Điều khiển Động cơ không Đồng bộ ba pha theo phương pháp sinpwm sử dụng vi Điều khiển họ 8051

Điện tử công suất là một ngành kỹ thuật điện tử nghiên cứu ứng dụng các phần tử bán dẫn trong các bộ biến đổi nguồn năng lượng điện, Diện tử công suất được ứng dụng rộng rãi trong hầu h

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC SU’ PHAM KY THUAT

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

HGMUIIE

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

DIEU KHIEN DONG CO’ KHONG DONG BO

BA PHA THEO PHƯƠNG PHÁP SINPWM

KHOA ĐIỆN ~ ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP

ses CO) soce

DIEU KHIEN DONG CO KHONG DONG

BO BA PHA THEO PHUONG PHAP SINPWM

SU’ DUNG VI DIEU KHIEN HO 8051

GVHD: Th.S Nguyén Phuong Quang

SVTH: Nguyễn Văn Nghĩa

PHAN A

GIOL THIEU

Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Nghĩa MSSV: 10201026

1.TÊNĐÈ TÀI: “ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA THEO

PHƯƠNG PHAP SINPWM SU DUNG VI DIEU KHIEN HO

3 ĐATN giải quyết được vấn đề gì, tính mới, tí tiến, tính tối

po AN TOT NGHIEP

“—“———ễ- -——

4.Kết quả đạt được của ĐATN sau khi thực hiện

Il NGAY GIAO NHIEM VU

IV NGAY HOAN THANH NHIEM VU:

V HỌ VÀ TÊN CAN BO HUONG DAN: Ths Nguyễn Phương Quang

THS.NGUYEN PHUGING OU ANG TS.NGUYÊN THANH HAI

PHẦN A ab

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

——

TRUONG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

'Khoa Điện - Điện Tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc 'Bộ Môn Điện Tử Công Nghiệp r

Tp Hồ Chí Minh, ngày 11 thang 07 năm 2014 LICH TRINH THUC HIEN BO AN TOT NGHIEP

Ho tén sinh vién 1: NGUYEN VAN NGHIA

Lớp: 102010C

Họ tên sinh viên 2

Lớp: 102010C MSSV:10201031

Tên đề tai: “DIEU KHIEN BONG CO KHONG DONG BOQ BA PHA THEO

PHUONG PHAP SINPWM SU’ DUNG VI DIEU KHIEN HQ 8051”

Tudin/ngiy Nội dung

po AN TOT NGHIEP —————

Trường PS Phạm KỹThuật PHIẾU CHÁM ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

BM Điện Từ Công Nghiệp TẤN Wiy oa ah a mn)

1 Tên đề tài tốt nghiệp:

“DIEU KHIEN DONG CO KHONG DONG BO BA PHA THEO PHUONG PHAP

SINPWM SU DUNG VI DIEU KHIEN HQ 8051”

2 Cán bé hwéng din: Th.s NGUYEN PHUONG QUANG

6 Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB, yếu)

7 Xin mời GV hướng dẫn và GV phần biện tham gia hội đồng bảo vệ của thư

pO AN TOT NGHIEP

————=—

Trường DHS Phạm Kỹ Thuật PHIEU CHAM DO ÁN TÓT NGHIỆP

1 Tên đề tài tốt nghiệp:

“ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐÔNG BỘ BA PHA THEO PHƯƠNG PHÁP

SINPWM SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN HỌ 8051”

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

——————ễ

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật làm cho đời

sống con người ngày càng được nâng cao Do vậy để đáp ứng nhu cầu đó thì đòi hỏi

các ngành các nghề phải không ngừng cải tiến không ngừng sáng tạo để tạo ra những sản phẩm chất lượng cao, ngành Điện - Điện tử nói chung và bộ môn Điện Tử Công Suất nói riêng cũng không nằm ngoài xu thế đó

Điện tử công suất là một ngành kỹ thuật điện tử nghiên cứu ứng dụng các phần

tử bán dẫn trong các bộ biến đổi nguồn năng lượng điện, Diện tử công suất được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp hiện đại Sự bùng nỗ của khoa học

kỹ thuật kéo theo sự phát triển và hoàn thiên của các điode, thyristor các bộ biến đổi

