Đang tải... (xem toàn văn)
Điều khiển trực tiếp moomen động cơ không đồng bộ ( Luận văn thạc sĩ)Điều khiển trực tiếp moomen động cơ không đồng bộ ( Luận văn thạc sĩ)Điều khiển trực tiếp moomen động cơ không đồng bộ ( Luận văn thạc sĩ)Điều khiển trực tiếp moomen động cơ không đồng bộ ( Luận văn thạc sĩ)
i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -NGUYỄN THỊ THU ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP MÔMEN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ LUẬN VĂN THẠC SĨ THÁI NGUYÊN - 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ii LỜI CAM ĐOAN Tên học viên : Nguyễn Thị Thu Sinh ngày : 08 tháng 04 năm 1986 Học viên lớp cao học khoá 14 - Tự động hoá - Trƣờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên – Đại học Thái Nguyên Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp thạc sĩ: “Điều khiển trực tiếp mômen động không đồng bộ” Tôi tự thiết kế dƣới hƣớng dẫn thầy giáo PGS.TS NGUYỄN VĂN LIỄN Ngoài tài liệu tham khảo dẫn cuối luận văn, Tôi đảm bảo khơng chép cơng trình khoa học hay thiết kế tốt nghiệp ngƣời khác Nếu có sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thu Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iii LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo khoa Sau Đại học - Trƣờng Đại học KTCN Thái Nguyên, giáo sƣ, phó giáo sƣ, tiến sĩ quan tâm tổ chức đạo trực tiếp giảng dạy khóa cao học chúng tơi Đặc biệt, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hƣớng dẫn PGS.TS.Nguyễn Văn Liễn ngƣời tận tình bảo góp ý chun mơn cho chúng tơi suốt q trình làm luận văn Tơi xin trân trọng cảm ơn bạn bè, gia đình đồng nghiệp - ngƣời ủng hộ động viên Tơi nghiên cứu hồn thành luận văn Tuy nhiên, thân bắt đầu đƣờng nghiên cứu đầy thách thức, chắn luận văn nhiều thiếu sót Rất mong nhận đƣợc góp ý thầy cô giáo đồng nghiệp Tôi xin trân trọng cảm ơn! Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ ix LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG MƠ HÌNH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ TRONG CÁC KHÔNG GIAN VÉCTƠ 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.1.1 Lịch sử đời động không đồng 1.1.2 Cấu tạo động không đồng 1.1.3 Nguyên lý hoạt động động không đồng xoay chiều ba pha 1.1.4 Ứng dụng, ƣu nhƣợc điểm động không đồng xoay chiều ba pha 1.1.5 Mơ hình tốn học động khơng đồng xoay chiều ba pha 1.2 MƠ HÌNH ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ TRONG CÁC KHƠNG GIAN VÉCTƠ: 10 1.2.1 Mơ hình ba pha động khơng đồng 10 1.2.2 Đại lƣợng véctơ không gian 16 1.2.3 Mơ hình động không đồng hệ tọa độ trực giao 19 1.3 CHIẾN LƢỢC ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 31 1.3.1 Giới thiệu chung 31 1.3.2 Nguyên lý điều khiển điện áp tần số U/f 34 1.3.3 Điều khiển véctơ 38 1.3.4 Giới thiệu nguyên tắc điều khiển trực tiếp mômem (DTC) 41 CHƢƠNG 45 NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP MÔMEN 45 2.1 NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN 45 2.2 CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN 49 2.2.1 Sơ đồ DTC 49 2.2.2 Các điều khiển sơ đồ 50 2.3 KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN 50 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ v 2.4 LẬP BẢNG CHỌN VÉCTƠ 52 CHƢƠNG 54 THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN 54 3.1 THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN TỪ THÔNG STATOR 54 3.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MÔMEN 54 3.3 MƠ HÌNH TỐN HỌC ƢỚC LƢỢNG CÁC ĐẠI LƢỢNG PHẢN HỒI 55 CHƢƠNG 57 MƠ PHỎNG VÀ THÍ NGHIỆM 57 4.1 MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG: 57 4.1.1 Mơ hình mơ 57 4.1.2 Cấu trúc khối chi tiết sơ đồ 58 4.2 ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG QUA THÍ NGHIỆM: 69 4.2.1 Các trang thiết bị phần thực nghiệm: 69 4.2.2 Kết thực nghiệm 72 4.2.3 Đánh giá kết quả: 73 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT iri (t ) dòng điện rơto pha i ir dòng điện pha rơto biểu diễn hệ toạ độ rôto ' r i isi (t ) dòng điện pha rơto biểu diễn hệ toạ độ stator dòng điện stato pha i is dòng điện pha rôto biểu diễn hệ toạ độ stator ' s i Lm Lr dòng điện pha rơto biểu diễn hệ toạ độ rơto cảm kháng từ hố ba pha tổng cảm kháng ba pha rôto Lr Lr1 Lrm Ls tự cảm ba pha rôto cảm kháng rò rơto cảm kháng từ hố rơto tổng cảm kháng pha stator Ls Ls1 Lsm f P Rr Rs s M Te Ts Tz uri (t ) tự cảm stator cảm kháng rò stator cảm kháng