điều khiển xung áp động cơ một chiều

Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện Mục lục Chương .3 Giới thiệu công nghệ xe chạy điện 1.1 Mô tả phân loại 1.2 Yêu cầu truyền động 2.1 Tính chọn công suất động 5.1 Mô hình toán học động điện chiều kích từ độc lập 27 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện Mở Đầu Trong công công nghiệp hóa, đại hóa đất nước, nói tiêu chí để đánh giá phát triển kinh tế quốc gia mức độ tự động hóa trình sản xuất mà trước hết suất chất lượng sản phẩm làm Sự phát triển nhanh chóng máy tính điện tử, công nghệ thông tin thành tựu lý thuyết điều khiển tự động làm sở hỗ trợ cho phát triển tương xứng lĩnh vực tự động hóa Ở nước ta, năm gần với đòi hỏi sản xuất hội nhập vào kinh tế giới việc áp dụng tiến khoa học kỹ thuật mà đặc biệt Tự động hóa trình sản xuất có bước phát triển tạo sản phẩm có hàm lượng chất xám cao tiến tới hình thành kinh tế tri thức Trong năm cuối kỷ XX, phát triển điện tử công suất dẫn tới phát triển mạnh mẽ hệ truyền động Động chiều với ưu điểm ứng dụng sử dụng rộng rãi Trong đồ án em xin đưa phương án điều khiển xung áp động chiều Để hoàn thành đồ án em xin chân thành cảm ơn thầy …… tận tình giúp đỡ Và em xin cảm ơn thành viên nhóm làm việc để hoàn thiện đồ án Đồ án nỗ lực tâm huyết nhóm song gặp phải thiếu xót, mong thầy bạn giúp đỡ góp ý, bổ sung để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Công Hoàng Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện Chương Giới thiệu công nghệ xe chạy điện 1.1 Mô tả phân loại Quá trình phát triển ngành ô tô máy kéo chứng kiến nhiều loại động khác sử dụng lĩnh vực Dù nguồn động lực dùng ô tô máy kéo động đốt loại pittông ta thấy truyền động động điện xu hướng Bên cạnh việc bảo vệ môi trường, động điện cho phép ta ứng dụng kĩ thuật điều khiển mang lại cho ô tô tính ổn định trơn tru truyền động Xe ôtô, phương tiện vận tải phổ biến quan trọng giao thông Dù thực tế sản xuất xe chạy điện không chiếm ưu ta dự báo tương lai thuộc Đứng quan điểm loại động truyền động ta phân xe thành loại: • Xe chạy động xăng dầu • Xe chạy động điện Trong xe chạy điện ta tiếp tục phân thành loại dựa theo nguồn cấp: • Xe chạy điện áp xoay chiều (lấy từ điện áp lưới qua ray đường dây không) • Xe chạy điện áp chiều (dùng ắc qui) Về hình dạng, ôtô chạy điện ôtô chạy động đốt hoàn toàn nhau, ôtô chạy điện chiều sử dụng động điện chiều đựơc cung cấp điện thông qua biến đổi Nhưng xe có kết cấu phức tạp bao gồm cấu bánh răng, hộp số, cấu ly hợp, cầu dẫn hướng, hệ thống lái, hệ thống báo tín hiệu hệ thống diện, khác MD nbx Độngcơ ne nω Ly hợp Me Hộp số Mω nG MG cácđăng nD Visai MD MD nbx Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện Hệ thống Điện xe có kết cấu phức tạp Về phần điện hệ thống biến phù hợp để đưa vào động truyền động, bên cạnh hệ thống điều khiển nguồn lượng để phù hợp với yêu cầu thay đổi tốc độ động Các hệ thống tự động điều chỉnh để đảm bảo làm việc ổn định, an toàn dài hạn cho động Về phần bao gồm cấu bánh răng, xích truyền, hộp số Để truyền chuyển động từ động truyền động đến bánh xe, hệ thống tăng giảm tốc độ, đảo chiều chuyển động, hệ thống phanh hãm Và nhiều hệ thống điện khác mà không kể tới phạm vi đồ án Trong khuôn khổ đồ án