Ch-ơng 3 Tổng hợp hệ thống 1. Tổng hợp mạch vòng dòng điện R I Sơ đồ cấu trúc của mạch vòng dòng điện stato là: Trong đó: + L f , R f : Điện cảm và điện trở mạch lọc + s L ,R s : Điện cảm tản và điện trở một pha stato + Toàn bộ phần roto thay thế bằng một nguồn sức điện động *) Mạch lọc và mạch stato có thể đ-ợc mô tả bởi hàm truyền: S 01 (p)= Tp+ K = Lp+R 1 1 Với R=R f + 2R s và K= R 1 L=L f + 2 s L và T= R L *) Bộ biến đổi là biến tần có hàm truyền gần đúng là: S 02 (p)= p.b1 K b *) Hàm truyền của bộ chuyển đổi S is là: S ís (p)= p+ K i i 1 Khi đó sơ đồ đ-ợc biến đổi thành *) Hàm truyền của đối t-ợng điều chỉnh là S i (p)= S 01 (p). S 02 (p). S ís (p) Do b và i là rất nhỏ nên ta có thể coi hàm truyền của đối t-ợng điều chỉnh là: S 0i (p)=K s . )Tp+)(p+( si 11 1 Trong đó: T= R L ; si = b .p+ i ; K s = R K.K ib Khi đó sơ đồ khối là: áp dụng tiêu chuẩn môdun tối -u ta xác định đ-ợc: R si (p)= Tp Tp1 K r Trong đó: K r = sis .K2 T R = T. Khi đó ta đ-ợc hàm truyền hở của mạch vòng tốc độ là: F 0 = sis .K T 2 . Tp Tp1 . )Tp+)(p+( si 11 1 = )p1(p 1 F K = 0 0 F1 F = 22 pp1 1 với = si 2. Tổng hợp mạch vòng tốc độ R Nếu ta coi đã bù hết qúa trình điện tử và điện từ của động cơ trong mạch vòng dòng điện thì khi đó trong mạch vòng tốc độ sẽ chỉ còn phần cơ của động cơ khi đó ta có: Toàn bộ mạch vòng dòng điện cũng nh- stato động cơ đ-ợc thay bằng khâu có hàm truyền theo tiêu chuẩn môđun tối -u là: W(p)= 2 2 sisi p2p21 1 Do hằng số thời gian của mạch vòng dòng điện là bé nên khi đó ta có thể bỏ đi khâu bậc 2. Hàm truyền có dạng: W(p)= p21 1 si Trong ph-ơng pháp điều khiển giữ từ thông roto không đổi ta có: M = 2 ssmms 2 r 2 s 2 ss r m I)(F.K T1 I R L 2 3 Khi đó sơ đồ mạch vòng tốc độ có dạng: Mô hình chứa nhiều khâu phi tuyến phức tạp nên việc tổng hợp mạch vòng điều chỉnh mômen là khó khăn, ta có thể đơn giản hoá nh- sau: Hằng số thời gian mạch vòng điều chỉnh mômen lớn, hằng số thời gian mạch vòng dòng điện nhỏ, vì vậy khi khảo sát ta có thể thay mạch vòng điều chỉnh mômen bằng khâu quán tính bậc nhất có tần số cắt đại diện = 2. si . Vậy ta có mạch vòng tốc độ: K + 1 p T 2 1 U Uđ - R + 1 p si Mc - Jp 1 Mô hình toán học của máy phát tốc: F = pT1 K Do hằng số thời gian Tc lớn do vậy tổng hợp mạch vòng dòng điện theo tiêu chuẩn tối -u đối xứng: Ta có: S 0 = pT1 K . p21 1 si . Jp 1 Do T si và T là những khâu có hằng số thời gian nhỏ, đặt T' s =2.T si +T ta có: S 0 (p) = pT'1 K s . Jp 1 Chọn bộ điều chỉnh tốc độ kiểu PI : F = pKT pT1 0 0 F (p) = )p(S).p(R1 )p(S).p(R = K)pT1()pT'1.(pJKT K)pT1( 0s 2 0 0 = KpKTpJKTpT'JKT K)pT1( 0 2 0 3 s0 0 = 1pTp K JKT p K T'JKT )pT1( 0 2 0 3 s0 0 Trong đó: a 3 = K T'JKT s0 , a 2 = K JKT 0 , a 1 = T 0 , a 0 =1 Ta có : a 12 - 2a 0 a 2 = 0, a 22 - 2a 1 a 3 = 0 suy ra: K I = J T'K.2 s ,T I = 4T's Xét sự ổn định của hệ đối với nhiễu loạn phụ tải M C : = (. pT1 K . p21 1 si . R - M C ). Jp 1 (1+. pT1 K . R . p21 1 si . Jp 1 ) = - Jp M C C M = )R Jp 1 p21 1 pT1 K 1(Jp 1 si C M = - R pT1 K Jp 1 . Ta có R là khâu PI nên : 0p lim C M = 0p lim R pT1 K Jp 1 = 0 Vậy khi Rlà khâu PI thì tín hiệu ra không phụ thuộc vào nhiễu loạn của phụ tải Mc. 3. Tính toán tham số mạch vòng dòng điện và mạch vòng tốc độ Do mạch vòng dòng điện nằm biến trong biến tần nên ta không phải tính toán tham số, ta chỉ phải tính toán tham số của khâu R . Theo trên ta có khâu điều chỉnh tốc độ là khâu PI với các tham số đ-ợc tính toán d-ới đây: J = J đ + J c = 0.2 + 0.008 = 0.208 kGm K = dm 10 = 104,72 10 = 0,095 Hằng số thời gian si đ-ợc tính là: si = b + i Trong đó: b là h/s thời gian bộ biến đổi, 2. b = 12 1 T n (T n là chu kì điện áp nguồn, T n = 0.02s), b = 0.00083 s. i là thời gian lấy mẫu dòng điện: i =1 ms = 0.001s si = b + i =0.001 + 0.0008 = 0.0018 s T : Hằng số thời gian khâu phản hồi dòng điện, T = 10ms = 0.01s T' s =2.T si +T = 0.0136 s K I = J T'K.2 s = 0.013 T I = 4T's = 0.054 s . tử và điện từ của động cơ trong mạch vòng dòng điện thì khi đó trong mạch vòng tốc độ sẽ chỉ còn phần cơ của động cơ khi đó ta có: Toàn bộ mạch vòng dòng điện cũng nh- stato động cơ đ-ợc thay. truyền gần đúng là: S 02 (p)= p.b1 K b *) Hàm truyền của bộ chuyển đổi S is là: S ís (p)= p+ K i i 1 Khi đó sơ đồ đ-ợc biến đổi thành *) Hàm truyền của đối t-ợng điều chỉnh là S i (p)= S 01 (p) Ch-ơng 3 Tổng hợp hệ thống 1. Tổng hợp mạch vòng dòng điện R I Sơ đồ cấu trúc của mạch vòng dòng điện stato là: Trong đó: + L f , R f : Điện