ĐỒ ÁN ứng dụng PLC vào hệ thống điều khiển thang máy

Nhằm mục đích tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng của bộ điều khiển PLC trong hệ thống điều khiển của Thang Máy. Đối tượng đồ án đề cập đến là Thang máy cho nhà cao tầng, đây là thiết bị vân tải có yêu cầu tự động hóa cao với việc sử dụng thiết bị điều khiển PLC

Lời Nói Đầu Sự tiến khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ kỹ thuật máy tính, cho đời thiết bị điều khiển số như: CNC, PLC Các thiết bị cho phép khắc phục nhiều nhược điểm hệ thống điều khiển trước đó, đáp ứng yêu cầu kinh tế kỹ thuật sản xuất Với phát triển khoa học công nghệ nay, việc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC để tự động hóa q trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng xuất lao động, giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm vấn đề cấp thiết có tính thời cao Là sinh viên chuyên ngành Tự Động Hoá Sau tháng năm học hỏi tu dưỡng Trường Đại học Kinh tế-Kỹ Thuật Công nghiệp, em giao đề tài tốt nghiệp: Ứng dụng PLC vào hệ thống điều khiển Thang Máy Nhằm mục đích tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng điều khiển PLC hệ thống điều khiển Thang Máy Đối tượng đồ án đề cập đến Thang máy cho nhà cao tầng, thiết bị vân tải có yêu cầu tự động hóa cao với việc sử dụng thiết bị điều khiển PLC Trong đồ án em tập trung sâu vào cơng việc sử dụng ngơn ngữ lập trình Step 7- Micro/win cho PLC SIMATIC S7 - 200 hãng SIEMENS (Đức) để điều khiển thang máy cho nhà tầng Trong trình tiến hành làm đồ án, hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn Lê trọng luân thân em cố gắng tham khảo tài liệu tìm hiểu thực tế Thang Máy, thời gian kinh nghiệm hạn chế nên đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót Do đó, em mong nhận ý kiến đóng góp nhận xét đánh giá q báu thầy để đồ án em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình chu đáo giáo viên hướng dẫn Lê trọng luân giúp đỡ em nhiều để em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! Hà nội, ngày 17 tháng 08 năm 2013 Sinh viên thiết kế -1- Phần TÌM HIỂU VỀ THANG MÁY -2- 1.1 – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THANG MÁY 1.1.1- Khái niệm chung thang máy Thang máy thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá, vật liệu v.v theo phương thẳng đứng nghiêng góc nhỏ 15 so với phương thẳng đứng theo tuyến định sẵn -3- Hình 1.1 : Hình dáng tổng thể thang máy Thang máy thường dùng khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, đài quan sát, tháp truyền hình, nhà máy, cơng xưởng v.v Đặc điểm vận chuyển thang máy so với phương tiện vận chuyển khác thời gian chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục Ngồi ý nghĩa vận chuyển, thang máy yếu tố làm tăng vẻ đẹp tiện nghi cơng trình Nhiều quốc gia giới quy định, nhà cao tầng trở lên phải trang bị thang máy để đảm bảo cho người lại thuận tiện, tiết kiệm