Nghiên cứu hệ thống điều khiển số động cơ điện một chiều

Nghiên cứu hệ thống điều khiển số động cơ điện một chiều Nghiên cứu hệ thống điều khiển số động cơ điện một chiều Nghiên cứu hệ thống điều khiển số động cơ điện một chiều 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 - PHẠM VĂN TUẤN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA Hà Nội – 2004 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHẠM VĂN TUẤN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VÕ MINH CHÍNH Hà Nội – 2004 Mơc lơc mơc lơc Lêi nói đầu chương I: tổng quan động ®iƯn mét chiỊu Giíi thiƯu chung 1.1.CÊu t¹o cđa máy điện chiều 1.1.1.Phần tĩnh 1.1.2.Phần quay 1.2.Động chiều kích từ độc lập 1.3.ảnh hưởng tham số đến đặc tính 1.3.1.ảnh hưởng điện áp phần ứng 1.3.2.ảnh hưởng điện trở phần ứng 1.3.3.ảnh hưởng từ thông 1.4.Các phương án điều chỉnh tốc độ động 1.4.1.Điều chỉnh từ thông động 8 1.4.2.Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp phần ứng 10 1.4.3.Nhận xét lựa chọn phương án 11 chương II: tổng quan hệ truyền động xung áp chiều 2.1.Nguyên lý điều khiển tốc độ phương pháp xung điện áp chiều 12 2.2.Bộ điều chỉnh xung điện áp chiềucó đảo chiều 17 2.2.1.Phương pháp điều khiển đối xứng 18 2.2.2.Phương pháp điều khiển không đối xứng 21 2.2.3.Điều khiển riêng 23 2.2.4.Mô tả toán học biến đổi xung điện áp chiều 27 chương III: đề chung điều khiển số máy điện 3.1.Cấu trúc hệ thống truyền động điện 3.1.1.Sơ đồ khối tổng quát hệ truyền động Luận văn tốt nghiệp cao học Phạm Văn Tuấn 29 29 Mục lục 3.1.2.Điều khiển tương tự điều khiển số 31 3.2.So sánh điều khiển số điều khiển tương tự 32 3.2.1.Ưu nhược điểm điều khiển tương tự 32 3.2.2.Ưu nhược điểm điều khiển số 33 3.2.3.Các ưu điểm có tính chất định ®iỊu khiĨn sè 34 3.3.Xu h­íng phèi hỵp ®iỊu khiĨn số điều khiển tương tự 35 3.4.Bài toán đặt điều khiển số máy điện 36 3.4.1.Xây dựng mô hình điều khiển 36 3.4.2.Xây dựng mô hình toán cho hệ truyền động điện 36 3.4.3.Xác định thông số mạch vòng tương tự 36 3.4.4.Xác định thông số mạch vòng điều khiển số 36 chương IV: xây dựng điều chỉnh động điện chiều 4.1.Đặt vấn đề 41 4.2.Tổng hợp điều chỉnh tương tự 42 4.2.1.Mạch vòng dòng điện 43 4.2.2.Mạch vòng tốc độ 45 4.3.Chuyển điều chỉnh tương tự sang số 49 4.3.1.Rời rạc hoá hệ thống liên tục 49 4.3.2.Rời rạc hoá tín hiệu 50 4.3.3.Chọn chu kỳ cắt mẫu T 50 4.3.4.Xây dựng công thức tính toán điều chỉnh số 51 chương V: thiÕt kÕ hƯ thèng ®iỊu khiĨn sè bé biÕn ®ỉi xung áp chiều 5.1.Đặt vấn đề 58 5.2.Tính toán thiết kế mạch lực 59 5.2.1.Tính toán chọn van biến đổi xung áp 60 5.2.2.Tính toán mạch bảo vệ cho van 62 Luận văn tốt nghiệp cao học Phạm Văn Tuấn Mục lục 5.2.3.Nguồn cung cấp cho mạch lực 5.3.Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển 65 67 5.3.1.Tính toán mạch khuyếch đại 67 5.3.2.Tính toán thiết kế mạch cách ly 67 5.3.3.Tính toán thiết kế mạch tạo trễ tách kênh 68 5.3.4.Khối PWM 69 5.3.5.Mạch nguồn cung cấp cho mạch điều khiển 71 chương VI: kiểm nghiệm hệ thống điều khiển số Card DS1102 6.1.Giíi thiƯu vỊ CARD DS 1102 76 6.1.1.Chøc 76 6.1.2.Cấu trúc phần cứng DS1102 77 6.1.3.Giới thiệu phần mềm dspace 85 6.2.Kết thực nghiệm chạy CARD DS1102 Kết