ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM - MỤC LỤC Lời nói đầu 04 PHẦN I: THIẾT KẾ BỘ BIẾN TẦN 05 Chương 1: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC 06 1.1 Giới thiệu sơ đồ khối chức năng, nhiệm vụ khối sơ đồ 07 1.1.1 Giới thiệu phân loại biến tần 07 1.1.1.1 Biến tần trực tiếp 08 1.1.1.2 Biến tần gián tiếp 1.2 Thiết kế mạch động lực biến tần nguồn áp 1.2.1 Sơ đồ mạch động lực 1.2.2 Nguyên tắc khống chế biến tần 1.3 Công thức tổng hợp điện áp 1.3.1 Điện áp pha nghịch lưu với góc dẫn khác 1.3.1.1 Góc dẫn van = 180o điện 1.3.1.2 Góc dẫn van = 150o điện 1.3.1.3 Góc dẫn van = 120o điện 1.3.2 Mạch chuyển đổi 1.3.3 Nhận xét phương pháp khống chế 1.4 Phương pháp khống chế điều chế độ rộng xung 1.5 Bộ nghịch lưu Tranzistor 1.5.1 Đặt vấn đề 07 09 09 10 12 13 13 17 18 19 22 23 27 27 Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 1.5.2 Nghịch lưu áp pha dùng Tranzistor 27 1.5.3 Tính chọn mạch động lực, linh kiện mạch động lực 28 Chương 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BỘ BIẾN TẦN NGUỒN ÁP PHA 29 2.1 Đặt vấn đề 31 2.2 Hệ thống nghịch lưu với điều khiển độ rộng xung 2.2.1 Khối tạo dao động 2.2.2 Bộ dịch pha số 2.2.3 Khối tạo sin 2.3 Tính chọn linh kiện mạch điều khiển 2.3.1 Khối dịch pha chia pha 2.3.2 Khối tạo sin 2.3.3 Khối nhân tần 2.3.4 Khối phát sóng cưa 2.3.5 Khối so sánh tạo xung 31 39 39 39 40 40 40 PHẦN II: ỨNG DỤNG BIẾN TẦN TRONG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTOR LỒNG SÓC-TỔNG HỢP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG 41 Chương3 : ỨNG DỤNG BIẾN TẦN TRONG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ XOAY CHIỀU BA PHA ROTOR LỒNG SĨC 3.1 Xây dựng sơ đồ khối hệ biến tần động khơng đồng ba pha rotor lồng sóc : 3.1.1 Đặt vấn đề : 3.1.2 Sơ đồ khối hệ điều chỉnh tốc độ biến tần : 3.2 Xây dựng hệ điều khiển biến tần động điện không đồng ba pha rotor lồng sóc 3.2.1 Điều khiển tần số trượt: 3.2.2 Điều khiển Vec tơ biến tần động pha 3.2.2.1 Mô tả động KĐB pha dạng đại lượng véctơ không gian 3.2.2.2 Quy đổi các đại lượng điê ̣n của đô ̣ng không đồng bô ̣ từ ̣ véc tơ (a,b,c) về ̣ tọa đô ̣ cố định Stato (,) 42 43 43 43 44 44 45 45 46 Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 3.2.2.3 Quy đổi các đại lượng điê ̣n của đô ̣ng không đồng bô ̣ ba pha từ ̣ tọa đô ̣ cố định Rotor (x,y) về ̣ tọa đô ̣ cố định Stator (,) 49 3.2.2.4 Quy đổi các đại lượng điê ̣n của đô ̣ng không đồng bô ̣ ba pha từ ̣ tọa đô ̣ cố định Stator (,) về ̣ tọa đô ̣ cố định Rotor (d,q) 3.2.2.5 Cơ sở để định hướng từ thông ̣ tọa đô ̣ tựa theo từ thông Rotor (d,q) 53 57 Chương 4: TỔNG HỢP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG VECTƠ- BIẾN TẦN VÀ ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU BA PHA ROTOR LỒNG SÓC 60 4.