Thiết kế xây dựng hệ thống truyền động công suất lớn sử dụng biến tần nguồn dòng

Thiết kế xây dựng hệ thống truyền động công suất lớn sử dụng biến tần nguồn dòng Thiết kế xây dựng hệ thống truyền động công suất lớn sử dụng biến tần nguồn dòng Thiết kế xây dựng hệ thống truyền động công suất lớn sử dụng biến tần nguồn dòng luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN TRỌNG CHIẾN THIẾT KẾ, XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT LỚN SỬ DỤNG BIẾN TẦN NGUỒN DÒNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN VĂN LIỄN Hà Nội – Năm 2010 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT IM Induction Motor Động không đồng ba pha 4Q Four Quarter Bốn góc phần tư SMES ASCI PWM Super Conducting Magnet Energy Storage Auto Sequential Current Fed Inverter Pulse-width Modulation ĐK SHE-PWM Bộ lưu trữ lượng từ siêu dẫn Nghịch lưu nguồn dòng tự động Điều chế độ rộng xung Động không đồng Selected Harmonic Phương pháp điều chế độ rộng xung Elimination PWM loại trừ sóng điều hịa chọn trước MỤC LỤC Nội dung Trang Trang phụ bìa Lởi cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục kí hiệu, chữ viết tắt Danh mục hình vẽ, đồ thị Danh mục bảng Lời mở đầu Chương I: Tổng quan hệ thống truyền động điện biến tần - động xoay chiều 1.1 Các hệ thống truyền động điện dùng động xoay chiều 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng 1.1.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động đồng 1.1.4 Hệ thống điều tốc biến tần - động xoay chiều 1.2 Sơ lược biến tần dùng dụng cụ bán dẫn công suất 1.2.1 Biến tần trực tiếp (xoay chiều - xoay chiều) 1.2.2 Bộ biến tần gián tiếp 1.3 Biến tần bốn góc phần tư 14 1.3.1 Các tồn biến tần thơng thường 14 1.3.2 Biến tần bốn góc phần tư (biến tần 4Q) 16 Chương II: Biến tần nguồn dòng vấn đề liên quan 19 2.1 Tổng quan chung biến tần nguồn dòng 19 2.2 Nguyên lý hoạt động chung biến tần thyristor bước 20 (six-step thyristor inverter) 2.2.1 Các chế độ hoạt động nghịch lưu 23 2.2.1.1 Chế độ 1: hoạt động theo kiểu chỉnh lưu chuyển mạch tải 23 (0≤α≤ π/2) 2.2.1.2 Chế độ 2: hoạt động theo kiểu nghịch lưu chuyển mạch tải 25 (π/2≤α≤ π) 2.2.1.3 Chế độ 3: hoạt động theo kiểu nghịch lưu chuyển mạch cưỡng 26 (π≤α≤3π/2) 2.2.1.4 Chế độ 4: hoạt động theo kiểu chỉnh lưu chuyển mạch cưỡng 26 (3π/2≤α≤2π) 2.3 Nghịch lưu chuyển mạch tải 27 2.3.1 Nghịch lưu cộng hưởng pha 27 2.3.1.1 Phân tích mạch 28 2.3.2 Nghịch lưu ba pha 31 2.3.2.1 Tải cảm kháng 31 2.3.2.2 Tải máy điện đồng kích thích 32 2.3.2.2 Khởi động động đồng 35 2.4 Nghịch lưu chuyển mạch cưỡng 36 2.4.1 Nghịch lưu nguồn dòng tự động 37 (ASCI-Auto Sequential Current Fed Inverter) 2.5 Tổn thất nhiệt gây sóng điều hồ bậc cao tượng mômen 39 đập mạch 2.6 Nghịch lưu sử dụng van tự chuyển mạch 41 2.6.1 Nghịch lưu bước 41 2.6.1.1 Vấn đề cộng hưởng điều hoà tải 43 2.6.2 Nghịch lưu PWM 46 2.6.2.1 Điều chế độ rộng xung hình thang 46 2.6.2.2 Điều chế độ rộng xung loại trừ sóng điều hịa chọn trước 49 (SHE-PWM) Chương III: Nghịch lưu điều khiển vector cấu trúc hệ truyền động biến tần nguồn dòng - động không đồng ba pha 52 3.1 Mơ hình tốn học trạng thái động động khơng đồng ba pha 52 3.1.1 Mơ hình tốn học nhiều biến động không đồng ba pha 52 3.1.1.1 Đặc điểm mơ hình tốn học trạng thái động động 52 không đồng 3.1.1.2 Mơ hình tốn học nhiều biến động không đồng ba pha 54 3.1.2 Phép biến đổi tọa độ ma trận chuyển đổi 61 3.1.2.1 Khái niệm nguyên tắc phép biến đổi tọa độ 61 3.1.2.2 Ma trận chuyển đổi tọa độ điều kiện công suất bất biến 64 3.1.2.3 Phép chuyển đổi pha/2 pha (phép chuyển đổi 3/2) 66 3.1.2.4 Phép chuyển đổi quay pha / pha 70 3.1.2.5 Phép chuyển đổi từ hệ tọa độ cố định pha sang hệ tọa độ quay 71 pha (phép chuyển đổi 3s/2r) 3.1.3 Mơ hình tốn học động không đồng hệ tọa độ quay pha 73 3.1.4 Mơ hình tốn học động điện không đồng hệ tọa độ cố 74 định pha 3.1.5 Mơ hình tốn học động không đồng hệ tọa độ quay đồng 75 pha 3.1.6 Mơ hình tốn học động không đồng theo định hướng từ 75 trường hệ tọa độ quay đồng pha (mơ hình hệ tọa độ MT) 3.2 Biến tần gián tiếp với nghịch lưu điều khiển vector 77 3.2.1 Mơ hình động chiều tương đương động không đồng 77 3.2.2 Ý tưởng cấu trúc hệ thống điều khiển vector 78 3.2.3 Phương trình điều khiển vector 79 3.2.4 Mơ hình quan sát từ thông rotor 81 3.3 Hệ truyền động biến tần nguồn dòng - ĐK 82 3.3.1 Sơ đồ khối hệ truyền động biến tần nguồn dòng - ĐK 82 3.3.2 Sơ đồ nguyên lý phần mạch lực hệ biến tần nguồn dòng - ĐK 83 3.3.3 Khối điều khiển chỉnh lưu cầu ba pha thyristor 84 3.3.4 Khối điều khiển nghịch lưu áp dụng nguyên lý điều khiển vector 86 Chương 4: Mô hệ truyền động điện biến tần nguồn dòng - động 88 khơng đồng ba pha 4.1 Mơ đặc tính làm việc chỉnh lưu cầu pha thyristor 88 4.1.1 Xây dựng chương trình mơ chỉnh lưu cầu pha thyristor 88 4.1.2 Các kết mô chỉnh lưu cầu pha thyristor 89 4.2 Mô hệ truyền động biến tần nguồn dòng - động không đồng 91 ba pha 4.2.1 Xây dựng sơ đồ mô hệ truyền động MATLAB 91 4.2.2 Kết mô MATLAB R2009a 94 4.2.2.1 Mô trình khởi động điều chỉnh tốc độ động 94 4.2.2.2 Mơ q trình khởi động chế độ hãm tái sinh động 97 Kết luận kiến nghị 100 I Kết luận 100 II Kiến nghị 100 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Thiết bị biến tần trực tiếp (xoay chiều – xoay chiều) Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý biến tần trực tiếp Hình 1.3 Đồ thị điện áp đầu thiết bị biến tần xoay chiều – xoay chiều hình Sin Hình 1.4 Sóng hài bậc dịng, áp tải chế độ làm việc khâu biến tần trực tiếp Hình 1.5 Thiết bị biến tần gián tiếp Hình 1.6 Bộ biến tần gián tiếp có khâu trung gian chiều 10 Hình 1.7 Bộ biến tần điều khiển vector 13 Hình 1.8 Các lọc để giảm sóng hài bậc cao (ν số sóng hài) 14 Hình 1.9 Dập lượng điện trở Rh mạch chiều 15 Hình 1.10 Sử dụng thêm nghịch lưu mắc song song ngược với chỉnh 16 lưu để trả lượng lưới điện xoay chiều Hình 2.1 Mạch lực tổng quát biến tần nguồn dịng sử dụng van 21 thyristor Hình 2.2 Dạng điện áp dòng điện lý tưởng nghịch lưu sáu bước sử 22 dụng van thyristor Hình 2.3 Biểu đồ pha điện ứng với hệ số cơng suất khác 23 Hình 2.4 Các chế độ hoạt động nghịch lưu ứng với tải sức phản điện 25 động Hình 2.5 Tổng kết chế độ hoạt động máy điện xoay chiều 26 Hình 2.6 Nghịch lưu cộng hưởng pha với chuyển mạch tải 27 Hình 2.7 (a) Dịng điện điện áp tải, (b) Đồ thị pha 28 Hình 2.8 Mạch thay tương đương với đồ thị pha 31 Hình 2.9 Nghịch lưu cầu ba pha chuyển mạch tải với tải cảm kháng 32 Hình 2.10 Đồ thị pha động đồng với chuyển mạch tải 33 Hình 2.11 Dạng điện áp dòng điện cấp cho động đồng với chuyển 34 mạch tải Hình 2.12 Các phương pháp phát xung khởi động động đồng 36 Hình 2.13 Nghịch lưu cầu ba pha ASCI với tải động điện cảm 37 Hình 2.14 Mạch thay ASCI tương đương trình chuyển mạch 38 từ Q sang Q Hình 2.15 (a) Momen đập mạch với dòng điện chiều phẳng, (b) 40 Momen đập mạch phẳng với việc điều chế dòng điện chiều Hình 2.16 Nghịch lưu nguồn dịng bước sử dụng van GTO với tải động 42 không đồng Hình 2.17 Mạch thay tương đương trình chuyển mạch từ Q 43 sang Q Hình 2.18 Đồ thị pha điện áp dịng điện cực động tăng tốc 43 Hình 2.19 Mạch thay tương đương động không đồng với tụ 44 chuyển mạch Hình 2.20 Sự thay đổi tần số nghịch lưu kích thích máy điện 45 cộng hưởng với thành phần điều hịa Hình 2.21 Ngun lý điều chế PWM hình thang 47 Hình 2.22 Các thành phần điều hịa dịng điện PWM ứng với hệ 47 số điều chế số xung M=21 (xung nửa chu kỳ) Hình 2.23 Dạng sóng dịng điện PWM ba pha 48 Hình 2.24 Quan hệ tần số nghịch lưu tần số chuyển mạch van 49 GTO Hình 2.25 Phương pháp loại bỏ sóng điều hịa chọn trước với số xung 50 nửa chu kỳ M=5 Hình 2.26 Phương pháp loại bỏ sóng điều hịa chọn trước với số xung nửa chu kỳ (a) M=5 (b) M=7 51 Hình 3.1 3.2 Mơ hình điều khiển nhiều biến động khơng đồng 53 sơ đồ cấu trúc điều khiển hệ thống điều tốc Hình 3.3 Mơ hình vật lý động khơng đồng pha 54 Hình 3.4 Mơ hình vật lý động điện chiều hai cực: F- cuộn dây kích 61 từ, A - cuộn dây rotor C- cuộn dây bù Hình 3.5 Mơ hình vật lý cuộn dây động điện xoay chiều, mô hình 63 tương đương mơ hình động điện chiều Hình 3.6 Vị trí vector khơng gian hệ toạ độ pha pha với 66 sức từ động cuộn dây Hình 3.7 Hệ toạ độ cố định hệ toạ độ quay pha vector khơng gian 70 sức từ động Hình 3.8 Sơ đồ cấu trúc biến đổi tọa độ động khơng đồng 78 Hình 3.9 Ý tưởng cấu trúc hệ thống điều khiển vector 79 Hình 3.10 Mơ hình quan sát từ thông hệ toạ độ quay hai pha theo định 82 hướng từ trường Hình 3.11 Sơ đồ khối hệ truyền động điện biến tần 4Q - ĐK 82 Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý phần lực hệ truyền động biến tần nguồn dòng - 83 động khơng đồng ba pha Hình 3.13 Dịng điện điện áp hệ truyền động biến tần nguồn dòng 84 với chỉnh lưu thyristor (tại 50% tải tần số 60Hz) Hình 3.14 Cấu trúc khối điều khiển chỉnh lưu cầu ba pha 85 Hình 3.15 Cấu trúc nghịch lưu điều khiển vector định hướng từ thông roto 87 Hình 4.1 Mơ hình mơ chỉnh lưu cầu pha với tải có sức điện động 89 Ed Hình 4.2 Chi tiết khối phát xung đồng cho chỉnh lưu 89 Hình 4.3 Dịng điện xoay chiều lưới điện I A I B 90 Hình 4.4 Điện áp sau chỉnh lưu V d 91 Hình 4.5 Dòng điện sau chỉnh lưu I d đại lượng đặt dịng điện chiều 92 I dref Hình 4.6 Cấu trúc điều khiển vecto vùng tần số f ≤ f đm 92 Hình 4.7 Sơ đồ mơ hệ truyền động biến tần nguồn dòng – động 93 khơng đồng ba pha Hình 4.8 Mơ hình chi tiết phần điều khiển vector cho nghịch lưu (khối 94 Vector Control mơ hình 4.7) Hình 4.9 Tốc độ động khởi động điều chỉnh tốc độ 95 Hình 4.10 Mơmen động khởi động điều chỉnh tốc độ 95 Hình 4.11 Dịng điện pha Stator động 96 Hình 4.12 Dịng điện điện áp pha A lưới điện cấp cho chỉnh lưu 96 Hình 4.13 Tốc độ động khởi động điều chỉnh tải sang chế độ 97 hãm tái sinh, với giá trị đặt tốc độ ω =100 rad/s Hình 4.14 Đồ thị mômen động khởi động với giá trị đặt 98 chế độ hãm tái sinh Hình 4.15 Dòng điện pha Stator động khởi động chế độ 98 hãm tái sinh Hình 4.16 Dòng điện chiều sau chỉnh lưu dòng yêu cầu cấp cho 99 mạch nghịch lưu khởi động chế độ hãm Hình 4.17 Đồ thị dịng áp pha A lưới điện khởi động chế 99 độ hãm tái sinh DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Góc chuyển mạch tối ưu để loại trừ sóng điều hịa bậc cao quan 51 trọng Bảng 5.1 Thông số động không đồng rôto lồng sóc dùng mơ 92 Chương IV Mơ hệ truyền động Chương MÔ PHỎNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BIẾN TẦN NGUỒN DỊNG – ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA 4.1 MƠ PHỎNG ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA CHỈNH LƯU CẦU PHA THYRISTOR Để thực q trình mơ đặc tính hệ truyền động biến tần nguồn dòng nhằm kiểm nghiệm phân tích lý thuyết chứng minh khả hệ truyền động, trước tiên, tiến hành mô để kiểm chứng tính chỉnh lưu cầu pha, đồng thời để kiểm chứng cấu trúc điều khiển khối chỉnh lưu với tín hiệu đặt dịng chiều 4.1.1 Xây dựng chương trình mô chỉnh lưu cầu pha thyristor Dựa vào mô tả cấu trúc chỉnh lưu cầu pha thyristor, phương pháp điều khiển chỉnh lưu ứng dụng phần mềm MATLAB phiên R2009a ta xây dựng mơ hình mơ cho chỉnh lưu cầu pha thyristor Trong phần này, để đánh giá dòng điện chiều đầu ra, chất lượng dòng điện lưới, ta nghiên cứu mô làm việc chỉnh lưu với đại lượng đặt dòng điện chiều yêu cầu khác thời điểm khác Dựa vào cấu trúc trúc điều khiển chỉnh lưu mơ tả hình 3.14, sử dụng phần mềm MATLAB xây dựng sơ đồ mơ cho trường hợp hình 4.1 Hình 4.2 sơ đồ chi tiết phần điều khiển phát xung chỉnh lưu theo góc mở α sau đồng với điện áp lưới Các thông số nguồn tải xây dựng chương trình mơ chọn: nguồn xoay chiều ba pha có tần số 60Hz, điện áp pha 220V; giá trị đặt dòng điện chỉnh lưu đầu I d bắt đầu mô (t=0) 10A; t=0.1s tăng giá trị đặt dòng điện chỉnh lên 25A; tải bao gồm điện trở R=1Ω, điện cảm L=100mH sức điện động E d =120Vdc 88 Chương IV Mơ hệ truyền động Hình 4.1 Mơ hình mơ chỉnh lưu cầu pha với tải có sức điện động E d Hình 4.2 Chi tiết khối phát xung đồng cho chỉnh lưu 4.1.2 Các kết mô chỉnh lưu cầu pha thyristor Trên hình 4.3, 4.4, 4.5 biểu diễn điện áp dịng điện sau chỉnh lưu Từ đồ thị I d đại lượng đặt I dref hình 4.5 cho thấy, trình khởi động chỉnh lưu diễn thời gian ngắn, thay đổi giá trị dòng điện chiều đầu thay đổi giá trị đặt diễn nhanh, dòng điện đầu bám sát giá trị đặt với sai lệch không đáng kể 89 Chương IV Mô hệ truyền động DONG DIEN XOAY CHIEU PHA A VA PHA B CUA LUOI - Ia va Ib 30 