điện ngày càng gọn nhẽ, độ tác động cao, để dàng phép nói với các ví mạch điện tử

Và trong công cuộc công nghiệp hóa, biện đạt hóa các xí nghiệp công nghiệp vấn đề

ứng dụng các linh kiện chện tạ công suất và ưng dụng của vì điều khiến váo trang điều

khiển công nghiệp ngày cảng die ung dung cong rai

Điều chính tốc đà động có điện là một vấn để rất cần thiết đối với máy {ng

nghiệp như máy xúc, máy nảng vận chuyển, máy đệt Và vi điều khiến được ứng

nghiên cứu là: "ĐIỂU KEEN DONG CO KHONG DONG BO BA PHA PHƯƠNG PHÁP SINPWM SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN HỌ 80517.Với sự pi

ngày cảng cao của kỹ thuật vỉ xử lý và máy tính, hệ truyền động điều khiến sé ngay

ANG

càng được ứng dụng rộng rãi và dần thay thế cho hệ truyền động điều khiển tương tự

Hệ điều khiển dùng vi điều khiển có ưu điểm gọn nhẹ, làm việc an toàn, tin cậy, độ chính xác cao, xử lý nhiều dữ liệu của hệ thống một cách đồng thời, nhanh chóng, Đề tài này trình bày phương pháp điều khiển bằng cách SinPWM Hệ truyền động biến

tần - động cơ có kết cấu đơn giản, điều chỉnh tốc độ đông cơ dễ dàng có thể điều chỉnh

vô cấp tốc độ động cơ Tức là thông qua việc điêu chỉnh tân sô có thê điều chỉnh tốc

độ động cơ thay đổi theo ý muốn trong một đải rộng

Người thực hiện đề tài

Nguyễn Văn Nghĩa

Lê Duy Phong

—— EEEEEEEEeEeemeeesd

PHẦN A vii

Sau gần 4 tháng nỗ lực thực hiện, luận văn nghiên cứu “ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG

CƠ KHÔNG ĐÒNG BỘ BA PHA BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINPWM SỬ DỤNG

VI ĐIÊU KHIỂN HỌ 8051” Ngoài sự cố gắng hết mình của bản thân, chúng em đã

nhận được sự khích lệ rất nhiều từ phía nhà trường thầy cô gia đình và bạn bè

Chúng em xin cám ơn thầy cô trường Dại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ

Chí Minh đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt quá trình học tập Đặc biệt chúng em xin hày tỏ lòng chân thánh cám ơn sâu sắc đến thầy

Nguyễn Phương Quang người đã tận tình hướng dẫn vũ giúp đỡ chúng em trong xuốt

quá trình lâm luận văn tốt nghiệt:

đã cùng gắn bỏ, cùng học tập và giúp đỡ tôi trong những năm qua cũng như tror;

quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp

Người thực hiện đề tài

Nguyễn Văn Nghĩa

Lê Duy Phong

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

———

MỤC LỤC

PHAN A: GIỚI THIỆU

17Y nghia thye tiền

Chương 2:GIỚI THIỆU VE ĐỘNG CƠ KHÔNG Đi

2.1 Nguyên lý lam vié

2.2 Cấu tạo

2.3 Ứng dụng của động cơ không đồng bộ

2.4 Kết luận

Chương 3: LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN

3.1 Giới thiệu về biến tần nguồn áp điều khiển theo phương pháp V/f

4.1 Sơ đồ khối của mạch điều khiển động cơ

4.2 Giới thiệu chỉ tiêt các khối điều khiểi

5.2 Sơ đồ mạch cách ly

5.3 Sơ đồ mạch lái

5.5 Sơ đồ khối mach điều khiển

6.4 Tổ chức hộ nhỏ bên trong ROS52

Chương 7: SƠ ĐỒ KHÔI VÀ LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT

7.1 Sơ đồ khỏi chương trình :

T.2 Sơ đồ giải thuật chương trình

Chương 8 :KẾT QUÁ THỊ CÔNG

Tổng kết

PHÀN C: PHỤ LỤC

TAI LIEU THAM KHẢO

CAC CHU VIET TAT

NOI DUNG ĐÍNH KÈM(CD)