thời gian tăng suất lao động Giá thành thang máy trang bị cho cơng trình so với tổng giá thành cơng trình chiếm khoảng 6% đến 7% hợp lý Đối với cơng trình đặc biệt bệnh viện, nhà máy, khách sạn v.v nhiên số tầng nhỏ yêu cầu phục vụ phải trang bị thang máy Với nhà nhiều tầng có chiều cao lớn việc trang bị thang máy bắt buộc để phục vụ việc lại nhà Nếu vấn đề vận chuyển người tồ nhà khơng giải dự án xây dựng tồ nhà cao tầng khơng thành thực Thang máy thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an tồn nghiêm ngặt, liên quan trực tiếp đến tài sản tính mạng người Vì vậy, yêu cầu chung thang máy thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng sửa chữa phải tuân thủ cách nghiêm ngặt yêu cầu kỹ thuật an toàn quy định tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm Thang máy có cabin đẹp, sang trọng, thơng thống, êm dịu chưa đủ điều kiện để đưa vào sử dụng mà phải có đầy đủ thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy như: Điện chiếu sáng dự phòng điện, điện thoại nội (Interphone), chng báo, hãm bảo hiểm, an tồn cabin (đối trọng), cơng tác an tồn cabin, khóa an toàn cửa tầng, cứu hộ điện nguồn 1.1.2 - Phân loại thang máy Thang máy thiết kế chế tạo đa dạng, với nhiều kiểu nhiều loại khác để phù hợp với mục đích sử dụng loại cơng trình Có thể phân loại thang máy theo nguyên tắc đặc điểm sau: -4- 1.1.2.1 - Phân loại theo chức năng:  Thang máy chở người: - Thang máy chở người nhà cao tầng: Có tốc độ chậm trung bình, đòi hỏi vận hành êm, u cầu an tồn cao có tính mỹ thuật - Thang máy dùng bệnh viện: Đảm bảo tuyệt đối an toàn, tối ưu tốc độ di chuyển có tính ưu tiên đáp ứng yêu cầu bệnh viện - Thang máy dùng hầm mỏ, xí nghiệp: Đáp ứng điều kiện làm việc nặng nề công nghiệp tác động môi trường độ ẩm, nhiệt độ, thời gian làm việc, ăn mòn  Thang máy chở hàng: Được sử dụng rộng rãi công nghiệp, ngồi dùng nhà ăn, thư viện Loại có đòi hỏi cao việc dừng xác cabin để đảm bảo hàng hố lên xuống dễ dàng, tăng suất lao động 1.1.2.2 - Phân loại theo tốc độ di chuyển:  Thang máy tốc độ chậm v = 0,5 m/s: Hệ truyền động cabin thường sử dụng động không đồng rôto lồng sóc dây quấn, u cầu dừng xác khơng cao  Thang máy tốc độ trung bình v = (0,75  1,5) m/s: Thường sử dụng nhà cao tầng, hệ truyền động cabin truyền động chiều  Thang máy cao tốc v = (2,5 5) m/s: Sử dụng hệ truyền động chiều truyền động biến tần - động xoay chiều ba pha, hệ thống điều khiển sử dụng phần tử cảm biến phi tiếp điểm, phần tử điều khiển lơgic, vi mạch cỡ lớn lập trình vi xử lý 1.1.2.3 - Phân loại theo trọng tải:  Thang máy loại nhỏ Q < 160kG  Thang máy trung bình Q = 500  2000kG -5-  Thang máy loại lớn Q > 2000 kG 1.1.3 – Cấu Tạo Thang Máy Kết cấu khí thang máy giới thiệu hình vẽ 1.2 Hố giếng thang máy Là khoảng không gian từ mặt sàn tầng đáy giếng Để nâng hạ buồng thang người ta dùng động Động nối trực tiếp với cấu nâng qua hộp giảm tốc Nếu nối trực tiếp buồng thang nâng qua puli quấn cáp Nếu nối gián tiếp puli quấn cáp động lắp hộp giảm tốc Cabin treo lên puli quấn cáp kim loai ( thương dùng từ dến sợi cáp) Buồng thang giữ theo phương thẳng đứng nhờ có ray dẫn hướng trượt dẫn hướng ( trượt loại puli có bọc cao su bên ngồi) Buồng thang dối trọng di chuyển dọc theo chiều cao thành giếng theo dẫn hướng -6- Cabin Con trượt dẫn hướng Cabin Ray dẫn hướng Cabin Thanh kẹp tăng cáp Cụm đối trọng Ray dẫn hướng đối trọng ụ dẫn hướng đối trọng Cáp tải Cụm máy 10 Cửa xếp Cabin 11 Chêm chống rơi 12 Cơ cấu chống rơi 13 Giảm chấn 14 Thanh đỡ 15 Kẹp ray Cabin 16 Gá ray Cabin 17 Bu lông bắt gá ray 18 Gá ray đối trọng 19 Kẹp ray đối trọng Hình 1.2: Kết cấu khí thang máy -7- 1.1.4 – Chức nămg số phận Thang máy 1.1.4.1 - Cabin: Là phần tử chấp hành quan trọng thang máy , nơi chứa hàng , chở người đến tầng , phải đảm bảo u cầu đề kích thước, hình dáng , thẩm mỹ tiện nghi Hoạt động cabin chuyển động tịnh tiến lên xuống dựa đường trượt, hệ thống hai dây dẫn hướng nằm phẳng để đảm bảo chuyển động êm nhẹ , xác khơng dung dật cabin trình làm việc Để đảm bảo cho cabin hoạt động trình lên xuống , có tải hay khơng có tải người ta xử dụng đối trọng có chuyển động tịnh tiến hai khác đồng phẳng giống cabin chuyển động ngược chiều với cabin cáp vắt qua puli kéo Do trọng lượng cabin trọng lượng đối trọng tính tốn tỷ lệ kỹ lưỡng vắt qua puli kéo không xảy tượng trượt pulicabin,hộp giảm tốc đối trọng tạo nên hệ phối hợp chuyển động nhịp nhàng phần khác điều chỉnh động 1.1.4.2 - Động cơ: Là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo vận tốc quy định làm quay puli kéo cabin lên xuống Động sử dụng thang máy động pharôto dây quấn rơto lồng sóc , chế độ làm việc thang máy ngắn hạn lặp lại cộng vớiyêu cầu sử dụng tốc độ, momen động theo dải cho đảm bảo yêu cầu kinh tế cảm giác người thang máy.Độngcơ phần tử quan trọng điều chỉnh phù hợp với yêu cầu nhờ hệ thống điện tử xử lý trung tâm 1.1.4.3 - Phanh: Là khâu an tồn , thực nhiệm vụ giữ cho cabin đứng im vị trí dừng tầng, khối tác động hai má phanh kẹp lấy tang phanh, tang phanh gắn gắn đồng trục với trục động Hoạt động đóng mở phanh phối hợp nhịp nhàng với trình làm việc đông 1.1.4.4 - Động mở cửa: Là động chiều hay xoay chiều tạo momen mở cửa cabin kết hợp với mở cửa tầng Khi cabin dừng tầng , rơle thời gian đóng mạch điều khiển động mở cửa tầng hoạt động theo quy luật định -8- đảm bảo q trình đóng mở êm nhẹ khơng có va đập Nếu khơng may vật hay người kẹp cửa tầng đòng cửa mở tự động nhờ phận đặc biệt gờ cửa có găn phản hồi với động qua xử lý trung tâm 1.1.4.5 - Cửa: Gồm cửa cabin cửa tầng Cửa cabin để khép kín cabin trình chuyển động khơng tạo cảm giác chóng mặt cho khachs hàng ngăn không cho rơi khỏi cabin thứ Cửa tầng để che chắn bảo vệ toàn giếng thang thiết bọi Cửa cabin cửa tầng có khố tự động để đảm bảo đóng mở kịp thời 