Bài giảng điều khiển máy điện nâng cao bài giảng 2 TS nguyễn quang nam

Bài giảng Điều Khiển Máy Điện Nâng Cao Mô hình điều khiển máy điện DC TS Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php nqnam@hcmut.edu.vn Bài giảng Máy DC kích từ độc lập Sơ đồ bao gồm dây quấn kích từ, dây quấn phần ứng, dây quấn bù, đổi chiều Bài giảng 2 Máy DC kích từ độc lập (tt) Vì có mặt dây quấn bù, coi phản ứng phần ứng bị triệt tiêu, nghĩa từ thông kích từ (phần cảm) hướng dọc trục α Điện kháng tản dây quấn phần ứng tạo thành phần từ thông dọc trục β, bị khử dây quấn bù Quan hệ từ thông dòng kích từ thường phi tuyến Máy dùng NCVC có kích thước nhỏ hơn, khả điều chỉnh từ thông kích từ Bài giảng Mô hình ký hiệu máy DC Giả sử đổi chiều lý tưởng (giữ cho dòng điện phần ứng luôn dọc theo trục β): r xy I a = jI a e − jθ Quan hệ điện áp xác định từ { } r xy r xy ua ia + Re ua (ia ) * = Số hạng thứ thứ hai công suất tức thời vào đổi chiều từ phía stato từ phía rôto Kết hợp hai phương trình dẫn đến { r ua = − Im uaxy e jθ Bài giảng } Mô hình IRTF máy DC (tt) Ta có mô hình IRTF máy DC thể trình chuyển đổi Với mô hình này, công suất điện phía stato rôto quy ước dương hướng đến khỏi mô hình, cách tương ứng Bài giảng Mô hình ký hiệu máy DC (tt) Hệ phương trình mô tả mô hình ký hiệu máy DC cho r r xy r xy dψ axy ua = − Ra ia dt r xy r xy r xy ψ a = ψ m − La ia ψ mα = Lmα (i fα − iaα ) = Lmα i f = ψ f ψ mβ = Lmβ (i fβ − iaβ ) = Bài giảng Mô hình ký hiệu máy DC (tt) Hệ phương trình kết r xy r xy r xy dψ a − Ra ia ua = dt r xy r xy − jθ ψ a = ψ f e − La ia với số hạng ψfe-jθ từ thông từ hóa hệ quy chiếu quay Chú ý: trạng thái xác lập, tất biến hệ quy chiếu quay xy hàm hình sin Bài giảng Mô hình tổng quát máy DC Từ pt trên, ta rút mô hình tổng quát Bài giảng Mô hình định hướng trường Trong mô hình vừa rồi, vectơ không gian dòng điện, điện áp, từ thông móc vòng phía phần ứng xác định dựa vào hệ quy chiếu gắn vào trục máy Trong phần này, phép biến đổi định hướng từ trường giới thiệu (và phép biến đổi quan trọng truyền động AC ba pha) Trọng tâm khái niệm việc đặt mặt phẳng phức gồm trục dọc Rdq trục ngang Idq thẳng hàng ψ m , slide r r ψ mdq = ψ f = ψ mxy e jθ vectơ từ thông r ψ mdq r xy Bài giảng Mô hình định hướng trường (tt) r r dq r dq r dq dψ adq ua = − Ra ia − jωmψ a dt r dq r dq ψ a = ψ f − La ia r r dq Te = ψ f × ia Bài giảng 10 Mô hình định hướng trường (tt) Áp dụng quy tắc tính ua slide 4, ua = Ra ia + La Te = ψ f ia r dq ia = jia dia + ωmψ f dt Thành phần dọc trục ua xác định 0, mô hình xây dựng dựa trục ngang Bài giảng 11 Mô hình định hướng trường (tt) Mô hình vừa xây dựng cho thấy điều khiển mômen cách thay đổi dòng điện phần ứng và/hoặc từ thông kích từ Tuy nhiên, số thời gian mạch kích từ thường lớn nhiều so với mạch phần ứng, nên phương pháp điều chỉnh mômen dòng phần ứng thường dùng Phương pháp điều khiển dòng điện có hiệu suất cao so với máy