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống truyền động điện điều khiển vectơ biến tần động không đồng bộ: 61 4.2 Tổng hợp điều chỉnh dòng điện 62 4.3 Tổng hợp điều chỉnh tốc độ 63 4.4.Tính tốn gần thơng số 65 4.4.1.Tính tốn gần thơng số cần tìm từ thơng số ghi nhãn động 65 4.4.2 Tính tốn thơng số điều chỉnh dịng điện Ri(p) 68 4.4.3 Tính tốn thơng số điều chỉnh tốc độ R ( P ) 69 4.5 Kiểm tra chất lượng điều khiển điều chỉnh tốc độ công cụ Simulink Matlab 71 4.5.1 Kết mơ mạch vịng điều chỉnh tốc độ với điều khiển P 71 4.5.2 Kết mô mạch vòng điều chỉnh tốc độ với điều khiển PI 73 4.6 Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động biến tần nguồn áp,động không đồng ba pha rotor lồng sóc 74 Kết luận 75 Tài liệu tham khảo 76 Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM - LỜI NÓI ĐẦU Ngày với cơng cơng nghiệp hố, đại hố lĩnh vực sản xuất kinh tế quốc dân, khí hố; tự động hố q trình sản xuất đóng vai trị quan trọng Nó cho phép tăng suất lao động, nhằm tạo hiệu kinh tế cao Bước vào kỷ 20 chứng kiến thay đổi lớn lao văn minh nhân loại đem lại phát triển mạnh mẽ ngành điện tử, tự động hố, tin học, khí hố với việc phát minh linh kiện bán dẫn ngày đáp ứng yêu cầu hệ thống trở nên gọn nhẹ hơn, giá thành thấp có độ xác cao Cho nên việc sử dụng q trình tự động hố q trình sản xuất để đảm bảo chất lượng, tăng suất giảm giá thành sản phẩm nhu cầu cần thiết Sau năm học nghiên cứu trường với tận tình giảng dạy thầy cô giáo khoa KT&CN với giúp đỡ bạn bè để đánh giá kết trình học tập Trước trường em giao làm đề tài tốt nghiệp : ” THIẾT KẾ BỘ BIẾN TẦN NGUỒN ÁP BA PHA ĐỂ CUNG Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM CẤP CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU ROTOR LỒNG SÓC ”.Với hướng dẫn tận tình thầy giáo PGS-TS-VÕ QUANG LẠP thầy cô giáo khoa KT&CN nỗ lực thân Đến em hoàn thành đồ án Do kiến thức chun mơn cịn hạn chế, tài liệu tham khảo có hạn nên đồ án khơng tránh khỏi sai sót Rất mong bảo, góp ý thầy giáo bạn để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy VÕ QUANG LẠP, thầy cô giáo khoa Kỹ Thuật Cơng Nghệ giúp đỡ em hồn thành đồ án thời gian Thái Nguyên, ngày 25 tháng năm 2009 SINH VIÊN THIẾT KẾ Phạm Văn Dũng PHẦN I: THIẾT KẾ BỘ BIẾN TẦN Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM - CHƯƠNG I: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM - 1.1 Giới thiệu sơ đồ khối chức năng, nhiệm vụ khối sơ đồ 1.1.1 Giới thiệu phân loại biến tần Biến tần thiết bị biến đổi điện xoay chiều từ tần số sang tần số khác Biến tần chia làm nhóm: - Biến tần trực tiếp - Biến tần gián tiếp 1.1.1.1 Biến tần trực tiếp U1,f U2,f Hình 1.1.Sơ đồ cấu trúc biến tần trực tiếp Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM Biến tần trực tiếp gồm chỉnh lưu mắc song song ngược, hình 1.2 Các chỉnh lưu sơ đồ pha có điểm trung tính, hình 1.3 Sơ đồ cầu, hình 1.4 chỉnh lưu nhiều pha số pha chỉnh lưu lớn thành phần sóng điều hồ bậc cao giảm A T1 B T3 T5 T7 T9 T11 f1 ,u1 f1,u1 C A f1,u1 B C T4 T6 T2 T10 T12 T8 Zt f2 ,u2 Hình 1.2 Sơ đồ chỉnh lưu ba pha có điểm trung tính Hình 1.3 Sơ đồ chỉnh lưu cầu Kết luận: Các biến tần có hiệu suất biến đổi lượng cao, điện áp vào qua mạch van chuyển đổi cho điện áp đầu với tần số khác Tuy nhiên thực tế, mạch van phức tạp, số lượng van lớn, với mạch ba pha Việc thay đổi tần số gặp nhiều khó khăn phụ thuộc