xét đến hệ thống điện từ nguồn cung cấp đến điều khiển động truyền động Các thông số : +Trọng lượng xe : G0 = 1500 kg +Trọng lượng tải : GT = 300 kg +Tốc độ lớn : Vmax = 80 km/h +Đường kính bánh xe : D = 400 mm +Đường kính trục : d = 40 mm +Hệ số bám đường : f = 0,02 +Hệ số ma sát lăn ổ trục : µ =0,05 +Hiệu suất truyền lực động cơ: η=0,85 +Tỷ số truyền : i = 1,25 Việc thiết kế hệ thống cần xuất phát từ yêu cầu cụ thể công nghệ Phần trình bày sau mang lại yêu cầu cho hệ truyền động xe chạy điện 1.2 Yêu cầu truyền động  Là loại xe chuyên chở người yêu cầu cần đạt an toàn Loại phụ tải truyền động phụ tải  Xe cho phép tiến lùi động điện không cần thực đảo chiều quay, với xe người ta thực đảo chiều quay cấu li hợp Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện  Quá trình gia tốc giảm tốc không cần nhanh, phải thực tương đối êm Tuy nhiên trường hợp cố vận hành bất thường cho phép hãm khẩn cấp dừng đột ngột phanh khí  Mô men quán tính J không thay đổi suốt trình vận hành  Việc điều chỉnh tốc độ không cần xác Ở chế độ tĩnh cho phép sai số δvmax = 5% Ở chế độ động cho phép điều chỉnh lên tới 10%  Dải điều chỉnh tốc độ 1÷14 (Từ km/h ÷ 80 km/h)  Mô men trình độ phải hạn chế theo yêu cầu kỹ thuật an toàn  Xe phải chịu tải từ 60% ÷ 70% chí tải nên yêu cầu thiết bị có độ bền khí cao, khả chịu tải tốt  Xe làm việc chế dài hạn  Nguồn điện áp dùng nguồn điện áp chiều  Động làm việc góc phần tư I II  Đảm bảo khởi động không bị giật, ì, khởi động đầy tải tải Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện Chương Tính toán chọn công suất động 2.1 Tính chọn công suất động Để tính toán công suất động ta thực thực bước sau: • Tính lực cản (Fc ) • Quy đổi tốc độ mômen trục động • Tính chọn công suất động 2.1.1 Tính lực cản Các lực cản tác dụng lên xe buýt trình chuyển động: N Fgió Fqt Fcổ trục Fmsl α Fmst P Theo phương trình định luật II Newton Ta có: r ur uu r uuur uur uuur uuur m.a = P + N + Fgió + Fc t + Fmsl + Fmst Xét ô tô chuyển động mặt đường nằm ngang (α=0) không xét đến giai đoạn độ ôtô thay đổi tốc độ lực cản lên dốc lực cản quán tính coi không Lực cản bao gồm:  Lực cản lăn (F msl)  Lực cản gió (Fgió)  Lực cản cổ trục (Fct)  Fc= Flăn + Fgió + Fcổ trục Vậy lực cản tổng : Fc= Fmsl + Fgió + Fct  Xét lực cản lăn F msl Lực cản phát sinh có biến dạng lốp xe Do tạo thành vết bánh xe đường ma sát bề mặt tiếp xúc lốp Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện Ta có: Flăn = f.Q.cosα (1) Trong : + f hệ số bám đường có giá trị f = 0,02 + G: Trọng lượng định mức tải.G = G0 +Glt=(1500+300).10 = 18.000 (N) + α hệ số góc đo đường dốc ( coi đường phẳng ta lấy α = 0)  Xét lực cản gió Fgió Một vật thể chuyển dịch môi trường không khí gây nên chuyển dịch phần tử không khí bao xung quanh gây nên ma sát không khí với bề mặt vật thể Khi ô tô chuyển động làm biến thiên áp suất không khí bề mặt nó, làm xuất dòng xoáy không khí phía sau ô tô gây ma sát không khí với bề mặt chúng, phát sinh lực cản không khí F gió Khi có gió có lực cản : Fgió = C.ρ A.vΣ + 0,1.A vΣ (2) Trong : • vΣ : vận tốc tổng ô tô gió : vΣ = v + vgió , coi vgió nhỏ nên vΣ ≅ v • C : hệ số cản gió ( lấy C = 0,2 ) • ρ : mật độ không khí (ρ = 1,25 kg/m3 ) • A : diện tích cản gió ( A = 2,2 m2 )  Xét lực cản cổ trục Fct Lực ma sát cổ trục bánh xe tính theo công thức : Fct = G.