luận Tài liệu tham khảo Luận văn tốt nghiệp cao học Phạm Văn Tuấn 94 Lời nói đầu lời nói đầu Trong ngành sản xuất nay, công nghệ tiên tiến, dây truyền sản xuất với trang thiết bị đại ngày, ứng dụng vào khâu qui trình sản xuất xí nghiệp nhà máy đất nước ta Với sách mở cửa Đảng nhà nước ta nay, chắn khoa học công nghệ tiên tiến đại giới ngày áp dụng có hiệu vào Việt Nam cách nhanh chóng Một quốc gia phát triển vững mạnh quốc gia yếu tố trị ổn định, quốc phòng vững mạnh v.v kinh tế phát triển yếu tố đóng vai trò định Sự phát triển kinh tế quốc gia phụ thuộc nhiều vào mức độ giới hoá tự động hoá trình sản xuất Với vai trò mũi nhọn kỹ thuật đại, lĩnh vực tự động hoá phát triển với tốc độ ngày cao Những thành tựu lý thuyết điều khiển tự động, tin học công nghiệp, điện tử công st, kü tht ®o l­êng, trun ®éng ®iƯn v.v đà triển khai qui mô rộng lớn, đà tạo nên dây truyền công nghiệp sản xuất tự động với suất cao, chất lượng tốt giá thành rẻ Trong nhà máy, xí nghiệp, công trường việc áp dụng sử dụng điều khiển tự động dây truyền sản xuất cần thiết, với phương pháp khác áp dụng cụ thể cho loại động tuỳ theo yêu cầu công vệc Trong số lĩnh vực đòi hỏi có có tính xác cao, công suất không lớn động chiều sử dụng phổ biến Trên thực tế với động chiều có nhiều phương pháp để điều khiển, đề tài em xin trình bày với nội dung "Nghiên cứu hệ thống điều khiển số động điện chiều" làm đề tài luận văn tốt nghiệp Mặc dù phương pháp mới, phương pháp thông dụng sử dụng ngày Mặt khác với tiến khoa học công nghệ đà giúp cho em cã ®iỊu kiƯn tiÕp xóc vÊn ®Ị theo chiỊu hướng phát triển đại khác, ứng dụng CARD DS1102 việc điều khiển nhằm giảm số khâu thiết kế lắp đặt vận hành Trong trình làm luận văn, giúp đỡ tận tình Thày Võ Minh Chính, thày cô giáo môn tự động hoá, phòng thí nghiệm trung tâm công nghệ cao, bạn đồng nghiệp cố gắng nỗ lực thân, em đà hoàn thành luận văn tốt nghiệp đảm bảo yêu cầu đề Mặc dù luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tuấn Lời nói đầu có hạn chế thân điều kiện khách quan khác mà luận văn em không tránh khỏi thiếu sót, em mong đóng góp ý kiến thày cô giáo bạn đồng nghiệp để luận văn tốt nghiệp em hoàn thiện Nội dung luận văn gồm có chương Chương I: Tổng quan động điện chiều Chương II: Tổng quan hệ truyền động xung áp chiều Chương III: Những vấn đề chung điều khiển số máy điện Chương IV: Xây dựng điều chỉnh động ®iƯn mét chiỊu Ch­¬ng V: ThiÕt kÕ hƯ thèng ®iỊu khiển số biến đổi xung áp chiều Chương VI: Kiểm nghiệm hệ thống điều khiển số CARD DS1102 luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tuấn Tổng quan động điện chiều Chương I: Tổng quan động điện chiều Giới thiệu chung Trong sản xuất đại, máy điện chiều coi loại máy quan trọng Máy điện chiều sử dụng làm động điện, máy phát điện hay dùng điều kiện làm việc khác Máy phát điện chiều thường làm nguồn điện cho động ®iƯn mét chiỊu, lµm ngn ®iƯn mét chiỊu kÝch thÝch từ máy điện đồng Ngoài ra, công nghiệp điện hoá học tinh luyện đồng, nhôm, mạ điện v.v cần dùng nguồn điện chiều điện áp thấp Động điện chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt, dùng nhiều ngành công nghiệp có yêu cầu cao điều chỉnh tốc độ cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải Máy điện chiều có nhược điểm giá thành đắt so với máy điện xoay chiều, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp, sử dụng nhiều kim loại màu ưu điểm nên máy điện chiều có tầm quan trọng định sản xuất 1.1 Cấu tạo máy điện chiều Cấu tạo chủ yếu máy điện chiều gồm hai phần phần tĩnh phần quay 1.1.1.Phần tĩnh (stato): Phần tĩnh hay gọi stato phần đứng yên máy Phần bao gồm phận: a.Cực từ chính: Là phận sinh từ trường gồm lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật gắn vào vỏ máy Dây quấn kích từ quấn dây điện từ lõi đồng có bọc cách điện, cuộn dây bọc cách điện kỹ Luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tuấn Hình 1-1: Cực từ Tổng quan động điện chiều thành khối b.Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt cực từ chính, dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống dây quấn cực từ c.Gông từ: Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong máy điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc d.Các phận khác + Nắp máy: để bảo vệ máy khỏi vật rơi vào hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện + Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay 1.1.2.Phần quay (rôto): a.Lõi sắt phần ứng Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ Thường dùng thép kỹ thuật điện có cách điện hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dòng điện xoáy gây b.Dây quấn phần ứng Dây quấn phần ứng phần sinh sức điện động có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Dây quấn cách ®iƯn cÈn thËn víi r·nh cđa lâi thÐp c.Cỉ gãp Cổ góp gọi vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều Cổ góp nhiều phiến góp xếp cách điện với lớp mi ca dày từ 0,4 đến 1,2 mm thành hình trụ tròn Phần đuôi cổ góp xẻ rÃnh để hàn đầu dây phần tử dây quấn d.Các phận khác + Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội máy Máy điện chiều thường chế tạo theo kiểu bảo vệ hai đầu năp máy có lỗ thông gió + Trục máy: đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Trục máy thường làm thép bon tốt Luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tuấn Tổng quan động điện chiều Mô men quay động chiều sinh sở tác động qua lại từ thông Stator (tõ th«ng cđa cn kÝch thÝch) víi tõ th«ng R«tor (từ thông cuộn dây phần ứng).Trên bề mặt Rôtor (bề mặt cuộn dây phần ứng) có tác động lực tiếp tuyến gây chuyển động quay Rotor (của cuộn dây phần ứng) Có thể hình dung lực đẩy ®ã ta ®­a hai cùc gièng cña hai nam châm lại gần Khi Rotor quay cổ góp điện xảy chuyển mạch sang cuộn dây phần ứng tiếp theo, lại xuất lực cuộn dây phần ứng Quá trình chuyển mạch tạo lực liên tục tiếp diễn vậy, tạo nên chuyển động quay động chiều Do yêu cầu đồ án đặt nên từ phần sau trở đi, nghiên cứu đặc điểm động chiều 1.2.