nhiều vào tần số điện áp vào f1 Phạm vi điều chỉnh tần số đầu bị hạn chế tần số đầu vào: f2 < f1 (Về nguyên tắc chế tạo biến tần f > f1, mức độ phức tạp tăng lên nhiều lần) 1.1.1.2 Biến tần gián tiếp (Có khâu trung gian chiều) Biến tần gián tiếp có sơ đồ cấu trúc hình 1.4 U1,f1 Chỉnh Lưu Mạch trung gian Biến Tần U2,f2 Hình 1.4 Sơ đồ cấu trúc biến tần gián tiếp Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM Điện áp nguồn có tần số f1 biến đổi thành điện áp chiều nhờ mạch chỉnh lưu, qua mạch trung gian biến trở lại thành điện áp xoay chiều với tần số f2 Hiệu suất biến tần gián tiếp giảm đi: Song loại biến tần cho phép thay đổi dễ dàng tần số điện áp đầu ra, điều chỉnh tần số f đầu độc lập hoàn toàn với tần số điện áp nguồn cung cấp Dải điều chỉnh tần số f2 thay đổi từ đến giá trị bất kỳ, thông số động hệ truyền động cho phép * Biến tần nguồn dòng: Là loại biến tần xây dựng nguyên lý nghịch lưu dịng điện U1,f U2,f Hình 1.5 Sơ đồ cấu trúc biến tần nguồn dòng Nguồn cung cấp cho nghịch lưu dòng nguồn dòng điện chiều ổn định, ví dụ máy phát nguồn dòng chiều hay chỉnh lưu lớn nối tiếp với cuộn kháng có điện cảm lớn đầu * Biến tần nguồn áp: Là biến tần xây dựng nguyên lý nghịch lưu điện áp Nguồn cung cấp cho nghịch lưu áp nguồn điện áp chiều ổn định, ví dụ pin, ắcquy có cơng suất lớn, máy phát điện chiều hay chỉnh lưu nối song song với tụ điện có dung lượng lớn mạch trung gian U1,f C>> U U2,f Hình 1.6 Sơ đồ cấu trúc biến tần nguồn áp 1.2 Thiết kế mạch động lực biến tần nguồn áp 1.2.1 Sơ đồ mạch động lực Mạch động lực biến tần nguồn áp ba pha gồm Thyristor công suất T1 T6 Các van có nhiệm vụ đóng hay cắt khoảng điện áp đặt tải Các van lựa chọn tuỳ thuộc vào công suất phụ tải Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 10 Các Điốt D1 D6 Điốt công suất nối ngược với van Thyristor có tác dụng khép mạch dịng điện tải, trả phần lượng tích luỹ tải nguồn trường hợp tải có tính cảm Khi Thyristor trạng thái khóa dịng tải trì qua Điốt Nguồn cung cấp cho nghịch lưu nguồn áp có giá trị U ổn định, nguồn điều chỉnh điện áp nhờ chỉnh lưu có điều khiển Sơ đồ nguyên lý khống chế biến tần nguồn áp ba pha hình 1.7 1.2.2 Nguyên tắc khống chế biến tần Với đối tượng thiết bị điện sử dụng nguồn điện áp pha xoay chiều, để tận dụng công suất nguồn chất lượng truyền động tuổi thọ thiết bị, điều mong muốn dạng điện áp phải đạt nguồn điện áp ba pha đối xứng nghịch lưu từ nguồn áp chiều ta xuất phát từ tính chất nguồn điện xoay chiều ba pha Sóng điện áp ba pha đối xứng vẽ hình 1.8 có số tính chất sau: - Điện áp pha lệch góc 120o điện - Trong chu kỳ điện áp pha (dây), sau 1/2 chu kỳ điện áp đổi chiều lần - Tại thời điểm tổng điện áp pha M N T1 D1 T3 D3 T5 D5 T4 D4 T6 D6 T2 D2 ZA ZB ZC Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý mạch động lực biến tần Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 61 Ma trận Co ma trận quy đổi từ hệ toạ độ vectơ không gian (a,b,c) hệ toạ độ tựa theo từ thông rotor(d,q) sin / / / cos1 Co C3 C1 . c os sin / / 1 t t t Ngược lại : C o C 1C ma trận quy đổi từ hệ toạ độ tựa theo từ thông rotor (d,q) hệ toạ độ vectơ KG (a,b,c) t Các Ma trận Co Co có phần tử thay đổi theo góc quay 1 từ trưòng t quay Ta nhận thấy : Co C o = I o ( Ma trận đơn vị ) Vì ta đơn giản hố sơ đồ cấu trúc chi tiết hệ thống truyền động điện sử dụng biến tần ĐCKĐB thành sơ đồ hình 4.2 * i1d Ri Us u * * R - i1q Et Ri - W1(p) WL(p) M Jp KHÂU TAO MOMEN i1q Mc 2 Hình 4.2 Sơ đồ cấu trúc đơn giản hóa hệ thống truyền động điện sử dụng biến tần , động không đồng 4.2 Tổng hợp điều chỉnh dòng điện * i1q Ri u Us Et W1(p) i1 - WL(p) Hình 4.3 Sơ đồ cấu trúc mạch vịng điều chỉnh dòng điện Từ sơ đồ cấu trúc mạch vịng điều chỉnh dịng điện (hình 4.9) ta xác định hàm truyền hệ kín là: K u R i W1 (P) Wi (l) (4.1) K u R i W1 (P).WL (P) Áp dụng tiêu chuẩn modul tối ưu ta có: Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 62 Fotư = Ri(P).Ku.W1(P).WL(P) 1 K u R i W1 (P) 2 P(P 1) Ri 1 K u R i W1 (P).WL (P) K u R n (1 Tn P) (1 Tl P) R n (1 Tn P)(1 Tl P) R n (1 Tn P) K u 2. P 2.K u P (4.2) ( TL Ti ) (với = Ti) Như điều chỉnh dòng điện RiP khâu PI (tỷ lệ - tích phân) 4.3 Tổng hợp điều chỉnh tốc độ * ω Rω Wi(P) m M Mc Jp ω - WF(p) Hình 4.4 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều chỉnh tốc độ Thay (4.2) vào (4.1) R n (1 Tn P) 2K u T P R n (1 Tn P) Wi (P) R (1 Tn P) 1 2TP 1 i Ku n 2.K u T P R n (1 Tn P) (1 TL P) Ku Trong sơ đồ cấu trúc này, ta thấy thành phần i1d không tham gia vào trực tiếp Nó đóng vai trị dịng điện để tạo từ thơng động ảnh hưởng đến hệ số Km Theo sơ đồ cấu trúc hình (4.4) ta có: K R (P).W1 (P) m JP W (P) K R (P).Wi (P) m WF (P) JP với Wi(P) = (Theo CT 4.1) 2.Ti P Trong J momen qn tính quy trục động Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 63 Từ sơ đồ cấu trúc mạch vịng điều chỉnh tốc độ (Hình 4.10), đơn giản hóa thành sơ đồ khối mạch vịng điều chỉnh tốc độ (như hình 4.11) hàm truyền đối tượng điều khiển có dạng (4.5) * * ω Rω I1q Đối tượng điều khiển ω - γn WF(p) Hình 4.5 Sơ đồ khối mạch vịng điều chỉnh tốc độ K K Km WDT (P) Wi (P) m m P 2Ti P JP J(2Ti P 1) Đặt K = Km; T = 2Ti; K Suy WDT(P) = TP (1 TP) * Dùng tiêu chuẩn modul tối ưu ta có: Fotư = R(P).WDT(P).WF(P) Hàm truyền BĐC tốc độ 1 Fotu 2 P.(P. 1) R (P) K K FT WDT (P).WF (P) T.P(1 T P) (TFT P 1) (4.3) T (4.4) K.2 Như điều chỉnh tốc độ R(P) có dạng khâu P Với K = K.KFT = Km.KFT = TFT + T = TFT = 2Ti Thay (4.4) vào W(P) ta có: Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 64 T K K.2 2TP T.P W (P) T K. K FT 1 K.2 T.P(1 T P) (TFT P 1) K (TFT P 1) 2K. P (TFT T ).P TFT T.P 1 K K FT TFT P TFT T 2K. (TFT T ) 2K. P P K FT K K K * Dùng tiêu chuẩn modul đối xứng Fotư = R(P).WPT(P).WF(P) Hàm truyền BĐC tốc độ: 1 P.4. Fotu 82 P P. R (P) K K FT WDT (P).WF (P) T.P(1 T P) (TFT P 1) P.4. 8 P P. 1 P.4. K K FT 2.K K FT T P.4. T.P(1 T P) Như điều chỉnh tốc độ R(P) có dạng khâu PI Nhận xét: - Khi tổng hợp phương pháp modul tối ưu, ta xác định điều chỉnh tốc độ khâu P - Khi tổng hợp phương pháp modul đối xứng, ta xác định điều chỉnh tốc độ khâu PI - Hai khâu đưa vào hệ thống, hệ thống ổn định xuất phát từ modul tối ưu chất lượng động chất lượng tĩnh khác Nếu dùng khâu P rút ngắn trình độ hệ thống có sai lệch tĩnh hệ số tỉ lệ nhỏ sai lệch nhiều, độ dốc đặc tính lớn dễ gây tốc dn độ ổn định tăng lên dt Nếu dùng khâu PI thời gian ổn định lớn sai lệch tĩnh 4.4.Tính tốn gần thơng số 4.4.1.Tính tốn gần thơng số cần tìm từ thơng số ghi nhãn động Các thông số ghi động gồm: Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 65 Pđm = 400W; cosđm = 0,83; Uđm = 220V; Iđm = 2,7A; fđm = 50Hz; nđm = 940 (vòng/phút) J = 0,001 Kgm2/ n0 = 1000 (vịng/phút) - Tính tốc độ góc định mức: n dm dm 98,429 (rad/s) 9,55 n dm 4,064 (M/m) - Tính momen định mức: M dm dm n n dm 0,06 - Tính hệ số trượt định mức: s dm n0 2.f dm 9,55 3 - Tính số đơi cực từ: Pc = n0 - Tính hệ số sinđm = cos dm = 0,56 - Tính dịng kích từ định mức: I1ddm = 2Idm cos dm = 1,574 (A) 2 - Tính dịng tạo momen quay định mức: Iqđm = 2Idm I1ddm = 3,479 (A) - Tính tốc độ góc trượt rotor so với từ trường quay: PC n dm sđm = 2 Pdm = 18,85 (rad/s) 60 I1qdm - Tính số thời gian rotor định mức Tr = T2 = = 0,117 (s) sdm I1ddm - Tính kháng phức tiêu tán phần định mức I U X dm sin dm cos dm 1ddm dm = 8,568 () I1qdm 3Idm - Tính điện kháng phức định mức 2U dm 2U dm Xh X dm = 105,53 3I1ddm 3I1ddm - Tính điện trở rotor stato định mức: sdm I1ddm X h 2.866() Rsđm=Rrđm= 2 f dm I1qdm - Tính hệ số tiêu tán tổng: X =0.0812(H) Xh - Tính điện cảm stato: Xh 0.336( H ) Ls= 2 f dm - Tính số thời gian stato: Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 66 Ts= Ls Rsdm - Tính điện cảm rotor: Lr=Tr.Rsdm=0.336(H) - Tính hỗ cảm: Xh 0.336( H ) Lm= 2 f dm Từ kết ta tính thơng số sau: Lr 1 L rddm Lm I1dm 0.529(WB) m K r= K m K r rddm 0.529 Chọn số thời gian điều chỉnh: Ti=0.002 (s) Tω =0.004(s) Vậy hàm truyền đối tượng có dạng: Km Km 529 WDT ( P ) J (2Ti p 1) p J (T p 1) p p(1 0.004 p ) Xác định thông số máy phát tốc: Máy phát tốc dung hệ thống để làm khâu phản hồi âm tốc độ Nó nối cứng vào trục động chấp hành qua hộp tốc độ Dựa theo yêu cầu công nghệ ta chọn máy phát tốc có thơng số sau: Loại Pđm(W) Uđm(V) Iđm(A) Nđm (vg/ph) Ru TTT32/1B4Y 115 230 0.5 1000 7.34 Tỉ số truyền máy phát tốc động cơ: ndmF 1000 1.064 i= ndmD 940 Hệ số khuyếch đại máy phát tốc: U I R E 230 7,34.0,5 K FT T dm dm u 0, 234 ndm ndm 1000 Hằng số thời gian máy phát tốc: TFT=0,05(s) Xác định thông số máy biến dòng BI: Căn vào dòng phần ứng động cơ, ta chọn BI sau: Điều kiện chọn: UdmBI> Udmdc=220(V) UdmBI> Imm=2,5.Idm=2,5.2,7=6,57(A) Ta chọn BI với thông số cho bảng Loại Udm(V) Idm(A) Cấp Công suất định mức phụ tải thứ Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 67 cấp cấp xác xác lõi thép TK - 500 5-300 0,5 0.5 0,5 VA5 0,2 VA VA 4.4.2 Tính tốn thơng số điều chỉnh dịng điện Ri(p) Ri(p)= K p1 Với K p1 = K i1 p Rn Tn 2,866.0,117 35,825 K uTi 2.2,34.0.002 Với Tn= Ln : Hằng số thời gian mạch điện từ Rn Rn Ln điện trở điện kháng ngắn mạch động cơ: Rn=Rr=2.866 Ln=Ls=0,336(H) Tn= Ln 0,117( s) Rn Ku=2,34 Với K i1 Rn 2,866.0,117 306,19 K u Ti 2,34.0,002 Vậy ta có hàm truyền điều chỉnh dòng điện là:Ri(p)= 