Bài giảng tổng hợp hệ điện cơ (chương 8)

Chương 8 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BẰNG PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI TẦN SỐ 8.1. PHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN-ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Giá trị hiệu dụng của sức điện động cảm ứng của mỗi pha stator động cơ không đồng bộ ba pha là: E f = 4,44f 1 N 1 k N1 Φ m trong đó: E f là giá trị hiệu dụng của sức điện động cảm ứng do từ thông ở khe hở không khí trong mỗi pha stator động cơ không đồng bộ ba pha gây ra, đơn vị đo là V; f 1 là tần số mạch stator, đơn vị do là Hz; N 1 là số vòng quấn của mỗi cuộn dây mỗi pha stator; k N1 là hệ số cuộn dây đối với sóng cơ bản; Φ m là từ thông ở khe hở không khí mỗi cực, đơn vị là Wb. y 0 = 0 y 0 = x y 1 = y 4 = x+ Chng 8 8.1.1. i u t c th p h n t n s c b n y 0 = 0 y 0 = x y 1 = y 4 = x+ f 1 E const f = 1 1 U const f = Quy lu t i u ch nh: U 1 U 1đm 0 f 1 f 1đm b a Hình 8.1: Đặc tính điều khiển tỷ số điện áp và tần số hằng số: a) không bù sụt áp mạch stator; b) có bù sụt áp mạch stator Chương 8 8.1.2. i u t c cao h n t n s c b nĐ ề ố ơ ầ ố ơ ả y 0 = 0 y 0 = x y 1 = y 4 = x+ H×nh 8.2: §Æc tÝnh ®iÒu khiÓn ®iÒu tèc biÕn tÇn ®éng c¬ kh«ng ®ång bé U 1 Φ m U 1®m 0 f 1 f 1®m b a Φ ®m Φ m U 1 Φ m Chng 8 8.2. Các bộ biến tần kiểu tĩnh y 0 = 0 y 0 = x y 1 = y 4 = x+ 8.2.1. Thi t b bi n t n gián ti p (thi t b bi n t n xoay chi u-m t chi u-xoay chi u) f 1 ,U 1 + = C 0 U d - = Chỉnh l#u Hình 8.3: Thiết bị biến tần gián tiếp Lọc Ngịch l#u f 2 ,U 2 Ch ng 8 y 0 = 0 y 0 = x y 1 = y 4 = x+ Hình 8.4: Bộ biến tần gián tiếp có khâu trung gian một chiều a) Biến tần dùng chỉnh l<u điều khiển bằng tiristor b) Biến tần dùng chỉnh l<u không điều khiển có thêm bộ biến đổi xung điện áp c) Biến tần dùng chỉnh l<u không điều khiển với nghịch l<u điều chế PWM 3 f 1 , U 1 Chỉnh l#u điều khiển 3 f 2 , U 2 Lọc Nghịch l#u a 3 f 1 , U 1 Chỉnh l#u không điều khiển 3 f 2 , U 2 Lọc 1 b Lọc 2 Bộ biến đổi xung điện áp Nghịch l#u 3 f 1 , U 1 Chỉnh l#u không điều khiển 3 f 2 , U 2 Lọc Nghịch l#u PWM c Ch ng 8ươ 8.2. C¸c bé biÕn tÇn kiÓu tÜnh 8.2.2. B bi n t n tr c ti p (xoay chi u - xoay chi u)ộ ế ầ ự ế ề ề AC AC ~ 3 U 1 , f 1 BiÕn tÇn xoay chiÒu - xoay chiÒu ~ 3 U 2 , f 2 H×nh 8.5: ThiÕt bÞ biÕn tÇn trùc tiÕp (xoay chiÒu - xoay chiÒu) Chng 8 8.2. Các bộ biến tần kiểu tĩnh 8.2.2. B bi n t n tr c ti p (xoay chi u - xoay chi u) Sơ đồ chỉnh l#u thuận 3 f 1 , U 1 Tải Sơ đồ chỉnh l#u ng#ợc 3 f 1 , U 1 Hình 8.6: Sơ đồ nguyên lý bộ biến tần trực tiếp Chương 8 8.2. C¸c bé biÕn tÇn kiÓu tÜnh y 0 = 0 y 0 = x y 1 = y 4 = x+ 8.2.2. B bi n t n tr c ti p (xoay chi u - xoay chi u)ộ ế ầ ự ế ề ề α=π/2 α=0 α=π/2 α=π/2 §iÖn ¸p ®Çu ra §iÖn ¸p trung b×nh ®Çu ra H×nh 8.7: §å thÞ ®iÖn ¸p ®Çu ra cña thiÕt bÞ biÕn tÇn xoay chiÒu-xoay chiÒu h×nh sin Ch ng 8ươ 8.2. C¸c bé biÕn tÇn kiÓu tÜnh y 0 = 0 y 0 = x y 1 = y 4 = x+ 8.2.3. Bé biÕn tÇn nguån ®iÖn ¸p vµ nguån dßng ®iÖn f 2 ,U 2 f 1 ,U 1 + = ∼ C 0 U d - = ∼ f 2 ,I 2 f 1 ,U 1 + = ∼ L 0 U d I d - = ∼ a H×nh 8.8: CÊu tróc biÕn tÇn xoay gi¸n tiÕp a) Bé biÕn tÇn nguån ®iÖn ¸p b) Bé biÕn tÇn nguån dßng ®iÖn b Chương 8 8.3. NghÞch lu ®iÒu chÕ ®é réng xung h×nh sin (SPWM) y 0 = 0 y 0 = x y 1 = y 4 = x+ ChØnh l#u tiristor ∼ 3 f 1 , U 1 §K L C f 2 , U 2 H×nh 8.9: CÊu tróc biÕn tÇn gi¸n tiÕp b»ng tiristor th<êng sö dông ∼ 3 f 1 , U 1 §K L C f 2 , U 2 H×nh 8.10: CÊu tróc biÕn tÇn gi¸n tiÕp víi nghÞch l<u PWM NghÞch l#u tiristor ChØnh l#u diot NghÞch l#u PWM [...]... Đặc tính cơ khi phối hợp điều khiển điện áp và tần số -s 0 c y401=x+ y ==0 y y0 = x a b 1 0 Mđt Hình 8.26: Đường đặc tính cơ ở các chế độ điều chế phối hợp điện áp - tần số khác nhau: a) điều khiển U1/1 = const; b) điều khiển Ef/1 = const; c) điều khiển Er/1 = const 8.5 Hệ thống hở điều tốc biến tần điều khiển tỷ số điện áp / tần số không đổi 8.5.1 Hệ thống điều tốc biến tần gián tiếp nguồn điện áp... tính cơ khi phối hợp điều khiển điện áp và tần số 2 U1 s R 1 2 M c = 3n p ữ ) 2 + s 2 2 (L1 + L ) 2 (sR 1 + R 2 1 1 2 y401=x+ y ==0 y y0 = x U1/1 = const s1 R M 2t 2 U1 3n p ữ 1 2 3 U1 1 Mt = np ữ 2 2 1 R R1 1 + ữ + (L1 + L ) 2 2 1 1 8.4.2 Đặc tính cơ khi phối hợp điều khiển điện áp và tần số Sơ đồ thay thế một pha động cơ y401=x+ y ==0 y y0 = x 8.4.2 Đặc tính cơ khi phối hợp. .. 8.4 Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ở chế độ tĩnh khi điều khiển phối hợp tần số và điện áp n -s n 0 1 0 n01 y401=x+ y ==0 y y0 = x Mt Mđt Hình 8.23: Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha khi tần số và điện áp không đổi 1đm 11 12 n03 st n0tn n02 n0 0 13 0 0 1đm >11>12>13 Đặc tính có bù sụt áp mạch stator Mt Mđt Hình 8.24: Đặc tính cơ điều tốc biến tần khi điều khiển tỷ số điện áp và tần... đặt uđk 8.5 Hệ thống hở điều tốc biến tần điều khiển tỷ số điện áp / tần số không đổi 8.5.1 Hệ thống điều tốc biến tần gián tiếp nguồn điện áp uycđ=x+ y = 0 y = 401 y0 = x t u1 u1 uđk U1m U2m t -U1m t -U2m t Hình 8.29: Đồ thị điện áp của bộ tích phân tín hiệu đặt 8.5 Hệ thống hở điều tốc biến tần điều khiển tỷ số