Báo cáo đồ án môn học Tổng hợp hệ thống điện cơ

Mục lụcMục lục1Lời nói đầu4ĐỀ BÀI51.Tổng hợp các bộ điều chỉnh cho hệ TĐĐ tự động 1 chiều với các thông số5Chương I6CƠ SỞ LÝ THUYẾT61.TÌM HIỂU CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN CƠ:61.1TỔNG HỢP CÁC BỘ ĐIỀU CHỈNH CHO HỆ TĐ TỰ ĐỘNG8MỘT CHIỀU:81.1.1.Hệ thống điều chỉnh tốc độ với hai mạch vòng kín tốc độ quay và dòng điện cùng với đặc tính của nó.81.2.GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU:101.2.1.Phần tĩnh:101.2.2.Phần quay:111.3.Động cơ điện một chiều kích từ độc lập:12Sơ đồ nguyên lý:121.3.1.Ảnh hưởng của điện trở phần ứng:121.3.2.Ảnh hưởng của điện áp phần ứng:13Hình 1.5: Các đặc tính của động cơ một chiều kích từ độc lập131.3.3.Ảnh hưởng của từ thông:13Hình1.6: Đặc tính cơ điện (a)và đặc tính cơ (b)khi thay đổi từ thông141.4.Xây dựng sơ đồ cấu trúc của hệ:151.4.1.Sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh tự động truyền động điên:151.4.2.Sơ đồ cấu trúc của hệ thống:151.5.Xác định cấu trúc và tham số bộ điều chỉnh dòng điện theo tiêu chuẩn modul tối ưu:161.6.Xác định cấu trúc và tham số bộ điều chỉnh tốc độ theo tiêu chuẩn modul đối xứng:18Chương II22THIẾT KẾ MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN222.THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ THỐNG:222.1.Thiết bị mạch động lực:22Hình 2.2: Sơ đồ (a), đồ thị (b) chỉnh lưu Tiristor hình cầu 3 pha232.2.TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐỘNG LỰC:242.2.1.Tính chọn động cơ:242.2.2.Tính chọn công suất MBA động lực:242.2.3.Tính chọn các thyristor trong mạch chỉnh lưu:252.2.4.Tính chọn các cuộn kháng cân bằng:252.2.5.Tính chọn các thiết bị mạch lực:262.2.6.Tính chọn điện trở hãm:26Chương III27THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN273.THIẾT KẾ MẠCH PHÁT XUNG ĐIỀU KHIỂN:273.1.Lựa chọn phương pháp phát xung:273.1.1.Sơ đồ khối mạch điều khiển theo pha đứng:283.2.Thiết bị mạch điều khiển:283.2.1.Mạch điều khiển thyristor:283.2.2.Chọn máy phát tốc:293.2.3.Chọn biến áp xung:303.2.4.Chọn khâu điện áp đồng bộ:313.2.5.Chọn mạch điện áp răng cưa:313.2.6.Khâu khuếch đại xung:323.2.7.Khâu tổng hợp tín hiệu:323.2.8.Xác định hệ số khuếch đại của bộ biến đổi:323.3.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỀU KHIỂN:33Chương IV34THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ344.NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC:344.1.Nguyên lý làm việc của mạch động lực:344.2.Nguyên lý làm việc của mạch điều khiển:344.3.Nguyên lý ổn định tốc độ:344.4.Quá trình đảo chiều động cơ:354.5.Hãm dừng:35Chương V36XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG XÉT TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG365.1.MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA:365.2.XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ THỐNG:365.3.KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG:395.3.1.Tính toán hằng số thời gian và hệ số khuếch đại (theo góc tốc độ ω):405.3.2.Xây dựng hàm truyền của hệ thống:405.4.XÉT ỔN ĐỊNH:425.5.HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG:435.5.1.Hàm truyền BBĐ của hệ thống:435.5.2.Hàm truyền của động cơ điện một chiều:44Hình 5.2: Sơ đồ cấu trúc của động cơ điện một chiều.44Hình 5.3 Sơ đồ cấu trúc sau khi tinh toán của động cơ điện một chiều.455.5.3.Tổng hợp mạch vòng dòng điện khi bỏ qua sức điện động và mômen cản Mc động cơ:455.5.4.Tổng hợp hệ mạch vòng tốc độ:49Chương VI53ỨNG DỤNG MATLAB TRONG MÔ PHỎNG536.ỨNG DỤNG MATLAB TIẾN HÀNH MÔ PHỎNG, KIỂM CHỨNG KẾT QUẢ:536.1.Giới thiệu về Simulink trong Matlab :536.2.Mô phỏng hệ thống:53KẾT LUẬN:58CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO:59

Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC Mục lục Muc ̣ luc ̣ .1 Lơì noí đâu ̀ .4 ĐỀBAÌ 1.Tổng hợp điều chỉnh cho hệ TĐĐ tự động chiều với thông số Chương I CƠ SỞ LÝTHUYÊT ́ TIM ̀ HIÊU ̉ CHUNG VỀHỆ THÔNG ́ ĐIÊN ̣ CƠ: 1.1 TÔNG ̉ HỢP CAC ́ BỘ ĐIÊU ̀ CHINH ̉ CHO HỆ TĐ TỰ ĐÔNG ̣ .7 MÔT ̣ CHIÊU: ̀ 1.1.1 Hệ thống điều chỉnh tốc độ với hai mạch vòng kín tốc độ quay và dòng điện cùng với đặc tính của nó 1.1 GIƠÍ THIÊU ̣ ĐÔNG ̣ CƠ MÔT ̣ CHIÊU: ̀ 1.1.2 Phần tĩnh: .9 1.1.3 Phần quay: 11 1.2 Đông ̣ điên ̣ môṭ chiêu ̀ kich ́ từđôc ̣ lâp: ̣ 12 Sơ đồ nguyên lý: 12 1.1.4 Ảnh hưởng của điện trở phần ứng: .12 1.1.5 Ảnh hưởng của điện áp phần ứng: 13 1.1.6 Ảnh hưởng của từ thông: .13 1.3 Xây dựng sơ đồcâu ́ truc ́ cua ̉ hê:̣ 15 1.1.7 Sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh tự động truyền động điên: 15 1.1.8 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống: .15 1.4 Xac ́ đinh ̣ câu ́ truc ́ vàtham sốbộ điêu ̀ chinh ̉ dong ̀ điên ̣ theo tiêu chuân ̉ modul tôí ưu: .16 1.5 Xac ́ đinh ̣ câu ́ truc ́ vàtham sốbộ điêu ̀ chinh ̉ tôc ́ độ theo tiêu chuân ̉ modul đôí xưng: ́ 18 Chương II .22 THIÊT ́ KẾMACH ̣ LỰC VÀMACH ̣ ĐIÊU ̀ KHIÊN ̉ .22 THIÊT ́ KẾMACH ̣ LỰC HỆ THÔNG: ́ 22 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC 1.6 Thiêt́ bị mach ̣ đông ̣ lực: .22 1.7 TINH ́ CHON ̣ THIÊT ́ BỊ MACH ̣ ĐÔNG ̣ LỰC: 24 1.1.9 Tính chọn động cơ: 24 1.1.10 Tính chọn công suất MBA động lực: 24 1.1.11 Tính chọn các thyristor mạch chỉnh lưu: 25 1.1.12 Tính chọn các cuộn kháng cân bằng: 25 1.1.13 Tính chọn các thiết bị mạch lực: .26 1.1.14 Tính chọn điện trở hãm: 26 Chương III 27 THIÊT ́ KẾMACH ̣ ĐIÊU ̀ KHIÊN ̉ 27 THIÊT ́ KẾMACH ̣ PHAT ́ XUNG ĐIÊU ̀ KHIÊN: ̉ 27 2.1 Lựa chon ̣ phương phap ́ phat́ xung: .27 1.1.15 Sơ đồ khối mạch điều khiển theo pha đứng: .28 2.2 Thiêt́ bị mach ̣ điêu ̀ khiên: ̉ 28 1.1.16 Mạch điều khiển thyristor: 28 1.1.17 Chọn máy phát tốc: 29 1.1.18 Chọn biến áp xung: 30 1.1.19 Chọn khâu điện áp đồng bộ: .31 1.1.20 Chọn