truyền động điện

Câu 1: Trình bày cấu trúc điều khiển động cơ KĐB-RLS trên cơ sở nguyên lý tựa từthông ro to và nêu chức năng của các khối trong sơ đồ.

I M3˜

SVM

Khối 1 : DTT là khối dẫn từ thông, từ thông quyết định ω∗¿ trong vùng tốc độ định mức [-ω∗¿,

ω∗¿] từ thông không đổi Ngoài vùng định mức, suy giảm từ thông theo đường hypebol để tránhsự tăng vọt điện áp E = k*ψ *ω.

Khối 2 : Điều khiển từ thông Rψ, đầu vào là sai lệch từ thông roto đặt và giá trị thực tính toán qua isd, isq, ω, giữ từ thông bám vào giá trị đặt.

Khối 3 : Điều khiển tốc độ Rω, đầu vào là sai lệch giữa giá trị đặt vận tốc góc ω∗¿và giá trị vận tốc đo được ω, đầu ra là giá trị đặt isq¿

Khối 4 : Điều khiển dòng điện Ri, khử đan kênh và áp đặt nhanh 2 dòng isd, isq biến chúng thành 2 đại lượng điều khiển từ thông roto và moment quay.

Khối 5+8 : Khâu tọa độ, chuyển hệ tọa độ giữa dq và αβ Để chuyển được ta cần xác định được

góc lệch ϑs của hệ tọa độ trục theo từ thông roto.

Khối 6 : Khối SVM điều chế vecto điện áp, tính toán xung điều khiển đóng mở các van nghịch

Khâu 11: IE : sử dụng encoder đo tốc độ trực tiếp trên động cơ phản hồi

Câu 2: Hãy trình bày nguyên lý điều chế vector điện áp us và cách tính thời gian chuyểnmạch van

Ta xét trong Sector 1 Us có thể tách thành tổng của hai Vector con up (Vector bên phải) vàut (Vector bên trái) tựa theo hướng của hai Vector chuẩn u1 và u2

Để thực hiện hai Vector up, ut ta thực hiện tương ứng hai Vector chuẩn u1, u2 trong mộtkhoảng thời gian nào đó trong phạm vi một chu kì cắt xung Giả thiết, toàn bộ chu kỳ đó làchu kỳ có ích được dùng để thực hiện Vector, khi này module tối đa của Vector us khôngvượt quá usmax = 2UMC/3 Từ những điều trên ta có thể rút ra nhận xét:

- us là tổng của hai Vector biên up và ut: us = up + ut

- Hai Vector biên có thể được thực hiện bằng cách thực hiện u1 (cho up) và u2 (cho ut)trong hai khoảng thời gian sau:

Tp= up

usmaxTx;Tt= utusmaxTx

Trong đó:

Tx là chu kỳ cắt xung

usmax là giá trị điện áp lớn nhất có thể thực hiện

Khi đã biết được khoảng thời gian cần thực hiện để tạo ra up, ut thì ta phải giải quyết hai vấnđề tiếp theo sau:

+) Khoảng thời gian còn lại T0 = Tx – (Tp + Tt) ta thực hiện Vector nào?

Xuất hiện khoảng thời gian T0 là do: Module điện áp yêu cầu thực hiện nhỏ hơn usmax vì vậyTp + Tt < Tx Theo nguyên tắc chuyển mạch thì không được phép hở mạch đầu ra nên tacần thực hiện một trong hai Vector không là u0 hoặc u7 Bằng cách này, trên thực tế ta đãthực hiện phép cộng Vector sau đây:

Us = up + ut + u0(u7)¿Tp

Tính thời gian chuyển mạch van

Theo nguyên lý của phương pháp điều chế Vector không gian, để thực hiện một Vector bất kỳ trong không gian thì ta phải thực hiện hai Vector up và ut, Về hình học, có thể tính độ dài các vectơ phải, trái như sau:

Tx|U 1|;Ut=TtTx|U 2|

Độ dài của các vectơ biên chuẩn có giá trị là Ui = 2/3Ud, còn độ dài của 3

Vector us là Vector ra mong muốn |us| = U0, từ công thức trên suy ra biểu thức tính toán các giá trị thời gian điều chế như công thức

Để phép biến điệu thực hiện được, các thời gian phải, trái phải thoả mãn điều kiện: Tp+Tt≤ Tx

Khoảng thời gian còn lại trong chu kỳ cắt mẫu T0 = Tx – (Tp + Tt) phải áp dụng vectơ không, U0 hoặc U7 Điều kiện trên nói lên rằng vectơ điện áp ra phải nằm trong vòng tròn tiếp xúc với các cạnh của lục giác đều có các đường chéo là các Vector cơ bản.