1.1.4.6 - Bộ hạn chế tốc độ : Là phận an toàn vận tốc thay đổi nguyên nhân vượt vạn tốc cho phép , hạn chế tốc độ bật cấu khống chế cắt điều khiển động phanh làm việc Các thiết bị phụ khác: quạt gió, chng điện thoại liên lạc , thị số báo chiều chuyển động… lắp đặt cabin để tạo cho khách hàng cảm giác dễ chịu thang máy 1.2 - YÊU CẦU VỀ AN TOÀN TRONG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY Thang máy thiết bị chuyên dùng để chở người, chở hàng từ độ cao đến độ cao khác Vì đề an tồn cho người sử dụng đặt lên hàng đầu Để đảm bảo an toàn cho người thang máy ta bố trí loạt thiết bị giám sát hoạt động thang máy nhằm phát sử lí cố cách nhanh Trong thực tế, thiết kế truyền động cho thang máy phải phối hợp bảo vệ phần phần điện, kết hợp nhiều loại bảo vệ Chẳng hạn, cấp điện cho động kéo cabin cấp điện ln cho động phanh, làm nhả má phanh kẹp vào ray dẫn hướng Khi cabin chuyển động Khi điện, động phanh không điện, má phanh kẹp tác động vào trục động làm động không quay giữ cho cabin khơng rơi 1.2.1 – u cầu an tồn thang máy điện đứt cáp Kết nghiên cứu đưa ra, hệ truyền động đại có đầy đủ chế độ thực điện việc đóng cắt chuyển nguồn cho an toàn thiết bị -9- Hiện Thang máy lắp đặt hệ thống cứu hộ tự đông điện đột ngột Hệ thống gồm: Các mạch VXL, chuyển đổi điện, bình ắc qui tụ điện Các phận kết nối với tủ điều kiển thang máy Khi có điện, thang máy hoạt động ắc qui nạp điện Nếu điện đột ngột thang máy hoạt động, dòng điện chiều ắc qui nhanh chóng chuyển thành dòng xoay chiều cấp điện cho hệ thống Nhờ có hệ thống chống nguồn đột ngột, hệ thống điều khiển không bị ảnh hưởng nuôi hệ thống chống nguồn công suất nhỏ, cảm biến vị trí hệ đo lường cảnh báo khác làm việc bình thường Tuy nhiên nguồn bị động truyền động bị dừng lại thời gian tức thời Lúc thiết bị điều khiển động phải xả nguồn hệ lưu tích điện chứa chuẩn bị đóng nguồn mới, cắt hệ nguồn cũ tránh có điện trở lại gây xung đột nguồn Sau nguồn cấp, chương trình điều khiển làm việc theo chương trình dành cho cố điện Chương trình điều khiển thang máy tầng gần nhất, sau mở cửa tầng khách ra, đồng thời từ chối tất lệnh gọi khác, cảnh báo hệ thống bị điện lúc hệ thống cho phép việc mở cửa cabin, hệ thống chuông báo liên lạc thực Sau truyền động cơng suất lớn không thực nhằm tiết kiệm điện có hạn lưu điện dự phòng Khi hệ thơng có điện trở lại, role cảm nhận trạng thái điện hoạt động có phản hồi cho biết nguồn điện có, hệ thống thực thao tác xả điện dư, đóng nguồn thực điều hiển theo chu trình bình thường Hệ thống lưu điện phục hồi dần công suất hệ thống nạp điện tự động Ngoài thiết bị cứu hộ bị điện, thang máy có phận thắng Trong trường hợp xảy đứt cáp thang máy, thiết bị khống chế vượt tốc độ hoạt động tác động đến thắng cơ, nêm chặt phòng thang máy vào ray dẫn hướng, giữ chặt không cho thang rơi để người đến ứng cứu - 10 - Im ej120 b a Re c ej240 Hình 3.1: Thiết lập vector khơng