µ (3) Trong : • µ: hệ số ma sát lăn cổ trục ( µ = 0,05 ) • Rct : bán kính cổ trục ( Rct = 0,02 m) Từ (1), (2) (3) ta có tổng lực cản tác dụng lên ô tô chế độ chuyển động ổn định là: Fc= Fmsl + Fgió + Fct Fc= f.Q + C.ρ A.v + 0,1.A v + G.µ 2.1.2 Quy đổi tốc độ mô men trục động Trong cấu truyền động xe buýt có hộp số nên ta cần phải quy đổi lực cản trục động cơ: Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện v.i ωqđ = R ( tỉ số truyền i = 1,25) b Mcqđ ωqđ = ( Fmsl + Fgio ).v ηi ηt + Ftc.v Suy ra: Mcqđ ωqđ = + G.µ v ⇔ Mcqđ ωqđ = + G.µ Rb ωqđ (4) Trong : • Mcqđ: mômen quy đổi sang trục động • v: Tốc độ xe bus • ηi: Hiệu suất cấu hộp số Chọn ηi = 0,93 • ηt: Hiệu suất truyền động qua bánh chủ động xe Chọn ηt = 0,85 v.i • ωqđ : Tốc độ quy đổi sang trục động cơ: ωqđ = R b • Rb : bán kính bánh xe ( Rb = 0,2 m ) Ta thay số liệu vào phương trình (4): f = 0,02 ; Q = 18.000 N ; C = 0,2 ; A= 2,2 m2; Rb = 0,2 m ; ρ = 1,25 kg/m3 ; Rct= 0,02 m Ta phương trình đặc tính mômen ma sát cấu di chuyển : Mcqđ = 18 + 92 +0,008.ωqđ2 = 110 + 0,008.ωqđ2 (5) 2.1.3 Tính chọn công suất động Tính chọn công suất động ứng với tốc độ chuyển động trung bình xe v tb= 60 (km/h) động thường làm việc tốc độ Không nên tính toán tốc độ lớn động thường xuyên phải làm việc chế độ định mức vtb = 60 (km/h) = 16,67 (m/s) Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện  M cqd = 197( N m)  vtb i 16, 67.1, 25  = 104, 2(rad / s ) = 995(v / ph) ωqd max = R = 0, b  Mô men động sinh (M) phải lớn mô men cản M ≥ Mcqd Vậy công suất tính toán động Pđc = M.ω ≥ 197 104,2 = 20 527,4 (W) ≈ 20,5 (kW) 2.2 Lựa chọn động 2.2.1 Các yêu cầu lựa chọn động • Chọn động phải chọn cho sử dụng gần hết công suất (thông thường chọn công suất động 1,5 lần so với công suất tải đặt lên trục động cơ) • Tốc độ động phải chọn cho phù hợp với tốc độ máy công tác • Điện áp động nên chọn điện áp phù hợp với điện áp lưới điện • Chọn thiết bị bảo vệ kèm theo tủ điện đóng cắt phù hợp công suất động cơ, cấp bảo vệ nổ, làm việc có độ tin cậy cao 2.2.2 Chọn động Ta có Pđc ≈ 20,5 (kW) nên chọn công suất động Pđm= 1,5 Pđc =1,5.20,5 = 30,75 (kW) Ta chọn động chiều kích từ độc lập Pđm = 35 kW với thông số sau: Một số tham số khác:  Từ thông định mức Фđm= 3,3 mWb  Tốc độ tối đa động nmax= 2,6 nđm= 1,5.1000 = 1500 (v/ph)  Số cặp cực p =3  Hệ số kФđm= 0,5 Chương Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện Lựa chọn phương án truyền động 3.1 Tổng quan chọn phương án truyền động Chọn phương án truyền động dựa yêu cầu công nghệ kết tính chọn công suất động cơ, từ tìm loạt hệ truyền động thỏa mãn yêu cầu đặt Bằng việc phân tích, so sánh tiêu kinh tế, kĩ thuật hệ truyền động kết hợp tính khả thi cụ thể mà ta chọn lựa vài phương án phương án để thiết kế Đối với hệ truyền động xe chạy điện ta chọn: • Hệ truyền động động điện chiều • Hệ truyền động động xoay chiều 3.2 Hệ truyền động động xoay chiều 3.2.1 Hệ truyền động động xoay chiều đồng Hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động đồng phong phú, có cấu trúc đặc tính điều chỉnh khác tùy thuộc vào công suất, tải phạm vi điều chỉnh Có thể phân loại động đồng làm hai loại chính:  