Chương 2 Thiết kế hệ truyền động điện cho cơ cấu nâng hạ hàng dùng biến tần PWM

Thiết kế hệ truyền động điện cho cơ cấu nâng hạ hàng dùng biến tần PWM

Chương 2:Thiế t kế hệ truyề n đô ̣ng điên cho cấ u nâng ̣ hàng ̣ dùng biến tần PWM 2.1 Lư ̣a cho ̣n phương án truyề n đô ̣ng điên cho cấ u nâng ̣ hàng ̣ 2.1.1 Yêu cầu của ̣ truyền động cấ u nâng ̣ hàng a Đặc tính tải M w M(t) w(t) t t1 t2 t 01 t3 t4 t 02 - Phụ tải cấu nâng hạ phụ tải Động cho truyền động nâng hạ làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại Hình 2.1 giản đồ phụ tải cấu nâng hạ với thời gian mở máy thời gian phanh coi Trong đó: t1: Thời gian hạ khơng tải t2: thời gian nâng tải t01: thời gian nghỉ t3: thời gian hạ tải t4: thời gian nâng không tải t02: thời gian nghỉ Qua giản đồ phụ tải ta thấy phụ tải ngắn hạn lặp lại biến đổi Động làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại với yêu cầu có đảo chiều b Yêu cầu hàm dừng khẩn cấp - Sử dụng phanh hãm để hạn chế tốc độ chuẩn bị dừng điện phanh hãm phải dừng truyền động trạng tránh rơi tự - Dừng xác nơi lấy trả tải c Độ xác - Dải điều chỉnh tốc độ D= ω max 1,5 30 = = ω 0,05 d Những u cầu khác - Vấn đề tính chọn cơng suất động -Đảm bảo chiều quay - Khi làm việc với thời gian đóng máy cho trước động khơng bị đốt nóng q mức - Cơng suất động cần phải đủ để đảm bảo thời gian khởi động quy định - Việc tăng công suất động lên lớn không cho phép do: P ↑⇒ Khi có khả làm tăng gia tốc cầu trục (cơ cấu nâng hạ) dẫn tới đứt dây treo hay tải bị dật mạnh - Tăng vốn đầu tư ban đầu - Phải thiết kế để cấu làm việc an toàn chế độ nặng nề - Các thiết bị cầu trục phải đảm bảo làm việc an toàn điện áp 85% điện áp định mức - Khi khơng có tải trọng (khơng tải) mơ men động khơng vượt q (15÷20)% Mđm , cấu nâng cầu trục gầu ngoạm đạt tới 50% M đm, động di chuyển xe (50÷55)% Mđm 2.1.2 Hê ̣ truyề n đô ̣ng mô ̣t chiề u - Hê ̣ thố ng F -Đ nguồn cấp cho phần ứng động biến đổi máy điện (máy điện chiều kích từ độc lập) - Động Đ truyền động máy sản xuất MSX cấp điện phần ứng từ máy phát F Động sơ cấp kéo máy phát F với tốc độ không đổi động điện không đồng ĐK Động ĐK kéo ln máy phát kích từ K để cấp điện áp cho động Đ máy phát F Biến trở R kk dùng để điều chỉnh dịng kích từ máy phát tự kích K nghĩa để điều chỉnh điện áp phát cấp cho cuộn kích từ nmáy phát KTF cuộn kích từ động KT Đ Biến trở RKF dùng để điều chỉnh dòng kích từ máy phát F điều chỉnh điện áp phát máy phát F đặt vào phần ứng động Đ Biến trở R KĐ dùng để điều chỉnh dịng kích từ động cơ, thay đổi tốc độ động nhờ thay đổi tờ thơng Phương trình đặc tính hệ F –Đ E R + R uF ϖ = F − uD M = ϖ − ∆ϖ kφ D ( Kφ D ) (2.1) - Ưu điểm: Phạm vi điều chỉnh tăng lên Điều chỉnh tốc độ phẳng phạm vi điều chỉnh Việc điều chỉnh tiến hành mạch kích từ nên tổn hao nhỏ Hệ điều chỉnh đơn giẩn Trạng thái làm việc linh hoạt khả tải lớn Có thể thực hãm điện - Nhược điểm: Sử dụng nhiều máy điện quay nên hiệu suất thấp (không 75%), cồng kềnh, tốn diện tích lắp