35,825 306,19 p Ta có sơ đồ mạch điện: R2 C +U cc R1 Uv Ur -Ucc Hình 4.6 Khâu PI Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 68 - Ri(P)= R2C2 p R1C2 p R2 C2 0,117 R1C2 0.0032 Chọn C2=104 (F) => R1=32 (K ); R2=1170(K ) 4.4.3 Tính tốn thông số điều chỉnh tốc độ R ( P ) * Trường hợp điều chỉnh tốc độ R ( P ) khâu P: R ( P ) T K 2 K K K FT K m K FT 0,529.0,234 0,124 R T TFT 0,004 0,05 0,054( s ) T J 0,001( Kgm ) 0,001 R ( P ) 0,0746 0,124.2.0,054 Ta có sơ đồ mạch điện: R2 R1 +Ucc Uv Ur -Ucc Hình 4.7 Khâu P R2 0,0746 R1 Chọn R1 1000( K ) R2 R1 0,0746 74,6( K ) R ( P ) Trường hợp điều chỉnh tốc độ khâu PI: R ( p ) K ' p p ' Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 69 - K' 1 74,8 K K FT (TFT T ) 2.0,529.0, 234.(0,05 0,004) ' 4. 0,054.4 0,216( s) R ( P) 74,8 (0,216 p 1) (0, 216 p 1) 0, 216 p 0,003 p R2C2 0, 216 R1C2 0,003 -4 Chọn C2=10 (F)=>R =2160(KΩ) R1=30 (K ) 4.5 Kiểm tra chất lượng điều khiển điều chỉnh tốc độ dịng điện cơng cụ Simulink Matlab Sử dụng công cụ Simulink Matlab, xây dựng mơ hình mơ mạch vịng điều chỉnh tốc độ điều chỉnh dòng điện hệ thống truyền động điện sử dụng biến tần động khơng đồng có dạng hình 4.8 hình 4.9 Hình 4.8 Mơ hình mơ hệ thống truyền động điện sử dụng biến tần động khơng đồng (mạch vịng điều chỉnh tốc độ sử dụng điều khiển P) Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 70 - Hình 4.9 Mơ hình mơ hệ thống truyền động điện sử dụng biến tần động không đồng (mạch vòng điều chỉnh tốc độ sử dụng điều khiển PI) Giải thích tham số mơ hình: © Tốc độ đặt: Là tốc độ góc định mức động ωdm=98,429(rad/s) © Nhiễu tải tác động vào hệ thống biểu diễn dạng đại lượng gia tốc a áp vào tải có độ lớn là: M 4,064 a dm 4064(rad / s ) J 0,001 © Bộ điều chỉnh tốc độ sử dụng công thức điều chỉnh Khâu P khâu PI © Hàm truyền đối tượng động không đồng động ba pha có dạng: Km Km 529 WDT ( P ) J (2Ti p 1) p J (T p 1) p p(1 0,004 p) 4.5.1 Kết mô hệ thống truyền động biến tần, động khơng đồng ba pha rotor lơng sóc với điều khiển PI Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 71 - Hình 4.10 Đáp ứng tốc độ mạch vòng điều chỉnh tốc độ với điều chỉnh tốc độ PI Chất lượng điều khiển:Độ điều chỉnh 27.3%;độ sụt tốc áp tải 15,8%; số lần điều chỉnh Hình 4.11 Đáp ứng dịng điện mạch vòng điều chỉnh dòng với điều chỉnh dòng điện PI Chất lượng điều khiển: Độ điều chỉnh 90.2%; số lần điều chỉnh Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 72 4.5.2 Kết mô hệ thống truyền động biến tần, động không đồng ba pha rotor lơng sóc với điều khiển PI Hình 4.12 Đáp ứng tốc độ mạch vòng điều chỉnh tốc độ với điều chỉnh tốc độ P Chất lượng điều khiển:Độ điều chỉnh 6.01%;độ sụt tốc áp tải 0; số lần điều chỉnh Hình 4.13 Đáp ứng dịng điện mạch vòng điều chỉnh dòng với điều chỉnh dòng điện PI Chất lượng điều khiển: Độ điều chỉnh 0.5%; số lần điều chỉnh Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 73 4.6 Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động biến tần nguồn áp,động không đồng ba pha rotor lồng sóc: Từ kết mơ ta thấy chất lượng hệ điều khiển sử dụng