mạch điện áp cưa: 31 1.1.21 Khâu khuếch đại xung: 32 1.1.22 Khâu tổng hợp tín hiệu: .32 1.1.23 Xác định hệ số khuếch đại của bộ biến đổi: 32 2.3 SƠ ĐỒNGUYÊN LÝMACH ̣ ĐIÊU ̀ KHIÊN: ̉ .33 Chương IV 34 THUYÊT ́ MINH SƠ ĐỒNGUYÊN LY .34 ́ NGUYÊN LÝLAM ̀ VIÊC: ̣ .34 3.1 Nguyên lýlam ̀ viêc ̣ cua ̉ mach ̣ đông ̣ lực: 34 3.2 Nguyên lýlam ̀ viêc ̣ cua ̉ mach ̣ điêu ̀ khiên: ̉ 34 3.3 Nguyên lýôn ̉ đinh ̣ tôc ́ đô:̣ .34 3.4 Quátrinh ̀ đao ̉ chiêu ̀ đông ̣ cơ: 35 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC 3.5 Ham ̃ dưng: ̀ 35 Chương V .36 XÂY DỰNG ĐĂC ̣ TINH ́ ĐÔNG ̣ XET ́ TINH ́ ÔN ̉ ĐINH ̣ VÀHIÊU ̣ CHINH ̉ HỆ THÔNG ́ .36 4.1 MUC ̣ ĐICH ́ VÀÝNGHIA: ̃ 36 4.2 XÂY DỰNG SƠ ĐỒCÂU ́ TRUC ́ HỆ THÔNG: ́ 36 4.3 KHAO ̉ SAT ́ CHẾĐỘ ĐÔNG ̣ CUA ̉ HỆ THÔNG: ́ 39 1.1.24 Tính toán hằng số thời gian và hệ số khuếch đại (theo góc tốc độ ω): .40 1.1.25 Xây dựng hàm truyền của hệ thống: 41 4.4 XET ́ ÔN ̉ ĐINH: ̣ 43 4.5 HIÊU ̣ CHINH ̉ HỆ THÔNG: ́ 43 1.1.26 Hàm truyền BBĐ của hệ thống: 43 1.1.27 Hàm truyền của động điện một chiều: 44 1.1.28 Tổng hợp mạch vòng dòng điện bỏ qua sức điện động và mômen cản Mc động cơ: 45 1.1.29 Tổng hợp hệ mạch vòng tốc độ: 50 Chương VI 54 ƯNG ́ DUNG ̣ MATLAB TRONG MÔ PHONG ̉ 54 ƯNG ́ DUNG ̣ MATLAB TIÊN ́ HANH ̀ MÔ PHONG, ̉ KIÊM ̉ CHƯNG ́ KÊT ́ QUA:̉ 54 5.1 Giơí thiêu ̣ vềSimulink Matlab : 54 5.2 Mô phong ̉ hệ thông: ́ 55 KÊT ́ LUÂN: ̣ 59 CAC ́ TAÌ LIÊU ̣ THAM KHAO: ̉ 60 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC Lời nói đầu Trong công xây dựng đổi đất nước việc phát triển khoa học kỹ thuật ứng dụng vào lĩnh vực công nghiệp Ở nước ta nhập nhiều loại máy móc, thiết bị đại, địi hỏi q trình giảng dạy cho học sinh, sinh viên phải trang bị kiến thức nguyên lý hoạt động nguyên tắc vận hành hệ thống điều chỉnh tự động nhằm nắm bắt kịp thời với thực tế xã hội năm tới Đối với sinh viên khoa điện, kĩ sư tương lai trực tiếp tham gia vào hệ thống điện Được làm đồ án môn học Tổng hợp hệ thống điện tập duyệt,vận dụng lí thuyết học vào thiết kế hệ thống truyền động cách làm quen với với công việc sau Tính tốn truyền động việc làm tương đối khó, thời gian làm học tập vừa qua, với cố gắng nỗ lực thân với giúp đỡ bảo tận tình thầy giáo Th.s Nguyễn Hữu Hải, em hoàn thành xong môn học đồ án Trong trình thiết kế đồ án mơn học, với kiến thức cịn hạn chế nên đồ án khó tránh khỏi khiếm khuyết Em mong nhận xét góp ý thầy giáo bạn để thiết kế em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Phạm Xuân Dương GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC ĐỀ BÀI 1.Tổng hợp điều chỉnh cho hệ TĐĐ tự động chiều với thơng số  Pđm=75(KW); Uđm=440(V)  Iđm=204(A); nđm=1000(vịng\phút)  Lư=0,00432(H); ŋđm=0,833  Kd=20; Ki=0,02; Kw=0,01  Tc=0,0544s; Tư=0,05s 2.Nếu biến đổi chỉnh lưu cầu pha, xen xơ dòng điện biến dòng xoay chiều pha, xen xơ dòng điện máy phát