đặt, gây ồn lớn Cơng suất đặt máy lớn Vốn đầu tư ban đầu cao Điều chỉnh sâu bị hạn chế 2.1.3 Hê ̣ truyề n đô ̣ng dùng đô ̣ng điên xoay chiề u ̣ - Khi sử dụng động xoay chiều hệ thống người ta hay dùng động điện dị rơ to lồng sóc có cấp tốc độ - Loại động loại động đặc biệt, xem hai động ghép lại với Hình 2.2 Động KĐB stato nhiều cuộn dây 1: Cuộn dây cấp tốc độ 2: Rôto rãnh kép rãnh sâu 3: Rôto thường 4: Cuộn dây cấp tốc độ 2,3 - Cuộn dây cấp tốc độ thấp bố trí vùng riêng biệt.Cuộn dây tốc độ bố trí chung rãnh Có động có cuộn dây, cuộn có khả đổi nối để tạo tốc độ 2, tốc độ - Ưu điểm loại động lồng sóc có khả chịu tải mô men Khi sử dụng động xoay chiều hệ thống người ta hay dùng động điện dị rô to lồng sóc có cấp tốc độ.động hay dùng có cấu tạo đơn giản, đáp ứng tương đối tốt yêu cầu tốc độ Đồng thời có trọng lượng kích thước nhỏ động điện chiều công suất Tuy nhiên việc điều chỉnh tốc độ không láng, mô men khởi động nhỏ so với động chiều *Kế t luâ ̣n:Do yêu cầ u của đô ̣ng của cấ u nâng ̣ hàng làm viê ̣c ở chế đô ̣ ngắ n ̣n lă ̣p la ̣i và phải có khả chiu đươ ̣c quá tải cao về momen nên chúng ta ̣ cho ̣n sử du ̣ng là đô ̣ng không đồ ng bô ̣ rôto lồ ng sóc 2.2 Lưa cho ̣n phương pháp điề u chinh tố c đô ̣ cho đô ̣ng của cấ u nâng ̣ ̣ ̉ hàng 2.2.1 Điều chỉnh tốc độ động KĐB phương pháp xung điện trở - Động KĐB điều chỉnh tốc độ KĐB cách điều chỉnh điện trở mạch rô to, mục chúng khảo sát việc thực điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto van bán dẫn, ưu phương pháp dễ tự động hoá việc điều chỉnh Điện trở mạch rôto động KĐB Rr = Rrd+Rf Trong + Rrd điện trở dây quấn rơto + Rf điện trở ngồi mắc thêm vào rôto - Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch rơto mơmen tới hạn động KĐB khơng thay đổi độ trượt tới hạn tỷ lệ bậc với điện trở Nếu coi đoạn đặc tính làm việc động KĐB tức đoạn có độ trượt từ s = tới s = sth thẳng R s = si r R rd (2.2) điều chỉnh điện trở ta viết Trong đó+ s độ trượt điện trở mạch rơto RrT 3I2× R r rd ⇒M = ω × si + si độ trượt điện trở mạch roto Rrd (2.3) - Nếu giữ dịng điện rơto khơng đổi mơmen khơng đổi phụ thuộc vào tốc độ động Vì mà ứng dụng phương pháp điều chỉnh điện trở mạch rơ to cho truyền động có mômen tải không đổi N - Mạch điều khiển gồm điện trở Ro nối song song với khoá bán dẫn T1 Khóa T1 đóng ngắt cách chu kỳ để điều chỉnh giá trị điện trở trung bình tồn mạch Khi T1 đóng điện trở Ro bị loại khỏi mạch dịng điện rơto tăng lên Khi T1 ngắt điện trở Ro lại đưa vào mạch dịng điện rơto lại giảm xuống Với tần số đóng cắt định, nhờ có điện cảm L mà dịng điện rơto coi khơng đổi có giá trị điện trở tương đương Re mạch Thời gian ngắt tn = T-tđ + Nếu điều chỉnh trơn tỉ số thời gian đóng thời gian ngắt ta điều Re = Ro td = Ro td = ρRo T td + tn (2.4) chỉnh trơn giá trị điện trở mạch rôto + Điện trở tương đương mạch chiều tính đổi mạch xoay chiều rơto theo qui tắc bảo tồn cơng suất tổn hao mạch rôto - Cơ sở để tính tổn hao cơng suất + Khi dùng chỉnh lưu cầu