điều chỉnh P tốt so với hệ điều khiển sử dụng điều chỉnh PI Do đồ án tơi sử dụng điều khiển P để điều chỉnh tốc độ Từ thơng số ta có sơ đồ ngun lý hệ thống truyền động biến tần nguồn áp,động không đồng ba pha rotor lồng sóc hình.4.14 Ngun lý hoạt động hệ truyền động biến tần nguồn áp,động khơng đồng ba pha rotor lồng sóc trình bày phần 3.2.3 Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 74 - KẾT LUẬN Hệ thống truyền động biến tần nguồn áp-động không đồng sử dụng nhiều thực tế có nhiều ưu điểm.Tuy nhiên cịn tồn cần phải xem xét, dạng điện áp đầu biến tần khơng sin.Vì vậy, người ta sâu vào nghiên cứu hệ thống ngày có chất lượng cao Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp thu số kết sau: - Thiết kế biến tần nguồn áp - Tính tốn,xây dựng hệ truyền động Biến tần-Động khơng đồng ba pha rotor lồng sóc thông qua phương pháp chuyển đổi hệ trục tọa độ - Thiết kế mạch điều khiển Biến tần chất lượng cao với phưong pháp điều chỉnh độ rộng xung linh kiện bán dẫn có chất lượng khả đóng cắt với tần số cao IC 555, IC 4013, IC 4015, khuyếch đại thuật tốn OA 741 transistor cơng suất cho mạch động lực biến tần Tuy nhiên thời gian có hạn nên đồ án cịn nhiều thiếu sót như: Chưa nghiên cứu sâu sắc mong muốn, trình bày chưa ngắn gọn Kính mong q thầy giáo bạn góp ý để đồ án hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS-TS Võ Quang Lạp thầy cô khoa Kỹ Thuật Công Nghệ tận tình bảo tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ĐẠI HỌC QUY NHƠN EBOOKBKMT.COM 75 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Bính- Điện Tử Cơng Suất NXB: Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội-2000 Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh Điện tử công suất- NXB: Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội-2004 Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền-Truyền Động Điện NXB: Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội-1996 Võ Quang Lạp-Giáo trình kỹ thuật biến đổi Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên-1998 Phạm Công Ngô-Lý Thuyết Điều Khiển Tự Động NXB: Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội-2006 Võ Quang Lạp-Trần Thọ Cơ Sỏ Điều Khiển Tự Động Truyền Động Điện NXB: Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội-2004 Võ Quang Lạp-Giáo trình điện tử cơng suất ứng dụng(II) Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên-2002 Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Lớp Điện Kỹ Thuật K27 ... dung lượng lớn mạch trung gian U1,f C>> U U2,f Hình 1.6 Sơ đồ cấu trúc biến tần nguồn áp 1.2 Thiết kế mạch động lực biến tần nguồn áp 1.2.1 Sơ đồ mạch động lực Mạch động lực biến tần nguồn áp ba... 1.5.3 Tính chọn mạch động lực, linh kiện mạch động lực * Trình tự thiết kế: Phân tích chế độ làm việc tải, tìm hiểu thiết kế Lựa chọn sơ đồ Tính tốn thơng số mạch động lực *Căn thiết kế - Đặc điểm... thiệu sơ đồ khối chức năng, nhiệm vụ khối sơ đồ 1.1.1 Giới thiệu phân loại biến tần Biến tần thiết bị biến đổi điện xoay chiều từ tần số sang tần số khác Biến tần chia làm nhóm: - Biến tần trực