Nghiên cứu xây dựng hệ thực nghiệm biến tần động cớ điện xoay chiều, phục vụ cho công tác đào tạo nghề điện công nghiệp của khoa điện, trường cao đẳng nghề Yên Bái

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ : CẤN THỊ VÂN TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỰC NGHIỆM BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU, PHỤC VỤ CHO CÔNG TÁC ĐÀO TẠO NGHỀ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP CỦA KHOA ĐIỆN, TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ YÊN BÁI Chuyên ngành: TỰ ĐỘNG HÓA Mã số: 60.52.02.16 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT PHÕNG QUẢN LÝ ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN VĂN VỲ KHOA ĐIỆN TRƢỞNG KHOA Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Thái nguyên - 2014 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ii LỜI CAM ĐOAN Tên là: Cấn Thị Vân Sinh ngày 10 - 11 - 1986 Học viên lớp cao học khoá 14 - Tự động hố - Trƣờng Đại học Kỹ Thuật Cơng Nghiệp Thái Nguyên – Đại học Thái Nguyên Hiện công tác khoa Điện trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái Tôi cam đoan toàn nội dung luận văn làm theo định hƣớng giáo viên hƣớng dẫn, khơng chép ngƣời khác Các phần trích lục tài liệu tham khảo đƣợc luận văn Nếu có sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm Tác giả luận văn Cấn Thị Vân Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi MỞ ĐẦU Mục tiêu luận văn Đối tƣợng nghiên cứu Ý nghĩ khoa học thực tiễn đề tài Kết cấu luận văn luận văn CHƢƠNG 1:THỰC TRẠNG VÀ YÊU CẦU ĐÀO TẠO NGHỀ ĐIỆN CỦA TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ YÊN BÁI 1.1 Giới thiệu chung trƣờng Cao đằng nghề Yên bái 1.1.1 Quá trình phát triển trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái 1.2 Các ngành nghề đào tạo Nhà trƣờng 1.3 Chƣơng trình đào tạo nghề điện cơng nghiệp 1.3.1 Nhu cầu lao động xã hội với nghề điện công nghiệp tỉnh Yên Bái tỉnh lân cận 1.3.2 Chƣơng trình đào tạo nghề điện CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 18 2.1 Điều chỉnh tốc độ động không đồng ba pha 18 2.3 Điều khiển định hƣớng theo từ trƣờng (FOC) 27 2.3.2 Cấu trúc hệ điều khiển tựa theo từ thông rotor 32 2.4 Kết luận chƣơng 37 CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG BẰNG MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM 39 3.1 Đặt vấn đề 39 3.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống truyền động BĐTS- ĐCKĐB 40 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iv 3.3 Kiểm tra chất lƣợng mô 41 3.3.1 Xây dựng mơ hình mô 41 3.3.2 Kết mô 43 3.3.3 Nhận xét: 49 3.4 Đánh giá kết thực nghiệm: 50 3.4.1 Cấu hình thực nghiệm điều khiển trung tâm thí nghiệm 50 3.4.3 Nhận xét 57 3.5 Kết luận chƣơng 57 CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG BÀI THỰC NGHIỆM BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU BA PHA 58 4.