Động chiều kÝch tõ ®éc lËp: Khi ngn ®iƯn mét chiỊu cã công suất không đủ lớn mạch điện phần ứng mạch kích từ mắc vào hai nguồn chiều độc lập nhau, lúc động gọi động kích từ độc lập *Sơ đồ nối dây Uu + Rf I - Rkt Ckt + Ukt - Hình 1-2: Sơ đồ nối dây động kích từ độc lập Hệ thống phương trình mô tả động chiều phương trình phi tuyến, đại lượng đầu vào (tín hiệu điều khiển) thường tốc độ góc động , mô men quay M, dòng diện phần ứng I, số trường hợp vị trí Rotor Mô men tải Mc động mô men Luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tuấn Thiết kế hệ thống điều khiển số 63 Khi T từ trạng thái đóng chuyển sang trạng thái mở cần phải có mạch trợ giúp Mạch trợ giúp gồm phần tử C1, D1, R1 Dòng điện tải i, thời gian chuyển trạng thái ngắn nên cho phép xem i = I = const lần chuyển trạng thái S¬ kiƯn : VCE = VCEsat ≈ 0, ic = I, iD = VCE sat : Điện áp VCE T dẫn dòng bÃo hoà Khi cho xung áp âm tác động vào badơ T1, dòng IC giảm tuyÕn tÝnh tõ I xuèng kho¶ng thêi gian tf Nếu mạch trợ giúp, ta có : ic + iD = I = const Võa iC bắt đầu giảm iD tăng lên ngay, lúc D làm ngắn mạch tải : VCE = U + 0.6 V Năng lượng tiêu tán bên T sÏ lµ: +f WTO = ∫ U.i c dt = U I + f Nếu có mạch trợ gióp, ta cã : ic + it = I = const Vừa Ic bắt đầu giảm tuyến tính it bắt đầu tăng tuyến tính Tụ điện C nạp dv c df = I ic C Khi t = tf, ic = 0, vc(tf) = v0 = VCE t F 5.2.3.Nguån cung cÊp cho m¹ch lùc Nguån cÊp cho mạch lực nguồn cấp cho động Nguồn cấp cho mạch lực có sơ đồ hình vÏ sau: 220V 50V - + C3 BAN C3 Hình - 6: Sơ đồ nguyên lý nguồn cung cấp cho động Chọn biến áp nguồn loại 220V/50V - 1000VA, cầu chỉnh lưu loại 5A, tụ điện chiều 10000 F có điện áp định mức 100V Và ta có sơ đồ ghép nối mạch lực sau: Luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tuấn Thiết kế hệ thống điều khiển số 66 Hình 5-7: Sơ đồ ghép nối mạch lực Và từ sơ đồ ghép nối mạch lực ta có sơ đồ ghép nối mạch thật mạch lực sau: Hình 5-8: Mô hình thật mạch lực Luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tn ThiÕt kÕ hƯ thèng ®iỊu khiĨn sè 67 5.3.Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển Từ sơ đồ hình -1, ta thấy hệ thống điều khiển phải thiết kế gồm có mạch khuyếch đại, mạch cách ly, mạch logic gồm có tạo trễ chia kênh, mạch tạo xung PWM Theo nguyên lý băm xung có đảo chiều, mạch lực gồm có van dẫn theo nguyên lý so le cặp van chẵn lẻ 1,3 2,4 Vì lúc ta có hai kênh động điều khiển tốc độ đảo chiều tuỳ thuộc vào đóng mở van 5.3.1.Tính toán mạch khuyếch đại +15V1 R4_1 1,5K IC_1 C6_1 VCC 5,6K C4_1 100pF DESAT FAULT OUTPUT INPUT SENSE VEE 100nF R5_1 C3_1 MC33153 GND 1uF R7_1 100 C JP3 A D2_1 C5_1 R6_1 BYM12-200 22 VALVE 1uF -5V1 GND_V1 Hình 5-9: Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại Tín hiệu điều khiển sau cách li khuyếch đại lên để đưa vào van điều khiển động Để chọn phần tử mạch khuếch đại ta vào thông số van mạch lực đà chọn trên, sau tra bảng thông số kỹ thuật ta chọn IC khuyếch đại MC33153 có điện áp cung cấp -5V, 0V, 15V họ Semiconductor với sơ đồ chân thể hình vẽ với thông số điện trở tụ điện ghi sơ đồ 5.3.2.Tính toán thiết kế mạch cách ly Luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tuấn Thiết kế hệ thống điều khiển số 68 VCC D1_1 1N4148 A OPTO1 C R3_1 220 6N135 H×nh - 10: Sơ đồ nguyên lý mạch cách ly Để cách ly mạch điều khiển mạch lực ta dùng OPTO 6N135 hình vẽ nối mạch chia kênh khuyếch đại Khi đầu IC3A IC3B thấp Diode quang dẫn lúc có tín hiệu đưa tới mạch khuyếch đại ngược lại đầu IC3A IC3B cao tín hiệu đến mạch khuyếch đại Điêù đảm bảo cho mạch lực cách li hoàn toàn với mạch điều khiển có tín hiệu