Thiết kế bộ biến đổi điện tử công suất cho hệ truyền động di chuyển của xe vận chuyển tự hành

Cấu tạo chung

Ngoài ra có đĩa xích được treo vào đầu trên của khung phụ nên truyền động từ động cơ qua hệ thống thủy lực đến xích và đĩa xích làm cho càng nâng nâng, hạ lên xuống. Hiện nay xe nâng tự hành có cấu tạo hình dáng khá đa dạng phụ thuộc vào từng hãng, từng nước sản xuất.

Đặc diểm đặc trưng cho chế độ làm việc của xe nâng tự hành Một số đặc điểm đặc trưng cho chế độ làm việc của xe

Truyền động điện cho xe nâng hiện nay sử dụng phổ biến là hệ truyền động động cơ đốt trong và hệ truyền động động cơ một chiều, đặc biệt là động cơ một chiều kích từ nối tiếp vì có tính kinh tế cao, ít ô nhiễm, phù hợp đặc tính khởi động và đặc tính điều chỉnh. Những năm gần đây do sự phát triển nhanh của kỹ thuật bán dẫn, kỹ thuật biến đổi điện năng công suất lớn, các hệ truyền động cho máy vận chuyển nói chung và cho xe tự hành nói riêng đã có ứng dụng với các bộ biến đổi khác nhau thay thế cho các hệ cổ điển như điều chỉnh bằng điện trở, máy khuếch đại, máy khuếch đại từ…Vì có những ưu điểm vượt trội: Quán tính nhỏ, độ nhạy cao, kích thước và trọng lượng bé hơn và đặc biệt đối với xe nâng có thể giảm 35% điện năng tiêu thụ so với hệ truyền động bằng điện trở cổ điển, cho phép chế tạo những hệ truyền động có các chỉ tiêu kinh tế cao.

Những yêu cầu cơ bản của hệ truyền động cho xe nâng - Cấu tạo của hệ điều khiển đơn giản, tổn hao năng lượng ít

Một vấn đề đặt ra hiện nay đối với hệ thống truyền động điện cho xe nâng là làm thế nào để một lượng công suất điện nhất định có thể chạy xe nâng với quảng đường dài nhất và có thể nâng được nhiều hàng nhất. Để đáp ứng yêu cầu an toàn, độ tin cậy khi làm việc dài hạn của hệ truyền động điện xe nâng, nâng cao tuổi thọ của các khí cụ điều khiển nên dùng các khí cụ phi tiếp điểm thay cho các khí cụ tiếp điểm (rơ le, công tắc tơ).

Phương trình đặc tính cơ

Do vậy, khi tải nhỏ, đặc tính cơ có dạng đường hypebol bậc 2 và mềm, còn khi tải lớn (trên định mức) đặc tính có dạng gần thẳng và cứng hơn vì mạch từ đã bão hoà (φ = const). Tốc độ này không phải lớn vô cùng nhưng do từ dư φdư nhỏ nên ω0 cũng lớn hơn nhiều so với trị số định mức (5- 6)ωđm và có thể gây hại và nguy hiểm cho hệ truyền động điện.

Ảnh hưởng của các thông số điện đối với đặc tính cơ

Qua phân tích ta thấy động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp có nhiều đặc điểm phù hợp với đặc tính cơ của loại máy nâng vận chuyển. Vì vậy trong đề tài này ta chọn loại động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp làm động cơ truyền động di chuyển xe nâng tự hành.

Nguyên lý điều khiển

Tại thời điểm điện áp tựa bằng điện áp điều khiển thì phát lệnh mở hoặc khoá van bán dẫn. Độ rộng xung điện áp tải được điều khiển khi điều chỉnh điện áp điều khiển Uđk.

Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển

Điện áp ra của khâu này có dạng xung tương ứng với giai đoạn van lực Tr dẫn. - Khâu khuếch đại công suất nhằm tăng công suất xung tạo ra ở khâu so sánh, đồng thời phải thực hiện việc ghép nối với van lực theo tính chất điều khiển của van lực.