gian từ đại lượng pha Qua hình vẽ ta thấy dòng điện pha hình chiếu vector thu lên trục cuộn dây pha tương ứng Ta đặt tên cho trục thực có mặt phẳng phức  trục ảo  , hình chiếu vector dòng xuống hai trục is  , is  : j cuén d© y pha b Isc Is Is cuén d© y pha a 120° Isb Isa =Is cn d© y pha c Hình 3.2: Biểu diễn dòng stator dạng vector khơng gian với phần tử is  , is  , thuộc hệ toạ độ stator cố định Dễ dàng nhận thấy i s i s hai dòng hình sin ta hình dung động điện tương ứng với hai cuộn dây cố định  ,  thay cho cuộn dây a, b, c Hệ toạ độ hệ toạ độ stator cố định ta có: - 60 -  i s i sa  i sb  2i sc  i   s  (3.4) Trên sở công thức (3.1) kèm theo điều kiện điểm trung tính cuộn dây khơng nối đất ta cần đo dòng điện stator có đầy đủ thơng tin is(t) với thành phần công thức (3.4) Tương tự với vector dòng stator, vector điện áp stator us, dòng rotor ir, từ thơng stator s , từ thơng rotor r biểu diễn phần tử thuộc hệ toạ độ stator cố định  is is i s   u s u s  ju s   ir ir  jir      s s  s  r r  jr  (3.5) 3.1.1.2 Chuyển hệ toạ độ cho vector khơng gian Mục đích ta đưa cách quan sát đại lượng vector hệ toạ độ stator cố định  ,  sang hệ toạ độ xy quay đồng với từ thông stator Ta xét hệ toạ độ tổng quát xy hệ toạ độ x *y* có chung điểm gốc nằm lệch góc  * so với hệ xy Quan sát véc tơ  ta thu được: - Trên hệ xy :  xy  x  jy - Trên hệ x*y* :   x  jy jy jy* X* Y * X* * Y* X X Hình 3.3: Chuyển hệ toạ độ cho vector khơng gian - 61 - Từ hình vẽ qua vài biến đổi ta có cơng thức chuyển đổi hệ toạ độ sau: *  xy  * e j    *  xy e  j  * (3.6) Từ ta thấy hai hệ toạ độ x*y* xy coi hai hệ toạ độ cố định hay nói cách khác góc  * coi khơng đổi Nhưng thực tế  * góc biến thiên với tốc độ góc  *  d * Trong trường hợp hệ toạ dt độ x*y* hệ toạ độ quay tròn với tốc độ góc  * xung quanh gốc hệ toạ độ xy Giả sử ta quan sát động khơng đồng rotor lồng sóc quay với vận tốc góc   d  góc tạo trục rotor trục quay cuộn dt dây pha a Hình vẽ biểu diễn hai vector dòng stator i s từ thông rotor r với modul góc pha trơc tõ th«ng rotor d j s isò cuộn dâ y pha b is trục rotor isd jq * isq cuén d© y pha a rotor cn d© y pha c Hình 3.4: Biểu diễn vector không gian hệ toạ độ từ thông rotor Vector từ thơng r quay với tốc độ góc  s 2.f s  d s dt Trong fs tần số mạch điện stator Từ hình vẽ (3.5) ta thấy   s chênh lệch tạo nên dòng điện rotor với tần số fr, dòng điện biểu diễn dạng vector i r với tốc độ góc  2. f r gốc trùng với gốc hệ toạ độ  ,  đặt tên cho trục - 62 - hệ d q ta dễ dàng nhận thấy hệ toạ độ định nghĩa hệ toạ độ quay xung quanh điểm gốc chung với tốc độ góc  s với vector is có phần tử isd isq Để dễ nhận biết vector quan sát hệ toạ độ ta quy ước thêm hai số viết bên phải cao: f thay cho hệ toạ độ dq s thay cho hệ toạ độ  ,  ta có:  i ss i s  ji s  s  i s i sd  ji sq (3.7) Nếu biết  s ta dễ dàng tính j sf theo cơng thức i sf i ss e  j s hay (3.8)  i sd i s sin