điều khiển tự động truyền động điện ac dc

ĐẠI HỌC NHA TRANG Bài giảng: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN AC & DC Biên soạn: ThS Trần Cơng Binh THÁNG NĂM 2010 T©B (HTĐKS-ĐKCMĐ) VI Tính tốn thiết kế hệ thống điều khiển gián tiếp ĐCKĐB theo phương pháp định hướng từ thông rotor Ví dụ 1: Một động pha, cực, nối Y, 380V, 50Hz, 2,1A, 5,07Nm, J = 0,1kgm2 Rs = 10Ω, Rr = 6,3Ω, Xσs = 13,5Ω, Xσr = 12,6Ω, Khi vận hành định mức: Tính (biên độ) isd, isq, Xm = 132Ω ψr, ωsl tốc độ ωcơ, n? Tính K1, K2, KP, KI? Biết chu kỳ xử lý điều khiển 20μs Chương 4: Điều khiển định hướng từ thơng ĐCKĐB IV.17 T©B (HTĐKS-ĐKCMĐ) (Chú ý, vận hành công suất định mức: isdn Rs &I s jXσs R 'r &I ' r &I Fe & U s < isqn ) &I m RFe jXm jX’σr 1− s ' Rr s Mạch tương đương động KĐB với tổn hao sắt từ Lm = Xm 2πf L σs = X σs 2πf L s = L m + L σs Ts = Ls Rr L σr = X σr 2πf L r = L m + L σr Tr = Lr Rr L m i sd Từ thông không đổi, + Tr s L r Te L r Te i sq = = 3P L m ψ r 3P L m L m i sd ψ rd = ⇒ Ψr = L m i ds ⇒ i sq i sd = Lr Te 3P L2m 2 i s = i sq + i ds = 2I s Mà Khi biết momen điện Te dòng điện Is, Từ phương trình tính isd isq Ψr Chú ý: động vận hành định mức, isd thường nhỏ isq Thơng thường isd 20-60% Is định mức Và tính ω sl = L m i qs Tr Ψr Từ tính tốc độ góc trựơt cơ: Ω sl = ωsl _ co = i sd = ψ rd + ψ rd Tr s Lm i sq = L m Te 2p L r ψ r Chương 4: Điều khiển định hướng từ thơng ĐCKĐB ωsl p tính tốc độ động Lm i qs Lr i sq ωsl = Lr = Tr Ψr Tr i sd IV.18 (HTĐKS-ĐKCMĐ) Từ thơng khơng đổi: T©B Ψr* = L m i *ds i *qs = K Te* ⇒ K1 = ω sl* = K i *qs ⇒ K2 = i *qs * e * sl * qs T ω i = Lr 3p L2m i *ds = Lm L = m* * Tr Ψr Tr i ds Chương 4: Điều khiển định hướng từ thơng ĐCKĐB L m i *qs = Tr Ψr*ω sl* IV.19 (HTĐKS-ĐKCMĐ) T©B Chương 4: Điều khiển định hướng từ thơng ĐCKĐB IV.20 (HTĐKS-ĐKCMĐ) T©B Chương 4: Điều khiển định hướng từ thơng ĐCKĐB IV.21 (HTĐKS-ĐKCMĐ) T©B Chú ý: Chương 4: Điều khiển định hướng từ thông ĐCKĐB IV.22 (HTĐKS-ĐKCMĐ) T©B L1 L L2 N L3 Bộ xử lý SCI ADC Bộ điều khiển PWM I/O QEP ADC Với Chương 4: Điều khiển định hướng từ thông ĐCKĐB IV.23 (HTĐKS-ĐKCMĐ) T©B KI = KP TI Với Tdom = J/P σ = Tdelay = chu kỳ xử lý (≥ tổng thời gian trễ) Thêm khâu smooth: Chương 4: Điều khiển định hướng từ thơng ĐCKĐB IV.24 (HTĐKS-ĐKCMĐ) T©B Ví dụ 1: Một động pha, cực, nối Y, 380V, 50Hz, 2,1A, 5,07Nm, J = 0,1kgm2 Rs = 10Ω, Rr = 6,3Ω, Xσs = 13,5Ω, Xσr = 12,6Ω, Khi vận hành định mức: Tính (biên độ) isd, isq, Xm = 132Ω ψr, ωsl tốc độ ωcơ, n? Tính K1, K2, KP, KI? Biết chu kỳ xử lý điều khiển 20μs Điều khiển trực tiếp từ giá trị hồi tiếp: Điều khiển gián tiếp từ giá trị đặt: Chương 4: Điều khiển định hướng từ thơng ĐCKĐB IV.25 (HTĐKS-ĐKCMĐ) T©B Tính tất giá trị cần thiết để điều khiển gián tiếp từ thơng rotor, minh họa ví dụ Động KĐB pha cực, nối Y, rotor lồng sóc, thơng số 50Hz là: Rs = 10Ω, Rr = 6,3Ω, Xσs = 13,5Ω, Xσr = 12,6Ω, Xm = 132Ω Dòng điện định mức 2.1A 380V Điều khiển gián tiếp định hướng từ thông rotor (FOC) động KĐB Bộ điều khiển dòng cần tính tốn từ giá trị dòng điện đo giá trị dòng điện đặt Tốc độ động điều khiển từ đến tốc độ định mức Từ thông không đổi giá trị từ thông định mức Moment định mức 5.07Nm moment quán tính 0.1 kgm2 Vì cần tính dòng điện định mức isdn, isqn từ moment định mức Ten, tính từ thơng định mức Ψr n tính vận tốc góc định mức ωsln? (Chú ý, vận hành công suất định mức: isdn < isqn ) Chương 4: Điều khiển định hướng từ thơng ĐCKĐB IV.26 (HTĐKS-ĐKCMĐ) T©B Ví dụ 2: Một động khơng đồng có thông số (đã quy stator) sau: Rs = 10Ω, Rr = 6,3Ω, Lσs = Lσr = 0,04H, Lm = 0,4H Động