Chọn các khâu trong mạch điều khiển

Ưu điểm của dạng này còn ở chỗ nó không cần khoảng phục hồi, cả thời gian răng cưa đi lên và đi xuống của nó đều là thời gian làm việc, vì vậy cho phép đảm bảo phạm vi điều chỉnh tối đa là γ = (0 ÷ 1). Để kết hợp bảo vệ BXMC nhờ cắt xung bằng điện áp điều khiển (Uđk = 0), giá trị thấp nhất của răng cưa thường lấy khác không (khoảng 0,1V), do vậy một trong hai điện trở R4 và R5 là biến trở để hiệu chỉnh mạch. Giá trị các điện trở này quyết định tốc độ chuyển trạng thái của van và buộc phải có để đảm bảo an toàn cho van, nhà sản xuất thường cho chỉ dẫn về giá trị điện trở này của từng loại chế tạo, tuy nhiên giá trị cụ thể còn do chế độ hoạt động ảnh hưởng.

- Khâu tạo điện áp điều khiển (Uđk) với bộ điều chỉnh PI tổng hợp hai tín hiệu chủ đạo (Ucđ) và phản hồi (Uph) có khâu hạn chế điện áp đầu ra tương ứng với phạm vi điều chỉnh γmin ÷ γmax.

Tính ổn định của hệ thống

Sai lệch tĩnh lớn nhất (ứng với đường đặc tính cơ thấp nhất:. Như vậy không thỏa mãn yêu cầu. Để thoả mãn giải điều chỉnh D = 25/1 thì hệ số sai lệch tĩnh của hệ thống lại trở nên quá lớn so với yêu cầu, không thoả mãn các chỉ tiêu chất lượng quan trọng là sai lệch tĩnh St. Khi hệ thống hở thì chất lượng tĩnh của hệ rất kém.Vì vậy, chúng ta cần thực hiện điều khiển hệ thống bằng hệ kín có phản hồi âm tốc độ và phản hồi âm dòng có ngắt nhằm thoả mãn hai yêu cầu: Chất lượng tĩnh của hệ và bảo vệ dòng điện cho hệ thống. Khảo sát chất lượng tĩnh của hệ kín. Hệ kín gồm phản hồi âm tốc độ và phản hồi âm dòng có ngắt. Tính các hệ số khuếch đại của hệ kín:. a) Chọn máy phát tốc. Để đảm bảo tính an toàn cho hệ thống thì tốc độ lớn nhất của động cơ ứng với tốc độ định mức nmax =ndm =750( / )v p và điện áp chủ đạo đầu vào của bộ khuếch đại là lớn nhất Ucđ = Ucđmax. b) Tốc độ định mức và tốc độ không tải lý tưởng ở đường đặc tính cơ thấp nhất - Tốc độ định mức ndmmin:. c) Kiểm tra chất lượng tĩnh. Để khắc phục (làm cân bằng với sự chậm trễ này), tại đường vào tín hiệu đặt bố trí một khâu quán tính có cùng hằng số thời gian Ton tốc độ quay, và gọi là khâu lọc tín hiệu đặt và còn được gọi là khâu lọc cho trước. Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống điều tốc hai mạch vòng Toi - Hằng số thời gian khâu lọc tín hiệu phản hồi dòng điện;. Ton - Hằng số thời gian khâu lọc tín hiệu phản hồi tốc độ quay. Xác định hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng điện a) Đơn giản hoá sơ đồ cấu trúc.

Sau khi dùng khâu tương đương của mạch vòng dòng điện thay thế cho mạch vòng kín dòng điện, sơ đồ cấu trúc trạng thái động của toàn bộ hệ thống điều chỉnh tốc độ quay sẽ trở thành như hình 5.10a. WRω γRd/β CeTms(). Đối tượng điều khiển:. Mô phỏng đặc tính của hệ thống a) Sơ đồ cấu trúc Matlab của hệ thống:. Sơ đồ cấu trúc Matlab của hệ thống - PI Speed Controller: Bộ điều chỉnh tốc độ quay. - Relay có tác dụng phát tín hiệu dạng xung điều khiển đến cực G của bộ GTO nhằm đóng ngắt nguồn điện một chiều cấp cho động cơ. Việc đóng ngắt của rơ le không theo chu kỳ mà phụ thuộc vào hai tín hiệu vào là dòng đặt phần ứng và dòng điện đặt sau bộ PI. b) Kết quả mô phỏng. Từ khảo sát thực tế, nghiên cứu tìm ra giải pháp hợp lý bằng việc ứng dụng các thành quả mới về mặt lý thuyết hệ điều khiển xung điện áp để xây dựng lại hệ thống truyền động điện cho xe loại này và cuối cùng là tiến hành mô phỏng hệ thống vừa thiết kế.