Nội dung bài viết là nghiên cứu thực nghiệm hệ truyền động điện biến tần động cơ đồng bộ kích từ nối tiếp. Để hiểu rõ hơn, mời các bạn tham khảo chi tiết nội dung bài viết.
Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 3(43)/Năm 2007 Nghiên cứu thực nghiệm Hệ truyền động điện Biến tần - động đồng kích từ nối tiếp Nguyễn Nh Hiển (Trờng ĐH Kỹ thuật công nghiệp - ĐH Thái Nguyên) Đặt vấn đề Các kết phân tích lý thuyết mô hệ truyền động động đồng nối nối tiếp - biÕn tÇn gãc phÇn t− dïng chØnh l−u PWM cho thấy hệ truyền động có nhiều u điểm bật nh đạt đợc công suất đầu gấp đôi công suất định mức, tốc độ làm việc cao gấp đôi tốc độ định mức, hệ số công suất động hệ thống cao, dòng điện đầu vào phần chỉnh lu có dạng gần hình sin ảnh hởng đến đến lới điện, Tuy nhiên, để khẳng định kiểm nghiệm lại kết phân tích lý thuyết mô phỏng, cho phép đa kết luận cuối đề xuất phơng hớng áp dụng hệ truyền động vào thực tế ta cần kiểm chứng lại thực nghiệm Các bớc tiến hành thực nghiệm Quá trình thực nghiệm nhằm kiểm chứng kết nghiên cứu lý thuyết cần phải tiến hành bớc: Xây dựng phần cứng mô hình thực nghiệm; Xây dựng chơng trình phần mềm điều khiển mô hình thực nghiệm quan sát thông số trình thực nghiệm; Tiến hành chạy thử mô hình thực hiệu chỉnh cần thiết; Thực nghiệm lấy đặc tính yêu cầu; Phân tích, đánh giá kết thực nghiệm rót kÕt ln CÊu tróc tỉng thĨ hƯ thực nghiệm Cấu trúc phần cứng thiết bị thực nghiệm gồm hai phần: Phần lực phần điều khiển (Hình 1, 2, 3, 4) Phần lực gồm: động thí nghiệm ĐC nối với tải học, phần lực bé biÕn tÇn gãc phÇn t− dïng chØnh l−u PWM tạo hai sơ đồ cầu van IGBT sơ đồ chỉnh lu tích cực CLPWM sơ đồ nghịch lu nguồn áp NL, có điện cảm pha đầu vào L tụ lọc C Phần điều khiển gồm: card điều khiển DSP ®Ĩ thùc hiƯn tht to¸n ®iỊu khiĨn, m¸y tÝnh ®iỊu khiển dùng để lập trình điều khiển hiển thị kết thực nghiệm, sensor đo dòng điện lới dòng điện động cơ, sensor đo điện áp chiều sau khâu chỉnh lu, sensor đo tốc độ góc quay (encoder) khâu xử lý tín hiệu (XLTH) trớc đa vào DSP máy tính, thiÕt bÞ ghÐp nèi cho phÐp trun tÝn hiƯu tõ DSP đến điều khiển làm việc van sơ đồ lực Để phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm tận dụng đợc thiết bị có phòng thí nghiệm Trung tâm Nghiên cứu triển khai công nghệ cao thuộc trờng Đại học Bách khoa Hà Nội thiết bị Trung tâm Thí nghiệm khoa Điện thuộc trờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp - Đại học Thái Nguyên, động thí nghiệm có thông số kỹ thuật nh sau: KQ112M6 ; P ®m =1,1KW; n ®m = 920 vg/ph; U ®m =380/220V - Y/∆; I 1®m =3,35 A; k e = 380/249; p m = 3; cosϕ ®m = 0,657; Công ty VIHEM - Việt Nam 37 Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 3(43)/Năm 2007 pha L Card ®iỊu khiĨn DSP CLPWM GhÐp nèi §KCL C NL GhÐp nèi §KNL XLTH §C as Encoder Máy tính điều khiển ar bs Tải cr br cs Hình 1: Cấu trúc thực nghiệm hệ truyền động biến tần - động