thiết kế hệ truyền động nâng hạ cơ cấu cầu trục, chương 8 pptx

Có nhiều ph-ơng pháp điều khiển đảm bảo cho động cơ KĐB, khi điều chỉnh tần số và điện áp, có khả năng quá tải cao hoặc giữ cho mômen tới hạn không đổi.. Một trong những ph-ơng pháp đó l

Chương 8:

Tổng hợp hệ thống

I Luật điều chỉnh và cấu trúc điều chỉnh.

Có nhiều ph-ơng pháp điều khiển đảm bảo cho động cơ KĐB, khi điều chỉnh tần số và điện áp, có khả năng quá tải cao hoặc giữ cho mômen tới hạn không đổi Một trong những ph-ơng pháp đó là luật điều chỉnh giữ cho từ thông động cơ không đổi trong khi điều chỉnh tần số và điện áp

1 Luật giữ từ thông không đổi

Thực tế ph-ơng pháp điều chỉnh tần số động cơ (đồng thời cũng phải điều chỉnh biên độ điện áp Stato đặt vào động cơ) thông qua từ thông động cơ có thể dùng mạch vòng điều chỉnh trực tiếp từ thông, hoặc cũng có thể dùng điều khiển gián tiếp thông qua các

đại l-ợng khác nh- tần số f1 , điện áp U1, dòng điện I1 và tần số

gắn vào stato động cơ có nhiều nh-ợc điểm nên thực tế th-ờng sử dụng các ph-ơng pháp gián tiếp

Đối với hệ biến tần nguồn dòng thì tốt nhất là áp dụng ph-ơng pháp điều khiển tần số dòng điện Bản chất của ph-ơng pháp này là

Từ kết quả thu đ-ợc từ lý thuyết ta có đ-ợc quan hệ giữa dòng stato và từ thông rôto:

2 s r m

rdm

L

Biểu thức trên có nghĩa là nếu muốn giữ từ thông không đổi

r=r dm =const, thì dòng điện stato phải đ-ợc điều chỉnh theo độ tr-ợt

 -u điểm của ph-ơng pháp này là: đơn giản, dễ thực hiện

mômen tới hạn (Mth), hệ số tr-ợt tới hạn (sth) và từ thông

động cơ đều không phụ thuộc vào tần số  đặc tính tĩnh của

động cơ sẽ chuyển dịch song song với nhau và không thay

đổi hình dạng khi điều chỉnh tần số Điều khiển giữ cho

r=r dm sẽ tận dụng đ-ợc công suất mạch từ là tối đa Hơn nữa, khi giữ biên độ từ thông roto không đổi thì vector từ thông roto và vector dòng điện roto luôn vuông góc với nhau trong không gian và do đó mômen điện từ của động cơ hoàn toàn tỷ lệ với biên độ dòng roto Điều này giống nh- quan hệ giữa mômen và dòng điện phần ứng trong động cơ một chiều kích thích động lập khi từ thông kích từ là định mức

 Nh-ợc điểm của ph-ơng pháp này là: Nêu giữ từ thông

động cơ ở vùng tần số thấp, khi mà sụt áp trên điện trở stato

có thể so sánh đ-ợc với sụt áp trên điện cảm tản mạch stato thì từ thông sẽ giảm và do đó mômen tới hạn sẽ giảm

2 Xây dựng nguyên lý cấu trúc điểu chỉnh.

Sơ đồ nguyên lý cấu trúc điều chỉnh giữ từ thông roto không

đổi nh- sau:

 Sơ đồ cấu trúc điều khiển gồm hai kênh điều khiển:

+ Kênh điều khiển biên độ bao gồm hai mạch vòng điều

chỉnh: mạch vòng điều chỉnh tốc độ và mạch vòng điều chỉnh dòng

của mạch vòng điều chỉnh dòng điện Tín hiệu ra của bộ điều chỉnh

+ Kênh điều khiển tần số thực hiện quan hệ:

m 2

f   

f2 : tần số tr-ợt (dấu + : ở chế độ động cơ; dấu -: ở chế độ máy phát)

Tín hiệu tỉ lệ với dòng điện lấy ra từ đầu ra bộ điều chỉnh tốc

Trong tr-ờng hợp tổng quát đại l-ợng cần điều chỉnh là:

1

2 1

+ Góc pha của vector dòng điện tổng stato với vector từ thông roto:

x

y

I

I arctg

1

1





Trong tr-ờng hợp dùng bộ biến tần nguồn dòng thì đại l-ợng

đảm nhiệm sẽ đ-ợc đề cập đến ở ch-ơng 6 Vì vậy ta sẽ tiến hành tổng hợp bộ điều chỉnh dòng điện R i và bộ điều chỉnh tốc độ R theo kênh 1.

D

f1 A

D

D A

Ft

+fm

f2

Idw

U w

U 

Id

Căn cứ vào biểu thức tính toán mômen và dòng điện ta có thể thành lập đ-ợc sơ đồ cấu trúc của hệ thống:

) ( F T

1 L

s

2 r m

rdm

2 S s M M 2 r

2 s

2 s s r

2

T 1

I.

R

L 2

3









a Cấu trúc khai triển của mạch vòng dòng điện stato

Sơ đồ cấu trúc tổng quát mạch vòng điều chỉnh dòng điện nh- sau:

Để đơn giản, nếu coi rằng khe hở không khí giữa stato và roto

là đều, sự biến thiên của tải đ-ợc phản ánh ở trên điện trở t-ơng

đ-ơng trong mạch roto và dây quấn stato nối hình sao thì căn cứ vào sơ đồ thay thế của động cơ KĐB ta có mô hình nh- sau:

Trong đó :

Id

Ri CL+ĐK NL+ĐC KĐBPhụ tải

Ld,Rd

Irđ

Ud

Uđk CL+ĐK

Ri

Ld Rd 2L1t 2R1 2L2t 2R2/s

Id

Iđo

+ Ld, Rd: điện cảm, điện trở cuộn kháng lọc (của mạch một

chiều trung gian)

+ CL + ĐK: là khối chỉnh l-u và điều khiển

 Ta có hàm truyển đạt của bộ chỉnh l-u:

cl

CL dk

d DK CL

T p

K U

U W

1

Ư









TCL=

2

vo

Việc tổng hợp chính xác mạch vòng dòng điện rất phức tạp, vì thành phần điện trở của vòng dòng điện phụ thuộc vào hệ số tr-ợt s Do vậy, một cách gần đúng ta bỏ qua các thành phần điện trở điện kháng quy đổi từ roto về stato

Ta đặt:

t d

d

L L

L

R R

R

1

1

2

2













pT 1

R / 1 pL R

U I











  R

L T

=> Sơ đồ cấu trúc dạng khai triển mạch vòng dòng điện.Uiđ + Uir Uuđk Uud





 pT 1

R / 1

-Uiđo

Uid

i

R

CL

CL

pT 1

K



Ki

b Cấu trúc khai triển của mạch vòng điều chỉnh tốc độ

+ Mômen điện từ ở chế độ tĩnh có dạng

2 2

2 2 2

2

).

( 1

' 2

3

s s M M r

s

s s

m K F I

T

I R

L p











gian mạch roto

Từ đó ta có sơ đồ cấu trúc dạng khai triển mạch vòng tốc độ nh- sau:

Từ sơ đồ ta nhận thấy có hai khâu phi tuyến:

+ Khâu tính mômen điện từ

Vì vậy để dễ dàng trong việc tổng hợp các bộ điều chỉnh, ta tiến hành tuyến tính hoá hệ thống và sau đó áp dụng các chuẩn tối -u để thiết kế các bộ điều chỉnh tuyến tính

sdm

sdm Fi

s i

I K F



 )   (

 Tuyến tính hoá biểu thức tính mômen động cơ (tại điểm làm việc định mức):

s s

s s

I I

M M



















B T 1

I 2 R

Lm 2

3 I

M

A ) T 1

(

T 1

I R

Lm 2

3 M

2 r

2 sdm

sdm sdm r

2 s

2 2 r

2 sdm

2 r

2 sdm 2

sdm r

2 s

































* Sơ đồ cấu trúc dạng khai triển các mạch vòng dòng điện và

tốc độ sau khi đã tuyến tính hoá (bỏ qua hệ số thời gian điện từ)

IS2

+

-MC

IS -U 

Uiđ

Id

S

U đ

Ri





 pT 1 pT 1

R / K

CL

CL



3 2

FM

X

X

r

2 m

R

L 2

3

Jp 1





 pT 1 K

Kd0

Fi()

+

IS

Id

M C

S

U đt



Kd0

RI

R  1  pT 1  pT

R / K

CL

I CL



3 2

B

KFi

A







pT

1

K

Jp 1