tốc chiều Hãy vẽ sơ đồ nguyên lí thể chi tiết mạch điều khiển mạch động lực 3.Tính tốn thiết bị liên quan mạch điều khiển mạch động lực 4.Tiến hành mô kiểm chứng kết tính tốn  Tổng hợp Ri theo tiêu chuẩn tối ưu module  Tổng hợp Rω theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC Chương I CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÌM HIỂU CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN CƠ:  Hệ điện hệ thống dùng để biến đổi điện thành khống chế tự động  Phần hệ điện hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện (ĐCTĐTĐĐ)  Mục đích tiêu ĐCTĐTĐĐ phải đảm bảo giá trị yêu cầu đại lượng điều chỉnh mà không phụ thuộc vào đại lượng nhiễu lên hệ điều chỉnh Hình 1.1 : Cấu trúc chung hệ ĐCTĐTĐĐ  Phân loại hệ điện : việc phân loại hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện thường có nhiều cách ,tùy thuộc vào mục đích mà ta phân loại  Phân loại theo động truyền động : - Hệ ĐCTĐTĐĐ dùng động chiều - Hệ ĐCTĐTĐĐ dùng động xoay chiều không đồng - Hệ ĐCTĐTĐĐ dùng động xoay chiều đồng - Hệ ĐCTĐTĐĐ dùng động bước  Phân loại theo hệ điều chỉnh tín hiệu vào điều chỉnh - Bộ ĐCTĐTĐĐ có điều chỉnh tương tự (analog) - Bộ ĐCTĐTĐĐ có điều chỉnh số (digital) - Bộ ĐCTĐTĐĐ có điều chỉnh tương tự - số (analog – digital) GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC  Phân loại theo cấu trúc thuật tốn điều khiển - Hệ ĐCTĐTĐĐ có điều khiển thích nghi - Hệ ĐCTĐTĐĐ có điều khiển mờ  Phân loại theo nhiệm vụ chung : - Hệ ĐCTĐTĐĐ trì đại lượng điều chỉnh theo lượng đặt trước - không đổi Hệ ĐCTĐTĐĐ tùy động : hệ điều khiển vị trí yêu cầu điều khiển tự động lượng theo lượng đặt biến thiên tùy ý.các hệ thường gặp - hệ truyền động quay angten, đa, … Hệ ĐCTĐTĐĐ điều khiển chương trình, hệ điều khiển vị trí đại lượng điều chỉnh điều khiển tự động tuân theo lương đặt biến thiên theo chương trình định trước  Các tiêu chuẩn hệ điện : để đánh giá hệ điều chỉnh tự động ruyền động điện người ta thường dựa vào tiêu sau : nmax  Đặc tính phụ tải D = nmin ni +1  Phạm vi điều chỉnh tốc độ ϕ = ni  Độ trơn (độ phẳng) điều chỉnh St =  Sai lệch tĩnh St % = n0i − ni n0i n0i − ni 100% n0i 1.1 TỔNG HỢP CÁC BỘ ĐIỀU CHỈNH CHO HỆ TĐ TỰ ĐỢNG MỢT CHIỀU: 1.1.1 Hệ thớng điều chỉnh tốc độ với hai mạch vòng kín tốc độ quay và dòng điện cùng với đặc tính của nó Trong hệ thống điều chỉnh tốc độ mạch vịng kín dùng phản hồi âm tốc độ điều chỉnh PI điều kiện bảo đảm hệ thống trạng thái ổn định chất lượng động hệ thống yêu cầu cao hệ thống mạch vịng kín đơn khó thỏa mãn u cầu điều chủ yếu hệ thống mạch vịng kín đơn khơng thể hồn tồn dựa theo u cầu để khống chế dao động mơ men q trình động GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC Trong hệ thống điều chỉnh mạch vịng kín đơn ,chỉ có khâu phản hồi âm ngắt dịng điện dành riêng để khống chế dịng điện ,nhưng sau vượt dòng điện tới hạn,dựa vào phản hồi âm mạnh đẻ hạn chế xung kích dịng điện khơng thể khơng chế thật tốt đồ thị trạng thái động dòng điện sau dòng điện từ giá trị cực đại giảm xuống ,mô men quay động theo giảm xuống ,vì trình tăng tốc phải kéo dài.