dòng tới van lực 5.3.3.Tính toán thiết kế mạch tạo trễ tách kênh VCC JP2 IC3A PWM VCC I/O DSP ENABLE / UNENABLE IC2A R1 C_IC2 4,7K 100nF R2 4,7K 13 IC2B C1 2nF C_IC3 100nF 10 74HC00 IC2D VCC 74HC00 74HC10 IC2C 12 C2 2nF 12 11 74HC00 IC3B 13 74HC00 74HC10 Hình 5-11: Sơ đồ nguyên lý mạch trễ tách kênh Do yêu cầu phương pháp điều khiển đối xứng cặp van dẫn cặp van khoá, nên mạch tạo trễ tách kênh có nhiệm vụ tạo thời gian trễ cần thiết tách kênh điều khiển Luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tuấn Thiết kế hệ thống điều khiển số 69 Nguyên lý hoạt động mạch sau: Tín hiệu Jp2 đưa từ DS1102 ra, chân chân từ PWM chân tín hiệu cho phép hệ thống Riêng chân từ PWM ta tiến hành tách kênh ta tách làm kênh kênh cho cặp van lẻ kênh cho cặp van chẵn Việc thực tách kênh có thêm nhiệm vụ quan trọng chuyển từ trạng thái khoá cặp van sang trạng thái dẫn cặp chẵn ta phải có khoảng trễ thời gian đủ nhỏ để cặp dẫn trước khoá tiến hành mở cặp van khoá trước Thông thường chọn từ 6-10 às, mà trễ = RC nên ta chän C = 2nF vµ R = 4,7K Ω Quá trình tách kênh thực sau: Khi tín hiệu chân PWM tính cực thấp tín hiệu vào chân IC3A thấp chân IC3B cao qua NAND IC2D, chân chân IC3A IC3B tính cực thấp Chân 13 chân IC3A IC3B đóng vai trò làm trễ với thời gian trễ RC = 9,4 s Quá trình chân PWM phát tích cực cao trình ngược lại tín hiệu vào chân IC3A cao chân IC3B thấp Như tín hiệu kênh luôn ngược trễ khoảng thời gian đảm bảo cho van mở theo trình tự mà mong muốn Để thực yêu cầu ta chọn phần tử sau: +Để trễ thời gian ta dùng mạch RC vµ IC 74HC00 cđa Motorola cã ngn cung cÊp lµ 5V + Để đảm nhiệm việc tách kênh ta chọn IC 74HC10 cịng cđa Motorola cã ngn cung cÊp lµ 5V 5.3.4 Khối PWM Luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tuấn Thiết kế hệ thống điều khiển số 70 Khối PWM dùng để tạo xung PWM để đưa vào hệ thống điều khiển Nguyên lý thể hình 5-12 FX SS số Counter Uđk Hình 5-15: Nguyên lý tạo xung PWM Nguyên lý tạo xung PWM sau: Xung cưa phát từ phát xung FX, sau đưa qua đếm Counter để tạo thành cưa số Uđk tạo từ tín hiệu Uđ kết hợp với tín hiệu phản hồi dòng điện phản hồi tốc độ Răng cưa số Uđk đưa qua so sánh số để tạo xung PWM Như nhiệm vụ mạch vòng PWM là: Tạo xung PWM tính luật điều khiển PID Việc tạo xung PWM tính luật điều khiển phức tạp khó thực hiện, thực tế người ta thường sử dụng mạch vi điều khiển Để đơn giản hoá nội dung luận văn sử dụng thiết bị điều khiển có sẵn, Card DS1102 Ta có mẫu xung PWM tần số 5KHz sau: Hình 5-13: Mẫu xung PWM 50% Luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tuấn Thiết kế hệ thống điều khiĨn sè 71 H×nh 5-14: MÉu xung PWM 30% Hình 5-15: Mẫu xung PWM 70% Sau lắp đặt mô hình thật cho chạy thử, dùng osilo để ®o ta thÊy r»ng: Khi ®é réng xung lín th× tốc độ động lớn, độ rộng xung nhỏ tốc độ động nhỏ Khi độ rộng xung 50% tốc độ động không 5.3.5.Mạch nguồn cung cấp cho mạch điều khiển Luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tuấn Thiết kế hệ thống điều khiển số 72 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn cung cấp cho mạch điều khiển trình bày hình 5-16 D_B1 + VIN C1 BRIDGE 104 VOUT J1 GND U1 - LM7815/TO C2 2200uF C3 J2 10uF NGUON VAO R1 1k