Loại roto có kích từ điện với dải công suất lớn từ vài trăm tới vài MW Cuộn kích từ theo cực ẩn cực lồi Động đồng dùng cho máy bơm, nén khí máy nghiền kéo tàu v.v…  Loại roto nam châm vĩnh cửu với dải công suất nhỏ thường dùng cho cấu truyền động có vùng điều cỉnh rộng, độ xác cao Tốc độ quay động tính biểu thức: ωs = (rad/s) (3-1) Trong đó: fs tần số nguồn cung cấp; pp số đôi cực động Từ (3-1) ta thấy điều chỉnh tần số nguồn cung cấp điều chỉnh tốc độ động Do cấu trúc hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động đồng có biến đổi tần số Một số hệ truyền động động đồng sử dụng điều chỉnh tốc độ:  Điều chỉnh tốc độ động xoay chiều ba pha kích từ nam châm vĩnh cửu • Điều chỉnh tốc độ động đồng cực lồi kích từ nam châm vĩnh cửu SPM • Điều chỉnh tốc độ động đồng cực ẩn kích từ nam châm vĩnh cửu IPM 10 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện w Biên Chế độliên tục lưu chỉnh α=0 M α = π/2 Chế độ giới hạn wmax nghịch lưu Đặc tính hệ T – Đ Lý thuyết thực nghiệm chứng tỏ: phụ tải nhỏ đặc tính có độ dốc lớn (vùng dòng điện gián đoạn) Góc điều khiển lớn (khi điều chỉnh sâu) vùng dòng điện gián đoạn rộng việc điều chỉnh tốc độ gặp nhiều khó khăn Trong thực tế tính toán hệ T – Đ, ta cần xác định biên giới vùng dòng điện gián đoạn, đường phân cách hai vùng dòng điện liên tục gián đoạn Biên giới vùng dòng điện gián đoạn liên tục có dạng đường ellipse với trục trục toạ độ đặc tính cơ: ( ILwe E )2 + ( )2 = p π π π U m sin U m sin − cos π p p p Dễ dàng nhận thấy độ rộng vùng dòng điện gián đoạn giảm ta tăng giá trị điện cảm L tăng số pha chỉnh lưu p Song tăng số xung p mạch lực chỉnh lưu tăng độ phức tạp mạch điều khiển phức tạp Còn tăng trị số L dẫn tới làm xấu trình qúa độ (tăng thời gian độ) làm tăng trọng lượng, kích thước hệ thống Biên giới mô tả đường nét đứt hình vẽ Ưu điểm:  Ưu điểm bật hệ T – Đ sử dụng van bán dẫn nên độ tác động nhanh cao, không gây ồn dễ tự động hoá van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất cao Điều thuận tiện cho việc thiết lập hệ thống tự động điều chỉnh nhiều vòng để nâng cao chất lượng đặc tính tĩnh đặc tính động hệ thống 18 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện  Là biến đổi tĩnh kết cấu gọn nhẹ  Hệ thống T – Đ có khả điều chỉnh trơn với phạm vi điều chỉnh rộng Hệ có độ tin cậy cao, quán tính nhỏ, hiệu suất lớn Nhược điểm  Nhược điểm chủ yếu hệ T – Đ van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng điện áp chỉnh lưu có biên độ đập mạch cao, gây tổn thất phụ máy điện truyền động có công suất lớn làm xấu dạng điện áp nguồn lưới xoay chiều  Hệ số công suất cosϕ hệ nói chung thấp điều chỉnh sâu  Khả chịu tải dòng, áp nhỏ; có gia tốc dòng áp du/dt, di/dt có nguy làm hỏng lớp tiếp giáp 3.3.3 Hệ truyền động điều chỉnh xung áp động điện chiều a Nguyên lý hoạt động iN N i UN D0 ∆U ∆U L R UĐ E iđk t i Ima Imin iđk x t UN t tđ T Chế độ dòng liên tục 19 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện iđk t i Ima Imin x t iđk E t tđ tx T Chế độ dòng gián đoạn Trong chế độ dòng liên tục chế độ làm việc chủ yếu mạch I max = − tđ Tu U N (1 − e) E − −T R R (1 − e) Tu tđ I U (1 − e) Tu E = N − T R R (1 − e) Tu b Đặc tính hệ Ta có U Đ = [U N tđ + (t − t x ) E ] T Trong