Nghiên cứu ứng dụng biến tần đa mức trong truyền động điện

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN TIẾN LUẬT NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIẾN TẦN ĐA MỨC TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Chuyên ngành: TỰ ĐỘNG HỐ Khố học: K10 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrctnu.edu.vn THÁI NGUYÊN - 2009 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrctnu.edu.vn Cơng trình hồn thành tại: KHOA SAU ĐẠI HỌC - ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN LIỄN Phản biện 1: PGS.TS NGUYỄN NHƯ HIỂN Phản biện 2: TS TRẦN TRỌNG MINH Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn họp tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Vào hồi 11h ngày 22 tháng 11 năm 2009 Có thể tìm hiểu luận văn tại: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrctnu.edu.vn THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRUNG TÂM HỌC LIỆU - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrctnu.edu.vn Chƣơng I ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ 1.1 Mô tả chung động không đồng - Ở ta chủ yếu nghiên cứu động không đồng ba pha - Động không đồng ba pha máy điện quay không đồng ba pha cấu tạo, động khơng đồng gồm phần phần tĩnh stato phần quay rôto Stato thường gồm cuộn dây đặt lệch 120° khơng gian Rơto phân làm loại chính: rơto dây quấn rơto lồng sóc Rơto dây quấn kiểu rơto có dây quấn giống stato, dây quấn rơto đặt rãnh lõi sắt rơto Cịn rơto lồng sóc khơng dùng dây quấn mà dùng dẫn đồng hay nhôm, dẫn nối ngắn mạch với đầu vòng ngắn mạch a b c a b c Hình 1.1 Động khơng đồng a) Rơ to lồng sóc, b) Rơto dây quấn - Động khơng đồng sử dụng rộng rãi thực tế sản xuất Ưu điểm bật loại động cấu tạo đơn giản đặc biệt động rơto lồng sóc; so với động chiều động khơng đồng có giá thành hạ, vận hành tin cậy, chắn Ngồi động khơng đồng dùng trực tiếp lưới điện xoay chiều pha nên không cần biến đổi động điện chiều Nhược điểm động không đồng điểu chỉnh tốc độ khống chế q trình q độ khó khăn; riêng với động khơng đồng rơto lồng sóc tiêu khởi động xấu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.2 Phƣơng trình đặc tính động khơng đồng bộ: - Sơ đồ thay động khơng đồng bộ: Để thành lập phương trình đặc tính động không đồng ta sử dụng sơ đồ thay Trên hình 1.2 sơ đồ thay gần pha động không đồng với giả thiết sau: + Ba pha động đối xứng, khe hở khơng khí đồng + Các thông số động không đổi, nghĩa không phụ thuộc vào nhiệt độ, tần số, dịng điện rơto, mạch từ khơng bão hồ Nên điện kháng X1, X2 khơng đổi + Dịng điện từ hố khơng phụ thuộc vào tải mà phụ thuộc vào điện áp đặt stato động + Bỏ qua tổn thất ma sát, tổi thất lõi thép + Điện áp lưới hoàn toàn sin đối xứng pha I2 I1 X1 X'2 R1 Xm I3 U1 R'2/s Rm Hình 1.2 Sơ đồ thay động không đồng - Trong sơ đồ: +U1: Trị số hiệu dụng điện áp pha stato +Iµ, I1, I2: Các dịng điện từ hố, stato rơto quy đổi stato +Xσ, X1σ, X2σ : Điện kháng mạch từ hố, điện kháng tản stato rơto quy đổi stato + s: Độ trượt động cơ: S  1   1 + f1: Tần số điện áp nguồn đặt vào stato Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn +ω: Tốc độ góc động +Pp: Số đôi cực từ động Từ sơ đồ thay ta có:     1   I1  U f 1.   2 '  R  X   R  R2   X  nm  s      (1.1) Trong đó: Xnm=X1σ+X’2σ: Điện kháng ngắn mạch Biểu thức (1) phương trình đặc tính dịng điện stato + Khi ω=0, s=1 I1=I1nm + Khi ω=ω1, s=0 thì: I  U f1 R02  X 02  I + I1nm: Dòng điện ngắn mạch stato + I: Dịng điện từ hố có tác dụng tạo từ trường quay từ hố lõi sắt động Ta tìm dịng điện rôto quy đổi stato: I 2'  U f1 R (1.2)  '  X nm  R2 / - Phương trình đặc tính động cơ: Để tìm phương trình đặc tính động ta dựa vào điều kiện cân công suất động Công suất điện từ chuyển từ stato sang rơto: P12=Mdt.ω1 Trong đó: Mdt: mơmen điện từ động Bỏ qua tổn thất phụ : Mdt=Mcơ =M Cơng suất chia làm hai phần: Pcơ: Công suất đưa trục động ΔP2: Công suất tổn hao đồng rôto P12=Pcơ+ΔP2 =>M.ω1=M.+ΔP2 Do đó: ΔP2=M(ω1-ω)=M.ω1.s Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Mặt khác: ΔP2=3.I’22.R2’ R2' 3.I s M  '2 1 Từ ta có: M  3U12 R2' (1.3)   R2'  .s 1  R1    X nm s    Xác định cực trị cách tính dM 0 ds Từ suy ra: + + S th   M th   R2' (1.4) R12  X nm U 12f (1.5) 21 ( R1  R12  X nm ) Trong hai biểu thức dấu + ứng với trạng thái động Dấu - ứng với trạng thái máy phát Do Mth chế độ máy phát lớn chế độ động Ở nghiên cứu hệ truyền động với động không đồng nên ta quan tâm nhiều tới trạng thái làm việc động nên đường đặc tính lúc thường biểu diễn khoảng 0