cảm ứng rotor dây quấn đấu dây đặc biệt Số liệu tạo tải AS MOTOR: YTC 12 – 48; Amp 1,2; Vol90; 9,72 Nm 38 Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 3(43)/Năm 2007 Hình 2: Mô hình thực nghiệm hệ truyền động biến tần - SCSM SCLa,b , iLb iLa Khâu đo dòng điện ớc lợng điện áp lới iLα iLβ uLα usα uLβ k-γ U*dc usβ a-b cosγUL d-q PI usd usq sinγUL a-b d-q iLd - ∆Udc sinUL a-b Udc Khâu điều chế độ rộng xung PWM cosγUL PI iLq - i*Lq = PI ∆iq ∆id - Hình 3: Cấu trúc khối điều khiển chỉnh lu PWM theo VOC 39 Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 3(43)/Năm 2007 i*a i*d =const ej i*q RIa §iỊu chÕ PWM * b i RIb * c i RIc ia ϑ ib ic ia Xung điều khiển van ia ib * Khâu tích phân ĐCTĐQ e/2 pm Hình 4: Cấu trúc điều khiển khối nghịch lu hệ truyền động Chạy thử nghiệm chỉnh định Sau xây dựng xong toàn khâu mô hình thực nghiệm gồm phần cứng, thuật toán điều khiển giao diện (hình 6) tiến hành chạy thử nghiệm chỉnh định Hình 5: Giao diện theo dõi tín hiệu tham số thực nghiệm Hình 6: Giao diện theo dõi kết thực nghiệm phần chỉnh lu PWM Các kết thực nghiệm Các kết thực nghiệm đợc biểu diễn hình 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 Trên hình điện áp dòng điện pha nguồn cung cÊp co khèi chØnh l−u PWM cđa biÕn tÇn, hình điện áp chiều sau chỉnh lu với giá trị đặt Udc 600V Các kết thực 40 Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 3(43)/Năm 2007 nghiệm cho thấy trình khởi động nh điều chỉnh tăng tốc giảm tốc có tải hệ thống truyền động điện đảm bảo độ tác động nhanh cao; gần nh điều chỉnh Hình 7: Điện áp dòng điện pha nguồn đầu vào chỉnh lu PWM Hình 9: Tốc độ góc rotor động r khởi động lên tốc độ thấp (25rad/s, tơng ứng nr=240vg/ph) Hình 11: Tốc độ góc rotor động r khởi động tăng tốc độ Hình 8: Điện áp chiều Udc sau chỉnh lu PWM Hình 10: Mô men động M khởi động lên tốc độ thấp (25rad/s, tơng ứng nr=240vg/ph) Hình 12: Mô men động M khởi động tăng tốc độ 41 Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 3(43)/Năm 2007 Hình 13: Tốc độ động nr (vg/ph) khởi động giảm tốc có tải Hình 14: Mô men động M khởi động giảm tốc có tải Kết luận Các kết thực nghiệm hệ truyền động biÕn tÇn gãc phÇn t− sư dơng chØnh l−u PWM điều khiển vector - Động đồng kích từ nối tiếp cho thấy: Hệ thoả m n yêu cầu chất lợng hệ truyền động ®iƯn ®iỊu chØnh tèc ®é NÕu thiÕt bÞ thùc nghiƯm thoả m n đầy đủ yêu cầu cần thiết, động có tốc độ đồng 3000vg/ph hoàn toàn đạt đợc tốc độ làm việc 5000 đến 6000vg/ph, đáp ứng đợc yêu cầu tốc độ cao điều chỉnh tốc độ máy bơm, quạt gió cao tốc Tóm tắt: Từ nghiên cứu lý thut vỊ mét hƯ trun ®éng ®iƯn míi, øng dơng động không đồng ba pha rotor dây quấn với sơ đồ đấu dây đặc biệt, làm việc tơng tự nh động đồng kích từ nối tiếp Trên sở đó, xây dựng hệ thí nghiệm miền thời gian thực nhằm đánh giá chất lợng tĩnh động hệ thống qua đặc tính làm việc chế độ độ hệ Dựa vào kết nghiên cứu dự báo khả