Đề tài :Thiết kế bộ biến đổi điện tử công suất ứng dụng cho truyền động di chuyển của xe vận chuyển tự hành doc

Đồ án tốt ngiệp  Đề tài :Thiết kế bộ biến đổi điện tử công suất ứng dụng cho truyền động di chuyển của xe vận chuyển tự hành 5 Đồ án tốt ngiệp BỘ LAO ĐỘNG -TB VÀ XÃ HỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Thăng Hệ đào tạo: Chính quy. Lớp: ĐHLT Điện A – K2 Ngành: Công nghệ Kỹ Thuật Điện. Khoa: Điện. 1.Tên đề tài: “Thiết kế bộ biến đổi điện tử công suất ứng dụng cho truyền động di chuyển của xe vận chuyển tự hành”. 2. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: 2.1. Số liệu cho ban đầu: Được lấy từ quá trình khảo sát máy. 2.2. Nội dung thực hiện: 2.2.1. Tổng quan về xe vận chuyển tự hành. 2.2.2. Phân tích lựa chọn phương án truyền động và bộ biến đổi điện tử công suất cho xe vận chuyển tự hành. 2.2.3. Thiết kế bộ biến đổi điện tử công suất cho truyền động di chuyển cho xe vận chuyển tự hành theo bảng số liệu. 2.2.4. Xét đặc tính ổn định của hệ truyền động. 3. Ngày giao nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp: Ngày 8 tháng 2 năm 2011. Trưởng bộ môn Giáo viên hướng dẫn chính (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) 6 Đồ án tốt ngiệp Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp đã được hội đồng thi tốt nghiệp của khoa thông qua. Ngày tháng 4 năm 2011 Chủ tịch hội đồng Bảng thông số xe nâng tự hành điện tự động hiệu FEELER - Đài Loan Tải trọng nâng Kg 2950 Chiều cao nâng thấp nhất H1(m) 3- 6 Chiều cao cabin xe H3(m) 2,13 Chiều dài xe L2(m) 1,15 - 1,22 Tốc độ xe nâng Km/h 13 - 15 Động cơ nâng Kw 8,2 Điện áp nguồn ắc quy V 48 Động cơ chạy xe 5Kw - 48V - 60A 7 Đồ án tốt ngiệp DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Chương I. TỔNG QUAN VỀ XE NÂNG CHUYỂN TỰ HÀNH 16 Hình 1.1. Xe nâng tự hành bằng tay siêu thấp 16 Hình 1.2. Xe nâng tự hành bằng tay cao 17 Hình 1.3. Xe nâng tự hành được truyền động bằng động cơ Diezel 18 Hình 1.4. Xe nâng điện bán tự động 19 Hình 1.5. Xe nâng tự hành điện tự động 19 Hình 1.6. Xe nâng tự hành điện 20 Hình 1.7. Kích thước và đồ thị xe nâng tự hành được truyền động bằng động cơ một chiều kích từ nối tiếp 22 Hình 1.8. Các thiết bị cơ bản của xe nâng chuyển được truyền động bằng động cơ một chiều kích từ nối tiếp 22 Hình 1.9. Sơ đồ nguyên lý động cơ điện một chiều KTNT 26 Hình 1.10. Sự phụ thuộc giữa từ thông và dòng phần ứng (cũng là dòng kích từ) động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 26 Hình 1.11. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 27 Hình 1.12. Ảnh hưởng của mạch phần ứng tới đặc tính cơ của động cơ điện một chiều 28 Chương II. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG VÀ BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHO XE NÂNG CHUYỂN TỰ HÀNH 30 Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý mạch điện khống chế hệ truyền động di chuyển xe nâng điều khiển bằng điện trở 31 Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động di chuyển xe nâng điều chỉnh tốc độ bằng điện trở mạch phần ứng 32 8 Đồ án tốt ngiệp Hình 2.3. Đặc tính khởi động động cơ một chiều kích từ nối tiếp qua 2 cấp điện trở phụ 32 Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ nối tiếp 33 Hình 2.5. Sơ đồ thay thế động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 33 Hình 2.6. Sơ đồ cấu trúc Matlab hệ truyền động di chuyển xe nâng khởi động và điều chỉnh tốc độ bằng điện trở mạch phần ứng 35 Hình 2.7. Đường