chế độ dòng liên tục tx = T nên: tđ U N = γU N T γ U N Ru w= − I Kφ Kφ UĐ = Cũng giống hệ T – Đ hệ ĐX – Đ t x < T xảy chế độ dòng điện gián đoạn Để xác định biên giới vùng dòng điện gián đoạn liên tục ta giả thiết đồ thị dòng điện hai vùng hai đoạn thẳng Giá trị dòng điện biên liên tục tđgh I blt − 1 γ = I max = (U N − E )(1 − e Tu ) = (U N − K φ wblt ) 2R 2R γ + σ Vì chế độ biên liên tục thuộc vùng dòng điện liên tục cho nên: 20 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện I blt = U N γ (1 − γ ) γ+1 σ Đặc tính hệ ĐX – Đ w Biên liên tục γ=1 M γ=0 Nhược điểm  Phải có nguồn chiều kèm theo nguồn xoay chiều - chiều  Dạng điện áp có dạng xung gây tổn thất phụ động  Bộ biến đổi làm việc rơi vào chế độ dòng gián đoạn Ưu điểm  Hiệu suất cao tổn hao công suất biến đổi không đáng kể so với biến đổi liên tục  Độ xác cao chịu ảnh hưởng môi trường, yếu tố điều chỉnh thời gian đóng cắt khóa mà giá trị điện trở phần tử điều chỉnh thường gặp điều chỉnh liên tục  Chất lượng điện áp tốt biến đổi liên tục  Kích thước gọn nhẹ  Hệ thống dùng nơi có nguồn chiều có công suất lớn sơ đồ thay bỏ qua Rb đặc tính có độ cứng cao  Hệ thống dùng van động lực  Dễ tự động hoá 21 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện Sau phân tích ưu nhược điểm phương điều chỉnh cho động chiều ta định chọn phương pháp sử dụng sơ đồ “Băm Xung Áp” để thực hệ truyền động 3.4 Hệ truyền động điều chỉnh xung áp động điện chiều dùng Thyristor Với hệ truyền động xung áp động có sơ đồ dùng Thyristor Tranristor D1 T1 C T1 D T2 C L D0 L D2 T1 Đ C L D3 Đ C D4 Sơ đồ dùng Thyristor Sơ đồ dùng Tranristor Do dòng định mức động lớn động khởi động dòng lớn Vậy để sử dụng trường hợp ta sử dụng loại sơ đồ dùng Thyristor  Sơ đồ + = U T1 + C _ = = = T2 D0 D L Đ C _ =  Nguyên lý hoạt động Sơ đồ gồm hai tiristo, T1-tiristo chính, T2-tiristo phụ, L, D, C phần tử chuyển mạch, D0 điôt hoàn lượng Ban đầu cho T2 mở, tụ C nạp từ nguồn qua tải đến cực tính xác định sơ đồ Đây giai đoạn chuẩn bị trước mạch chạy Khi chạy cho T1 mở tải cấp điện Đồng thời tụ C bắt đầu phóng theo theo mạch vòng C, T1, L, D,đây mạch vòng 22 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện dao động L, C, nên sau nửa chu kỳ dao động điện áp cực C đảo cực tính so với ban đầu Lúc tụ C sẵn sàng để khoá tiristo T1 Khi cần khoá T1(thời điểm t 0) phát xung mở T2, C đặt điện áp ngược lên tiristo T1 Dòng phóng tụ C đủ lớn để triệt tiêu dòng tải qua T1 khoá T1 lại Sau tụ C lại nạp từ nguồn qua tải, qua T2 giai đoạn chuẩn bị Thời gian để điện áp tụ giảm từ giá trị ban đầu tới không khoảng thời gian T1 chịu điện áp âm, tương ứng đay thời gian phục hồi cho van Bộ băm điện áp đóng mở tần số cao cho phép điều chỉnh giá trị trung bình điện áp tải Trong khoảng thời gian 0÷t0 cho van T1 mở , toàn điện áp nguồn đưa tải Khoảng thời gian lại t 0÷T cho van T1 khoá , cắt nguồn khỏi tải.Giá trị trung bình t T t 1 điện áp tải: U d = ∫ Udt = ∫ Udt = U = γ U T T T 23 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện Chương Thiết kế biến đổi mạch lực Để lựa chọn van bán dẫn ta dựa vào tiêu dòng điện điện áp Vì trước hết ta cần xác định dòng điện trung bình chạy qua van giá trị điện áp ngược lớn đặt lên van chu kỳ đóng cắt Theo thông số lựa chọn động chiều, dòng điện định mức chạy qua phần ứng động Iđm = 170(A) Ta lấy giá trị dòng điện tính toán cho van bán dẫn Itt = 170 (A) + = U T1 + C _ T2 = = = D0 D Đ C L _ = van bán dẫn 4.1 Tính toán chọn 4.1.1 Chọn van theo tiêu dòng điện Iv > kIv.Itbv + Itbv= Iđm = 170(A) dòng trung bình qua van + kIv: hệ số dự trữ dòng điện chọn kIv = 1,4 (tải có dòng điện lớn) Nên chọn Itbv > kIv Itbv = 1,4 170= 238 (A) 4.1.2 Chọn van theo tiêu điện áp UV > kUV Ung max + Ung max = UN = 220 (V) + kUV : hệ số dự trữ điện áp cho van (kUV = 1,7 – 2,2) Chọn kUV = 2,2 Suy UV > 2,2 220 = 484 (V) 4.1.3 Chọn van theo tiêu làm mát + Làm mát tự nhiên (đối lưu tự nhiên): dùng cho van với dòng nhỏ, vài chục Ampe + Làm mát cưỡng quạt gió: dùng cho van làm việc với dòng cỡ vài trăm Ampe + Làm mát nước tuần hoàn: dùng cho van làm việc với dòng lớn vài trăm Ampe Vậy: dùng phương pháp làm mát nước, có cánh tản nhiệt quạt đối lưu không khí - IVcp = 250 (A) 24 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện - Căn vào tiêu kỹ thuật trên:  Chọn van diode (D, D0 ) Tên: B3-250 Thông số chính: - Itbv = 250 (A) - UdmV = 500 (V) : chọn cấp điện áp - Ihd = 390 (A) - UV = 0,6 (V) - U0= 1,0 (V) - Rd = 200 10-5 (ôm) - RT = 1, (0 C/ W) *** Xác định lại trị số dòng điện trung bình lớn cho phép qua van van diode làm việc + tmt = 400 C + tpn = 1200 C + kdd = Công thức Suy Icp = 315 (A) > Itbv = 250 (A) (thỏa mãn)  Chọn van Thyristor (T1, T2) Tên: T14-250 Thông số chính: - Itbv = 250 (A) - UdmV = 500 (V) : chọn cấp điện áp - Iđỉnh = 6000 (A) - UV = 1,75 (V) - Uđk= 3,5 (mV) - Iđk= 200 (mA) - Irò= 25 (mA) 4.2 Tính toán chọn tụ điện C điện cảm L Trong chu kì làm việc biến đổi, tụ điện C thực nạp phóng lần, để hỗ trợ cho Thyristor T1 T2 mạch đóng mở tin cậy xác suốt dải điều chỉnh tốc độ động cơ, tụ C yêu cầu : + Phải đặt điện áp ngược đủ lớn lên Thyristor cần khoá + Khi kết thúc trình khoá T1 mở T2 điện áp tụ chưa giảm không mà tồn taị lượng điện áp dư đủ nhỏ Với giả thiết :  Điện áp nạp thuận tụ thời điểm ban đầu(t=0)là: UCo=0,9.UN= 0,9 220= 198 (V) 25 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện  Trong khoảng thời gian khoá T1 T2 mở tương ứng tụ điện C phóng lượng điện áp Ucf = 0,8.UN Khi ∆Uc =0,9.UN – 0,8.UN = 0,1.UN Vậy điện dung tụ là: C= I dm toff 0,8.U N = 170.40.10−6 = 38, 7( µ F ) 0,8.220 Dòng chảy qua tụ Itb = 170 A.Vậy điện cảm chuyển mạch mạch vòng dao động LC là: 2 U   220  L = C  C ÷ = 38, 7.10−6  ÷ = 0, 065 (mH )  170   I mc  26 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện Chương Tổng hợp hệ thống Trong chương trình bày vấn đề sau: • Mô tả toán học động điện chiều • Mô tả toán học băm xung áp • Mô tả toán học cảm biến dòng điện • Cấu trúc điều khiển hệ thống • Tổng hợp mạch vòng dòng điện 5.1 Mô hình toán học động điện chiều kích từ độc lập Như biết mạch từ động chiều không tuyến tính mà phi tuyến Vì mang dạng đường cong từ trễ Do để xây dựng mô hình toán học hay thực dạng hàm truyền ta nghiên cứu phân tuyến tính Vì trước xây dựng mô hình toán học động DC ta có giả thiết sau: Mạch từ chưa bão hòa Phản ứng phần ứng bù đủ Điện trở phần ứng không đổi theo nhiệt độ, không bị ảnh hưởng tần số cao • Phương trình bản: diu (t )  u (t ) = Ru I u (t ) + Lu dt + e(t )  e(t ) = k φ (t ).