Đối với hệ thống điều chỉnh tốc độ thường phải vận hành theo đảo chiều máy bào giường ,máy cán đảo chiều ,việc rút ngắn thời gian trình thời gian khởi động nhân tố quan trọng nâng cao hiệu suất Vì điều kiện dịng điện động bị hạn chế ,muốn lợi dụng tối đa lực tải cho phép động q trình q độ ln ln giữ dịng điện giá trị tối đa cho phép,làm cho hệ thống truyền động điện tận dụng gia tốc tối đa để khởi động ,sau vận hành tốc độ đạt tới trạng thái ổn định ,lại cho dòng điện giảm xuống ,làm cho mô men cân với phụ tải Để khởi động nhanh điều kiện cho phép cần phải nhận trình có dịng điện cực đại khơng đổi theo luật điều khiển phản hồi âm dịng điện nhận q trinh dịng điện gần khơng đổi Với yêu cầu trình khởi động có phản hồi âm dịng điện mà khơng thể đồng thời có thêm phản hồi âm tốc độ quay đưa tín hiệu đầu vào điều chỉnh sau đạt tới tốc độ quay trạng thai ổn định ,lúc lại yêu cầu cần có phản hồi âm tốc độ quay mà không cần phản hồi âm dòng điện Do ta dùng hệ thống điều khiển tốc độ hai mạch vịng kín –nó thực tác dụng hai loại phản hồi âm dịng điện âm tốc độ quay lại làm cho chúng gây tác dụng riêng biệt giai đoạn khác Này ghép nối tiếp tức lấy đầu điều chỉnh tốc độ quay làm đầu vào điều chỉnh dịng điện ,sau đầu điều chỉnh dòng điện khống chế thiết bị phát xung chỉnh lưu bán dẫn thyrsisto CL CBD ∆uv - un - Rω n C K I ui BD = RI B Đ Ud Đ CK ĐC KĐ FX F X n GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC Hình 1-2: Hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vịng kín tốc độ quay dịng điện Trong : R ω : Là điều chỉnh tốc độ quay RI : Là điều chỉnh dong điện FX :Thiết bị phát xung Nhận chất lượng tĩnh động ,hai điều chỉnh hệ thống điều chỉnh tốc độ mạch vịng kín có sơ đồ hình1.3 Hình 1.3: Sơ đờ khới của hệ thớng điều chỉnh tớc đợ 1.1.GIỚI THIỆU ĐỢNG CƠ MỢT CHIỀU: Động điện chiều phân thành hai phần chính: phần tĩnh phần động 1.1.2 Phần tĩnh: Đây phần đứng yên máy, bao gồm phận sau: Cực từ chính: phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại tán chặt Trong động điện nhỏ dùng thép khối Cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulông Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây bọc cách điện kỹ thành khối tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối tiếp với GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu rạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ gắn vào vỏ máy nhờ bulông Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc Có động điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy Các phận khác: Náp máy: Để bảo vệ máy khỏi vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn an toàn cho người khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ vừa nắp máy cịn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp nắp máy thường làm gang Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lị xo tì chặy lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ Sau điều chỉnh xong dùng vít cố định lại 10 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC Si sensor dòng điện Tf, Tđk, Tvo Tư, Ti số thời gian mạch lọc mạch điều khiển chỉnh lưu, chuyển mạch chỉnh lưu, phần ứng xenxor dòng Rư - điện trở mạch phần ứng ∂U d ∂α - hệ số khuếch đại chỉnh lưu Khi số thời gian học lớn nhiều so với số thời gian mạch phần ứng bỏ qua mạch vòng sđ đ ( ∆E=0) Hàm truyền mạch vòng dòng điện: K CL K i / R ­ (1 + pTf )(1 + pT® k )(1 + pTvo )(1 + pT­ )(1 + pTi ) Ta thấy số thời gian Tf, Tdk,Tvo Ti nhỏ so với Tư Nên ta đặt Ts = Tf + Tdk + Tvo + Ti = 0,001 + 0,001 + 0,005 + 0,001 = 0,008(s) < Tư = 0,024 Như ta có: K CL K i / R ­ S oi (p ) = với Ts Rư = 0,18( Ω ) Pđm 75000 = = 204 ( A) U đm ηđm 440.0,883 U - I ­ R ­ 440 − 204.0,18 Kφ = đm = = 3,87 đm ωđm 104 Hàm truyền đạt điều chỉnh: I đm = R i (p) = + T­ p K CL K i aTs p Ru Thay số ta được: Ri ( p) = + 0,024 P 0,09 P Mạch nguyên lý điều chỉnh PI 48 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC R1 Uid Ui R3 C _ R2 Uđk + Hình 5.6: Sơ đồ nguyên lý bộ phản hồi dòng điện Với: R1 C = K CL K i 2.Ts Ru Chọn R1 = (kΩ ) ⇒ C = k ki cl 2.T = 75.0,02 2.0,008 = 22,2 ( µF ) s R R ­ 6000.0,18 Giá trị điện trở R3 T R3C = Tư ⇒ R3 = u = C 0,024 22,2.10 −6 = 1,1(k Ω ) Giá trị điện trở R2: R K i = K 'i R2 R2 = R1 ' 6000 Ki = 0,02 = KΩ Ki 0,02 Với Ki’ hệ số truyền xenxơ dòng điện ( Chọn K’i = Ki = 0,02) Để tạo lọc cho điều chỉnh ta nối thêm tụ C f song song điện trở R3 cho R3.Cf = Tf R3(C+Cf) = Tư Giá trị tụ Cf: T 0,001 f R3.Cf = Tf ⇒ Cf = R = 1100 = 0,9 ( µF ) Hàm truyền hệ kín mạch vịng dịng điện là: Fi(p) = = Với: Ri(p) = 49 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC W(p) = Đặt Ts= Tvo + Tdk + Ti sau thay rút gọn ta : Fi(p) = = E Ucđ _ 1 + 0,024 p 52,5 + 0,001 p 0,09 p (1 + 0,001 p)(1 + 0,005 p) 5,5 + 0,024 p Iư 0,02 + 0,001 p Hình 5.7 sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện sau tính toán 1.1.29.Tổng hợp hệ mạch vòng tốc độ: Từ kết tổng hợp mạch vòng dòng điện phần bỏ qua ảnh hưởng sức điện động ta có sơ đồ khối mạch vòng điều chỉnh tốc độ sau: Hình 5.8: Sơ đồ khối của hệ điều chỉnh tốc độ Hằng số thời gian học: Tc = R ­ J ( Kφ ) ⇒ Kφ R­ = J p Kφ Tc p 50 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC Do thành phần 2.Ts2.p2 nhỏ nên ta bỏ qua biểu thức hàm truyền mạch vịng dịng điện Khi ta có sơ đồ cấu trúc sau: Uω 1/K HCD 1 K + 2.Ts p i R Uω U -Ic I R­ KφTc p w S Kω + pTω Hình 5.9 sơ đồ cấu trúc thu gọn của hệ điều chỉnh Trong S