đặc tính tốc độ và dòng điện khi động cơ khởi động qua 2 cấp điện trở phụ 35 Hình 2.8. Đường đặc tính tốc độ và dòng điện phần ứng khi động cơ làm việc với cấp điện trở Rf 1 trong mạch phần ứng 36 Hình 2.9. Nguyên lý băm xung một chiều (BXMC) 37 Hình 2.10. Băm xung một chiều nối tiếp 39 Hình 2.11. Băm xung một chiều song song 40 Hình 2.12. Băm xung một chiều nối tiếp – song song 42 Hình 2.13. Băm xung một chiều đảo chiều sơ đồ cầu 44 Hình 2.14. Băm xung một chiều đảo chiều, điều khiển riêng 45 Hình 2.15. Băm xung một chiều đảo chiều điều khiển đối xứng 46 Hình 2.16. Băm xung một chiều đảo chiều điều khiển đối xứng 47 Hình 2.17. Băm xung một chiều đảo chiều, điều khiển không đối xứng luật điều khiển tạo chiều dòng điện tải dương 48 Hình 2.18. Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển băm xung một chiều đảo chiều sử dụng phương pháp điều khiển không đối xứng 49 Chương III. THIẾT KẾ MẠCH LỰC 50 Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý mạch BXMC nối tiếp 51 Chương IV. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 52 Hình 4.1. Nguyên lý điều khiển băm áp một chiều 53 Hình 4.2. Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển băm xung một chiều kiểu PWM 54 Hình 4.3. Sơ đồ tạo xung tam giác một cực tính 55 Hình 4.4. Mạch so sánh hai cổng bằng KĐTT 57 Hình 4.5. Driver M57957L dùng cho điều khiển IGBT 59 9 Đồ án tốt ngiệp Hình 4.6. Điện trở hạn chế dòng điều khiển 59 Hình 4.7. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ di chuyển xe nâng tự hành 61 Chương V. XÉT ĐẶC TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG 61 Hình 5.1. Đặc tính cơ bộ băm áp một chiều (dòng điện liên tục) 62 Hình 5.2. Sơ đồ khối của hệ thống với các khâu phản hồi 64 Hình 5.3. Sơ đồ khối của hệ thống khi chỉ có khâu phản hồi âm tốc độ 64 Hình 5.4. Đặc tính quá độ dòng điện 67 Hình 5.5. Hệ điều tốc hai mạch vòng tốc độ quay và dòng điện 68 Hình 5.6. Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống 68 Hình 5.7. Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống điều tốc hai mạch vòng 70 Hình 5.8. Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của mạch vòng dòng điện 70 Hình 5.9. Mạch vòng dòng điện kín 71 Hình 5.10. Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của mạch vòng tốc độ quay và xử lý gần đúng của nó (bỏ qua nhiễu phụ tải) 72 Hình 5.19. Sơ đồ cấu trúc Matlab của hệ thống 74  10 Đồ án tốt ngiệp DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT TT KÝ HIỆU GIẢI THÍCH 1. BXMC Băm xung một chiều 2. Tr Tranzitor 3. PWM Bộ điều chế độ rộng xung 4. IGBT Tranzitor có cực điều khiển cách ly 5. U cđ Điện áp chủ đạo 6. U rc Điện áp tựa răng cưa 7. U đk Điện áp điều khiển 8. KĐTT Khuếch đại thuật toán 9. PI Bộ điều chỉnh tích phân tỷ lệ 10. ĐC Động cơ 11. BT Tranzitor công suất 12. KTNT Kích từ nối tiếp 11 Đồ án tốt ngiệp MỤC LỤC Trang TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 12 Đồ án tốt ngiệp LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay trong các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp, các phân xưởng hay các công trường xây dựng…Hệ thống nâng – vận chuyển đóng vai trò hết sức quan trọng. Với nhiều hình thức và phương tiện đa dạng từ thô sơ đến hiện đại như thang máy, cầu trục, xe cẩu, xe con, băng chuyền, băng tải… đã nâng cao năng suất vận chuyển và giảm thiểu sức lao động cho con người. Xe nâng chuyển tự hành đã xuất hiện từ lâu và hiện nay nó là một trong những phương tiện vận chuyển hàng hóa rất thuận lợi và hiệu quả. Xe có thể nâng nhiều chủng loại hàng hoá khác nhau với yêu cầu chất lượng nâng chuyển khá cao. Đây là loại phương tiện rất linh hoạt, di chuyển nâng tải không theo một lộ trình nhất định mà do con người điều khiển, vì thế xe nâng tự hành có thể di chuyển đến những nơi mà các phương tiện vận tải khác không thể đến được. Với những ưu việt đó nên xe nâng tự hành liên tục được các nhà sản xuất trong nước và trên thế giới không ngừng cải tiến và nâng cấp từ đặc tính kỹ thuật đến mẫu mã. Tuy nhiên khi thiết kế loại phương tiện này người ta đặc biệt quan tâm đến các vấn đề như sử dụng năng lượng gì, tiêu hao về năng lượng thế nào và ảnh hưởng của nó tới môi trường sống của con người. Có nhiều loại xe nâng nhưng loại xe nâng điện được đánh giá là có triển vọng tốt trong tương lai vì nó được sử dụng nguồn năng lượng sạch và môi trường hoạt động của nó khá đa dạng. Tuy vậy nó gặp phải vấn đề là sử dụng nguồn điện từ ắc quy, có công suất nhỏ, phải nạp điện thường xuyên, trong khi đó các hệ thống truyền động điện cho loại xe này hiện nay còn sử dụng các bộ biến trở để khởi động và điều chỉnh tốc độ xe, làm tổn thất năng lượng điện rất lớn. Việc hạn chế tối đa tổn thất năng lượng, nâng cao đặc tính kỹ thuật của hệ thống, đáp ứng được yêu cầu công nghệ hiện nay là vấn đề đang được quan tâm. Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, em được giao đồ án tốt ngiệp với nhiệm vụ “Thiết kế bộ biến đổi điện tử công suất ứng dụng cho truyền động di chuyển của xe nâng chuyển tự hành ”. Nội dung đồ án được chia làm 5 chương: 13 Đồ án tốt ngiệp Chương 1: Tổng quan về xe nâng chuyển tự hành. Chương 2: Lựa chọn phương án truyền động và bộ biến đổi điện tử công suất cho xe nâng chuyển tự hành. Chương 3: Thiết kế mạch lực. Chương 4: Thiết kế mạch điều khiển. Chương 5: Xét đặc tính ổn định của hệ truyền động. Với sự cố gắng của bản thân cùng sự hướng dẫn của các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo - Thạc sỹ Trần Duy Trinh đã trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Mặc dù đã hết sức cố gắng để cuốn đồ án được hoàn chỉnh, song chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Nguyễn Văn Thăng 14 [...]... tay, xe truyn ng bng ng c diezel, xe truyn ng bng ng c kớch t ni tip Xe bỏn t ng hoc xe t ng khụng cú cu khỏc vi xe cú cu, tuy nhiờn b phn chuyn ng cú cỏc b phn chớnh sau: ng c, c quy, hp s, cu sau, cỏc bỏnh xe trc, bỏnh xe sau, h thng iu khin, h thng ốn v tớn hiu bỏo ng c, c quy ca xe nõng t hnh cú trng lng ln nờn thng c b trớ phớa sau xe, cũn cng nõng v tr nõng nm phớa trc nhm cõn bng cho xe khi xe. .. Hộp đựng ăcquy Càng Bánh hơi Cng nõng Hình 1.6 Xe nâng tự hành đợc truyền động bằng động cơ một chiều KTNT Hp ng c quy Bỏnh hi Hỡnh 1.6 Xe nõng t hnh c truyn ng bng ng c mt chiu KTNT 21 ỏn tt ngip Hỡnh 1.7 Kớch thc v th xe nõng t hnh c truyn ng bng ng c mt chiu KTNT Xớch kộo c quy ng c di chuyn xe ng c chy xe nõng ng c nõng Hỡnh 1.8 Cỏc thit b c bn ca xe nõng - chuyn c truyn ng bng ng c mt chiu KTNT... xớch lm cho cng nõng nõng, h lờn xung Hin nay xe nõng t hnh cú cu to hỡnh dỏng khỏ a dng ph thuc vo tng hóng, tng nc sn xut 1.2.2 c dim c trng cho ch lm vic ca xe nõng t hnh Mt s c im c trng cho ch lm vic ca xe: Ti trng khụng c nh, ng c truyn ng cho xe cú mụmen thay i theo ti trng rt rừ rt Trong h truyn ng, cỏc c cu ca xe nõng yờu cu quỏ trỡnh tng tc v gim tc xy ra phi ờm, c bit l i vi cỏc loi xe dựng... hnh Yờu cu cú linh hot cao trong di chuyn Vỡ th vic trang b in cho h truyn ng xe nõng phi c c lp vi cỏc h truyn ng xung quanh Thng truyn ng cho xe l ng c xng, ng c diezel, ng c in mt chiu i vi xe truyn ng bng ng c t trong ch dựng hot ng iu kin ngoi tri vỡ nú gõy ting n, tn hao nhiu nhiờn liu xng du, c bit l nú thi khớ gõy ụ nhim mụi trng iu ny khụng thớch hp cho xe nõng hot ng cỏc siờu th, th vin,... chng trỡnh chin lc ca th k mi Xe nõng t hnh in c truyn ng bng ng c mt chiu kớch t ni tip Ngun nng lng chớnh cp cho xe di chuyn v nõng h c ly t ngun in mt chiu np sn trong c quy Loi xe ny cú th thc hin nõng ti trng t 18 ỏn tt ngip 2 5 tn Thng s dng ngun c quy cú in ỏp t 24V n 110V Xe nõng bng in cú loi bỏn t ng tc l ch thc hin truyn ng nõng hoc ch thc hin truyn ng cho xe chy nhm hn ch tn hao nng lng... hn ch ca xe truyn ng bng ng c diezel ú l ớt gõy ting n, ớt gõy ụ nhim mụi trng, rt phự hp vi mụi trng lm vic trong nh Mt vn rt quan trng na l nú s dng ngun nng lng nhõn to rt cú trin vng, trong tng lai ngun nng lng ny s di do hn Mt s xe nõng chuyn t hnh bng in s dng ng c in truyn ng: Xe nõng in bỏn t ng: Ngun in mt chiu t c quy c cp cho ng c, ng c c dựng nõng, khụng cú ng c dựng di chuyn xe Ti trng... Chớnh vỡ vy nờn cu to ca cỏc loi xe nõng t hnh cng rt a dng 1.1.1 Xe nõng t hnh bng tay Xe nõng t hnh bng tay di chuyn v nõng hng bng lc ca tay ngi iu khin thụng qua h thng thy lc Ti trng nõng khụng ln, di chuyn chm, lm vic trong phm vi hp, phi cn n sc ngi Loi xe nõng ny c dựng cỏc phõn xng, nh mỏy sn xut nh: phõn xng sn xut giy, nh mỏy ng, nh mỏy dtLoi xe ny cú bỏnh xe n hoc kộp bng nha PU hoc Nylon;... = Trong ú: (1.15) Fc Rb [ N m] i. (1.16) i t s truyn - hiu sut ca h truyn ng; v - tc di chuyn theo phng ngang ca xe Chng II LA CHN PHNG N TRUYN NG V B BIN I IN T CễNG SUT CHO XE NNG CHUYN T HNH Xe nõng chuyn t hnh cú hai dng truyn ng chớnh: Truyn ng chy xe v truyn ng nõng h Nhng yờu cu c bn ca h truyn ng cho xe nõng l: - Cu to ca h iu khin n gin, tn hao nng lng ớt - Cỏc phn t cú tin cy cao, n gin... dng cho truyn ng di chuyn ca xe nõng t hnh 2.1 H truyn ng di chuyn xe nõng iu khin bng in tr 2.1.1 S nguyờn lý Chỳ thớch: M1 ng c truyn ng nõng ti (thụng qua h thng thu lc) M2 ng c truyn ng chy xe nõng c iu chnh tc bng in tr ni tip vi phn ng ng c v c hóm bng phanh hóm in t (FT) UN - Ngun mt chiu cp cho h thng bng ngun in c quy cú in ỏp t 24 ữ 72V Rf1, Rf2 - Cỏc cp in tr khi ng v iu chnh tc ng c xe. .. trng do khớ t t ng c diezel thi ra iu ny lm hn ch phm vi hot ng ca xe 17 ỏn tt ngip ốn pha + ốn tớn hiu Vụ lng iu khin Khung nõng Bỏnh lp Bánh lốp Cng nõng Hỡnh 1.3 Xe nõng t hnh c truyn ng bng ng c Diezel 1.1.3 Xe nõng t hnh bng in Xe nõng t hnh bng in c s dng khỏ ph bin c bit l nhng ni cn yờn tnh trong lao ng, m bo mụi trng khụng b ụ nhim Ngoi ra cũn c s dng nhng ni cú ngun in di do m ngun xng du . về xe vận chuyển tự hành. 2.2.2. Phân tích lựa chọn phương án truyền động và bộ biến đổi điện tử công suất cho xe vận chuyển tự hành. 2.2.3. Thiết kế bộ biến đổi điện tử công suất cho truyền động. Đồ án tốt ngiệp  Đề tài :Thiết kế bộ biến đổi điện tử công suất ứng dụng cho truyền động di chuyển của xe vận chuyển tự hành 5 Đồ án tốt ngiệp BỘ LAO ĐỘNG -TB VÀ XÃ HỘI CỘNG HÒA. “Thiết kế bộ biến đổi điện tử công suất ứng dụng cho truyền động di chuyển của xe nâng chuyển tự hành ”. Nội dung đồ án được chia làm 5 chương: 13 Đồ án tốt ngiệp Chương 1: Tổng quan về xe nâng chuyển