từ hố stator tần số số đơi cực điện trở rôto điện trở stator hệ số trƣợt Mômen số thời gian mômen điện từ số thời gian trích mẫu điện áp rơto pha i ur điện áp rôto rotor hệ toạ độ rôto ' r u usi (t ) điện áp rôto hệ toạ độ stator điện áp stato pha i us điện áp stato hệ toạ độ stator ' s u e(t ) r s m r s điện áp stato hệ toạ độ rơto sức phản điện động góc pha từ thông rôto so với trục ngang hệ toạ độ stator góc pha từ thơng stator so với trục ngang hệ toạ độ stator góc lệch rơto stator góc rơto góc stator Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vii ri (t ) từ thơng rò rơto trục toạ độ gắn với rơto r ' r si từ thơng rò cuộn rôto i (t ) s ' s từ thông rò rơto trục toạ độ gắn với stator từ thơng rò cuộn stator i từ thơng rò stator trục toạ độ gắn với stator từ thơng rò stator trục toạ độ gắn với rôto CÁC CHỈ SỐ / d /q D/Q m r ra, rb, rc Ref s sA, sB, sC x/ y thành phần hồnh tung hệ toạ độ gắn với rơto thành phần hồnh tung rơto hệ toạ độ gắn với stator thành phần hoành tung stato hệ toạ độ gắn với rơto từ hố rơto pha rơto tín hiệu đặt stator pha stator thành phần tung hoành hệ toạ độ Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Số hiệu Nội dung Bảng 2.1 Bảng chọn chung cho phƣơng pháp điều khiển trực tiếp mômen 53 Bảng 2.2 Bảng chọn véctơ điện áp nghịch lƣu 53 53 Bảng 2.3 Biến thiên từ thông mômen ứng với véctơ điện áp sử dụng véc tơ từ thơng vị trí nhƣ hình 2.4b Bảng 2.4 Bảng chọn sector 61 Bảng 4.1 Thơng số động 68 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Trang ix DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ ST T Số hiệu CHƢƠNG Nội dung Trang MƠ HÌNH ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘTRONG CÁC KHƠNG GIAN VÉCTƠ Hình 1.1 Sơ đồ thay động khơng đồng Hình 1.2 Đặc tính động khơng đồng Hình 1.4 Sơ đồ dây quấn tập trung ĐK 11 Hình 1.5 Sơ đồ pha quy đổi stator ĐK 13 Hình 1.6 Mơ hình giải thích cách tính sức điện động rơto 14 Hình 1.7 Mơ hình điều khiển hệ tọa độ cực (a) đại lƣợng véctơ (b) 15 Hình 1.8 Phân bố mật độ dòng điện có pha a có dòng điện 16 Hình 1.9 Phân bố mật độ dòng điện tổng từ dòng điện pha ias, ibs, ics 17 Hình 1.10 Phân bố mật độ từ thơng tổng từ dòng stator hình 1.6 18 Biểu diễn véctơ hệ trục αβ 20 10 Hình 1.11 11 Hình 1.12 12 Hình 1.13 13 Hình 1.14 Sơ đồ thay động không đồng hệ trục , Sơ đồ cấu trúc động hệ tọa độ , Mơ hình trạng thái điều khiển hệ tọa độ , 20 22 23 14 Hình 1.15 Biểu diễn véctơ không gian hệ trục d, q 24 15 Hình 1.16 Sơ đồ thay điều khiển hệ trục tọa độ d, q 25 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ x 16 Hình 1.17 Sơ đồ cấu trúc ĐK hệ trục tọa độ dq 27 17 Hình 1.18 Biểu diễn véctơ khơng gian hệ trục gắn với rơto (D,Q) 28 18 Hình 1.19 Sơ đồ thay điều khiển hệ tọa độ gắn với rơto 29 19 Hình 1.20 Sơ đồ cấu trúc điều khiển hệ tọa độ gắn với rơto 30 20 Hình 1.21 Phân loại phƣơng pháp điều khiển 32 21 Hình 1.22 Các dạng đặc tính 36 Các dạng đặc tính động khơng đồng 22 Hình1.23a,b,c ta thay đổi tần số theo quy luật điều chỉnh U f 23 Hình 1.24 Sự tƣơng tự điều khiển động chiều điều khiển véctơ 37 39 Điều khiển độc lập hai thành phần dòng điện: 24 Hình 1.25 39 mơmen kích từ 25 Hình 1.26 Sơ đồ hệ thống điều khiển tốc độ động tựa từ thông rơto 40 26 Hình 1.27 Sơ đồ khối DTC 44 CHƢƠNG 27 Hình 2.1 NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP MÔMEN Biểu diễn đại lƣợng hệ trục gắn với stator 47 28 Hình 2.2 Mơ tả hàm đóng cắt mạch lực biến tần 48 29 Hình 2.3 Sơ đồ khối DTC 49 30 Hình 2.4 Quỹ đạo véctơ từ thông Stator (a) véctơ điện áp sử dụng thời gian ∆t từ thông tƣơng ứng (b) 51 CHƢƠNG THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN 31 Hình 3.1 Bộ điều khiển dải trễ hai mức 54 41 Hình 3.2 Bộ điều khiển dải trễ ba mức 54 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... tài: Trong luận văn đề cập đến hệ thống điều khiển động không đồng phƣơng pháp điều khiển trực tiếp mômen (DTC) Luận văn phân tích giải thích ngắn gọn nguyên lý DTC Thiết lập điều khiển (Từ thơng... rôto quay Động không đồng gồm loại: Động không đồng rôto dây quấn Động không đồng rôto lồng sóc (ngắn mạch) 1.1.2 Cấu tạo động khơng đồng Động không đồng gồm phần stator (phần tĩnh) rôto (phần quay)... MƠ HÌNH ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ TRONG CÁC KHÔNG GIAN VÉCTƠ 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.1.1 Lịch sử đời động không đồng 1.1.2 Cấu tạo động không đồng