Câu 3: Hãy trình bày cấu trúc điều khiển động cơ KĐB-RLS trên cơ sở nguyên lý DTC vàphân tích chức năng các khối trong sơ đồ.

Đầu ra của 2 khối trễ này, cùng với vị trí của từ thông stator được sử dụng làm đầu

vào của bảng chọn Vị trí của từ thông stator được chia ra làm 6 sector riêng biệt Sai số độ lớn từ thông stator và momen được hạn chế trong các dải trễ tương ứng Người ta chứng minh đượcdải trễ từ thông tác động mạnh đến sự méo dòng điện stator trong vùng sóng hài thấp còn dải trễmomen tác động mạnh đến tần số chuyển mạch.

4- Khối bảng chuyển mạch tối ưu

Bài Tập

1 Hãy thiết kế bộ điều khiển dòng điện Ri theo phương pháp tựa từ thông ro to Biếtphương trình

d isddt =−(

σω ψ

σ Lsusd

Bỏ qua thành phần đan kênh và Laplace hóa 2 vế:

Có d isddt =−(

σ Lsusdψrd'

Lm,ψrd=Lm∗isd→ Isds=−( 1

σ Lsusd→isdusd=

σ Ts

σ Ls.(σ Ts+1)=

TsLs.(σ Ts+1)

Có: RS=LSTS

1/ Rs1+s Tσs

- Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển.

1/ R1 sT 

11 sT

Cấu trúc bộ điểu khiển RiTừ cấu trúc bộ điều khiển ta tổng hợp được hàm truyền hở:

Fh(s)=(Kp+Kis )(

Đặt Ti=KpKi

Chia cả 2 vế cho Ki ta được hàm truyền kín:

⇒ Fk(s)=

(Ti s+1) 1Rs

(1+Tnl s)(1+Tσs s)Tis

kp +(Ti s +1) 1Rs

Từ cấu trúc bộ điều khiển ta tổng hợp được đối tượng điều khiển:

⇒ Fk(s)=

(Ti s+1) 1Rs

(1+Tnl s)(1+Tσs s)Tis

kp +(Ti s +1) 1Rs

Đặt Ti=σ Ts

→ Fk(s)=

(Ti s +1) 1Rs

(1+Tnl s)(1+Ti s)Tis

kp +(Ti s+1) 1Rs

→ Fk(s)=

(1+Tnl s)Tiskp +

Sử dụng phương pháp tối ưu độ lớn cho đối tượng quán tính bậc 1:Có:

1 

*sd

2 Thiết kế mô hình tính toán từ thông (viết phương trình và vẽ sơ đồ khối tổng hợp môhình tính toán từ thông)

r1sT 1

ψrd' =im;im=ψrdLm

0=im+Tr.d imdt −isd

→ Im(s )=Tr s Im(s )−Isd(s )

Im( s )[1+Tr s]=Isd(s )

→Im(s )Isd(s )=

imd+Trd imd

dt −isd=0

d imddt =

isd−imdTrd ϑs

dt =ωs=ω+ωr=ω+isq

Tr imd

3 Thiết kế bộ điều khiển tốc độ Rω

Xuất phát từ phương trình momen:

mM=mT+ Jpc

Laplace hóa 2 vế ta được:

mM=mT+ J

jω s→ ω=pcjω s

- Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển.

- Tổng hợp hàm truyền hở

Từ cấu trúc bộ điều khiển ta tổng hợp được hàm truyền hệ hở:

Fh ω(s)=Kpω(1+ 1

Tiωs)(pcjω s)=

(Kpω+Kpω s) pcTiω jω s2

- Tổng hợp hàm truyên kín:

Fkω(s)=Fh ω(s )

1+Fh ω(s)=

k11+Tiω ss2

1+k11+Tiω s

→ Fkω(s)=k1(1+Tiω s)S2+k (1+Tiω s )=

4 Thiết kế bộ điều khiển từ thông Rψ

- Xuất phát từ phương trình.𝟁rd

=isd Lms Tr+1

- Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển.

Cấu trúc bộ điều khiển từ thông roto- Tổng hợp hàm truyền hở

Tiψ(s Tr+1)=

'rd*