điện áp / tần số không đổi 8.5.1 Hệ thống điều tốc biến tần gián tiếp nguồn điện áp y401=x+... GAB uđk1 u t ui uabs BD Khâu điều chỉnh điện áp - CL Cd Khâu điều chỉnh tần số Hình 8.27: Hệ thống hở điều tốc biến tần gián tiếp nguồn điện áp-động cơ không đồng bộ GI- bộ tích phân tín hiệu đặt; GAB - bộ biến đổi trị tuyệt đối Ld NL ĐK 8.5 Hệ thống hở điều tốc biến tần điều khiển tỷ số điện áp / tần số không đổi 8.5.1 Hệ thống điều tốc biến tần gián tiếp nguồn điện áp R0 y401=x+ y ==0 y y0 = x ucđ... 8.3.4 Bộ nghịch lưu spwm điều khiển vòng trễ (Hyserresis-band) dòng điện tần số đóng cắt cao y401=x+ y ==0 y y0 = x 2i max i* s is + Ud 2 0 Ud 2 t t Hình 8.22: Đồ thị dòng điện và điện áp đầu ra của bộ nghịch lưu khi điều khiển vòng trễ dòng điện 8.4 Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ở chế độ tĩnh khi điều khiển phối hợp tần số và điện áp U1 2 s1R 2 M t = 3n p ( ) 2 ) 2 + s 2 1 (L l + L ) 2 1 (sR... lưu spwm điều khiển vòng trễ (Hyserresis-band) dòng điện tần số đóng cắt cao imax cho trước y401=x+ y ==0 y y0 = x Bộ tạo sóng cho trước dạng hình sin uđkt Mạch điện khởi động iS uđkd DHC Đo kiểm dòng điện Dòng điện stator Bộ điều khiển vòng trễ dòng điện Hình 8.21: Sơ đồ khối bộ điều khiển dòng điện một pha bộ nghịch lưu SPWM điều khiển vòng trễ dòng điện: DHC là bộ so sánh vòng trễ 8.3 NGHCH LU IU... điều khiển điện áp và tần số Ef I = 2 Ef /1 = const y401=x+ y ==0 y y0 = x 2 R 2 + (1 L ) 2 ữ 2 s 2 Ef R s R 2 1 2 M t = ì ì = 3n p ữ R 2 s R 2 + s 2 2 L'2 1 1 2 1 2 2 +2 L'2 ữ 1 2 s 2 E f s1 M t 3n p : s Khi s nhỏ: ữ 1 R 2 3n p E 2 f 2 Ef R 2 M t 3n p ữ Khi s tiến gần đến 1: 1 2 s1L 2 3 Ef 1 Mt = np ữ 2 1 L 2 : 1 s 8.4.2 Đặc tính cơ khi phối hợp điều khiển điện áp... Hình 8.13: Phương pháp điều chế độ rộng xung và đồ thị với trường hợp điều chế một cấp: a) Sóng mang tam giác và sóng điều chế hình sin b) Đồ thị sóng đầu ra SPWM Chng 8 8.3 NGHCH LU IU CH RNG XUNG HèNH SIN (SPWM) 8.3.1 Nguyờn lý lm vic ca b nghch lu SPWM uAo 1 2 y401=x+ y ==0 y y0 = x i /N i Umsin1t Ud 2 1 2 1 t Hình 8.14: Đồ thị xung điện áp đầu ra của SPWM khi điều khiển một cực y401=x+ y ==0 y y0... XUNG HèNH SIN (SPWM) 8.3.2 Điều chế đồng bộ và không đồng bộ của bộ nghịch lưu SPWM y y==0 y =x+ Điều chế phân đoạn đồng bộ 401 y0 = x ft(Hz) 1000 144 72 N=36 N=18 500 0 0 20 40 60 f1(Hz) Hình 8.16: Quan hệ giữa fm và ft khi điều chế phân đoạn đồng bộ Chng 8 8.3 NGHCH LU IU CH RNG XUNG HèNH SIN (SPWM) 8.3.3 Mô thức điều chế của SPWM và cách thực hiện nó ut y401=x+ y ==0 y y0 = x Msin1t B A t t1 t 2 t