20 Current (A) 10 -10 -20 -30 2000 4000 6000 Time (s) (0.1s = 6000) 8000 10000 12000 Hình 4.3 Dịng điện xoay chiều lưới điện I A I B DIEN AP MOT CHIEU SAU CHINH LUU - Vd 300 250 Voltage (V) 200 150 100 50 -50 2000 4000 6000 Time (s) (0.1s=6000) 8000 Hình 4.4 Điện áp sau chỉnh lưu V d 90 10000 12000 Chương IV Mô hệ truyền động DONG DIEN MOT CHIEU SAU CHINH LUU - Id va Idref 30 25 Current (A) 20 15 10 -5 2000 4000 6000 Time (s) (0.1s=6000) 8000 10000 12000 Hình 4.5 Dịng điện sau chỉnh lưu I d đại lượng đặt dòng điện chiều I dref Hình 4.3, 4.4 biểu diễn điện áp sau chỉnh lưu dòng điện hai pha nguồn xoay chiều (pha A pha B) Từ đồ thị cho thấy, dòng điện nguồn chứa thành phần sóng hài bậc cao nên có dạng chưa gần với hình sin nhiều 4.2 MƠ PHỎNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN NGUỒN DỊNG – ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA 4.2.1 Xây dựng sơ đồ mô hệ truyền động MATLAB Để đánh giá đầy đủ hệ truyền động biến tần nguồn dịng, ta tiến hành mơ làm việc hệ truyền động biến tần nguồn dòng - động xoay chiều khơng đồng ba pha rotor lồng sóc Trong hệ thống này, phần điều khiển chỉnh lưu cầu ba pha áp dụng phương pháp điều chế góc mở α theo đại lượng đặt dòng điện, phần nghịch lưu sử dụng phương pháp điều khiển vector định hướng theo từ thông rotor Phần điều khiển nghịch lưu xây dựng dựa cấu trúc mô tả hình 3.15 thực mơ vùng tần số biến tần nằm khoảng từ tần số định mức động trở xuống Với vùng tần 91 Chương IV Mô hệ truyền động số tần số yêu cầu thực trì từ thơng rotor số, cấu trúc điều khiển chọn giá trị đặt thành phần sinh từ thơng dịng stator số (i*M1=const) giá trị lựa chọn theo dịng từ hóa động Hình 4.6 Cấu trúc điều khiển vecto vùng tần số f ≤ f đm Cấu trúc điều khiển nghịch lưu trường hợp mơ tả hình 4.6 Sử dụng SIMULINK mơi trường MATLAB xây dựng sơ đồ mô hệ truyền động thành phần hệ hình 4.7, 4.8 Bảng 5.1 Thơng số động khơng đồng rơto lồng sóc dùng mô Loại thông số Công suất (P) Số đôi cực (zp) Điện áp dây (Vrms) Giá trị 37.3 kW 460 V Tần số (f) 60 Hz Điện trở stato (R s ) 0.087 Ω Điện cảm stato (L s ) 0.8 mH 92 Chương IV Mô hệ truyền động Điện cảm từ hoá (L m ) 34.7 mH Điện trở roto (R r ) 0.228 Ω Điện cảm roto (L r ) 0.8 mH 1.662 kg.m2 Mơmen qn tính (J) Hình 4.7 Sơ đồ mơ hệ truyền động biến tần nguồn dòng – động không đồng ba pha 93 Chương IV Mô hệ truyền động Hình 4.8 Mơ hình chi tiết phần điều khiển vector cho nghịch lưu (khối Vector Control mơ hình 4.7) 4.2.2 Kết mơ MATLAB R2009a 4.2.2.1 Mơ q trình khởi động điều chỉnh tốc độ động Thực mô trình khởi động động từ tốc độ khơng đến tốc độ ω=60rad/s với mô men tải không đổi Tại t=0.9s, thực tăng tốc độ lên ω=100rad/s để kiểm tra tình trạng làm việc hệ thống điều chỉnh tốc độ Hình 4.9 cho thấy tốc độ động trì ổn định đáp ứng nhanh theo giá trị tốc độ đặt; Mômen động đáp ứng nhanh theo điều khiển với chiến lược đề Hình 4.11 cho thấy dịng điện pha cấp cho stator động có dạng gần với hình sin Tuy nhiên thấy điện áp dòng điện lưới cấp cho chỉnh lưu bị ảnh hưởng mạnh chứa nhiều thành phần sóng hài 94 Chương IV Mơ hệ truyền động TOC DO DONG CO KHI KHOI DONG VA DIEU CHINH TOC DO 100 90 80 Toc dong co W (rad/s) 70 60 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 Time (s) (1s=200,000) 2.5 3.5 x 10 Hình 4.9 Tốc độ động khởi động điều chỉnh tốc độ MOMEN DONG CO KHI KHOI DONG VA DIEU CHINH TOC DO 350 300 Momen dong co (Nm) 250 200 150 100 50 -50 0.5 1.5 Time (s) (1s=200,000) 2.5 3.5 Hình 4.10 Mơmen động khởi động điều chỉnh tốc độ 95 x 10 Chương IV Mô hệ truyền động DONG DIEN PHA TRONG DONG CO IA, IB, IC 150 Stator Current Ia, Ib, Ic (A) 100 50 -50 -100 -150 0.5 1.5 Time (s) (1s=200,000) 2.5 3.5 x 10 Hình 4.11 Dịng điện pha Stator động DONG DIEN VA DIEN AP PHA A CUA LUOI DIEN CAP CHO BO CHINH LUU 300 Dien ap pha A (V) va dong dien pha A (A) 200 100 -100 -200 -300 2.38 2.4 2.42 2.44 2.46 2.48 Time (s) (1s=200,000) 2.5 2.52 2.54 Hình 4.12 Dịng điện điện áp pha A lưới điện cấp cho chỉnh lưu 96 2.56 x 10 Chương IV Mô hệ truyền động 4.2.2.2 Mơ q trình khởi động chế độ hãm tái sinh động Thực mô q trình khởi động khơng tải động từ tốc độ không đến tốc độ ω=100 rad/s Tại t=1s, thay đổi mô men tải sang âm (tức tác động mômen chiều với chiều quay rotor) để kiểm tra khả làm việc động trạng thái hãm tái sinh Các kết mơ mơ tả hình 4.13 đến 4.17 Từ kết mô cho thấy, tốc độ động trì theo giá trị đặt trước thời điểm 1s Khi mômen tải đổi dấu (hình 4.13) làm cho tốc độ động tăng lên chút so với giá trị đặt Tốc độ động giữ nguyên theo chiều cũ cịn mơmen động đổi dấu, lúc động làm việc chế độ hãm tái sinh, thực chuyển cơng suất từ phía động lưới điện Kết mô chứng minh khả làm việc chế độ hãm tái sinh trạng thái ổn định hệ thống TOC DO DONG CO KHI KHOI DONG VA CHUYEN CHE DO HAM TAI SINH 120 100 Toc dong co W (rad/s) 80 60 40 20 -20 0.5 1.5 2.5 Time (s) (1s=200,000) 3.5 4.5 x 10 Hình 4.13 Tốc độ động khởi động điều chỉnh tải sang chế độ hãm tái sinh, với giá trị đặt tốc độ ω =100 rad/s 97 Chương IV Mô hệ truyền động MOMEN DONG CO KHI KHOI DONG VA TRONG CHE DO HAM TAI SINH 400 300 Momen dong co (Nm) 200 100 -100 -200 0.5 1.5 2.5 Time (s) (1s=200,000) 3.5 4.5 x 10 Hình 4.14 Đồ thị mômen động khởi động với giá trị đặt chế độ hãm tái sinh DONG DIEN PHA TRONG DONG CO Ia, Ib, Ic 150 Dong dien Stator Ia, Ib Ic (A) 100 50 -50 -100 -150 0.5 1.5 2.5 Time(s) (1s=200,000) 3.5 4.5 Hình 4.15 Dịng điện pha Stator động khởi động chế độ hãm tái sinh 98 x 10 Chương IV Mô hệ truyền động DONG DIEN MOT CHIEU SAU CHINH LUU VA DONG YEU CAU CAP CHO MACH NGHICH LUU 220 200 Dong dien mot chieu Id va dong yeu cau Idref (A) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0.5 1.5 Time (s) (1s=200,000) 2.5 3.5 x 10 Hình 4.16 Dòng điện chiều sau chỉnh lưu dòng yêu cầu cấp cho mạch nghịch lưu khởi động chế độ hãm DONG DIEN VA DIEN AP PHA A CUA LUOI DIEN 300 200 Ia (A) va Ua (V) 100 -100 -200 -300 1.6 1.7 1.8 1.9 2.1 Time (s) (1s=200,000) 2.2 2.3 2.4 x 10 Hình 4.17 Đồ thị dịng áp pha A lưới điện khởi động chế độ hãm tái sinh 99 Chương IV Mô hệ truyền động KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN Việc thiết kế sử dụng chỉnh lưu Thyristor nghịch