Thiết kế hệ truyền động thang máy chở hàng bằng phương pháp điều khiển điện áp - tần số

Chọn phương án và tính chọn thiết bị mạch lực

+ Điều khiển điện áp - tần số sao cho từ thông stato ys là hàm của Mômen tải y*s = Mc* (còn gọi là điều khiển năng lực quá tải không. đổi) phương pháp này dễ thực hiện, tổn thất DP nhỏ, lượng tiêu thụ công suất phản kháng luông nhỏ hơn hoặc bằng công suất phản kháng định mức, tuy nhiên ổn định tốc đọ thấp gặp khó khăn. Để thực hiện phương pháp này ta cần dựa trên phép biến đổi véctơ để xác định độ lớn và vị trí véc tơ ys , thay đổi vectơ điện áp stato Us để thay đổi vị trí véctơ ys. Phương pháp này có ưu điểm là chỉ cần quan tâm tới vị trí vectơ ys mà không cần quan tâm tới vị trí vectơ rôto nên đơn giản, điều khiển vị trí vectơ ys thông qua hàm đóng cắt Tranzitor lực nên đáp ứng mômen nhanh.

Nhược điểm của phương pháp này là do bộ điều chỉnh từ thông và mômen là ON/OFF hai hoặc ba vị trí dẫn đến xung mômen động cơ, nên khó ổn định ở tốc độ thấp. Những năm gần đây xu hướng dùng động cơ xoay chiều tăng nhanh do các linh kiện bán dẫn và tốc độ các bộ vi xử lý không ngừng cải thiện khăc phục khó khăn trong việc điều chỉnh động cơ xoay chiều. Các bộ nghịch lưu áp này thông thường hay dùng các van bán dẫn là các IGBT mà không sử dụng thysistor do các van IGBT là các van điều khiển hoàn toàn, thời gian chuyển mạch của các van nhanh.

Như vậy với công suất của động cơ trung bình ta chọn biến tần gián tiếp nguồn áp mạch chỉnh lưu Diod nghịch lưu dùng van IGBT có điều chế độ rộng xung PWM, hãm tái sinh dùng điện trở dập. Isddm và Isqddm là giá trị định mức của dòng Isd và Isq (tính ở phần mô phỏng) do đó hai hệ số khuếch đại này sẽ được tính sau(ở phần mô phỏng). f) Máy đo từ thông : cũng thuần túy là một khâu khuếch đại.

Xây dựng cấu trúc điều khiển và tổng hợp các mạch vòng điều khiển

Xây dựng cấu trúc điều khiển và tổng hợp các. Dấu ´ là tích giữa hai véctơ. js là góc giữa ys và ts jr là góc giữa yr và tr. Im{} là phần ảo của biều thức trong ngoặc. * là giá trị phức liên hợp. a) Phương trình điện áp stato. Hệ tọa độ náy được chọn sao cho trục thực d trùng với trục của từ thông Rôto (Hình 4-1). Trong hệ tọa độ này thành phần q của véctơ từ thông bằng không. Hệ tọa đọ này được gọi là hệ tọa độ dq. ã wk =0 nghĩa là hệ tọa dộ đứng im, hệ trục này được gọi là hệ trục ab. Ta chọn trục a trùng với trục của cuộn day pha a. Việc áp dụng công thức chuyển hệ giống như stato :. ã wk =ws -w=wr : với wr là tốc độ góc của chuyển động tương đối của trục từ thông so với trục Rôto .Tức là hệ trục tọa độ mới trùng với hệ trục dq. Như vậy hệ trục tọa độ mới đứng yên hay trùng với hệ trục ab. c) Mô hình trạng thái liên tục của ĐCDB trên hệ tọa độ ab. Đó là dòng (không đo được) của mạch điện rôto irf ,và cả từ thông stato ysf. Từ hai phương trình từ thông ta có :. Khi tựa từ thông Rôto thì yrq' =0 ta có hệ phương trình mới :. Môme động cơ : rd sq. Từ đó ta xây dựng được mô hình cấu trúc của đọng cơ trong hệ trục dq:. 2) Nội dung phương pháp điều khiển vectơ định hướng từ thông Rôto.

Do các véctơ quay đồng bộ nên góc g sẽ là hằng số và hình chiếu của is lên các trục p,q biến thiên rất chậm do vậy ta có thể điều khiển từng thành phần id và iq một cách dễ dàng. Biên độ từ thông vẫn được nhận dạng tính toán bằng một mô hình từ thông (MHTT) để cung cấp tín hiệu phản hồi cho bộ điều chỉnh giữ từ thông không đổi. Như vậy ta sẽ điều khiển riêng biệt thành phần kích từ và thành phần sinh mômen một cách riền biệt giống như đối với động cơ một chiều.