điện điều khiển điện áp Bài giảng 12 Điều khiển động DC kích từ độc lập Thuật ngữ “điều khiển” thường liên quan đến việc đạt đáp ứng động đặt mômen kích từ Cách tiếp cận nghịch đảo mô hình động định hướng từ trường nguồn dòng với mục đích tạo dòng tham chiếu giá trị mômen cho trước Mục tiêu thứ hai tích hợp khái niệm điều khiển dòng với máy cấp nguồn áp Ngoài ra, cần xem xét hoạt động tối ưu mạch điều kiện ràng buộc nguồn, khả tải dòng máy linh kiện công suất Bài giảng 13 Khái niệm điều khiển Việc điều khiển truyền động điện DC thực cách xem mômen yêu cầu ngõ vào, tính dòng điện phần ứng yêu cầu điều khiển dòng Với máy DC dùng NCVC, từ thông kích từ ψf số, dòng điện phần ứng biến điều khiển để điều khiển mômen Bài giảng 14 Khái niệm điều khiển (tt) Tuy nhiên, dòng điện phần ứng cần giới hạn, để đảm bảo không vượt khả chịu đựng máy hay biến đổi Nếu mạch kích từ nguồn điện, điều khiển có thêm bậc tự do, khai thác tốt cần vận hành máy tốc độ cao Ở điều kiện bình thường, từ thông đặt giá trị cực đại (cho phép), để cực tiểu hóa dòng điện phần ứng Ở tốc độ cao, cần giảm từ thông phép đạt tốc độ đó, điều kiện điện áp nguồn bị giới hạn Bài giảng 15 Khái niệm điều khiển (tt) Từ đó, dẫn đến cấu trúc điều khiển đây, nhằm tối ưu hóa vận hành máy DC giới hạn vận hành xác lập Các biến điều khiển iac ψ cf bị chặn dựa vào giới hạn vận hành máy Bài giảng 16 Các giới hạn vận hành Bài giảng 17 Các giới hạn vận hành (tt) Tồn giới hạn dòng điện phần ứng (MA), thể vòng tròn màu đỏ Cũng tồn giới hạn từ thông cực đại (MF), thể vòng tròn màu xanh (có bán kính tỷ lệ nghịch với tốc độ điện cảm phần ứng, tỷ lệ thuận với điện áp phần ứng) Ngoài ra, với quan điểm tận dụng khả tạo mômen dòng phần ứng cho, rút luật điều khiển sau: iad = iaq = → ±iamax Bài giảng 18 Các giới hạn vận hành (tt) Ở chế độ làm yếu từ trường (tốc độ cao tốc độ nền) Bài giảng 19 Các giới hạn vận hành (tt) Các vùng làm việc có sử dụng làm yếu từ trường Ở vùng C, từ thông giá trị cực tiểu để tránh phóng điện đổi chiều mức Bài giảng 20 Hệ truyền động mô hình IRTF với nguồn dòng Bài giảng 21 Hệ truyền động mô hình IRTF với nguồn áp Tham khảo tài liệu Bài giảng 22 [...]...Hệ truyền động mô hình IRTF với nguồn dòng Bài giảng 2 21 Hệ truyền động mô hình IRTF với nguồn áp Tham khảo tài liệu Bài giảng 2 22 ... pháp điều chỉnh mômen dòng phần ứng thường dùng Phương pháp điều khiển dòng điện có hiệu suất cao so với máy điện điều khiển điện áp Bài giảng 12 Điều khiển động DC kích từ độc lập Thuật ngữ điều. .. niệm điều khiển dòng với máy cấp nguồn áp Ngoài ra, cần xem xét hoạt động tối ưu mạch điều kiện ràng buộc nguồn, khả tải dòng máy linh kiện công suất Bài giảng 13 Khái niệm điều khiển Việc điều khiển. .. động điện DC thực cách xem mômen yêu cầu ngõ vào, tính dòng điện phần ứng yêu cầu điều khiển dòng Với máy DC dùng NCVC, từ thông kích từ ψf số, dòng điện phần ứng biến điều khiển để điều khiển