ω khâu xenxơ tốc độ có hàm truyền khâu qn tính với hệ số hàm truyền K ω số thời gian lọc T ω Khi mạch khơng có nhiễu loạn U ωđ ≠ Mc = Khi hàm truyền đạt đối tượng điều chỉnh là: R ­ Kω K i Kφ T p(1 + p.T )(1 + p.T ) c ω s ' Thường số thời gian lọc T ω có giá trị nhỏ nên ta đặt: Ts = 2Ts + Tω S oω ( p ) = Khi đó: S oω ( p ) ≈ R ­ Kω K i Kφ T p(1 + p.T ' ) c s Vậy sơ đồ cấu trúc mạch vịng tốc độ có dạng: I U id U S oω ( p ) 51 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC Hình 5.10 cấu trúc hệ phản hời tớc đợ Hàm truyền hệ kín: Rω ( p ) S 0ω ( p) F ( p) = + Rω ( p ) S 0ω ( p ) Hàm chuẩn theo tiêu chuẩn modul đối xứng có dạng: FĐX(p) = + 4.τ σ + 4.τ σ p + 8.τ σ2 p + 8.τ σ3 p Áp dụng tiêu chuẩn modul đối xứng ta có: F(p) = FĐX(p) Rω ( p) S 0ω ( p) = + Rω ( p ) S 0ω ( p) ⇒ FĐX(p) FĐX ( p) S Oω ( p ).(1 − FĐC ( p)) Thay F(p) FĐX(p) Rω (p) ta có: Rω ( p) = K i Kφ TC 1 (1 + ) ' R ­ K ω 4.Ts 8.Ts' p ' Với Ts = Ts + 0,5Tω = 0,008 + 0,50,05 = 0,033 Khi điều chỉnh tốc độ Rω ( p ) = 0,02.3,87.0,0554 1 + 0.26 p (1 + )= 0,18.0,09 4.0,033 8.0,033 p 0,13 p 52 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC Hình 5.11 cấu trúc bộ điều chỉnh Với: 32Ts' R ­ K ω R1.C = ; K i Kφ Tc Kω = R1 ' Kω ; R2 R3.C = T0 = 8.T’ Chọn linh kiện sơ đồ cấu trúc điều chỉnh tốc độ: Chọn R1 = 100 Ω Giá trị tụ điện 32Ts' R ­ K ω R1.C = K i Kφ.TC 2 32Ts' R ­ K ω 32.0,008 0,18.0,09 ⇒ C= = = 0,77 µF R 1K i Kφ TC 100.0,02.3,87.0,0554 Giá trị điện trở R3 là: T0 8Ts' 8.0,033 = = 342,6 kΩ R3 = = = C C 0,77.10 − R2 = R1 ' 100 Ki = 0,02 = 100 Ω Ki 0,02 Với hệ số truyền thân xenxơ dòng Ki’ = Ki =0,02 Giá trị tụ Cf : Theo điều kiện mắc tụ cho R3Cf = Tf ⇒ Ck = Tf R3 = 0,001 = 2,9nF 342,6.10 53 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC Hình 5.12: Sơ đồ tổng hợp các khới Chương VI ỨNG DỤNG MATLAB TRONG MƠ PHỎNG ỨNG DỤNG MATLAB TIẾN HÀNH MÔ PHỎNG, KIỂM CHỨNG KẾT QUẢ: 5.1.Giới thiệu về Simulink Matlab : Matlab chương trình phần mềm hỗ trợ cho việc tính tốn hiển thị Nó chạy hầu hết loại máy tính được điều khiển số lượng lớn lệnh Các lệnh mở rộng nhờ phần thư viện trợ giúp (Toolbox) khác hay qua hàm ứng dụng tạo người sử dụng Simulink Toolbox hỗ trợ đắc lực cho việc mơ phân tích hệ thống động Simulink cho phép mô tả hệ thống tuyến tính, hệ phi tuyến hay mơ hình thời gian liên tục gián đoạn Thư viện Simulink bao gồm toàn thư viện khối khối nhận tín hiệu, nguồn tín hiệu, phần tử tuyến tính phi tuyến Trong Simulink người dùng quan sát hệ thống mức tổng quan đạt mức độ cụ thể cách nháy kép vào khối để xác định rõ 54 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC tổ chức mô hình tác động qua lại phần mơ Sau xây dựng mơ hình hệ thống, người sử dụng mơ Simulink cách nhập lệnh cửa sổ lệnh Matlab sử dụng Menu đặc biệt thích hợp cho cơng việc có tác động qua lẫn Các scope khối hiển thị khác