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý thí nghiệm 59 4.3 Chọn thiết bị bố trí thiết bị thí nghiệm 62 4.4 Nội dung thí nghiệm 66 4.4.1 Bài số : Điều khiển tốc độ động thay đổi tần số 66 4.4.2 Bài số : Điều khiển hệ thống chế độ điều khiển vector 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 Kết luận: 70 Kiến nghị: 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU Ý NGHĨA UBND Ủy Ban Nhân Dân BLĐTBXH Bộ lao động thƣơng binh xã hội CL Chỉnh lƣu NL Nghịch lƣu BĐTS Bộ biến đổi tần số ĐCKĐB Động không đồng ba pha rotor lồng sóc ĐCA Bộ điều chỉnh biên độ điện áp nghịch lƣu SI Sensor đo dòng điện TG Sensor đo tốc độ BĐD Biến đổi dòng TĐĐMC Truyền động điện chiều ĐCVTKG Điều chế vectơ không gian ĐCXCBP Động xoay chiều pha ĐTĐK Đối tƣợng điều khiển KĐB Không đồng XL Khâu gia công tín hiệu dịng điện tốc độ động THĐ Tín hiệu đặt ĐTS Đặt tần số nghịch lƣu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền động BĐTS – ĐCKĐB 18 Hình 2.2: Cấu trúc điều khiển vô hƣớng hệ BĐTS - ĐCKĐB 22 Hình 2.3 Cấu trúc hệ Điều khiển vectơ động KĐB 25 Hình 2.4 Mơ tả vector dịng điện stator 28 Hình 2.5:Vetor dịng stator hệ tọa độ cố định αβ hệ tọa độ quay dq 29 Hình 2.6: Thu thập giá trị thực thành phần dòng isd, isq 31 Hình 2.7 Cấu trúc kinh điển hệ TĐĐXCBP điều khiển kiểu T4R 32 Hình 2.8: Hệ TĐĐXCBP điều khiển kiêu T4R hệ tọa độ dq 34 Hình 2.10 Vectơ dịng stator động đồng làm việc 37 Vùng làm việc có tốc độ lớn tốc độ quay danh định cách đặt isd < (giảm từ thông cực ) 37 Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ hệ thống 40 Hình 3.2: Cấu trúc mơ hệ thống BĐTS - ĐCKĐB 41 Hình 3.3: Khối động xoay chiều ba pha 42 Hình 3.4: Cấu trúc khối điều khiển vectơ (vector control) 42 Hình 3.5: Cấu trúc khối điều khiển tốc độ (speed control) 43 Hình 3.6: Điện áp tức thời biến tần tần số 50HZ 43 Hình 3.8 : Mơ men điện từ tần số 50HZ 44 Hình 3.9: Điện áp biến tần không tải tần số 15HZ 45 Hình 3.10: Tốc độ động tần số 15HZ 45 Hình 3.10: Tốc độ động tần số 15HZ 45 Hình 3.11: Mơmen điện từ động tần số 15HZ 46 Hình 3.12: Điện áp đặt vào động tần số 50HZ có tải 46 Hình 3.13: Tốc độ động tần số 50HZ có tải 47 Hình 3.14: Mơmen tải động tần số 50HZ 47 Hình 3.15: Điện áp đặt vào động tần số 15HZ có tải 48 Hình 3.16: Tốc độ động tần số 15HZ có tải 48 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vii Hình 3.17: Mơ men động tần số 15HZ 49 Hình 3.18: Mơ hình thí nghiệm điều khiển mức, nhiệt độ lƣu lƣợng 50 Hình 3.20: Giao diện thí nghiệm điều khiển 52 Hình 3.23: Kết thí nghiệm Kp = 2; KI = 3; KD = 0,1 57 Hình 4.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền động BĐTS – ĐCKĐB 59 Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý hệ BĐTS - ĐCKĐB 61 Hình 4.3 Sơ đồ bố trí thiết bị bàn thí nghiệm 63 Hình 4.5 Thơng số động thực nghiệm 65 Hình 4.6: Mơ hình điều khiển động 68 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU Tính cấp thiết cua đề tài Là giáo viên khoa Điện - trƣờng Cao Đẳng Nghề Yên Bái, trực tiếp tham gia đào tạo nghề “Điện công nghiệp“, nên quan tâm đến hệ truyền động điện xoay chiều nói với mục đích nâng cao kiến thức lĩnh vực này: làm chủ đƣợc công việc thiết kế, lắp đặt hệ thống góp phần đào tạo đội ngũ cán kỹ thuật điện làm chủ đƣợc hệ thống truyền động xoay chiều chất lƣợng cao thực tế, đáp ứng yêu cầu sản xuất đại Hiện hệ truyền động sử dụng động điện xoay chiều ngày đƣợc sử dụng rộng rãi thực tế có nhiều ƣu điểm Đặc biệt ngày nay, với phát triển mạnh mẽ công nghệ điện tử cơng suất, vi xử lý cơng