s  i s cos s   i sq i s cos s  i s sin s (3.9) Quá trình tổng hợp đầy đủ hỡnh v sau Đ iều khiển biến tần biến tần 3~ isd is a b c isq is §C Hình 3.5: Thu thập giá trị thực vector dòng stator hệ trục toạ độ từ thơng rotor( gọi hệ toạ độ dq ) Ưu điểm hệ toạ độ vector i s r thân hệ toạ độ dq quay đồng với với tốc độ góc  s quanh điểm gốc, phần tử vector (isd, isq) đại lượng chiều Trong chế độ vận hành xác lập phần tử chí khơng đổi Q trình q độ chúng biến thiên theo thuật tốn định trước - 63 - Khó khăn thực tiễn việc tính isdvà isq việc xác định góc  s , trường hợp động đồng góc xác định dễ dàng thiết bị đo tốc độ vòng quay(máy phát xung kèm vạch o, resolver) Trường hợp động khơng đồng góc  s tạo nên tốc độ góc  s    r , có  đo được, ngược lại  r 2. f r với fr tần số mạch rotor ta chưa biết Vậy phương pháp mô tả hệ toạ độ dq đòi hỏi phải tính  r cách xác sở hệ thống điều khiển / điều chỉnh kiểu tựa theo từ thông rotor (T4R) Một cách tương tự vector dòng stator ta biểu diễn tất vector lại hệ toạ độ dq  u sf u sd  ju sq  f  i r ird  ji rq  f  s  sd  j sq  f  r  rd  j rq (3.10) f Ta thấy phương trình  r  rd  j rq có  rq 0 trục q thân đứng vng góc với  r nhiên thực tế ta khó tính xác góc  s ta giữ  rq để đảm bảo tính khách quan quan sát 3.1.2 Nguyên tắc điều chế vector: Phương pháp điều chế vector không gian phương pháp mạnh phổ cập hệ truyền hố số tồn phần dùng để điều khiển biến tần Khâu điều khiển biến tần khâu ghép nối quan trọng thiết bị điều khiển / điều chỉnh số với khâu chấp hành: biến tần / động Trong hệ thống sơ đồ nguyên lý động không đồng pha rotor lồng sóc ni biến tần dùng van bán dẫn, hoạt động theo kiểu cắt xung với tần số cao, van bán dẫn chủ yếu tranzitor(IGBT, MOSFET) Thông thường đôi van vi xử lý vi tính điều khiển cho điện áp xoay chiều pha với biên độ cho trước, với tần số góc pha cho trước đặt lên cực động theo yêu cầu biến tần nuôi điện áp chiều UMC: - 64 - Cuôn dây pha Pha a 1 0 1 Pha b 0 1 0 Pha c 0 0 1 1 STT UMC a b c + - Chï m xung kÝch thÝch vi xö lý gưi ® Õn Hình 3.6: Sơ đồ ngun lý động khơng đồng rotor lồng sóc ni biến tần nguồn áp Ta thấy pha động nhận hai trạng thái 1(nối với cực dương UMC) (nối với cực âm UMC) van bán dẫn có 23 = trạng thái, khả nối pha động với UMC Như bảng sau: - 65 - Pha a 1 0 1 Pha b 0 1 0 Pha c 0 0 1 1 Bảng 3.1 Các khả nối pha động Để tìm vector điện áp chuẩn cho cặp van bán dẫn biến tần tạo nên, ta xét kỹ khả tám khả trên, ví dụ khả thứ tư bảng với sơ đồ nối dây hình vẽ sau: (a) (b) +UMC Usc cuén d© y pha b Usb cuén d© y pha a Us Usa cuén d© y pha c -UMC Usa =-2UMC/3 Usb =Usc =UMC/3 Us =2UMC/3 Hình 3.7 : a Sơ đồ cuộn dây theo khả thứ bảng 3.1 b Vector không gian ứng với khả thứ bảng 3.1 Từ hình vẽ ta tính điện áp rơi quận dây pha a, b, c  2U MC   u sa    u U U MC sc  sb Xét bố trí hình học ba quận dây mặt phẳng tương tự khả thứ tư, ta dễ dàng xây dựng vector điện áp tương