lưu điều khiển vector biến tần nguồn dòng cho phép biến tần hệ truyền động động xoay chiều ứng dụng loại biến tần đạt nhiều tính ưu việt mà biến tần thơng thường khác khơng có: - Có khả điều chỉnh ổn định tốt nguồn dòng chiều, giảm bớt ảnh hưởng dao động lưới điện đến biến tần - Động làm việc chế độ, đặc biệt chế độ hãm tái sinh kể chế độ ổn định độ, cho phép áp dụng hệ truyền động làm việc góc phần tư với nhiều loại tải khác nhau, tiết kiệm lượng nhiều trường hợp II KIẾN NGHỊ - Tiếp tục nghiên cứu hồn thiện để áp dụng vào thực tế - Nghiên cứu tìm thêm ứng dụng chỉnh lưu PWM thay cho chỉnh lưu Thyristor để tạo hệ số công suất theo yêu cầu 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh (2004), Điện tử công suất, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi (2004), Tự động điều chỉnh truyền động điện, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn (2007), Cơ sở truyền động điện, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Phùng Quang, Andreas Dittrich (2006), Truyền động điện thông minh, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Phùng Quang, (2005), MATLAB & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh M Babaei and M Ahmadi (2009), “Direct Torque Control of PWM CurrentSource-Inverter-Fed Induction Motor”, 24th International Power System Conference, Tehran, Iran B K Bose (2002), Modern Power Electronics and AC Drives, Prentice Hall PTR, USA Vicenzo Delli Colli, Piergiacomo Cancelliere, Fabrizio Marignetti and Roberto Di Stefano (2002), “Voltage Control of Current Source Inverters”, International Conference on Power Electronics, Machines and Drives 2002, Bath, U.K Jose R Espinoza and Geza Joos (1998), “A Current-Source-Inverter-Fed Induction Motor Drive System with Reduced Looses”, IEEE Transaction on Industry Applications, pp 796-805 10 Dong-Choon Lee, Dong-Hae Kim (1996), “Control of PWM Current Source Converter and Inverter System for High Performance Induction Motor Drive”, School of Electrical and Electronic Engineering Yeungnam University, Kyungsan, Kyungbuk, 712-749 Korea 11 S Rees, U Ammann (2006), “Field-oriented Control of Current-Source Inverter fed High Speed Induction Machines using Steady-state Stator Voltages”, International Symposium on Power Electronics, Electrical Drive, Automation and Motion, SPEEDAM 2006 ... hệ truyền động điện biến tần 4Q - ĐK 82 Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý phần lực hệ truyền động biến tần nguồn dòng - 83 động khơng đồng ba pha Hình 3.13 Dịng điện điện áp hệ truyền động biến tần nguồn. .. đến lưới điện công nghiệp, đặc biệt công suất hệ truyền động lớn, phần lớn hệ truyền động biến tần -động xoay chiều chưa cho phép động làm việc chế độ hãm tái sinh Việc xây dựng biến tần khắc phục... Chương I Tổng quan hệ truyền động biến tần – động xoay chiều Chương I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BIẾN TẦN - ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU 1.1 CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN DÙNG ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU