Thiết Kế Bộ Biến Tần Nguồn Áp Ba Pha Cung Cấp Cho Động Cơ Điện Xoay Chiều Rôto Lồng Sóc Bằng Phương Pháp Điều Chế Độ Rộng Xung

Hệ thống nghịch lưu với điều khiển độ rộng xung

Trong thực tế có rất nhiều loại mạch có thể thực hiện được chức năng này như dùng Điốt 2 cực gốc, dùng sơ đồ đa hài 1 pha đối xứng, mạch số dùng IC555. Thông thường người ta điều chỉnh RA vô cấp để tần số biến thiên liên tục, còn tụ điện C thì thay đổi theo tưng cấp để tạo ra các khoảng tần số. IC4013 là loại vi mạch thuộc loại CM05 có đặc điểm là công suất tiêu thụ ở trạng thái tĩnh nhỏ, tốc độ chuyển đổi trạng thái cao, khả năng chỗng nhiếu cao và có khả năng mang tải lớn.

Về nguyên tắc thì tần số 36f = 3.12f đủ yêu cầu tối ưu của sóng mang trong điều chế độ rộng xung nhưng ở những tần số ra lớn thì đôi khi các phần tử bán dẫn không đáp ứng được nên trong sơ đồ sử dụng thêm IC4013. Tín hiệu này ở dạng số nên nó là xung đơn cực, do vậy để tạo ra sóng tam giác lưỡng cực phải đưa tín hiệu này qua một Trigơ Smith và một khâu tích phân. Khi tín hiệu sin ở đầu vào bộ so sánh lớn hơn tính hiệu răng cưa thì ở đầu ra của nó có giá trị âm có tác dụng mở các Tranzistor T1 ÷ T4, điện áp đặt lên cực điều khiển ở mạch lúc có giá trị dương sẽ khóa các Tranzistor T1 ÷ T4, UEPT4> 0, T1 khóa T4 mở.

Tính chọn linh kiện mạch điều khiển 1. Khối dịch pha và chia pha

Điện áp ra của bộ nghịch lưu dung Transistor có điều chế độ rộng xung. Tổng hợp và so sánh tín hiệu tư khói tạo sóng dạng răng cưa và khối tạo sin nhằm cấp xung điều khiển đến đóng mở các Tranzistor của mạch động lực.

Quy đổi các đại lượng điện của động cơ không đồng bộ từ hệ véc tơ (a,b,c) về hệ tọa độ cố định trên Stato (α ,β)

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu ta quy đổi các đại lượng điện của động cơ không đồng bộ ba pha tư hệ tọa độ vector không gian (a,b,c) về hệ tọa độ cố định trên stator (α,β) với quy ước là trục 0α trùng với trục 0a. Bên cạnh khái niệm về hệ tọa độ cố định trên stator (α,β), trên rotor cũng đặt một hệ tọa độ cố định khác có tên gọi là (x,y). Một cách trực quan ta có thể coi hệ toạ độ cố định trên rotor (x,y) gồm hai cuộn dây rotor nằm trên hai trục (x,y).

Quy đổi các đại lượng điện của động cơ không đồng bộ ba pha từ hệ tọa độ cố định trên Rotor (x,y) về hệ tọa độ cố định trên Stator (α,β). Biểu diễn véc tơ dòng điện rotor trên hệ trục tọa độ cố định stator (α,β) và hệ tọa độ cố định rotor (x,y). Bây giờ ta thực hiện quy đổi dòng điện của dây quấn rotor tư hệ tọa độ cố định trên rotor (x,y) về hệ tọa độ cố định trên stator (α,β).

Quy đổi các đại lượng điện của động cơ không đồng bộ ba pha từ

Để tiện cho nghiên cứu hệ thống ta sẽ biến đổi hệ phương trình cân bằng điện áp theo các biến i1d, i1q, ψ2d, ψ2q. Như vậy: Rn và Ln có ý nghĩa như là điện trở và điện kháng ngắn mạch của động cơ. Hệ phương trình (2.44) cho thấy mối quan hệ giữa tư thông rotor với điện áp và dòng điện stator.

Điều đó có ý nghĩa quan trọng trong việc phân tích hệ thống điều chỉnh tư thông theo dòng điện stator. Về phương trình mô men sau khi phân tích ψ2 thấy rằng ψ2 chính là véc tơ quay với tốc độ góc đồng bộ và do đó. Quan hệ này tương đối đơn giản, rất giống với phương trình mô men động cơ một chiều.

Cơ sở để định hướng từ thông trong hệ tọa độ tựa theo từ thông Rotor (d,q)

Ngược lại khi ta điều chỉnh vector dòng điện stator theo đúng quy luật (3.50) thì vector tư thông rotor ψ2 luôn trùng với trục 0d và có biên độ không thay đổi. Trong đó hệ thộng này thực hiện điều chỉnh vector dòng điện stator theo luật (3-54) nhờ đó mà định hướng được vector tư thông rotor trong hệ tọa độ tựa theo tư thông rotor (d,q). Các đại lượng điều chỉnh được quy đổi tư hệ tọa độ tựa theo tư thông rotor (d,q) sang hệ 3 pha (a,b,c) để đưa vào điều khiển bộ nghịch lưu.

I1d = const, lúc này ta điều chỉnh dòng điện I1q để tiến hành điều chỉnh mômen (cách điều chỉnh này giống như điều chỉnh động cơ điện một chiều). Với hai mạch vòng, để điều chỉnh I1q thì sẽ điều chỉnh được lượng vào của mạch vòng tốc độ, lượng ra của bộ điều chỉnh tốc độ là trị số điều chỉnh mômen của động cơ. Như vậy khi thay đổi lượng vào tốc độ tức là thay đổi tốc độ đặt của động cơ ⇒ thay đổi tần số của bộ biến tần để thay đổi tốc độ của động cơ.

TỔNG HỢP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG VECTƠ- BIẾN TẦN VÀ

Tư sơ đồ cấu trúc tổng hợp của động cơ không đồng bộ hình 3.8 và sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển động cơ không đồng bộ bằng biến tần hình 3.10, thành lập ,thành lập sơ đồ cấu trúc chi tiết của hệ thống truyền động điện sử dụng biến tần và động cơ không đồng bộ (hình 4.1). Trong sơ đồ khối này ta coi gần đúng bộ nghịch lưu là một khâu khuyếch đại có hệ số khuyếch đại Ku, vectơ uuvEt. Ma trận Co là ma trận quy đổi tư hệ toạ độ vectơ không gian (a,b,c) về hệ toạ độ tựa theo tư thông rotor(d,q).

Vì vậy ta có thể đơn giản hoá sơ đồ cấu trúc chi tiết của hệ thống truyền động điện sử dụng biến tần và ĐCKĐB thành sơ đồ như trong hình 4.2 dưới đây. - Hai khâu này đưa vào hệ thống, hệ thống đều ổn định xuất phát tư modul tối ưu nhưng chất lượng động và chất lượng tĩnh khác nhau. Nếu dùng khâu P rút ngắn quá trình quá độ nhưng hệ thống có sai lệch tĩnh nếu hệ số tỉ lệ nhỏ sai lệch sẽ nhiều, độ dốc đặc tính lớn dễ gây ra quá tốc độ mất ổn định dn.

Với 1 2,866.0,117

Sử dụng công cụ Simulink của Matlab, xây dựng mô hình mô phỏng mạch vòng điều chỉnh tốc độ và điều chỉnh dòng điện của hệ thống truyền động điện sử dụng biến tần và động cơ không đồng bộ có dạng như hình 4.8 và hình 4.9. Mô hình mô phỏng hệ thống truyền động điện sử dụng biến tần và động cơ không đồng bộ (mạch vòng điều chỉnh tốc độ sử dụng bộ điều khiển P) ---. Mô hình mô phỏng hệ thống truyền động điện sử dụng biến tần và động cơ không đồng bộ (mạch vòng điều chỉnh tốc độ sử dụng bộ điều khiển PI).

Tư các kết quả mô phỏng ở trên ta thấy chất lượng của hệ điều khiển khi sử dụng bộ điều chỉnh P tốt hơn so với hệ điều khiển sử dụng bộ điều chỉnh PI. Tư các thông số trên ta có sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động biến tần nguồn áp,động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc như hình.4.14. Nguyên lý hoạt động của hệ truyền động biến tần nguồn áp,động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc được trình bày ở phần 3.2.3.