nghệ máy tính việc điều chỉnh tốc độ động xoay chiều đạt đƣợc tiêu chất lƣợng điều chỉnh cao trở nên dễ dàng Trƣớc ngành sản xuất cơng nghiệp hệ truyền động địi hỏi tiêu chất lƣợng cao (Điều chỉnh tốc độ vô cấp, phạm vi điều chỉnh rộng, độ ổn định cao ) thƣờng dùng hệ truyển động chiều Hiện giải tốt việc điều chỉnh tốc độ động xoay chiều, nên hệ thống truyền động điện chiều đƣợc thay hệ thống truyền động điện xoay chiều trở nên phổ biến Vì hệ thống truyền động sử dụng động xoay chiều (Điển hình hệ truyền động biến tần - động xoay chiều pha rơ to lồng sóc) khơng đƣợc nhiều nhà nghiên cứu quan tâm giải quyết, mà trƣờng đào tạo đại học, cao đẳng nghề điện đƣợc đƣa vào chƣơng trình đào tạo, nhằm đào tạo đƣợc cán kỹ thuật đáp ứng đƣợc yêu cầu sản xuất Xuất phát từ lý yêu cầu trƣờng cao đẳng nhề Yên Bái, chọn đề tài : tần – Động điện xoay chiều, phục vụ cho công tác đào tạo nghề Điện công nghiệp khoa Điện, trường Cao đẳng nghề Yên Bái” Mục tiêu luận văn Nghiên cứu hệ thống thí nghiệm biến tần động xoay chiều trung tâm thí nghiệm trƣờng đại học KTCN Thái Nguyên Trên sở thiết bị có trƣờng nội dung chƣơng trình đào tạo, , dựa vào kết nghiên cứu trên, tiến hành triển khai thành modul thực hành điều khiển biến tần – động xoay chiều ba pha Đây vấn đề nhiều hạn chế sở đào tạo nghề, cụ thể trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái Đối tƣợng nghiên cứu - Biến tần pha - Đông xoay chiều pha - Điều khiển hệ Biến tần - động xoay chiều Ý nghĩ khoa học thực tiễn đề tài Nâng cao đƣợc chất lƣợng đào tạo nghề nhà trƣờng Đáp ứng đƣợc yêu cầu thực tế sản xuất thực tế sử dụng rộng rãi hệ thơng thiết bị địi hỏi chất lƣợng điều chỉnh cao Kết cấu luận văn luận văn Với mục tiêu đặt ra, nội dung luận văn bao gồm chƣơng sau: Chương 1: Thực trạng nội dung đào tạo nghề “Điện công nghiệp” trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái Chương 2: Nghiên cứu hệ điều khiển biến tần động xoay chiều ba pha Chương 3: Đánh giá hẹ thống mô thực nghiệm Chương 4: Xây dựng hệ thực hành “biến tần - động xoay chiều“ Kết luận kiến nghị Để hoàn thành đƣợc luận văn, cố gắng thân, tác giả nhận đƣợc hƣớng dẫn tận tình cán hƣớng dẫn khoa học giúp đỡ trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái, trƣờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp - Đại học Thái Nguyên, tập thể thầy cô giáo Khoa Điện khoa Sau đại học bạn bè đồng nghiệp Tôi xin chân thành cám ơn thầy giáo Nguyễn văn Vỵ tập thể thầy cô giáo Khoa Điện khoa Sau đại học - trƣờng Đại học Kỹ thuật công giúp đỡ tơi hồn thành luận văn chƣơng trình học tập Thái Nguyên ngày 20 tháng 12 năm 2013 Tác giả luận văn Cấn Thị Vân 58 CHƢƠNG XÂY DỰNG BÀI THỰC NGHIỆM BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU BA PHA 4.1 Đặt vấn đề Với mục tiêu đào tạo cán kỹ thuật có trình độ Cao đẳng nghề làm việc chủ yếu sở sản xuất công nghiệp tỉnh Yên bái tỉnh lân cận Tại sở này, chủ yếu sử dụng hệ truyền động điện xoay chiều Vì chƣơng trình đào tạo nhà trƣờng quan tâm tới vấn đề thực nghiệm với mục đích , sau kết thúc khố học, sinh viên làm việc đƣợc sở sản xuất, đáp ứng đƣợc yêu cầu thực tiễn Muốn đạt đƣợc mục tiêu trên, dạy kiến thức mặt lý thuyết cho sinh viên, cần phải cho sinh viên thực hành nhiều hệ thống sử dụng thực tế, cần đăc biệt quan tâm tới hệ truyền động xoay chiề sử dụng Bộ biến đổi tần số - Động không đồng pha rơto lồng sóc Hiện hệ truyền động sử dụng động điện xoay chiều ngày đƣợc sử dụng rộng rãi thực tế có nhiều ƣu điểm Đăc biệt ngày nay, với phát triển mạnh mẽ công nghệ điện tử công suất, vi xử lý cơng nghệ máy tính việc điều chỉnh tốc độ động xoay chiều đạt đƣợc tiêu chất lƣợng điều chỉnh cao trở nên dễ dàng Trƣớc ngành sản xuất cơng nghiệp hệ truyền động địi hỏi tiếu chất lƣợng cao (Điều chỉnh tốc độ vô cấp, phạm vi điều chỉnh rộng, độ ổn định cao ) thƣờng dùng hệ truyển động chiều Hiện giải tốt việc điều chỉnh tốc độ động xoay chiều, nên hệ thống truyền động điện chiều đƣợc thay hệ thống truyền động điện xoay chiều Trong thực tế đào tạo năm qua nghề điện, phần thực hành tự động khống chế, sửa chữa máy điện PLC, đƣợc quan tâm mức, có thí nghiệm thực hành hệ Tuy nhiên phần thực hành điều khiển động điện xoay chiều dừng hệ 59 truyền động đơn giản (Các hệ thống khơng sử dụng mạch vịng phản hồi), thiếu thực hành điều khiển hệ : Biến tần - Động xoay chiều Chính vậy, việc xây dựng thực hành điều khiển hệ truyền động BBT – ĐCXC cần thiết để đào tạo nghề cho sinh viên trang bị thêm kiến thức cho đội ngũ giáo viên thực hành trƣờng Trên sở thiết bị có nhà trƣờng, tác giả tiến hành xây dựng thực hành BĐTS – ĐCKĐB để đáp ứng yêu cầu thực hành chƣơng trình đào tạo nhà trƣờng Mục đích thí nghiệm : - Đảm bảo nội dung chƣơng trình đào tạo góp phần đảm bảo chất lƣợng đào tạo nghề điện công nghiệp nhà trƣờng, đáp ứng đƣợc yêu cầu thực tiễn sản xuất - Sinh viên đƣợc sử dụng thiết bị công nghệ cao - Biết cách vận hành, khai thác, sử dụng, sửa chữa hệ thống 4.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý thí nghiệm Sơ đồ cấu trúc tổng quát hệ truyền động : Bộ biến đổi tần số - động không đồng pha (BĐTS – ĐCKĐB) hình H 2.1 Hình 4.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền động BĐTS – ĐCKĐB 60 - RI : Khối điều khiển dịng điện có chức nhận tín hiệu đặt tín hiệu phản hồi dịng điện (mơ men) đƣa tín hiệu điều khiển theo yêu cầu luật điều khiển phù hợp - R : Khối điều khiển tốc độ có chức nhận tín hiệu đặt tín hiệu phản hồi tốc độ đƣa tín hiệu điều khiển theo yêu cầu luật điều khiển phù hợp - R : Khối điều khiển vị trí có chức nhận tín hiệu đặt tín hiệu phản hồi vị trí đƣa tín hiệu điều khiển theo yêu cầu luật điều khiển phù hợp - PWM : Khối biến tần có nhiệm vụ tạo nguồn điện có tần số mong muốn cung cấp cho động chấp hành Khối thƣờng sử dụng phần tử bán dẫn công suất làm việc chế độ chuyển mạch (bộ biến tần máy điện quay sử dung) - Khối chỉnh lƣu: thực chức chỉnh lƣu dòng điện xoay chiều pha thành dòng điện chiều để cung cấp cho khối biến tần PWM Tùy theo loại biến tần mà có khơng có khối này, với biến tần trực tiếp khơng có khối - Khối động chấp hành: Khối động xoay chiều đồng không đồng - βI : Khối phản hồi dòng điện thực chức phản hồi mơmen (dịng điện) động đƣa tín hiệu phản hồi điều khiển dịng điện - α : Khối phản hồi tốc độ động điện đƣa tín hiệu phản hồi điều khiển tốc độ - θ : Khối phản hồi vị trí thực chức nhận tín hiệu vị trí (t) đƣa khối điều khiển