ω (t )   M (t ) − M (t ) = J d ω (t ) C  dt  M = k φ (t ).I u  Xét động chiều kích từ độc lập làm việc từ thông định mức kФ đm= const Ta có phương trình sau: 27 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện diu (t )  u (t ) = Ru I u (t ) + Lu dt + e(t )  e(t ) = −k φdm ω (t )   M (t ) − M (t ) = J d ω (t ) C  dt  M = k φ I dm u  ∆U ( p) = k Φ dm ∆ω + ( Ru + p.Lu ).∆I → k Φ dm ∆I − ∆M c ( p ) = J p.∆ω ( p)  Mô tả toán học băm xung áp • Bộ băm xung áp bao gồm hai khâu:  Phát xung điều khiển  Bộ biến đổi (chỉ gồm van khóa mạch lực) • Coi hàm truyền khâu quán tính bậc nhất: FXA (p) = K bd 22 = + p.τ bd + 0.001 p Với: Kbđ = 220/10 = 22 Hệ số khuếch đại mạch băm xung áp τbđ = 0.001= 1(ms): Hằng số thời gian quán tính băm xung áp  Mô tả toán học khâu đo dòng FI(p)= = 0.01 + 0.001p 28 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện Với: KI - hệ số tỷ lệ khâu đo; KI = PI.RI = 2.10-3.5 = 0.01 TfI - số thời gian khâu đo; TfI = RC= 0.001 PI - tỷ số biến dòng ; PI=2.10-3; RI - Điện trở đo RI= Ω 5.2 Xây dựng điều chỉnh dòng điện Ri Ta có: Eư = k.Φ0.ω  sức điện động phần ứng động tỉ lệ với ω Φ = Φđm = const Mặt khác quán tính điện nhỏ so với quán tính nên tổng hợp mạch vòng dòng điện ta bỏ qua tác động sức điện động phần ứng Eư Ta có cấu trúc điều khiển mạch vòng dòng điện sau: Giả sử E=0, mạch vòng dòng điện có dạng sau: U* i + RI K bđ 1+ p.τ bđ 1/ Ru + p.Tu i Ki 1+ p.τ fi Ui Mạch vòng dòng điện đảm bảo trình điện từ, ta bỏ qua tác động phần cơ, chuyển dạng chuẩn để áp dụng tiêu chuẩn tối ưu Module ta có: 29 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện UId RI - K Si (1 + TSi p)(1 + T∑ p) Iu Do τbđ = τfi = 0,001[...]... 3.3 Hệ truyền động động cơ một chiều Ta có các hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều cơ bản như sau: • Hệ truyền động máy phát - động cơ (F – Đ) • Hệ truyền động chỉnh lưu thysistor - động cơ (T – Đ) • Hệ truyền động xung áp - động cơ (ĐX – Đ) Ngoài ra các hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều còn được phân loại theo truyền động có đảo chiều quay và không đảo chiều quay... điện cơ • Điều chỉnh tốc độ động cơ từ trở  Động cơ một chiều không chổi than (BLDC) 3.2.2 Hệ truyền động động cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha Động cơ không đồng bộ ba pha gồm hai loại: - Roto lồng sóc - Roto dây quấn Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ:  Điều chỉnh tổn thất: • Điều chỉnh xung điện trở rotor (động cơ rotor dây quấn): hiệu suất truyền động suy giảm khi điều. .. van động lực  Dễ tự động hoá 21 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện cơ Sau khi phân tích các ưu nhược điểm của từng phương điều chỉnh cho động cơ một chiều ta quyết định chọn phương pháp sử dụng sơ đồ “Băm Xung Áp để thực hiện hệ truyền động này 3.4 Hệ truyền động điều chỉnh xung áp động cơ điện một chiều dùng Thyristor Với hệ truyền động xung áp động cơ có 2 sơ đồ dùng Thyristor... tính cơ là: β= ( Kφđm ) 2 R Trong đó: R là tổng trở toàn mạch phần ứng động cơ (R ư và điện trở các phần tử mạch nối tiếp với phần ứng động cơ ) Các đặc tính cơ của hệ truyền động T – Đ mềm hơn hệ F – Đ vì có sụt áp do hiện tượng chuyển mạch giữa các thyristor Góc