Khi động cơ muốn tăng tốc thì mômen phải tăng,thành phần isq sinh mômen động cơ phải tăng tức là góc g tăng,muốn vậy ta phải tăng tần số. Rôto tăng tốc độ, góc g thu nhỏ dần lại cho tới khi bằng giá trị trước lúc tăng tốc, mônmen động cơ lại cân bằng với mômen cản ở một mức mà cả tốc độ rôto và stato đều lớn hơn trước. Ta thấy rằng nếu bỏ qua khâu MHTT thì sơ đồ trên có cấu trúc giống hệ truyền động một chiều, đó là vòng điều chỉnh bên ngoài với khâu điều chỉnh từ thông Ry và khâu điều chỉnh tốc độ quay Rw .Khâu điều chỉnh cấp dưới( vòng trong cùng) bao gồm hai khâu điều chỉnh dòng độc lập theo luật PI, điều chỉnh hai thành phần dòng một chiều isd (có tác dụng tương đương dòng kích từ của. ĐCMC)và isq(có tác dụng tương đương dòng phần ứng của ĐCMC).Khối RI còn có tác dụng tính các thành phần điện áp usd và usq từđại lượng đầu ra của hai khâu ĐC dòng(còn gọi khâu biến đổi này là MTu).

Nếu biết góc pha Js giữa trục d của vector từ thông Rotor và trục dây quấn cố định (trục a của hệ trục stator) ta có thể chuyển hai thành phần usd , usq sang hệ tọa độ stator. Khâu ĐCVTKG có nhiệm vụ tính thời gian đóng ngắt các van bán dẫn của động cơ từ hai thành phần điện áp usa,usb.MHTT có chức năng tính toán giá trị thực của từ thông rotor yrd và góc pha Js từ dòng điện is và tốc độ w. Từ tiêu chuẩn trên ta tìm đuợc hàm chuẩn bậc 2 theo tiêu chuẩn module tối ưu : 2 2.

Mô hình của động cơ không đồng bộ có rất nhiều khâu phi tuyến vì vậy khi tổng hợp các mạch vòng điều chỉnh ta phải tuyến tính hóa động cơ xung quanh diểm làm việc. Hệ thống xê dịch xung quanh một điểm làm việc rất nhỏ kéo theo tất cả các đại lượng cũng đều thay đổi một lượng rất nhỏ nào đó : w=w0 +Dw,isd =isq0 +Disd …. Do đó khi điều chỉnh tựa từ thông Rotor ta luôn khống chế từ thông Rotor không đổi.

Tổng hợp mạch: mạch điều khiển gồm khâu điều chỉnh tốc độ và khâu điều chỉnh dòng điện. Ta thấy quán tính cơ rất lớn so với quán tính dòng điện phía trong do đó tronh sơ đồ trên ta có thể bỏ qua khâu phản hồi từ wqua B để tổng hợp.

Mô phỏng

Mô phỏng động cơ ở chế độ “open Loop” nghĩa là đóng điện trực tiếp từ lưới, khi. Khi lấy số liệu cho bộ điều khiển ta sẽ lấy số liệu bằng phương pháp openloop. Hệ số cho phép quá từ thông l = 1vì điều chỉnh giữ từ thông không đổi trong toàn dải.Ta cũng sẽ tính hệ số này ở phần mô phỏng sau khi đã có được Isdo ,Isq0 ,y'rd0.

Nhận xét : Hệ thống đáp ứng khá tốt tốc độ yêu cầu.Dòng stato sinh mômen khá tốt(không lớn lắm). Tới đây có thể khẳng định mọi tính toán cho bộ điều chỉnh ở trên là hợp lý. Hệ truyền đông ĐCKĐBXCBP có nhiều ưu điểm như giá cả cạnh tranh, có thể dùng năng lượng điện trực tiếp từ lứoi xoay chiều, ĐC dễ chế tạo, sửa chữa, thay thế, do không có chổi than nên an toàn trong vận hành( không gây cháy nổ do hiến tượng phóng điện của chổi than gây nên).

Nhưng nhược điểm cơ bản của nó là khó khăn trong việc điều chỉnh tuy nhiên hiện nay với việc xuất hiện của các chip. Đồ án môn học đã giúp em hiểu thêm rất nhiều về hệ truyền động và phương pháp khi thiết kế một hệ truyền động, giúp em biết cách vận dụng những kiến thức lý thuyết đã học trên lớp để thiết kế một đề án. Một lần nữa em xin được cảm ơn hai thầy : thầy bùi quốc khánh và thầy trần văn địch đã giúp đỡ và chỉ bảo em rất nhiều trong quá trình làm đồ.