vị trí - Máy cơng tác: Là máy sản xuất cấu chấp hành cụ thể ths nghiệm sử dụng phanh hàm điện từ để thay đổi phụ tải Trong thời gian sử dụng hệ phụ tải động làm tải hệ thống 61 Căn vào tình hình cụnthể đơn vị chƣơng trình đào tạo, tác giả luận văn chon sơ đồ nguyên lý mạch thí nghiệm nhƣ hình H 4.2 A B BĐTS Đặt tần số NL ĐTS CL  Udc f ĐCA THĐ C U C Driver NLSa,Sb,Sc PWM NL I XL ia SI BĐD ib TG ASM Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý hệ BĐTS - ĐCKĐB Phần lực gồm : - Động không đồng pha - Bộ biến đổi tần số ( BĐTS) : tạo tần số mong muốn Trong : + CL khối chỉnh lƣu dùng để biến đổi điện áp xoay chiều lƣới điện công nghiệp thành điện áp chiều cấp cho khối nghịch lƣu; + NL khối nghịch lƣu thƣờng dùng khố đóng cắt IGBT, thực biến đổi điện áp chiều Udc đầu khối CL thành điện áp xoay chiều cung cấp cho động cơ; - C : tụ lọc Phần điều khiển gồm: Khâu tạo tín hiệu khống chế nghịch lƣu theo nguyên lý điều chỉnh độ rộng xung (Driver NL PWM); điều chỉnh biên độ điện áp nghịch lƣu (ĐCA); sensor đo dòng (SI) đo tốc độ (TG); khâu biến đổi dòng ba pha động thành điện áp chiều tỉ lệ với giá trị hiệu 62 dụng dòng điện pha (BĐD); XL khâu gia cơng tín hiệu dịng điện tốc độ động phục vụ cho mục đích ổn định động hệ thống; tín hiệu đặt tốc độ hệ (THĐ) đƣợc đƣa đến khối đặt tần số để định tần số NL, đồng thời THĐ lại đƣợc tổng hợp với tín hiệu đầu XL để khống chế biên độ điện áp biến tần; tín hiệu Sa, Sb, Sc chuỗi xung dùng để khơng chế khố IGBT ba pha nghịch lƣu Việc khống chế qui luật thay đổi tần số giai đoạn khởi động ĐTS định, việc điều chỉnh điện áp đƣợc thực ĐCA 4.3 Chọn thiết bị bố trí thiết bị thí nghiệm Căn vào thiết bị có nhà trƣơng kết hợp với yêu cầu kỹ thuật, lựa chọn thiết bị đƣa vào lắp đặt thực nghiệm theo sơ đồ bố trí hình H4.3: (1) Biến tần (6SE6440 – 2UD23-0BA1): thiết bị điều khiển tốc độ động thay đổi tần số (2) Điện trở hãm (6SE3290 - 0DC87 - 2RA0): dùng để hãm dừng động theo nguyên tắc hãm động (3) Cuộn kháng lọc đầu vào (4EP3500 - 0US) (4) Cuộn kháng lọc đầu (4EP3601 - 3DS) (5) Aptomat (3RV1021 - 1KA10): cấp nguồn cho bàn thí nghiệm (6) Cơng tắc tơ (3RT1024 - 1AP00): điều khiển cấp điện cho biến tần (7) Rơ le nhiệt (3RU1126 – 1KB0) : có chức bảo vệ tải, nhiệt cho biến tần (8) Chiết áp: dùng để thay đổi tốc độ động sử dụng tín hiệu vào tƣơng tự (điện áp - 10V) (9) Khối đầu nối lực: bao gồm đầu nối cấp nguồn (N, L1, L2, L3); đầu nối động (U, V, W) đầu nối cho phanh hãm khí (BRAKE) 63 (10) Khối cơng tắc bên ngồi: dùng để điều khiển biến tần chế độ tín hiệu vào số (digital) (11) Màn hiển thị giá trị điện áp đầu vào tƣơng tự (12) Màn hiển thị LED dùng để thị tốc độ động (13) Động (1LA106 - 4AA10): động tiêu chuẩn Siemens (14) Encoder (1XP8001-1): dùng để phản hồi tốc độ thực động (15) Phanh khí (2LM8): dùng để hãm động cơ, đƣợc điều khiển thông qua đầu rơle biến tần ĐIỆN TRỞ HÃM BIẾN TẦN A A A STA RT V STO P ERR OR ANALOG INPUT N L1 L2 L3 V 1 MOTOR SPEED rpm 10 U V W BRAK EW 15 13 14 Hình 4.3 Sơ đồ bố trí thiết bị bàn thí nghiệm 64 Sơ đồ ngun lý Hình 4.4 Sơ đồ lắp ráp thiết bị thực nghiệm 65 - Nguồn cấp cho biến tần đƣợc đƣa vào đầu nối L1, L2, L3 - Dòng điện đƣa động đầu nối U,V,W - Điện