PHAN A

Hình 3.1 Quan hệ giữa moment và điện áp theo tần số

Hình 3.2 Nguyên lý của phương pháp điều rộng xung

Hình 3.3 Sơ đồ dạng điện áp trên các pha

Hình 3.5 Sơ đồ kết nói các khóa trong bộ nghịch lưu

Hình 4.1 Sơ đồ khối tổng quát

Hình 4.2 Sơ đồ khối củn IC lái

Hinh 5.6 So dd mach điều Khiên

Hình 6.1 Sơ đồ Khối của A189

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP >>

DANH MỤC BẢNG

Bảng,

Bang 6.1 Chite nang port 3

Bảng 6.2 Bản đồ bộ nhớ Data bên trong Chip 89852

Bang 6.3 Thanh ghi trạng thái chương trình

Bang 6.4 Bang chọn thanh ghi

PHAN B

NOI DUNG

pO AN TOT NGHIEP ———— _ 1.1 DAT VAN DE

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật và công nghệ tự

động Nhằm đáp ứng nhu cầu của sự phát triển, nâng cao sản xuất và chất lượng sản

phẩm truyền động điện ra đời và là một yếu tố quan trọng Hiện nay 70-80% các hệ

truyền động là không đổi , còn lại 20-25% là các hệ thống điều khiển được tốc độ động cơ để phối hợp được các đặc tính động cơ với đặc tính tải yêu cầu

Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ bán dẫn và kỹ thuật vi xử lý, các hệ

thống điều tốc được sử dụng rộng rãi và là công cụ không thể thiếu trong quá trình

tự động hóa sản xuất

12 LÝ DO CHỌN ĐÈ

Việc tìm hiểu và làm chủ một loại vị điều khiến luôn luôn là một mong muốn và

một thách thức lớn Để đạt được các điều đó, ngoài việc học các món lý thuyết

mang ý nghĩa quan trọng ở lớp, cần phải có quá trình tiếp xúc với thực tế vị

khiển Những công việc nay sẽ dân hình thành nên các kỹ năng cơ ban v4 la nén

tang cho các kiên thực về vì điều khiến,

Việc nghiên cưa nhằm ung dụng vì điều khiển vào trong điện tử cong suf

đáp ứng nhủ cầu của cuộc sông là một công việc cần thiết nhằm tự mình l2m

được công nghệ

Để điều khiên tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha có thể sử dụng nhiều

phương pháp khác nhau trong đó có một phương phâp quan trọng là là phương pháp

điều chế độ rộng xung kích SinPWM .Với ý tưởng trên, nhóm thực hiện đô án

quyết định thực hiện đề tài: “ ĐIỀU KHIÊN ĐỘNG CƠ KHÔNG DÒNG BỘ BA

PHA THEO PHƯƠNG PHÁP SINPWM SỬ DỤNG VI DIEU KHIEN HQ 8051”

1.3 BOI TUQNG NGHIÊN CỨU

Trong giới hạn của đề tài, người thực hiện đề

tính của động cơ không đồng bộ ba pha và t

phương pháp SinPWM với yêu cầu dùng vi điều khiển họ 8051 để điều khiển động

ay đổi tốc độ động cơ Ta sử dụng chương trình tạo

chỉ tập trung và nghiên cứu đặc + kế bộ nghịch lưu ba pha theo

cơ quay thuận quay nghịch và th

xung bên trong vi điều khiển AT89S52 Với sự hạn chê về thời gian cũng như kiến

ĐỎ ÁN TỐT NGHIỆP

—=—==—=—————==ễễễ

thức chuyện Hiệp, tủy chưa nắm vững hoàn toàn, khai tháctriệt để song nhóm thực

hiện đề tải đã cố gắng hoàn thiện được một số yêu cầu đặt ra của đề tài

1.4 GIỚI HẠN DE TÀI

Trong đề tài này chỉ tập trung nghiên cứu:

© _ Nghiên cứu chí tiết đặc tính kỹ thuật của vị điều khiển AT89S52

« _ Thiết kế bộ nghịch lưu ba pha truyền thống

© _ Lập trình xung kích cho bộ nghich lưu ba pha

1.5 DAN Y NGHIÊN CỨU

1.5.1 Vi Điều Khiển AT89S52

© Tổng quan về vị điều khiển ATR9SS2

&- Đặc điểm của vì điều khiển AI RONS*

@ Cấu trúc phần cũng của vị điều khiến Á R92,

1.5.2 Thiết kế hộ nghịch luu bà phá(biên tần 3 pha):

Tìm hiểu và thiết kẻ bộ nghịch lưu bà pha điều khiển động cơ không é

phap V¿Ÿ và điều chế SINPWM

theo phương theo phín

v dòng cất các khóa bán dẫn trong bộ nghịch lưu

học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh

[2] Giáo trình Điện Tử Công Suất ~Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM

[3] Giáo trình vi xử lý 1 -Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM

Chương I

ba pha dùng trong các hệ thống truyền động với giá thành thấp, đáp ứng được các

yêu cầu cơ bản của thực tế

Do hạn chế về mặt thời gian, điều kiện kinh tế nên trong phạm vi luận văn tốt nghiệp này chỉ dừng lại ở điều khiển vòng hở động cơ không đồng bộ ba pha và hy vọng sẽ được tiếp tục phát triên trong tương lai

Chương 1

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

2.1 Nguyên lý làm việ

Hinh2.1: Nguyên lý hoạt động của động cơ

Khi nam châm điện quay (tốc độ nị vòng/ phút ) lạm đường sức từ quay cắt qua các cạnh của khung đây cảm ứng gáy nến sức điện động E: trên khung dây, Sức

lên động I° sinh ta dòng điện P chạy đong khủng dây, Vì đồng dién J

trong

từ trường nên khí tử tường quay lam tác động lên khung đầy một lực điện từ F

Lực điện từ này làm khung đáy chuyên động với tốc độ n vòng/ phút

Vìn<m nên gọt là không đồng bộ

Động cơ khong đồng bo ba pha có dây quần ba pha phía stator.rotor của động cơ

không đồng bộ là một bộ đây quần ba pha có cùng số cực trên lõi thép của rotor Khi stator được cung cấp bởi nguồn ba pha cân bằng với tần số f, từ trường quay

với tốc độ œap sẽ được tạo ra Quan hệ giữa từ trường quay và tần số f của nguồn ba

pha là:

Way = = = Al (rad/s) (1)

Trong đó: p - số đôi cực

¿¿¡- tần số góc của nguồn ba pha cung cấp cho động cơ: w\=2nf

Nếu tốc độ quay của rotor là ø, độ sai lệch giữa tốc độ từ trường quay stator và

ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

Ï—ễ Thông số § gọi là độ trượt, ta có:

wage

gs = Sapre a)

Vì có tốc độ tương đôi giữa rotor và từ trường quay stator , điện áp cảm ứng ba pha

sẽ được sinh ra trong rotor Tần số của điện áp này sẽ tỉ lệ với độ trượt theo công

thức :

W, = s* w, (rad/s) (4)

Moment dng co sinh ra:

M=—ZpOyfnsind, (5) Trong do:

Oq + tir thông trền một cực (Wb)

Fạy: giá trị đỉnh của súc tứ động voter

ổ,: góc lệch phụ giữa súc tú đáng rote và sức từ động khe hở không khí

Vỏ máy có tác dụng cổ dịnh lõi sắt và dây quấn, không dùng để làm mach dan

từ Thường vỏ máy dược làm bằng gang Đối với máy có công suất tương đối lớn (

1000kW ) thường dùng thép tắm hàn lại làm thành vỏ máy Tuy theo cach lam

nguội máy mà dạng vỏ cũng khác nhau

*Lõi sắt

Lõi sắt là phần dẫn từ Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên để giảm

tổn hao lõi sắt được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện ghép lại Khi đường kính

ngoài lõi sắt nhỏ hơn 90 mm thì dùng cả tấm tròn ghép lại Khi đường kính ngoài

lớn hơn thì dùng những tấm hình rẻ quạt ghép lại

Chương 2

Rotor có 2 loại chính - rotor kiểu day quan va rotor kiêu lông sóc

© Rotor diy quan) Rotor on day quản giống như day quan cua stator Day

quan 3 phá của ae thuêng đâu hình sao còn bà đầu kia được nói vae vanh trượt thường làm bang động đặt có định ở một đầu trục và thông gu2 chói

than có thể đầu với mạch điện bên ngoài Đặc điểm là có thể thông qua

than đưa điện ở phụ hay suất điện động phụ vào mạch điện rotor đế cái

thiện tính nàng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công

máy, Khi máy làm việc bình thường dây quấn rotor được nối ngắn mạch

Nhược điểm so với động cơ rotor lồng sóc là giá thành cao, khó sử dụng ở

môi trường khắc nghiệt, dé cháy nổ

© Rotor lồng sóc : Kết cấu loại dây quấn này rất khác với dây quấn stator

Trong mỗi rãnh của lõi sắt rotor đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài

ta khỏi lõi sắt và được nối tất lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng

đồng hay nhôm làm thành một cái lồng mà người ta quen gọi là lồng sóc

2.2.3 Khe hở không khí

Vì rotor là một khối tròn nên khe hở đều Khe hở trong máy điện không đồng bộ

rất nhỏ để hạn chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới và như vậy mới có thể làm cho hệ số

công suất của máy cao hơn

—————=

Chương 2

cơ không đồng bộ là loại máy được dùng rộng rãi trong đời sống hằng ngày, động

cơ không đồng bộ ngày càng chiếm một vị trí quan trọng với nhiều ứng dụng trong công nghiệp, nông nghiệp và trong đời sống hằng ngày Vì những ưu điểm này nên

động cơ không dồng bộ được ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến hàng nghìn kW Trong công nghiệp, động cơ

không đồng bộ thường được dùng làm nguồn động lực cho các máy cán thép loại

vừa và nhỏ, cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ

So với máy điện DC, việc điều khiển may điện xoay chiếu gấp rất nhiều khó

khăn bởi vì các thông số của máy điện xoay chiều là các thông số biến đối theo thời gian, cũng như bản chất phúc tại về mật cau truc máy của động cơ điện xoay chiều

so với máy điện mái chiếu Chủ nến việc tách riêng điều khiển giữa m %& từ

thông để có thẻ điều Khuiẻn đạc lắp đi hỏi một hệ thống có thể tính toán cục x

và chính xúc trong việc qui dai vác giá trị xoay chiều về các biến đơn giản

Vì vậy, chủ đến pản đáy, phần lớn động cơ xoay chiều làm việc với các img dung

có tốc độ không đỏi do các phương pháp điều khiển trước đây ding cho may

thường đặt và có hiệu suất kém Động cơ không đồng bộ cũng không tránh khỏí nhược điểm này

2.4 Kết luận:

Với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật bán dẫn công suất cao và kỹ thuật vi xử

lý, hiện nay các bộ điều khiển động cơ không đồng bộ đã được chế tạo với đáp ứng tốt hơn, giá thành rẽ hơn các bộ điều khiển động cơ DC Do đó,động cơ không, đồng

bộ có thể thay thể được động cơ DC trong rat nhiều ứng dụng Dự kiến trong tương

lai gần , động cơ không đồng bộ sẽ được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các bộ truyền

động điều khiển tốc độ

Chương 2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

“ˆˆˆˆhh=—-ễ

3.1 Giới thiệu về biến tần nguồn áp điều khiển theo phương pháp V/f

Được sử dụng hầu hết trong các biến tần hiện nay Tốc độ của động cơ không đồng bộ

tï lệ trực tiếp với tần số nguồn cung cấp Do đó, nếu thay đổi tần số của nguồn cung cấp

cho động cơ thì cũng sẽ thay đổi được tốc độ đồng bộ, và tương ứng là tốc độ của động

cơ

Tuy nhiên, nếu chỉ thay đổi tan số mà vẫn giữ nguyên biên độ nguồn áp cấp cho động

cơ sẽ làm cho mạch từ của động cơ bị bão hòa Điều này dẫn đến dòng từ hóa tăng, méo

dạng điện áp và dòng điện cung cấp cho động cơ gây ra tổn hao lõi từ, tổn hao đồng trong dây quan stator Ngược lại, nếu từ thông giảm dưới định mức sẽ làm giảm khả năng mang, tải của động cơ

Vì vậy, khi giám tần số nguồn cung cấp cho động cơ nhỏ hơn tần số định mức thường,