ứng dụng vào sản xuất công nghiệp Summary According to theoretic researches on a new electrical drive system which uses threephase winding rotor induction motor with a special wiring connection, we obtain a drive system in which the motor works as a series connected synchronous motor On that basis, a real-time experimental system is built in order to evaluate control quality in steady state and dynamic state Basing on the research results, we can predict applicable potentiality into industrial production 42 Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 3(43)/Năm 2007 Tài liệu tham khảo [1] Trần Khánh Hà (1997), Máy điện tập 1, Nxb Khoa häc vµ kü tht, Hµ Néi [2] Ngun Nh− HiĨn, Trần Xuân Minh (2004), Xây dựng mô hình động ®ång bé kÝch tõ nèi tiÕp ®Ĩ nghiªn cøu chÕ độ xác lập, Tự động hoá ngày nay, 12 [3] Bùi Quốc Khánh, Trần Xuân Minh, Nguyễn Nh Hiển (2005), Lý thuyết phân tích hệ truyền động dùng động đồng kích từ nối tiếp, Tuyển tập báo cáo khoa học- Hội nghị toàn quốc tự động hoá lần thứ VI (VICA 6), tr 300-305 [4] Nguyễn Nh Hiển, Trần Xuân Minh, Phạm Thị Bông, Lâm Hùng Sơn (2005), Các giải pháp ổn định hoá nâng cao độ bền vững hệ truyền động sử dụng ®éng c¬ ®ång bé kÝch tõ nèi tiÕp”, Tun tËp báo cáo khoa học- Hội nghị toàn quốc tự động hoá lần thứ VI (VICA 6), trang 221-226 [5] Essam E M Rashad, Mostafa E Abdel Karim (1996) Theory and Analysis of Three-phase Series-connected Parametric Motors, trang 715-720, IEEE 1996 [6] Yasser G Dessouky, Mohmoud S Abouzid, Adel L Mohamadein (2000), Theory and Performance of Series Connected Synchronous Motors, IEEE 2000 [7] M G Tsilikil, M M Xoclov, B M Erekhov, A B Shinianxki (1974) Base of Automatic Electrical Drive, Energy, Moscow [8] A S Mostafa, A L Mohamadein, E M Rashad (1993), “Analysis of series-connected wound-rotor self-excited induction generater”, IEEE PROCEEDINGS-B, 140 (5), 329-335 [9] Adel L Mohamadein, Yasser G Dessouky, Mohmoud S Abouzid (2000), “Theory and Performance of Series Connected Synchronous Motors”, IEEE [10] C Daoshen and B K Bose (1992), “Expert system based automated selection of industrial AC drives”, IEE IAS Annu Meet Conf Rec., pp 387-392 [11] The Mathworks, Simulink-Dynamic System Simulation for Matlab, Help file in Matlab7.01 R14 43 ... từ nối tiếp để nghiên cứu chế độ xác lập, Tự động hoá ngày nay, 12 [3] Bùi Quốc Khánh, Trần Xuân Minh, Nguyễn Nh Hiển (2005), Lý thuyết phân tích hệ truyền động dùng động đồng kích từ nối tiếp, ... Công nghệ - Số 3(43)/Năm 2007 Hình 13: Tốc độ động nr (vg/ph) khởi động giảm tốc có tải Hình 14: Mô men động M khởi động giảm tốc có tải Kết luận Các kết thực nghiệm hệ truyền động biến tần bốn... vector - Động đồng bé kÝch tõ nèi tiÕp cho thÊy: HƯ tho¶ m n yêu cầu chất lợng hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ Nếu thiết bị thực nghiệm thoả m n đầy đủ yêu cầu cần thiết, động có tốc độ đồng