ba pha điện trở tính đổi là: R R f = × Re = ρ × 2 (2.5) + Khi có điện trở tính đổi, dễ dàng dựng dược đặc tính theo phương pháp thơng thường, họ đặc tính quét kín phần mặt phẳng giới hạn đặc tính tự nhiên đặc tính có điện trở phụ Rf = 0,5Ro + Để mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ mơmen nối tiếp điện trở Ro với tụ điện có điện dung đủ lớn 2.2.2 Điều chỉnh tốc độ động KĐB phương pháp tần số - Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cách biến đổi tần nguồn áp, cho phép mở rộng phạm vi sử dụng động KĐB nhiều ngành cơng nghiệp Nó cho phép mở rộng dải điều chỉnh nâng cao tính chất động học hệ thống điều chỉnh tốc độ động xoay chiều nói chung động KĐB nói riêng Trước hết ứng dụng cho thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động lúc truyền động nhóm máy dệt, băng tải, bánh lăn phương pháp ứng dụng cho thiết bị đơn lẻ cấu có yêu cầu tốc tốc độ cao máy ly tâm, máy mài Đặc biệt hệ thống điều chỉnh tốc độ động cách biến đổi nguồn cung cấp sử dụng cho động KĐB rơto lồng sóc có kết cấu đơn giản vững giá thành hạ làm việc nhiều môi trường Nhược điểm hệ thống mạch điều khiển phức tạp Đối với hệ thống động không nhận điện từ lưới chung mà từ biến tần Bộ biến tần có khả biến đổi tần số điện áp cách độc lập với Trong phần đề cập đến hai nội dung: Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động KĐB cách biến đổi tần số loại biến tần dùng hệ truyền động biến tần - động KĐB * Nguyên lý điều chỉnh tần số: - Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động KĐB cách biến đổi tần số fi điện áp stato rút từ biểu thức xác định động KĐB ωs = 2.π.fs Vậy sức điện động dây quấn stato động tỷ lệ với tần số từ thông Es = C.φ.fs ∆Us = Is R2+ X ≈0⇒Us ≈ Es=Cφfs s s Mặt khác bỏ qua độ sụt áp tổng trở dây quấn stato tức coi (2.6) Vậy đồng thời với việc điều chỉnh tần số ta phải điều chỉnh điện áp nguồn cung cấp Từ công thức ta thấy điều chỉnh tần số mà giữ nguyên điện áp nguồn Us khơng đổi từ thơng động biến thiên + Khi ƒs giảm từ thông φ động lớn lên làm cho mạch từ bão hoà dịng điện từ hố lớn lên Do tiêu lượng xấu nhiều động phát lượng mức cho phép + Khi ƒs tăng từ thông φ động giảm xuống mơmen phụ tải khơng đổi theo biểu thức M = k.φ.I.n.cosφ ta thấy dịng điện rơto Ir phải tăng lên.Vậy trường hợp dây quấn động chịu q tải cịn lõi thép phải non tải Ngồi lý mơmen cho phép khả tải động giảm xuống - Vì để tận dụng khả động cách tốt điều chỉnh tốc độ phương pháp biến đổi tần số người ta phải điều chỉnh điện áp dòng điện theo hàm tần số phụ tải Việc điều chỉnh theo hàm tần số có đặc máy sản xuất thực hệ kín Khi nhờ mạch hồi tiếp điện áp ứng với tần cho trước biến đổi theo phụ tải Yêu cầu đặc tính truyền động điều chỉnh tần số đảm bảo độ cứng đặc tính khả tải toàn dải điều chỉnh tần số phụ tải ngồi cịn có vài yêu cầu điều chỉnh tối ưu chế độ tĩnh Kế t luâ ̣n :Từ những phân tích em quyế t đinh cho ̣n sử du ̣ng phương pháp ̣ điề u chỉnh tố c đô ̣ của đô ̣ng cơ cấ u nâng ̣ hàng bằ ng phương pháp thay đổ i tầ n số dùng biế n tầ n 2.2 Mơ hình tốn động cơ, truyền động điện cho cấu nâng hạ - Có hai phương pháp điều khiển tần số chủ yếu: - Điều khiển có hướng - Điều khiển vơ hướng a Điều khiển vô hướng hệ biến tấn- động khơng đồng pha • Điều chỉnh điện áp – tần số với từ thông hàm mômen tải Nguyên lý điều khiển Đối với hệ biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ khả tải mômen động không đổi suốt dải điều chỉnh tốc độ Khả tải λ M = M th / M c mômen là: Nếu bỏ qua điện dây quấn stato biểu thức mơmen tới hạn tính sau: U  M th = kth    f   1 (2.9) k th Trong đó: - số, phụ thuộc vào thơng số động Điều kiện để giữ hệ số tải mômen không đổi là: λM = M th M th.dm = Mc M c.dm (2.10) Hình 2.3 Xác định khả tải mômen M c = M co + ( M dm Phương trình đặc tính máy sản xuất: Nếu xem gần đúng: Biến đổi ta được: ω = ω1 bỏ qua giá trị  ω  U1 =  U 1dm  ω1dm    1+ x / M c0  f  =  f   1dm   ω  − M c ) ω    dm  x biểu thức tính mômen tải 1+ x / (2.11) Ở dạng đơn vị tương đối: * * U = ( f )1+ x / U1 ≈ψ1 f1 Nếu gần coi: Nên coi luật điều khiển luật từ thơng hàm mômen phụ tải: ψ * s = m* c Ưu nhược điểm +) Ưu điểm: - Phương pháp dễ thực - Tổn thất công suất nhỏ, lượng tiêu thụ công suất phản kháng nhỏ công suất phản kháng định mức +) Nhược điểm: - Tuy vậy, khó ổn định tốc độ thấp.Vì tần số thấp sụt áp điện trở Stator so sánh với điện áp Stator • Điều khiển điện áp – tần số giữ từ thông động không đổi Nguyên lý điều khiển Từ thông móc vịng qua khe hở khơng khí ψσ = C1 f 1dm ψσ tính theo:  U1  R   * − I  jX s + s*   f1   f1    (2.12) Trong đó: C1 - Hệ số phụ thuộc vào kết cấu máy điện f1dm f1 - tần số định mức * - Tần số đơn vị tương đối ψσ ~ Nếu bỏ qua thành phần sụt áp điện trở Stator ta có: ứng với qui luật: U1 = const f1 Nhưng ψσ suy giảm theo tần số Để đảm bảo từ thông rơI điện trở Stator Giải pháp thực giữ điện không tải I 10 f1 * * tức tương suy giảm vùng tần số thấp sụt áp điện trở Stator so sánh với điện áp Stator ψσ U1 U1 ψσ Điều dẫn đến mômen động không đổi ta cần bù lượng điện áp =const thực tế Phát hàm U ( f1 ) với dòng Khi động mang tải ta bù thêm lượng điện áp tỷ lệ với sụt áp điện trở Stator: điện áp - U1 ∆U Rs = I s Rs Như vậy, giá trị tần số đầu vào có hai thành phần: Thành phần thứ Thành phần thứ hai U 10 U 11 : lấy từ quan hệ f1 giá trị U ( f1 ) : tỷ lệ với dòng điện tải U1 ~ I1 Hình 2.4 Cấu trúc điều khiển Điện áp – Tần số giữ từ thông không đổi Hình 2.5 Đặc tính theo luật điều khiển điện áp - tần số giữ từ thông động không đổi Ưu nhược điểm U ( f1 ) • Phương pháp điều khiển giữ từ thông động không đổi Đơn giản dễ thực Do mà giá thành rẻ Vì phần lớn biến tần công nghiệp thường sử dụng phương pháp Do biến tần sử dụng nguồn áp nên khơng có khả hãm tái sinh Điều chỉnh dòng điện - tần số giữ từ thông động không đổi Nguyên lý điều khiển ψr Khi giữ từ thơng rơto khơng đổi mômen không phụ thuộc vào tần số mômen tới hạn khơng đổi tồn dải điều chỉnh Để giữ biên độ từ thông Ψr = const rotor không đổi: phần mô tả động không đồng bộ, dựa vào sơ đồ thay ta tính từ thơng rotor phương trình cân mạch rotor dạng thành phần vector trục toạ độ ox oy: Ψrx = L m i sx + L rδ i rx Ψ = L i + L i m sy rδ ry  ry  0 = R r i rx + pΨrx + ωs Ψry 0 = R i + pΨ + ω Ψ r ry ry s rx  (2.13) Nếu giữ biên độ vector từ thơng có phương trình cân mạc rotor:  0 =   0 =   Ψr = const p Ψr pΨrx = pΨry = 0, =0 và ta ( Ψix − L m i sx ) + ω s Ψry Tr ( Ψry − L m i sy ) − ωs Ψrx Tr (2.14) Trδ = L rδ Rr đó: Tách số hạng dịng điện sang vế, sau bình phương vế phương trình cộng hai phương trình với nhau, đồng thời để ý rằng: 2 i sx + isy = I 12   2 Ψrx + Ψry = Ψ p  Ta rút biểu thức cuối cùng: Is = Ψrdm + (Trδ ωs ) Lm I s ( ωs ) ψ s = const Hình 2.6 Quan hệ từ thông Điều chỉnh từ thông trường hợp giữ từ thông không đổi giá trị từ thơng định mức Như vậy, khai thác hết công suất mạch từ động KĐB Điều khiển tần số thông qua từ thông động cụ thể điều chỉnh từ thông không đổi qua quan hệ dịng lưu I d tần số trượt f2 Bản chất phương pháp thông qua việc trì quan hệ dịng điện stato I s tần số trượt fs cho từ thông máy điện giữ khơng đổi 10 Các phương trình hệ toạ độ tổng quát (0,x,y): Hình 2.8 Đồ thị vec tơ hệ trục toạ độ tổng qt Phương trình từ thơng: ψ sx ψ  sy  ψ rx ψ ry  = Lsisx + L M irx = Lsisy + L M iry = Lr irx + L M irx = Lr iry + L M iry (2.15) Phương trình điện áp:  usx   u  sy  u  rx  ury   dψ sx − ωkψ sy dt dψ sy = Rsisy + + ωkψ sx dt dψ rx = Rr irx + − ( ωk − p pω ) ψ ry dt dψ ry = Rr iry + − ( ωk − p pω ) ψ rx dt = Rs isx + (2.16) Biểu thức môn men điện từ: M= L p p M ( ψ rx isy −ψ ry isx ) Lr (2.17) Trong đó: tham số qui đổi stator Ls Lr - Điện cảm toàn phần stator - Điện cảm toàn phần rôto Ls = Lδ s + LM Lδ s Lr = Lr + LM - Điện cảm tản stator: 12 Lδ r LM - Điện cảm tản rôto - Hỗ cảm σs = σr = Lδ s LM Lδ r LM - Hệ số tản từ stator - Hệ số tản từ rôto L σ = 1− M Ls Lr - Hệ số tản từ ωsl = ωk − p pω Sơ đồ thay động hệ toạ độ tổng qt • Hình 2.9: Sơ đồ thay ĐCKĐB hệ toạ độ tổng quát (o,x,y) Điều khiển vector tựa theo vector từ thông roto (FOC) Nguyên lý điều khiển Nội dung phương pháp tựa theo vectơ từ thông dựa sở δ điều khiển tồn phần vector dịng điện biên độ góc pha (góc tải) Giúp tạo hệ thống điều chỉnh từ thơng hồn hảo mà không cần sử dụng cảm biến từ thông Trong hệ trục toạ độ (o,x,y) Biểu thức mômen động viết lại sau: M= L  L 3 Pp Im { ψ *s is } = Pp Im  M ψ *r is  = Pp M ψ r isy 2 Lr  Lr  Như vậy, giữ từ thông rotor không đổi thành phần dịng điện sinh mơmen” isy ψ r = const (2.18) momen tỷ lệ với người ta gọi thành phần “Thành phần dịng điện 13 Hình 2.10: Đồ thị vector cho phương pháp FOC Khi giữ ψ r = ψ rx = const có nghĩa isx = const isy Khi điều khiển thành phần is tức làm cho vector vẽ nên đường thẳng song song với trục oy • Hình 2.10 Mơ hình điều khiển FOC Ưu nhược điểm FOC - Mơ hình nhạy với biến thiên thơng số động - Có nhiều khối tính toán nên nhiều thời gian cho Vi Xử Lý tính tốn Do vậy, độ tác động nhanh khơng cao - Nhưng hệ FOC hoạt động tốt tốc độ cận khơng Tức là, điều chỉnh sâu tốc độ Điều khiển trực tiếp mômen (DTC) Nguyên lý hoạt động ψs Nội dung phương pháp điều khiển vị trí vector từ thơng stator để điều khiển mômen động Để thực phương pháp này, ta cần dựa phép đổi vector để xách định độ lớn vị vector trí vector ψs ψs Thay đổi vị trí vector Us để thay đổi vị Xuất phát từ biểu thức tính mơmen: 14 M = pp 1− δ ψ r ψ s sin γ δ LM (2.19) Do động thông thường có số thời gian điện từ mạch rơto lớn stator Như vậy, coi từ thông rôto ổn định biến đổi chậm từ thơng stator Vì đạt mômen yêu cầu bàng cách quay vector từ thông stator theo hướng đố nhanh hiệu Tức thay đổi góc tảig) để điều khiển mơmen: M '= γ (góc 1− δ pp ψ r ψ s + ∆ψ s sin ( γ + ∆γ ) δ LM (2.20) Hình 2.11 Điều khiển mơmen cách quay từ thơng stator Thay đổi góc tải γ ψ s ≈ ψ s + ∆ψ s = const cho biên độ từ thông stator thay đổi ít, tức là: U s = I s Rs + Từ biểu thức tính điện áp stator: Nếu bỏ qua điện trở stator ta có: dψ s = Us dt Như vậy, thay đổi vị trí vector Us hay dψ s dt ∆ψ s = U s ∆t thay đổi vị trí vector ψs Và để Us thay đổi vị trí vector điện áp stator ta sử dụng phương pháp điều chế vector điện áp không gian Phương pháp điều chế sau: Biểu thức tính vector Trong đó: Us Us = : a – Là toán tử quay, U DC 2U DC S a + aSb + a S c a=e ( j ) 2π - Là điện áp chiều 15 S a , Sb , S c - Là hàm đòng cắt Tranzito pha tương ứng mạch lực biến tần Hình 2.11 Mơ tả hàm đóng cắt mạch lực Mỗi khoá S a , Sb , S c lấy giá trị nối vào không gian vector điện áp làm sáu phần ba khoá S a , Sb , S c +U DC nối vào ( S1 , S2 , S3 , S4 , S5 , S6 ) −U DC Ta chia với hai trạng tháI Có tám trường hợp ghi bảng 3.11: Pha V0 V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 a b c 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 Bảng1:Vector điện áp ứng với trạng thía khố S abc Hình 2.12 Thay đổi vị trí vector từ thơng stator ψs ψs Có thể điều khiển phân ly biên độ từ thông stator mômen điện từ thông cách tác động vào thành phần hướng kính thành phần tiếp tuyến vector từ thơng móc vịng stator quĩ đạo Hình 2.13 Quĩ đạo vector từ thơng stato 16 Trong đó: FD – Giảm từ thông; FI – Tăng từ thông TD – Giảm mômen; TI – Tăng mômen ψs S1 S2 S3 M S4 S5 S6 TI V4 V5 V6 V1 T= V0 V7 V0 V7 V0 V7 V6 V1 V2 V3 V4 V5 TI V3 V4 V5 V6 V1 V2 T= V7 V0 V7 V0 V7 V0 TD FD V3 TD FI V2 V5 V6 V1 V2 V3 V4 Bảng2: Bảng chọn vector điện áp điều khiển trực tiếp mômen Các phương trình bản: Hình 2.14 Vị trí vector từ thơng stator Biểu thức tính từ thơng: ψ sα = U sα dt ∫   ψ sβ = ∫ U sβ dt   ψ s = ψ sα +ψ sβ  ψs hệ toạ độ αβ (2.21) Biểu thức tính mơmen động cơ: M= Pp ( ψ sα isβψ sβ isα ) (2.22) Biểu thức tính góc từ thơng stator: ψ    γ = ar cos  sα  ψs    17 Hình 2.15 Sơ đồ cấu trúc điều khiển trực tiếp mômen ĐCKĐB Ưu nhược điểm * Ưu điểm: - Không cần thực phép quay trục toạ độ, độ xác điều chỉnh tuỳ ý Phụ thuộc vào khả tần số chuyển mạch biến tần - Khơng cần đo vị trí