ứng cho tất trường hợp lại (Hình 3.9) vectơ đánh số từ 7 số thứ tự bảng 3.1 Ở lưu ý đến hai trường hợp đặc biệt u0: Cả ba pha nối với cực (-) UMC u7: Cả ba pha nối với cực (+) UM Cả hai vector có mođul = có ý nghĩa quan trọng sau - 66 - cuËn d© y pha b S U U S 1 cuËn d© y pha a S Q Q U S U Q Q S U U S cn d© y pha c Hình 3.8: Vector điện áp cuộn dây a, b, c Từ hình cho thấy rõ ràng vị trí vector chuẩn hệ toạ độ  ,  ta ghi nhớ modul tổng vector ln có giá trị = 2.U MC Ngồi quy ước thơng thường góc phần tư Q đến Q4 phân chia trục hệ toạ độ  ,  Các vector chuẩn chia tồn khơng gian thành góc phần S1 đến S6 vector chuẩn (Hình 3.9) ta phải tạo nên điện áp stator với biên độ góc pha mà khâu ĐCD sau yêu cầu 3.1.3 Nguyên lý phương pháp điều chế vector không gian Giả sử ta phải thực vector us hình 3.10 vector nằm góc phần Trong ví dụ us nằm S1 us thành tổng hai vector up,ut tựa theo hai hướng vector chuẩn u1,u2 chữ viết bên phải (thấp) có nghĩa sau t: vectơ biên trái p: vectơ biên phải U2 Ut US Up U1 Hình3.9: Thực vector us vector chuẩn Ta biết điện áp quy đổi thời gian đóng ngắt xung chu kỳ đó, giả thiết tồn chu kỳ chu kỳ có ích - 67 - phép dùng để thực vector modul tối đa vượt 2/3 UMC ta có cơng thức u s max  u   u  2U MC (3.11) Thời gian tối đa t ta có nhận xét sau: + us tổng vector vector biên up, ut: us = up + ut + Hai vector biên thực cách thực u1 (cho up) u2 (cho ut) khoảng thời gian sau: Tp  Tt  up u s max ut u s max (3.12) T T Vấn đề ta phải tính khoảng thời gian T p, Tt để tính Tp, Tt ta phải biết modul vector biên phải up modul vector biên trái ut Xuất phát điểm để tính modul vector us khâu điều chỉnh dòng yêu cầu Ta xét đến thời gian để thực vector T p, Tt khoảng thời gian lại T – (Tp + Tt) biến tần thực vector có modul = 0, u0 u7 cách thực tế ta thực phép cộng vector sau: u s u p  u t  u  u   Tp T u  T  T p Tt  Tt u u  u  T T (3.13) Đến ta phải xem xét trình tự thực vector u1,u2,u7 (u0) Ta có bảng xung mẫu vector bảng 3.1 Thông qua bảng xung mẫu ta thấy trình tự có lợi chu kỳ cặp van phải chuyển mạch Cụ thể cặp van phải chuyển mạch lần - Nếu trạng thái cuối u0 trình tự thực là: u1  u  u - Nếu trạng thái cuối u7 trình tự thực là: u  u1  u Bằng cách ta gây tổn hao đóng cắt van biến tần mức thấp Nếu ta vẽ ghép tượng trưng chu kỳ nối tiếp thuộc góc phần thứ S1 ta thu biểu đồ xung sau - 68 - Tp Tt Tx/2 T7 Tt Tp T0 Tx/2 Hình3.10: Biểu đồ xung điện áp Bằng cách thực hồn tồn tương tự góc phần thứ S cho góc phần lại S S ta có biểu đồ xung vector điện áp - 69 - U2 Ut US Up Tp U1 Tt T7 Tt Tp Tx/2 T0 Tx/2 biĨu ® å xung kÝch thc nhãm S1 US U2 U3 Ut Up biĨu ® å xung kÝch thc nhãm S2 Tt Tp T7 Tp Tx/2 Tt T0 Tx/2 U3 US Up U4 Ut biĨu ® å xung kÝch thc nhãm S3 Tp Tt T7 Tt Tx/2 Tp T0 Tx/2 Up U4 Ut US Tt U5 Tp Tx/2 biĨu ® å xung kÝch thuéc nhãm S4 - 70 - T7 Tp Tt Tx/2 T0 Up Ut U5 U6 Tp US Up T7 Tt Tx/2 biĨu ® å xung kÝch thc nhãm S5 Ut