trở hãm (nếu có) đƣợc nối vào chân B+/Dc B- Các đầu nối điều khiển đƣợc nối theo hƣớng dẫn thí nghiệm - Khi sử dụng đầu vào tƣơng tự, gạt Switch lựa chọn DIP để xác định rõ kiểu đầu vào tƣơng tự - Khi đặt P0003 = để chọn chế độ làm việc cấp chuyên gia cho biến tần - Đặt P0010 = tất thông số điều chỉnh đƣợc - Đặt P0100 = để lựa chọn tần số mặc định 50Hz - Đặt P0300 = để chọn kiểu động động không đồng - Các thông số động P0304-P0311 phải đƣợc đặt xác theo bảng công suất động + P0304: Điện áp định mức động + P0305: Dòng điện định mức động Hình 4.5 Thơng số động thực nghiệm 66 + P0307: Công suất định mức động + P0308: Hệ số cosφ định mức động + P0310: Tần số định mức động + P0311: Tốc độ định mức động 4.4 Nội dung thí nghiệm 4.4.1 Bài số : Điều khiển tốc độ động thay đổi tần số Phƣơng pháp sử dụng đầu vào số (Digital) để khởi động điều khiển biến tần Khi tần số biến tần thay đổi tốc độ động thay đổi Thực điều chỉnh cách tăng vào giảm tần số cố định thông qua cơng tắc bàn thí nghiệm Các bƣớc thực phƣơng pháp nhƣ sau: (1) Kiểm tra đầu nối cấp nguồn cho biến tần đầu nối động cơ, thiết bị điện (2) Nối đầu nối điều khiển số tới đầu nối thông qua công tắc thứ ( gọi DIN 1) Cơng tắc có chức chạy/dừng động (3) Nối đầu nối điều khiển số tới đầu nối thông qua công tắc thứ hai ( gọi DIN 2) Cơng tắc có chức tăng/giảm tốc độ động tẩn số cố định ( gọi tần số cố định 2) (4) Nối đầu nối điều khiển số tới đầu nối thông qua công tắc thứ ba ( gọi DIN 3) Cơng tắc có chức tăng/giảm tốc độ động tẩn số cố định ( gọi tần số cố định 3) (5) Nối đầu nối điều khiển số tới đầu nối thông qua công tắc thứ tƣ (gọi DIN 4) Cơng tắc có chức tăng/giảm tốc độ động tẩn số cố định ( gọi tần số cố định 4) (6) Lắp vỏ biến tần đóng nguồn cấp điện cho biến tần (7) Đặt thông số P00304 nhƣ bảng công suất động (8) Đặt P0010 = để cài đặt thông số đầu vào DIN 67 (9) Đặt P0700 = để xác định tần số làm việc ( DIN2, DIN3, DIN4) (10) Đặt P1000 = để chọn điểm đặt tần số cố định (11) Đặt P0701 = để xác định chức DIN1 điều khiển động quay theo chiều kim đồng hồ (12) Đặt P0702 = 15 xác định chức DIN2 tần số cố định (13) Đặt P0703 = 15 xác định chức DIN3 tần số cố định (14) Đặt P0704 = 15 xác định chức DIN4 tần số cố định (15) Đặt P1002 giá trị tuỳ chọn (5Hz) cho tần số cố định (DIN2) (16) Đặt P1003 giá trị tuỳ chọn (10Hz) cho tần số cố định (DIN3) (17) Đặt P1004 giá trị tuỳ chọn (15Hz) cho tần số cố định (DIN4) (18) Đặt thông số P1300 = để chọn phƣơng pháp điều khiển (19) Bật công tắc DIN1 Bộ biến tần lệnh cho động quay (20) Bật công tắc DIN2 Động quay tần số cố định (5Hz) (21) Bật công tắc DIN3 Động quay tần số cố định (10Hz) (22) Bật công tắc DIN4 Động thêm vào tần số cố định (15Hz) Ứng với tần số cố định ta nhận đƣợc tốc độ tƣơng ứng, Khi phụ tải thay đổi ta xác định đƣợc đặc tính hệ thống 4.4.2 Bài số : Điều khiển hệ thống chế độ điều khiển vector Trong động chiều, từ trƣờng đƣợc tạo dây quấn kích từ độc lập, dịng cảm ứng (mơ-men) dịng kích từ (từ thơng) đƣợc điều khiển độc lập với Việc điều khiển độc lập từ thông mô-men cho phép tối ƣu hóa đặc tính truyền động động Trong động xoay chiều dòng điện dây quấn stato tạo từ thơng mo-men Do việc điều khiển riêng từ thơng