pha, cực, cuộn dây stator nối Y, 50Hz, 380V, 1400rpm Tính dòng điện định mức isdn, isqn, từ thông định mức Ψr n dòng điện định mức Isn? Tính K1, K2, Kp, Ti? Biết chu kỳ xử lý điều khiển 20μs, moment quán tính động 0.5 kgm2 &I s Rs jXγs &I ' r R 'r s jX’γr &I m & U s E& s E& 'r jXm Stator với dòng từ hố &I s Rs jXγs &I ' r &I m & U s Rotor quy stator jXm R 'r jX’γr 1− s ' Rr s Mạch tương đương động KĐB với dòng từ hố Chương 4: Điều khiển định hướng từ thơng ĐCKĐB IV.27 (HTĐKS-ĐKCMĐ) i = K 1T * qs * e ω =K i * sl * qs ⇒ ⇒ T©B K1 = i*qs Te* K2 = = ω sl* i *qs Lr 3p L2m i*ds = Lm Lm = Tr Ψr* Tr i *ds L m i *qs = Tr Ψr*ω sl* Với Tdom = J/P σ = Tdelay = chu kỳ xử lý (≥ tổng thời gian trễ) Chương 4: Điều khiển định hướng từ thơng ĐCKĐB IV.28 (HTĐKS-ĐKCMĐ) T©B Dong stator: isn = 3.549093 Momen dien tu: Te = 6.401969 isn = 3.549093 A Te = 6.401969 Nm isn = 3.549093 A isdn = 1.984 isqn =2,941 K1 = 0.462 K2 = 2.888 Kp = 6.25*103 Ti = 0.00008 Chương 4: Điều khiển định hướng từ thơng ĐCKĐB IV.29 (HTĐKS-ĐKCMĐ) T©B Bài tập 4.1 Động có thơng số (quy stator hình vẽ sau) sau: Rs=0,105Ω, Rr=0,081Ω, Lσs=0,58mH, Lσr=0,87mH, Lm= 13,7mH (bỏ qua tổn hao sắt từ) Rr Lσr Lσ is Rs us a) b) c) d) e) Lm 1− s Rr s Tính dòng điện định mức Is? Tính moment điện từ định mức Te? Tính từ thơng định mức Ψr? Tính hệ số K1, K2 ? Tính hệ số hiệu chỉnh điều khiển PI (như hình vẽ) Kp Ki? Biết chu kỳ xử lý 50μs Bài tập 4.2 Cho động không đồng ba pha, cực, 380V, 50Hz, nối Y, 2,1A, moment quán tính 0.2 kgm2 Moment định mức 4,** Nm (với ** số cuối mã số sinh viên) Động có thơng số: Rs = 10Ω, Rr = 6,3Ω, Lσs = 0,043H, Lσr = 0,04H, Lm = 0,42H Trong hệ tọa độ từ thông rotor, động vận hành định mức, tính: a) Dòng điện isd isq ? (Biết định mức, isd < isq) b) Độ lớn từ thông rotor |ψr| ? c) Tốc độ trượt ωsl tốc độ động n ? d) Hệ số K1, K2 hình vẽ? e) Tính hệ số hiệu chỉnh điều khiển PI (như hình vẽ) Kp Ki? Biết chu kỳ xử lý 50μs Bài tập 4.3 Một động khơng đồng có thông số (tất quy stator) sau: Rs = 10Ω, Rr = 6,3Ω, Lσs = 0,043H, Lσr = 0,04H, Lm = 0,42H Động pha, cực, cuộn dây stator nối Y, 50Hz, 380V, 1400rpm Tính dòng điện định mức Isn, dòng điện định mức isdn, isqn, từ thông định mức Ψr n moment định mức Ten? Tính K1, K2, Kp, Ti? Biết chu kỳ xử lý điều khiển 20μs, moment quán tính 0.5 kgm2 Chương 4: Điều khiển định hướng từ thơng ĐCKĐB IV.30 (HTĐKS-ĐKCMĐ) T©B Bài tập 4.4 Cho động không đồng ba pha, cực, 380V, 50Hz, nối Y, 2,1A Moment định mức 4,** Nm (với ** số cuối mã số sinh viên) Trong hệ tọa độ từ thông rotor, động vận hành định mức, tính: a) b) c) d) Dòng điện isd isq ? (Biết định mức, isd < isq) Độ lớn từ thông rotor |ψr| ? Tốc độ trượt ωsl tốc độ động n ? Hệ số K1, K2 hình vẽ? Cho biết động có thơng số: Rs = 10Ω, Rr = 6,3Ω, Lσs = 0,043H, Lσr = 0,04H, Lm = 0,42H Chương 4: Điều khiển định hướng từ thông ĐCKĐB IV.31 ... VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG Định nghĩa cấu trúc hệ truyền động Phân loại hệ truyền động Ví dụ hệ truyền động Đặc tính động tải Chế độ làm việc hệ truyền động Phương Ph t ì h động trình độ học h ủ hệ truyền. .. 9/15/2009 PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC HỆ TRUYỀN ĐỘNG Chuyển động hệ truyền động chuyển động quay chuyển động tịnh tiến M, ω JĐC JTAI Chuyển động quay ∑M = J dω dJ +ω dt dt Động Mc Chuyển động tịnh tiến dv... VIỆC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG Hệ truyền động làm việc hai chế độ ‐Chế độ động cơ: biến đổi điện thành ‐Chế độ hãm: biến đổi thành điện Pđiện – công suất nguồn cấp cho động Pcơ – công suất động cấp cho