C4 C5 104 2200uF C6 NGUON +15V / -5V IN 10uF GND D1 U2 OUT R2 1k LED LM7905C/TO220 D2 LED Hình -16: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn cung cấp cho mạch điều khiển Mạch nguồn cung cấp cho mạch đệm gồm có nguồn khác đáp ứng cho yêu cầu nguồn nuôi khác Về bản, nguồn độc lập hoàn toàn giống Mỗi nguồn cung cấp nguồn xoay chiều độc lập Các nguồn xoay chiều lấy từ biến áp nhiều thứ cấp 220V/18V 220V/9V Đối với nguồn 5V th× bé chØnh l­u lÊy ngn 9V xoay chiỊu Đối với nguồn 12V chỉnh lưu lấy nguồn 18V Hình 5-17: Mạch nguồn cung cấp cho ghép nối Luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tuấn Thiết kế hệ thống điều khiển số 73 Cấu tạo nguồn gièng nhau, bao gåm c¸c linh kiƯn sau : - Chỉnh lưu cầu 2A ( chân) - Các tụ lọc san phẳng điện áp 104, 2200uF chiều, 10uF chiều Mỗi tụ mạch nguồn có vai trò định Tụ 104 có tác dụng lọc điện áp xoay chiều đầu vào, tụ hoá 2200uF có tác dụng tích điện san phẳng điện áp đầu vào, tụ hoá 10uF có tác dụng chống biến thiên đột ngột điện áp đầu - IC ổn áp 7805 ( tạo điện áp 5V), 7905 ( tạo điện áp -5V), 7812 ( tạo điện áp 12V), 7912 ( tạo điện áp -12V) Do lấy nguồn xoay chiều từ đầu thứ cấp khác nên nguồn chiều có đất khác xem nguồn hoàn toàn cách ly điện Trên hình 5-1 bước để điều khiển động chiều mà hệ thống điều khiển xung áp phải có Trong nội dung đồ án sử dụng CARD DS 1102 để điều khiển động chiều nên rút gọn hai bước mạch vòng PWM Khi sơ đồ điều khiển sau: Cách ly CARD DS1102 Các mạch vòng PWM Tạo trễ Chia kênh Mạch lực Cách ly ADC1 Khuyếch đại Các mạch vòng Khuyếch đại I W ADC2 F Hình 5-18: Các bước điều khiển động điện chiều sử dụng card DS 1102 Từ phần tử ta xây dựng mạch mạch ghép nối tổng thể hệ thống sau: Luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tuấn Thiết kế hệ thống điều khiển sè 74 +15V1 VCC R4_1 1,5K IC_1 EN ABLE / R2 4,7K IC2B C1 2nF 74HC00 IC2D C2 2nF 12 11 R3_1 220 VCC 6N135 74HC00 SENSE GND 1uF R7_1 100 C JP3 A D2_1 R6_1 BYM12-200 22 C5_1 MC33153 VALVE 1uF -5V1 +15V2 13 74HC00 INPUT 100pF IC3B DESAT FAULT OUT PUT C4_1 C_IC3 100nF 10 74HC00 100nF 12 74HC10 IC2C C I/O DSP UN ENA BLE IC2A R1 C_IC2 4,7K 100nF A 5,6K 74HC10 VCC GND_V1 R4_2 1,5K 1N4148 A C6_2 IC_2 D1_2 OPTO2 C C3_2 100nF R5_2 5,6K R3_2 220 VC C VCC 13 R5_1 6N135 DESAT FAULT OUT PUT INPUT SENSE VE E PWM C3_1 VC C 1N4148 IC3A OPTO1 VE E VCC JP2 C6_1 D1_1 C4_2 100pF GND R7_2 100 C JP4 A R6_2 D2_2 BYM12-200 22 C5_2 MC33153 1uF VALVE 1uF -5V2 GND_V2 +15V34 VCC R4_3 1,5K IC_3 OPTO3 C C3_3 100nF R5_3 5,6K R3_3 220 VC C 6N135 DESAT FAULT OUT PUT INPUT SENSE VE E 1N4148 A C6_3 D1_3 C4_3 100pF GND R7_3 100 C A D2_3 R6_3 BYM12-200 22 C5_3 MC33153 1uF 1uF -5V34 JP5 GND_V34 +15V34 VCC VALVE 34 R4_4 1,5K IC_4 D1_4 C C3_4 100nF R5_4 5,6K R3_4 220 VC C OPTO4 6N135 C4_4 100pF DESAT FAULT OUT PUT INPUT SENSE VE E 1N4148 A C6_4 MC33153 GND 100 C A D2_4 C5_4 GND_V34 H×nh - 19: Sơ đồ nguyên lý mạch ghép nối tổng thể Luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tuấn R7_4 1uF -5V34 1uF R6_4 BYM12-200 22 ThiÕt kÕ hệ thống điều khiển số 75 Và sơ đồ mạch thật mạch ghép nối tổng thể hình 5-20 Hình 5-20: Mô hình mạch thật mạch ghép nối Luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tuấn