mơ-men khó khăn Việc điều khiển độc lập biên độ dòng điện khơng thể Do cần phải điều khiển biên độ góc pha (vector) dịng điện 68 Suplly AC Inventer Enconder D AC Motor load A Position Feedback Hình 4.6: Mơ hình điều khiển động Về nguyên tắc, để điều khiển mô-men từ thông động xoay chiều, dòng điện stator phải đƣợc điều khiển biên độ góc pha, tức đại lƣợng véc tơ Để điều khiển góc pha theo rotor, vị trí rotor phải đƣợc xác định Do để điều khiển véc tơ hồn toàn phải sử dụng Encoder để xác định vị trí rotor đƣa biến tần Cài đặt chế độ điều khiển vertor (1) Kiểm tra đầu nối cấp nguồn cho biến tần đầu nối động cơ, thiết bị điện (2) Bật Aptomat bàn thí nghiệm Ấn nút START để cấp điện cho biến tần (3) Đặt thông số P0003 = tất thông số biến tần điều chỉnh đƣợc (4) Đặt thơng số P0304-P0311 theo bảng công suất động (5) Lựa chọn chế độ điều khiển vector (P1300 = 20) (6) Đảm bảo động mát lệnh RUN Việc xác định tự động xẩy lần đầu khởi động P1300 đạt tới 20 Việc ngắt trình tự động kiểm tra cách ngắt nguồn hủy lệnh RUN gây lỗi kiểm tra tự động đƣợc lặp lại Nếu thơng số động thay đổi việc kiểm tra tự động đƣợc thực lại 69 (7) Giống nhƣ hệ thống điều khiển, điều khiển vector cần đƣợc ổn định nhờ việc đặt thông số giới hạn khuếch đại tỷ lệ (P1470) khuếch đại tích phân (P1472) Các giá trị thực giá trị đặt đƣợc xác định cách kiểm tra, nhiên thƣờng cài đặt nhƣ sau: (8) Đặt P1452 = 4ms, số thời gian lọc PT1 dùng để cản dịu sai số khâu điều khiển tốc độ làm việc chế độ vectơ không sensor (SLVC) Việc giảm giá trị làm tăng chất lƣợng động trình điều chỉnh tốc độ Nếu đặt giá trị thấp giá trị cao gây ổn định (9) Đặt P1470 = 3, hệ số khuếch đại khâu điều khiển tốc độ chế độ điều khiển Vector (10) Đặt P1472 = 400ms, số thời gian tích phân khâu điều khiển tốc độ chế độ điều khiển Vector không sensor (11) Đặt P1755 = 5Hz, tần số khởi động chế độ điều khiển vectơ khơng sensor (SLVC), chế độ điều khiển véc tơ không sensor chuyển từ vịng hở sang vịng kín tần số 4.5 Kết luận chƣơng Thông qua thực nghiệm sinh viên làm quyen với thiết bị thực tế, nắm đƣợc nguyên lý làm việc loại máy điện, thiết bị điện nguyên lý làm việc hệ thống truyền động Thông qua thực biết cách điều chỉnh tốc độ động không đồng ba pha rotor lồng sóc Trên sở kết thực nghiệm, sinh viên đánh giá đƣợc chất lƣợng hệ truyền động Quia đóỡcác định đƣợc xu dùng động xoay chiều thay dần vai trò động chiều hệ truyền động có yêu cầu cơng nghệ phức tạp địi hỏi chất lƣợng cao Kêt thực nghiệm góp phần nâng cao chất lƣợng đào tạo nghề trƣờng Cao đẳng, nâng cao đƣợc kỹ thực hành sinh viên trƣờng Vì việc xây dựng thực nghiệm hệ thống BĐTS- ĐCKĐB trƣờng dạy ghệ Yên Bái cần thiết cần đƣợc quan tâm thực / 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Sau thời gian thực hiện, tác giả hoàn thành đƣợc mục tiêu nội dung luận văn theo đề cƣơng đƣợc phê duyệt Nội dung luận văn thể hiểu biết phƣơng pháp điều khiển tốc độ động không đồng pha rortor lồng sóc, điều khiển hệ truyền động xoay chiều, đăc biệt phƣơng pháp điều khiển tựa từ thông rotor (T4R) hệ truyền động Biến tần - động xoay chiều ba pha Dựa vào hiều biết này, tác giả đề xuất xây dựng hệ thống thực làm thực nghiệm phục vụ công