC Điều khiển trực tiếp mômen (viết tắt Direct Toque Control) DPF FOC Hệ số công suất dịch chuyển (viết tắt Displacement Power Factor) Điều khiển tựa từ trường (viết tắt Field Oriented Control) PF Hệ số công suất (viết tắt Power Factor) P MSM Động đồng kích từ nam châm vĩnh cửu (viết tắt Permanent Magnet Synchronous Motor) -6- PWM Điều chế độ rộng xung (viết tắt Pulse Width Modulation) Te Mômen điện từ VOC Điều khiển tựa theo điện áp lưới (viết tắt Voltage Oriented Control) DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu tạo thang máy Hình 1.2: Chế độ làm việc tải Hình 1.3: Các đường cong biểu diễn phụ thuộc quãng đường S, tốc độ v, gia tốc a độ dật ρ theo thời gian Hình 1.4: Đồ thị phụ tải thang máy tầng Hình 1.5: Cấu trúc biến tần trực tiếp Hình 1.6: Cấu trúc biến tần gián tiếp Hình 2.1: Động đồng kích từ nam châm vĩnh cửu loại SPM Hình 2.2: Động đồng kích từ nam châm vĩnh cửu loại IPM Hình 2.3: Đồ thị vectơ động đồng Hình 2.4: Cấu trúc điều khiển vectơ động SPM Hình 2.5: Đồ thị vectơcủa SPM với điều khiển giảm từ thơng dịng stato khơng đổi Hình 2.6: Cấu trúc mạch chỉnh lưu PWM thường gặp Hình 2.7: Bộ biến đổi xoay chiều/một chiều/xoay chiều Hình 2.8: Hệ thống phân phối điện chiều Hình 2.9: Sơ đồ thay đơn giản chỉnh lưu pha PWM Hình 2.10: Hình 2.11: Giản đồ pha cho chỉnh lưu PWM Các trạng thái chuyển mạch chỉnh lưu PWM Hình 2.12: Mối quan hệ vector chỉnh lưu PWM Hình 2.13: Sơ đồ khối chỉnh lưu PWM hệ toạ độ tự nhiên -7- Hình 2.14: Sơ đồ khối chỉnh lưu PWM hệ toạ độ tĩnh α-β Hình 2.15: Sơ đồ khối chỉnh lưu PWM hệ tọa độ quay d-q Hình 2.16: Dịng cơng suất biến đổi AC/DC hai chiều phụ thuộc vào hướng iL Hình 2.17: Các phương pháp điều khiển chỉnh lưu PWM Hình 2.18: Hệ truyền động động xoay chiều - biến tần dùng chỉnh lưu PWM với phương pháp điều khiển Hình 3.1: Hình 3.2: Hình 3.3: Hình 3.4: Hình 3.5: Cấu trúc điều khiển vectơ hệ truyền động biến tần – động đồng kích từ nam châm vĩnh cửu Sơ đồ khối hệ biến tần động đồng kích từ nam châm vĩnh cửu IPM, điều khiển trực tiếp mômen (DTC) Sơ đồ nguyên lý phần lực truyền động biến tần động đồng kích từ nam châm vĩnh cửu Cấu trúc khối điều khiển chỉnh lưu PWM theo VOC Hình 3.7: Cấu trúc khối điều khiển nghịch lưu hệ truyền động biến tần – động đồng kích từ nam châm vĩnh cửu Sơ đồ mô hệ biến tần 4Q - Động đồng ba pha kích từ vĩnh cửu (PMSM) điều khiển theo VOC - DTC Triển khai chi tiết khối PLECS Circuit Hình 3.8: Triển khai chi tiết khối IGBT Converter Hình 3.9: Triển khai chi tiết INVERTER Hình 3.10: Triển khai chi tiết khối Speed controller INVERTER Hình 3.11: Triển khai chi tiết khối Current controller INVERTER Hình 3.12: Triển khai chi tiết khối SubSystem Hình 3.13: Triển khai chi tiết khối Voltage controller SubSystem Hình 3.14: Hình 3.15: Triển khai chi tiết khối Current controller SubSystem Triển khai chi tiết khối PWM SubSystem Hình 3.16a: Đồ thị tốc độ làm việc tốc độ cao giảm tốc chuẩn bị dừng Hình 3.17a: Đồ thị mô men động đồng kích từ nam châm vĩnh Hình 3.6: -8- cửu Hình 3.18a: Đồ thị điện áp chiều chỉnh lưu PWM Hình 3.19a: Đồ thị dịng điện điện áp xảy hãm tái sinh nđc > nđb (dòng ngược pha áp) Hình 3.20a: Đồ thị dịng điện ba pha cấp cho động Hình 2.21a: Đồ thị dịng điện ba pha cấp cho động Hình 2.22a: Đồ thị dịng isq Hình 2.23a: Đồ thị dịng isd Hình 3.16b: Đồ thị tốc độ làm việc tốc độ cao giảm tốc chuẩn bị dừng Hình 3.17b: Đồ thị mơ men động đồng kích từ nam châm vĩnh cửu Hình 3.18b: Đồ thị điện áp chiều chỉnh lưu PWM Hình 3.19b: Đồ thị dòng điện điện áp xảy hãm tái sinh nđc > nđb (dịng ngược pha áp) Hình 3.20b: Đồ thị dòng điện ba pha cấp cho động Hình 2.21b: Đồ thị dịng điện ba pha cấp cho động Hình 2.22b: Đồ thị dịng isq Hình 2.23b: Đồ thị dòng isd -9- MỞ ĐẦU Ngày với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật công nghệ giới, Việt Nam ngày hội nhập với kinh tế giới tiếp nhận thành tựu khoa học công nghệ Đây yêu cầu thách thức đòi hỏi đội ngũ nhà khoa học kỹ thuật công nhân nước phải không ngừng học tập để tiếp cận làm chủ công nghệ tiên tiến giới Sau năm đào tạo thạc sỹ tạo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, giao đề tài luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu hệ truyền động xoay chiều điều khiển phụ tải thang máy” Đối tượng nghiên cứu hệ truyền động biến tần - động đồng nam châm vĩnh cửu cho thang máy Thang máy thiết bị thiếu việc vận chuyển người hàng hoá theo phương thẳng đứng toàn nhà cao tầng Trong năm gần nhiều nhà cao tầng xây dựng khắp miền đất nước nhờ thang máy, thang nói chung, thang máy chở người nói riêng đã, sử dụng ngày nhiều Tuy nhiên so với nước khu vực số lượng thang máy lắp đặt nước ta chưa lớn thiết bị mới, hiểu biết thang máy giới hạn nhiều nhà chuyên môn Việc chọn đề tài thang máy để làm luận văn giúp tơi có điều kiện tìm hiểu sâu thang máy hệ truyền động điều khiển nó, cập nhật kiến thức lĩnh vực truyền động để nâng cao khả chuyên môn Luận văn gồm có chương: Chương I : Tổng quan thang máy Chương II : Nghiên cứu hệ truyền động biến tần động đồng kích từ nam châm vĩnh cửu cho thang máy