Tt Tp T0 Tx/2 U1 US Tt U6 Tp T7 Tp Tx/2 biĨu ® å xung kÝch thuéc nhãm S6 Tt T0 Tx/2 3.1.4 Cách tính thực thời gian đóng cắt van bán dẫn biến tần: Bảng số liệu góc pha vị trí (góc 1/4, góc 1/6) vector điện áp ta biết q trình đóng cắt van, việc tính tốn thời gian đóng cắt van hồn tồn phụ thuộc vào thơng tin modul vector up, ut Vector điện áp stator us thường cho biết trước dạng sau: + Hai thành phần chiều u sd, usq hệ toạ độ từ thông rotor góc pha gồm có góc  s hệ toạ độ dq cộng với góc riêng us (so với trục dq theo công thức sau): u  sa  s  arctg  sq  u sd    (4.1) + Hai thành phần hình sin u s , u s , dạng thông tin góc pha ẩn u s , u s Do ta có hai phương pháp tính modul up, ut giả sử ta xét vector us thuộc góc phần thứ II.2.1 Phương pháp 1: Cơng thức (4.1) ta tính  sa ta tính  modul vector biên phải, biên trái tính sau: - 71 - up  ut   u s sin 60    (4.2) u s sin  (4.3) u s  u sd2  u sq2 (4.4) q U2 Usq Us Us Ut Up U1 Us Usd d Hình3.11: Các khả cho biết trước vector điện áp stator us II.2.2 Phương pháp 2: Các vector up, ut tính trực tiếp từ u s , u s theo công thức sau: u p  u s  ut  u s (4.5) u s (4.6) Phương pháp cần ba cơng thức (4.2, 4.3, 4.4) cho tồn khơng gian song phương pháp có phép chia ( U sq U sd   sa    60  )  phần dư  ba phép tính lượng giác(sin, cos, tg) điều khiển/ điều chỉnh thực chu kỳ tính toán T vài phần trăm s , cần cân nhắc xuất thêm phép chia Các phép tính lượng giác gia tốc cách tính sẵn bảng giá trị cất RAM, thời gian tính thực tế thời gian xâm nhập bảng đọc - 72 - Ngược lại phương pháp cơng thức (4.5, 4.6) có giá trị với góc s1 phương pháp ta phải tuỳ theo góc phần tư góc phần cụ thể mà áp dụng công thức bảng sau: ut up S1 Q1 S Q u s  u s us  u s u s  u s  Q  u s  us us us  u s u s  u s 2 u s S3 Q2 S4 Q3 Q S u s  u s us  u s  u s  Q u s  u s  us us us  u s u s  u s S6 u s Q4 Bảng 3.2: Bảng giá trị cất RAM Việc áp dụng phương pháp tưởng chừng phức tạp phải dùng nhiều công thức khác bảng quan sát kỹ ta thấy tất quy tụ có cơng thức sau a = u s  u s - 73 - b = u s  c= u s u s Trong cơng thức khơng có phép chia phép tính lượng giác áp dụng chúng có lợi nhiều thời gian tính tốn Vấn đề lại phải biết us nằm góc phần tư, phần sáu không gian vector để lựa chọn cho công thức Ta sử dụng suy nghĩ sau: + Xét dấu u s , u s ta nhận biết us nằm góc phần tư thứ + Biểu thức đổi dấu us qua danh giới góc phần sáu Sau biết góc phần tư việc xét dấu b ta biết góc phần sáu cụ thể thuộc góc phần tư 3.1.5 NHẬN XÉT CHUNG : Như phân tích ta chọn động truyền động động xoay chiều pha rotor lồng sóc phương pháp điều chỉnh tốc độ động phương pháp điều chỉnh tần số dựa vào phương pháp điều chế vector không gian, hệ truyền động chiều để điều chỉnh tốc độ động ta dùng biến đổi van, biến đổi máy điện biến đổi xung áp Ngày hệ truyền động xoay chiều để điều chỉnh tốc độ theo phương pháp người ta thường dùng thiết bị biến tần - 74 -