KÕt ln 101 kÕt ln KÕt thóc kho¸ häc, sau đà thực đầy đủ yêu cầu đặt trình học tập học viên Cao học, em có đủ điều kiện để nhận làm luận văn tốt nghiệp Ngày 16/03/2004 em Trung tâm đào tạo sau đại học, Khoa Điện, Bộ môn Tự Động Hoá Thày giáo hướng dẫn giao cho đề tài "Nghiên cứu hệ thống điều khiển số động điện chiều" Sau nhận đề tài, kiến thức đà trang bị, tham khảo tài liệu khoa học kỹ thuật bảo hướng dẫn tận tình TS Võ Minh Chính Thày cô giáo môn Tự Động Hoá, phòng thí nghiệm trung tâm công nghệ cao đà giúp em hoàn thành nhiệm vụ mà nhà trường môn Tự Động Hoá giao Đến sau tháng tích cực làm việc luận văn em đà hoàn thành hạn Nội dung công việc luận văn gồm hai phần, là: Phần I: Các lý luận chung xây dựng mô hình hệ thống lý thuyết Phần II: Thí nghiệm thực nghiệm để kiểm nghiệm mô hình hệ thống đà xây dựng Từ thông số động chiều cho trước, ta tính toán xây dựng mô hình hệ thống điều khiển số động điện chiều chạy thử SIMULINK 6.5 ®· cho kÕt qu¶ thĨ hiƯn néi dung cđa chương IV Sau từ mô hình đà xây dựng ta thiết kế lắp mạch thật kết nối với Card điều khiển DS1102 chạy thử Kết thực mô tả phần (6.2) Với phần thực nghiệm thực phòng thí nghiệm trung tâm công nghệ cao đà chứng minh mô hình xây dựng lý thuyết hoàn toàn phù hợp Làm luận văn tốt nghiệp nhiệm vụ quan trọng em đà cố gắng thời gian trình độ có hạn nên nội dung luận văn em tránh khỏi có thiếu sót xảy Vậy em kính mong thày giáo hướng dẫn, môn Tự Động Hoá bạn đồng nghiệp thông cảm đóng góp ý kiến để luận văn em hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn TS Võ Minh Chính Thày cô giáo môn, cán thuộc trung tâm công nghệ cao đà tận tình giúp đỡ em hoàn thành luận văn Hà nội, ngày 25 tháng 10 năm 2004 Học viên Phạm Văn Tuấn Luận văn tốt nghiệp cao học - Phạm Văn Tuấn Tài liệu tham khảo tài liệu tham khảo 1-Điều chỉnh tự động truyền động điện Bùi Quốc Khánh - Nguyễn Văn Liễn - Phạm Quốc Hải - Dương Văn Nghi Nhà xuất Khoa học kỹ thuật - 2001 2-Điện tử công suất Nguyễn Bính Nhà xuất Khoa học kỹ thuật - 2000 3-Điều khiển số máy điện Lê Văn Doanh - Nguyễn Thế Công - Nguyễn Trung Sơn - Cao Văn Thành Nhà xuất Khoa học kỹ thuật - 1999 4-Khí cụ điện Nguyễn Xuân Phú - Tô Đằng Nhà xuất Khoa häc vµ kü thuËt 5-MATLAB & SIMULINH dµnh cho kü sư điều khiển tự động Nguyễn Phùng Quang Nhà xuất Khoa học kỹ thuật - 2004 6-Máy điện II Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ - Nguyễn Văn Sáu Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 7-Lý thuyết điều khiển tự động Phạm Công Ngô Nhà xuất Khoa học kỹ thuật - 2001 8-Truyền động điện Bùi Quốc Khánh - Nguyễn Văn Liễn - Ngô Tử Hà Nhà xuất Khoa học kỹ thuật - 2001 Luận văn tốt nghiệp cao học Phạm Văn Tuấn ... NỘI - PHẠM VĂN TUẤN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS... đề chung điều khiển số máy điện cần phải tiến hành tìm hiểu, phân tích vấn đề như: Xem xét cấu trúc hệ thống điều khiển truyền động điện tương tự truyền động điện điều khiển kỹ thuật số, so sánh... trình điều chỉnh tương tự 3.3.Xu hướng phối hợp điều khiển số điều khiển tương tự Do đặc điểm đà nêu lĩnh vực điều khiển truyền động điện xu hướng hợp lý điều khiển số thực trước hết điều khiển