tác đào tạo trƣờng nghề, nâng cao đƣợc kỹ cho sinh viên Dựa vào kết nghiên cứu này, luận văn triển khai thành modul thực hành điều khiển biến tần – động xoay chiều ba pha Điều đó, bổ sung cho công tác thực hành sở đào tạo nghề nói chung, cụ thể trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái Tất nội dung luận văn đƣợc tác giả hoàn thành : Chương 1: Thực trạng nội dung đào tạo nghề “Điện công nghiệp” trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái Chương 2: Nghiên cứu hệ điều khiển biến tần động xoay chiều ba pha Chương 3: Đánh giá hệ thống mô thực nghiệm Chương 4: Xây dựng hệ thực hành “biến tần - động xoay chiều“ Để hiểu sâu hệ thống biến tần động cơ, chƣơng tác giả cố gắng tìm hiều hệ thống thí nghiệm – thực hành trƣờng đại học Kỹ thuật Công nghiệp với nội dung điều chỉnh lƣu lƣợng hệ thống biến tần động Trong chƣơng 4, xây dựng đƣợc thực hành biến tần động xoay chiều ba pha phù hợp với điều kiện trƣờng Cao đẳng nghề n Bái, phục vụ tích cực cho cơng tác đào tạo nhà trƣờng 71 Kiến nghị: Với thời gian nghiên cứu cịn ít, kiến thức kinh nghiệm điều khiển có hạn, nội dung luận văn số hạn chế, đề nghị thầy hội đồng dẫn để tác giả tiếp tục nghiên cứu hồn thiện áp dụng tốt kết nghiên cứu vào công tác thực hành thí nghiệm trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái, đồng thời nghiên cứu thêm hệ thống thí nghiệm thực hành khác nhƣ điều khiển PLC cho đối tƣợng cơng nghiệp, nhằm nâng cao trình độ, kỹ cho sinh viên sau tốt nghiệp Đề nghị nhà trƣờng cho phép tác giả đƣợc bảo vệ luận văn trƣớc hội đông đƣợc nhận tốt nghiệp thac sĩ kỹ thuật chuyên ngành Tự động hoá 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyen Phung Quang and Jörg-Andreas Dittrich, “Vector Control of Three-Phase AC Machines”, springer [2] Nguyễn Phùng Quang, “Điều khiển tự động truyền động xoay chiều ba pha”, NXB Giáo dục, 1998 [3] Nguyễn Phùng Quang, Andreas Dittrich, “Truyền động điện thông minh”, NXB KHKT, 2006 [4] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, Truyền động điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 2001 [5] Trần Bá Thời (tác giả), Trần Thọ, Võ Quang Lạp (biên dịch):“Cơ sở điều khiển tự động truyền động điện” Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [6] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dƣơng Văn Nghi: “Điều chỉnh tự động truyền động điện” Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [7] Nguyễn Phùng Quang: “Matlab  Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2006 [8] Trần Xuân Minh, Nguyễn Nhƣ Hiển: “Tổng hợp hệ điện cơ” NXB KH&KT, 2011 ... trƣờng cao đẳng nhề Yên Bái, chọn đề tài : tần – Động điện xoay chiều, phục vụ cho công tác đào tạo nghề Điện công nghiệp khoa Điện, trường Cao đẳng nghề Yên Bái? ?? Mục tiêu luận văn Nghiên cứu hệ. .. Trƣờng Cao đẳng nghề Yên Bái trƣờng cao đẳng nghề công lập tỉnh Yên Bái Nhà trƣờng có nhiệm vụ tổ chức đào tạo, bồi dƣỡng dạy nghề theo cấp trình độ : Cao đẳng nghề, trung cấp nghề sơ cấp nghề, ... trƣờng cao đẳng nghề Yên Bái tập chung đào tạo số nghề trọng điểm nghề điện cơng nghiệp đƣợc đầu tƣ để đào tạo chuẩn theo cấp độ Asean 1.3.2 Chƣơng trình đào tạo nghề điện Chƣơng trình đào tạo đƣợc