rơto, mơ hình đơn giản nên đáp ứng mơmen nhanh hệ FOC - Ảnh hưởng thông số động ít, ảnh hưởng điện trở stator bù * Nhược điểm: - Xuất xung mơmen nên hệ khó ổn định tốc độ thấp - Khả ổn định - Không kiểm sốt dịng điện Kết luận : Qua phân tích trên, đồ án em lựa chọn phương án là:”Biến tần nguồn áp dùng thuật toán điều khiển FOC” 2.3 Xây dư ̣ng ma ̣ch điề u khiể n và đô ̣ng lư ̣c cho ̣ truyề n đô ̣ng điên PWṂ Đs16 2.3.1Xây dựng mạch điều khiển cho hệ truyền động điện PWM-Đs16 18 Hình 2.21: Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động PWM –Đc CLPWM: Khối chỉnh lưu theo nguyên tắc điều chế độ rộng xung PWM Filter: Bộ lọc gồm tụ C NL: Khối nghịch lưu IM: Động xoay chiều pha động tryuền động cấ u nâng ̣ hàng PG: Máy phát tốc xung để đo tốc độ R(w): Bộ điều chỉnh tốc độ so sánh tốc độ máy phát tốc phản hồi tốc độ đặt đưa tín hiệu điều khiển R(i): Bộ điều chỉnh dịng nhận tín hiệu phản hồi dịng về, kết hợp với tín hiệu điều chỉnh tốc độ đưa tới phát tín hiệu điều khiển đóng mở van IGBT Khối hãm(Braking Chopper): Gồm IGBT điện trở hãm khối hoạt động động động không đồng chuyển mạch chiều qua cầu Diode ngược làm cho điện áp UDC dâng cao Dùng IGBT TH điện trở Rh đóng cắt theo tần số định dập động đốt nóng điện trở 2.3.2 Xây dựng mạch động lực 19 Hình 2.22: Sơ đồ mạch động lực điện trở phụ hệ thống truyền động điện 2.3.2.1.Các thông số ̣ truyền động cấu nâng hạ hàng cầu trục RTG: +Mô ̣t khung nâng đô ̣ rô ̣ng 20 40 feet +Mô ̣t đô ̣ng truyề n đô ̣ng chính (hoist motor)có Pđm=150 KW,nđm=1000/2230 v/p +Mô ̣t qua ̣t làm mát cho đô ̣ng nâng(hoist motor cooling fan) có Pđm=650 W +Mô ̣t đô ̣ng chố ng nghiêng (skew motor) có Pđm=2,2 KW +Mô ̣t xylanh thủy lực để chuyể n đô ̣ng khung nâng +Mô ̣t đô ̣ng phanh cho đô ̣ng chính (hoist brake),mô ̣t đô ̣ng phanh cho đô ̣ng chố ng nghiêng +4 đô ̣ng chố ng lắ c (anti_sway torque motor) +4 qua ̣t làm mát cho đô ̣ng chố ng lắ c có công suấ t Pđm=40W +Hê ̣ thố ng dây cáp nâng ̣ Chúng đươ ̣c bố trí quanh khung nâng giúp cho viê ̣c giữ thăng bằ ng cấ u hoa ̣t đô ̣ng +Động cấu nâng hạ hàng cấp nguồng từ biến tần INV1,2-FRN75VG75-4.Điều khiển cấp nguồn từ biến tần giống làm việc song song INV1 qua tiếp điểm cơng tắc tơ HM1(15-7D);INV2 qua tiếp điểm cơng tắc tơ HM2(15-7D).Nối đồng trục với động truyền động máy phát xung để phản hồi tốc độ đưa tín hiệu biến tần INV1 20 2.3.2.2.Sơ đồ điện : Hình 2.23 Sơ đờ cấ p biế n tầ n INV2 cấ p nguồ n cho động của cấ u nâng hạ hàng của cầ n trục RTG 21 Hình 2.34 Sơ đờ cấ p biế n tầ n INV2 cấ p nguồ n cho động của cấ u nâng hạ hàng của cầ n trục RTG 22 Hình 2.35 Sơ đờ cơng tắ c tơ chính của tiế p điểm cấ p nguồ n cho biế n tầ n 23 Hình 2.36 Sơ đờ cấ p nguồ n cho động chố ng lắ c và các động quạt làm mát của cầ u trục RTG 24 Hình 2.37 Sơ đờ cấ p nguồ n động phanh và động chố ng nghiêng của cầ u trục RTG 25 2.3.2.3.Các phần tử sử dụng sơ đồ nguyên lý điều khiển động cấu nâng hạ hàng: +28THR,31THR:các role bảo vê ̣ quá tải cho qua ̣t làm mát