cho phép người dùng theo dõi tín hiệu đầu q trình chạy mơ Ngồi người dùng thay đổi thông số cách trực tiếp nhận biết ảnh hưởng đến mơ hình 5.2.Mơ phỏng hệ thống: Tại cửa sổ command window ta gõ simulink enter kết thúc q trình Sau cửa sổ làm việc xuất Tại ta lấy khối theo yêu cầu đề để tiến hành mô giao diện mô sau: 55 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án mơn học: THHTĐC Giải thích: 1.Sauration,Sauration1 khối hạn chế dòng điện Khối Transfer Fcn khối điều chỉnh tốc độ - Hàm truyền đạt điều chỉnh tốc độ: Rω(s) = Khối Transfer Fcn2 khối điều chỉnh dòng điện - Hàm truyền đạt điều chỉnh dòng điện: Ri(s) = Khối Transfer Fcn3 khối chỉnh lưu W cl ( p) = K CL K CL 20 = = (1 + TVO )(1 + TĐK ) + (TVO + TĐK ).s + 0.0015.s Khối Transfer Fcn1 khối phần ứng động 1 Ru 0,18 Wu (s) = = = + Tu.s + 0,05.s 0,18 + 0,009 s Khối Transfer Fcn8 khối phản hồi dòng điện ( Sensor dòng điện) - Hàm truyền khâu phản hồi dòng điện: 56 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC WI (p) = = Khối Transfer Fcn5 khối phản hồi tốc độ (Máy phát tốc) - Hàm truyền khâu phản hồi tốc độ: Wω (p) = = Khối Gain khối từ thông Kφđm =3,85 Khối Transfer Fcn4 khối mơmen qn tính Tc = Ru J TC ( Kφ ) 0,22.3,8 ⇒ J = = = 22.06 Ru 0,144 ( Kφ ) W = 22.06.s 10 Khối Scope1 khối hiển thị tín hiệu dịng điện 11 Khối Scope2 khối hiển thị tín hiệu nhiễu loạn 12 Khối Scope3 khối hiển thị tín hiệu tốc độ 13 Khối random number khối tạo nhiễu loạn 57 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC Kết mô khâu dịng điện Kết mơ khâu tốc độ 58 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC KẾT LUẬN: Trong trình làm tập lớn em nghiên cứu tìm hiểu tài liệu thư viện nhà trường, mạng internet cùng nhiều tài liệu khác ,Và với hướng dẫn, bảo tận tình thầy, cô môn em thu số thành định: • Biết cách trình bày kết cấu đờ án mơn • Biết tìm tịi, chắt lọc tài liệu phù hợp cho nội dung đờ án • Qua đồ án em hiểu quy trình Tổng hợp điều chỉnh cho hệ chiều Hạn chế: Thời gian làm đờ án cịn ngắn trình độ kiến thức thân cịn hạn chế nên đờ án khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong đóng góp ý kiến thầy bạn để đờ án em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội Ngày 26/12/2012 Sinh viên thực hiện: 59 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương Trường ĐHCN Hà Nội_Khoa Điện Đồ án môn học: THHTĐC Phạm Xuân Dương CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO: Điều chỉnh tự động truyền động điện tác giả Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi Truyền động điện tác giả Bùi Quốc Khánh Ngồi tham khảo thêm sách tiếng anh như: Power Electronics tác giả F Csaski,I Ipsito S Marti Naped Electriczny tác giả Z Grunvalda Wydawnictva Nauka Modern Control Engineering tác giả Kitsvhito Ogata Prentice Hall 60 GVHD: ThS Nguyễn Hữu Hải SVTH: Phạm Xuân Dương