điều khiển α càng lớn thì điện áp đặt vào phần ứng động cơ càng nhỏ Khi đó, đặc tính cơ hạ thấp và ứng với một mômen cản M C, tốc độ động cơ. .. phương pháp này gặp phải khó khăn Kết luận: Căn cứ vào đặc điểm truyền động của xe buýt, căn cứ vào phương pháp truyền động yêu cầu, căn cứ vào các tính chất của các phương pháp điều chỉnh tốc độ, để thiết kế hệ truyền động cho xe buýt chạy điện ta sử dụng động cơ một chiều điều chỉnh điện áp phần ứng giữ từ thông không đổi ở trong vùng điều chỉnh tốc độ định mức 3.3.1 Hệ truyền động máy phát động cơ (... Nguyên lý hoạt động Hệ truyền động T – Đ là hệ truyền động động cơ điện một chiều kích từ độc lập, điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng hoặc thay đổi điện áp đặt vào phần kích từ của động cơ thông qua các bộ biến đổi chỉnh lưu dùng thyristor 16 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện cơ k Uđ Đ Uđkkt b Sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động T-Đ Trong... điều khiển vectơ định hình từ thông roto ψr (FOC) 20 năm sau khi phương pháp được đề xuất, người ta mới chế tạo thành công bộ điều khiển này, nó mang lại khả năng ổn định rất tốt tốc độ thấp cận không 12 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện cơ Một phương pháp phổ biến nữa trong điều khiển biến tần động cơ KĐB là điều khiển trực tiếp mô men DTC Phương pháp này giúp mang lại áp. .. các phương pháp hãm, đảo chiều mà ta có truyền động làm việc ở một góc phần tư, hai góc phần tư và 4 góc phần tư Để có thể đưa ra được phương án tối ưu ta đi xem xét và phân tích ưu nhược điểm của từng phương án cụ thể Các phương án truyền động nêu trên đều dự trên hai nguyên lý cơ bản như sau: Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng Trong phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có... chỉnh sâu  Khả năng chịu quá tải về dòng, áp nhỏ; khi có gia tốc dòng và áp du/dt, di/dt có nguy cơ làm hỏng các lớp tiếp giáp 3.3.3 Hệ truyền động điều chỉnh xung áp động cơ điện một chiều a Nguyên lý hoạt động iN N i UN D0 ∆U ∆U L R UĐ E iđk t i Ima Imin iđk x t UN t tđ T Chế độ dòng liên tục 19 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện cơ iđk t i Ima Imin x t iđk E t tđ tx T Chế... tác động xen kênh Có hai phương pháp điều chỉnh tần số động cơ không đồng bộ:  Điều khiển vô hướng: điều khiển từ thông stator ψs thông qua các giá trị biên độ của đại lượng điện áp và dòng điện stator Có rất nhiều công trình nghiên cứu đề xuất các luật điều khiển tần số tối ưu, nhưng thực tế được ứng dụng trong công nghiệp có hai loại: • Thứ nhất là điều khiển điện áp, tần số sao cho từ thông stato ... Thyristor (T1, T2) Tên: T1 4-2 50 Thông số chính: - Itbv = 250 (A) - UdmV = 500 (V) : chọn cấp điện áp - Iđỉnh = 6000 (A) - UV = 1,75 (V) - Uđk= 3,5 (mV) - Iđk= 200 (mA) - Irò= 25 (mA) 4.2 Tính toán... Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện Với: KI - hệ số tỷ lệ khâu đo; KI = PI.RI = 2.1 0-3 .5 = 0.01 TfI - số thời gian khâu đo; TfI = RC= 0.001 PI - tỷ số biến dòng ; PI=2.1 0-3 ; RI - Điện... khí - IVcp = 250 (A) 24 Nguyễn Công Hoàng - TĐH CH12 Đồ án môn học: Tổng hợp hệ điện - Căn vào tiêu kỹ thuật trên:  Chọn van diode (D, D0 ) Tên: B 3-2 50 Thông số chính: - Itbv = 250 (A) - UdmV