của đô ̣ng chố ng lắ c +1M,2M:Hai công tắ c tơ cấ p nguồ n cho biế n tầ n +4MCB:Cầ u dao chính cấ p nguồ n cho ̣ thố ng +MC-E:Tay điề u khiể n 11 vi ̣trí +MC-F:Công tắ c vi ̣trí cho ̣n đô ̣ dài khung nâng +EMX,EMX2:Role trung gian phu ̣c vu ̣ cho viê ̣c dừng khẩ n cấ p +EPB3,EPB2:Các nút dừng khẩ n cấ p dă ̣t ta ̣i cabin điề u khiể n +EPB4:Nút dừng khẩ n cấ p đă ̣t ta ̣i đô ̣ng +EPB1:Nút dừng khẩ n cấ p đă ̣t ta ̣i bàn phím bên trái +1MA:Công tắ c tơ chính cấ p nguồ n cho bảng điề u khiể n phu ̣ +RST1:Đă ̣t chế đô ̣ điề u khiể n ban đầ u +20CR:Công tắ c giới ̣n chiề u cao nâng +INV1,INV2,INV3:Các tiế p điể m phu ̣ kiể m tra tra ̣ng thái làm viê ̣c của biế n tầ n (=1 nế u biế n tầ n hoa ̣t đô ̣ng bình thường và =0 nế u biế n tầ n ngừng hoa ̣t đô ̣ng) +3CR,4CR,5CR:Các role trung gian +PL:Tiế p điể m cho phép làm viê ̣c theo trình tự(=1 thì làm viê ̣c theo trình tự nhấ t đinh) ̣ +7CR:Role trung gian làm viê ̣c ở chế đô ̣ cha ̣y trình tự +2:Bảo vê ̣ tố c đô ̣ nâng dưới đinh mức ̣ +HOS:Role trung gian bảo vê ̣ tố c đô ̣ nâng đinh mức ̣ +32: Dừng khẩ n cấ p nâng +HELS:Role bảo vê ̣ dừng khẩ n cấ p có sự cố +24M:Công tắ c tơ cấ p nguồ n cho phanh +7MA,8MA:Role trung gian cấ p nguồ n cho công tắ c tơ chính của xe cầ u +GM1,GM2:Hai công tắ c tơ cấ p nguồ n chính cho đô ̣ng di chuyể n của xe cầ u +HM1,HM2:Hai công tắ c tơ cấ p nguồ n chính cho nhiê ̣t điê ̣n trở +5PL:Role trung gian dùng để báo hiê ̣u sự cố +31.1:Cảm biế n cuố i hành trình nâng(=0 nâng quá đô ̣ cao cho phép) +HUS:Role trung gian điề u khiể n dừng nâng quá cao +31.2:Cảm biế n ̣ thố ng nâng châ ̣m ở cuố i hành trình +HSL:Role trung gian điề u khiể n ̣ châ ̣m ở cuố i hành trình +21MCB:Cầ u dao đóng nguồ n cho qua ̣t làm mát của đô ̣ng nâng +22MCB:Cầ u dao dóng nguồ n chính cho qua ̣t làm mát cho đô ̣ng nâng +21M:Công tắ c tơ chính đóng nguồ n cho qua ̣t làm mát của đô ̣ng +22MF,22MR:Công tắ c tơ cấ p nguồ n chính cho đô ̣ng phanh của đô ̣ng chố ng nghiêng +23MCB:Cầ u dao cấ p nguồ n cho đô ̣ng thủy lực +23M:Công tắ c tơ chính cấ p nguồ n cho đô ̣ng bơm thủy lực +24MCB:Cầ u dao cấ p nguồ n chính cho đô ̣ng phanh +24M,25M:Công tắ c tơ chính cấ p nguồ n cho cấ u phanh +25MCB:Cầ u dao chính cấ p nguồ n cho các đô ̣ng chố ng lắ c +27MCB:Cầ u dao cấ p nguồ n cho các qua ̣t làm mát cho đô ̣ng chố ng lắ c 26 ... n và đô ̣ng lư ̣c cho ̣ truyề n đô ̣ng điên PWM? ? Đs16 2. 3.1Xây dựng mạch điều khiển cho hệ truyền động điện PWM- Đs16 18 Hình 2. 21: Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động PWM –Đc CLPWM: Khối chỉnh lưu... làm cho điện áp UDC dâng cao Dùng IGBT TH điện trở Rh đóng cắt theo tần số định dập động đốt nóng điện trở 2. 3 .2 Xây dựng mạch động lực 19 Hình 2. 22: Sơ đồ mạch động lực điện trở phụ hệ thống truyền. .. EMX1,EMX2,3CR,4CR,5CR,7CR,HOS,HELS ,20 CR,1MA cuộn hút cơng tắc tơ 1M 24 M cấp điện cho phép cấp nguồn cho biến tần để tạo điện áp cấp nguồn cho động cơ cấu nâng hạ hàng động phanh cấp điện trạng thái sẵn sàng Khi đưa