đời hỏi phải giám điện áp V cũng cẤp cho động cơ sao chờ từ thông trong khe hở không

khí được giữ không đối khí động có làm việc với tần số cũng cấp lớn hơn tán số định

Giả sử động cơ hoạt động dưới tần số định mức (a<1) Từ thông động cơ được giữ

ở giá trị không đổi Do từ thông của động cơ phụ thuộc vào dòng từ hóa của động cơ,

nên từ thông được giữ không đổi khi dòng từ hóa được giữ không đổi tại mọi điểm làm việc của động cơ

Ta có phương trình tinh dong tir héa tại điểm làm việc định mức như sau:

Tuy nhiên trong thực tẾ, việc giữ từ thông không đối đói hói mạch điều khiển rất

phức tạp Nếu bỏ qua sụt áp trên điện trở và điện kháng tán mạch stafor, ta có thể xem

như U # E, Khi đó nguyên tắc điền khiến LÊ consL được thay báng phương pháp V/Econst

Trong phương pháp VT cảnst (ðại ngàu là V/Ð, như đã trình bảy ở tr

Vif duoc git Khong doi va bang gia tr ti sd này ở định mức,Cân lưu ý là k

tải tăng, đồng động cơ tầng làm gia tang sụt áp trên dién tro stator dan &

có nghĩa là từ thông động cơ giàn.Do đó động cơ không hoàn toàn làm việc ở chế đó tứ

thông không doi

Ta có công thức moruent định mức ứng với sơ đô đơn giản của động co:

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

——————==———

seinen

Khi thay các giá rị định mức bằng giá trị đó nhân với tỉ số a (aođm, äVớm, aX), Ta có

được công thức moment của động cơ ở tần số ƒ khác định mức:

2oan [Rị, BA Y() +05 0) 1 [ Rịy? 1 ( si ry?

Dựa theo công thức trên tr thấy, các pá tạ XỊ và X2” phụ thuộc váo tấn số, trong khi

RỊ lại là hằng số Như vậy, khí hoạt động ð tần số cao, giá trị XỊ+X2')>> Eị

Tuy nhiên, Khi hoạt động ở tần số thấp thì giá trị điện trở RJ/a sẽ tương đối lớn so

với giá trị của (NI Xà”, đần đến sụt áp nhiều ở điện trở stator khi moment tải lớn Điều này làm cho E bị giản và dần đến suy giảm từ thông và moment cực đại

Để bù lại sự suy giảm từ thông ở tần số thấp Ta sẽ cung cấp them cho động cơ một điện áp Uo để cung cấp cho động cơ từ thông định mức khi f0 Từ đó ta có quan hệ như

Sau:

U=Ue+Kf (14)

Với K là một hằng số được chọn sao cho giá trị U cấp cho động cơ bằng Uđm tai fam

Khi e>1 (§„), Điện áp được giữ không đổi và bằng định mức Khi đó động cơ hoạt

động ở chế độ suy giâm từ thông

Khi đó moment và moment cực đại của động cơ tại tần số f cung cấp sẽ là:

Chương 3

Rit [Ri +a2(xX,+X})

Sau đây là đồ thị biểu diển môi quan hé gata moment va dién áp theo lần số trong

phương pháp điều khiển V/t-const

Có nhiều phương pháp để điều khiển bộ nghịch lưu áp để tạo ra điện áp có biên độ

và tần số mong muốn cung cấp cho động cơ như : Phương pháp điều rộng xung

(SinPWM), Phương phap điều chế vector không gian ( Space VEBBD EU Trong nội

dùng này chúng ta khái quát phương pháp đó là : Phương pháp điểu rộng xung

(SinPWM)

ee

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ee

Phương pháp điều rộng xung SINPWM

Để tạo ra một điện áp xoay chiều bằng phương pháp SINPWM, ta sử dụng một tín

hiệu xung tam giác tần số cao đem $0 sánh với một điện áp sin chuẩn có tần số f Nếu

đem xung điều khiển này cấp cho một bộ biến tần một pha thì ngõ ra sẽ thu được một

dạng điện bẻ dạng điều rộng xung có tần số bằng với tần số nguồn sin mẫu và biên độ

hài bậo nhất phụ thuộc vết nguồn điện một chiều cung cấp và tỉ số giữa biên độ sting

sin mẫu và sóng mang Tần số sóng mang phải lớn hơn tần số của sóng sin mẫu Sau đây

là hình vẽ miêu tả nguyên lý của phương pháp diều rộng sin một pha:

Hinh 3.2 : Nguyên lý của phương pháp điều rộng sin

Như vậy, để tạo ra nguồn điện 3 pha dạng điều rộng xung, ta cần có nguồn sin 3 pha

điển như hình vẽ dưới đây:

mẫu và giản đồ kích đóng của 3 pha sẽ được biểu

thương 3

tri

4

Ta có công thức sau tính biên độ của hài bậc nhât:

nghịch lưu áp theo phương pháp điều rộng xung SINPWM, ta có thể đưa ra một thuật toán

điều khiển động cơ theo một tần số đặt cho trước,

Do động cơ được điều khiển vòng hở nên không thể đo đạc được tốc độ thực của động

cơ, nên ta hiểu tần số đặt ở đây là tần số nguồn sin điều rộng xung cấp cho động cơ

Trong trường hợp ta muốn cho động cơ đang ở trạng thái đứng yên chuyển sang chạy

ở tần số đặt thì phải thông qua một quá trình khới động mễm tránh cho động cơ khởi động lập tức đến tốc độ đại gầy ra đồng điện khỏi động lớn lun hỏng động cơ, Tần số nguồn

cung cấp Sẽ lãng, từ giá trị 0 (đưng yên) đến pra try đặt (tương ứng với biên độ tang tir VO

đến VỊEV0+K.frcg) Thời gián khởi động này về thay đói theo công suất cua tưng động cơ, Đối với động cơ công suất lớn thì thêi gián khởi động lâu hơn số với động cơ công suất

nhỏ.Thời gian khởi động của đang có thông thường được chọn từ 5 đến 10

Sau khi tần sổ nguồn đã đạt đến giả trị yêu cầu lúc đầu thì sẽ giữ nguy€

Trong quả trình động có đang chạy ôn dịnh mà có một nhụ cầu thay đổi tần số tỉ

một quá trình chuyên tần số từng bước thay vì nhảy ngay lập tức đến giá trị tần số xế:

mới

Khi muốn thay đổi chiều của động cơ cần phải đưa động cơ về tần số đủ nhỏ rôi sau

đó mới thực hiện việc đổi chiều quay (thay đổi thứ tự pha nguồn cấp cho động cơ) - tranh

hiện tượng moment xoắn có thể làm gãy trục động cơ và tăng dòng đột ngột

Khi muốn dừng động cơ thì phải hạ tần số từ giá trị hiện tại về giá trị 0 Thời gian hăm

này phụ thuộc vào quán tính quay của động cơ Khi muốn hãm nhanh có thể dùng các

phương pháp hãm như phương pháp hãm động năng (Dynamic Breaking) ~ có dùng điện

trở thắng

Như vậy có thể hình dung quá trình hoạt động của bộ điều khiển như sau:

po AN TOT NGHIEP

| Hình 3.4: Quá trình hoạt động của bộ điều khiển

Doan 1 ứng với khởi động động cơ ~ tần số tăng từ 0 đến giá trị đặt sau khoảng thời

gian khởi động (Tramp)

Đoạn 2 ứng với việc thay đổi tần sẻ khi động cơ đăng chạy ôn định

Đoạn 3 ứng với việc đổi chiều động có - đụ chúa làm hai giải down, Doan a ting voi giảm tần số về 0, Cuối đoạn Tạ sẽ tiền hành đạo thứ tự pha nguồn cùng cấp cho động cơ

về 0 sau khoảng thời gian đừng ( Eramp)-

3.7 Hiệu quả của phường pháp điều khiến :

Đối với phương pháp diều chế SINPWM, tại mỗi thời điểm mà một trong hai khoá

trên cùng một nhánh ở trạng thái ON thì biểu thức điện áp giữa mỗi pha và điểm trung tin

äo (O) có dang như sau:

Hình 4.1 Sơ đồ khối tổng quát

Chương 4

Nguồn +*l Mạch chỉnh |—x| Mạch công | _——>

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ieee ee

4.2 Chức năng các khối:

4.2.1 PC: Nhiệm vụ là lập trình xung kích cho bộ biến tần

4.2.2 ATS965290010m vụ là bộ tạo xung điều khiển phù hợp với qui luật mà mạch

công suất cân có đê tạo ra dạng sóng điện áp theo yêu cầu

4243 Mạch chỉnh lưu và lọc : Chức năng của khâu chỉnh lưu là biến đổi điện áp

xoay chiều thành điện áp một chiều

Các phương án khả thi:

«_ Chỉnh lưu có điều khiển

«_ Chỉnh lưu không điều khiển

Ngày nay đa số chỉnh lưn là không điều chính, vì điều chính điện áp một chiều

thống khi quả tải, Lùy theo nghịch lưu nguồn dòng hay nguồn áp mã bộ cổ

sé tao ra dong điện hái điệu áp tường, déi dn định.Do bộ biến tần ngu:

đùng chỉnh lưu không điều khiến, IC bn áp với ưu điểm là đơn giản

4.2.4 Mach công suắt:có nhiệm vụ biến đổi điện áp một chiều thành điện áp xo2z

chiều có tần số có thể thay đổi được, Điện áp một chiều được biến thành điện áp xoay chiều nhờ việc điều khiển mở hoặc khóa các van công suất theo một quy luật nhất định

Các phương pháp kha thi:

© Phương pháp điều chế độ rộng xung sin (Sin PWM-sin pulse width

modulation)

modulation)

Những kỹ thuật điều khiển được áp dụng cho bộ nghịch lưu áp như: kỹ thuật

điều chế độ rộng xung và các dạng cải biến của nó, kỹ thuật điều khiển vector

không gian có thể ứng dụng điều khiển cho bộ nghịch lưu áp

vấn đề giảm bớt tần số đóng ngất và giảm shốc điện áp trên lĩnh kiện công suất có ý

22

AN TOT NGHIEP

nghia quan trong nguồn điện một chiều thường sử dụng bằng điode, SCR,

Transistor với nhiều nhược dié

: dòng vào chứa nhiều sóng hài bậc cao, quá trình

chuyển mạch diễn ra chậm ĐỂ khắc phục nhược điểm trên, một trong các phương

pháp mới đó là kỹ thuật điều chế đùng sóng mang (carier based pulse width

modulation - CPWM)

4.2.5 Mạch lái:

Mạch lái để tạo trôi áp trong việc đóng ngắt các van công suất trong mạch

nghịch lưu, do tín hiệu ra của vi xử lý điều khiển đóng ngắt các khóa chỉ có giá trị

International Revtifice 1C nay 6 3 kénh output độc lập này sử dụng

mite (level shitting eireuitry) bằng tụ C để lái phía cao

Hình4.2:Sơ đồ khối của IC lái Trong suốt thời gian ƠN của Q2 chân § của Q1 có điện thế là ground Điều này cho

as Kh Iq2 được kích OFF và

phép tụ Cz được nạp (thông qua diode DI) đến giá trị Vai

Q1 được kích ON thì điện áp chân S của Q 1bất đầu tăng lên Tụ Cuoa lúc này đóng vai tro của nguồn phan exe, cungedp dong 481 4i phia cao QI

Chương 4

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Se

4.2.6 Mạch cách ly: Mach cách ly có nhiệm vụ cách ly giữa mạch công suất với

mạch điều khiển để bảo vệ mạch điều khiển

Các phương pháp khả thị:

Dùng biến áp xung nhiều cuộn dây phía thứ cấp, ta có thể kích đóng nhiều

transistor mắc nối tiếp hoặc song song.Trong trường hợp xung điều khiển có cạnh

tác động kéo dài hoặc tần số thấp, biến áp xung sớm đạt trạng thái bão hỏa và ngõ ra

của nó không phù hợp yêu cầu điều khiển Ngược lai opto gồm nguồn phát tỉa hồng

ngoại dùng diode (IR = LED) va mach thu ding phot

sistor J2o đó thỏa mãn

yêu cầu cách ly về điện đồng thời opte chịu được đồng ở lẫn số cao tốt hơn

máy biến Ap xuny

— chon opto để thiết kế mạch cách ty

Nguồn kích: nhiệm vụ tạo tà điện ấp DU để duy trì hoạt động cho mặcồ lá:

kích và vi điều khiên

Chương +