Thiết kế điều khiển truyền động hệ thống DC sử dụng mạch cầu 3 pha và tải mô men tỉ lệ thuận với vận tốc

Giới thiệu sơ đồ hệ thống chỉnh lưu – động cơ một chiều

+ Đ: động cơ một chiều kích từ độc lập, thực hiện chức năng biến năng lượng điện một chiều thành cơ năng truyền động cho cơ cấu sản xuất. + BBĐ: là bộ biến đổi van có điều khiển, thực hiện chức năng biến năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện một chiều cung cấp cho động cơ. Giả sử ban đầu hệ thống đã được đóng vào lưới với điện áp thích hợp, lúc này động cơ vẫn chưa làm việc.

Thông qua mạch FX sẽ suất hiện các xung đưa tới các chân điều khiển của các van của bộ biến đổi, nếu lúc này nhóm van nào đó đang được đặt điện áp thuận, van sẽ mở với góc mở . Đầu ra của BBĐ có điện áp Ud đặt nên phần ứng động cơ động cơ quay với tốc độ ứng với Uđ ban đầu. Trong quá trình làm việc, nếu vì một nguyên nhân nào đó làm cho tốc độ động cơ giảm thì qua biểu thức : UĐK = Uđ - n.

+ Khi  0  sđđ chỉnh lưu biến thiên từ Edo đến - Edo và ta được một họ đặc tính song song nhau nằm ở nửa bên phải mặt phẳng toạ độ ,M do các van không cho dòng điện phần ứng đổi chiều. Các đặc tính cơ của hệ T - Đ mềm hơn các đặc tính cơ của hệ F - Đ bởi thành phần sụt áp Ukdo hiện tượng chuyển mạch giữa các van bán dẫn gây nên. : Bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc, biến cơ năng của tải thành điện năng xoay chiều cùng tần số lưới và trả về lưới điện.

Trong thực tế tính toán hệ T - Đ chỉ cần xác định biên giới vùng dòng điện gián đoạn, là đường phân cách giữa vùng dòng điện liên tục và dòng điện gián đoạn. + Tốc độ nhanh, không gây tiếng ồn và dễ tự động hoá do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất cao. + Công suất tổn hao nhỏ, kích thước và trọng lượng nhỏ + Giá thành rẻ, dễ bảo dưỡng sửa chữa.

+ Mạch điều khiển phức tạp, điện áp chỉnh lưu có biểu đồ đập mạch cao, gây đến tổn thất phụ đáng kể trong động cơ và hệ thống. + Do vai trò chỉ dẫn dòng một chiều nên việc chuyển đổi chế độ làm việc khó khăn với các hệ thống đảo chiều. + Do có vùng làm việc gián đoạn của đặc tính nên không phù hợp truyền động có tải nhỏ.

Mô hình hóa bộ chỉnh lưu ( cầu 3 pha)

Hệ thống mô tả động cơ ĐC thường là phi tuyến, trong đó các đại lượng đầu vào (tín hiệu điều khiển) thường là điện áp phần ứng U, điện áp kích từ Uk, tín hiệu ra thường là tốc độ góc của động cơ ω, mômen quay M, dòng điện phần ứng I hoặc vị trí của rotor ϕ. Mômen tải MC là mômen do cơ cấu làm việc truyền về trục động cơ, mômen tải MC là nhiễu loạn quan trọng nhất của hệ truyền động điện tự động. J là mômen quán tính c ủa các phần chuyển động quy đổi về trục động cơ.

Khi xét tới động cơ một chiều kích từ độc lập và không điều khiển từ thông thì có thể xem từ thông là một hằng số. Khi đó, ta không còn mạch kích từ mà chỉ còn phương trình cân bằng mạch phần ứng. Vì vậy, ta có thể bỏ các chỉ số để chỉ mạch kích từ và mạch phần ứng.

7 Sơ đồ cấu trúc động cơ một chiều kích từ độc lập có từ thông không đổi.

Giới thiệu phương pháp tổng hợp mạch vòng theo chuẩn tối ưu modun Khi tổng hợp các hệ truyền dộng nhỉều thông sổ thường phân hệ thành cấu trúc nhiêu

Để dẫn ra phương pháp, ta giả thiết rằng các mạch điều chỉnh của mỗi đại lương có chứa một phần có các hằng số thời gian lớn, thí dụ hằng số thời gian điện cơ, hằng số thời gian của cuộn dây kích từ v.v. Trong đó: Td là hằng số thời gian của khâu trễ, mặt khác trong hàm truyền có thể chứa các khâu bậc 2. Vậy tổng hợp các bộ điều chỉnh sẽ được tiến hành sao cho bù được các khâu có hằng số thời gian tương đối lớn Tk, bằng cách đó ta đã giảm được cấp cho mạch hở, các khâu có hằng số thời gian tương đối nhỏ Ts sẽ không được bù.

Trong kỹ thuật truyền động điện có thể bỏ qua các hằng số thời gian nhỏ hơn 1 mili giây, các hằng số thời gian cỡ dưới vài chục mili giây có thể coi là nhỏ (Ts ), các hằng số thời gian cỡ 0,1 giây trở lên có thể coi là lớn Tk. Nhận xét : ưu thế của cấu trúc nối cấp các bộ điều chỉnh là : mỗi giá trị của lượng đặt Xid được hạn chế bởi đoạn bão hòa của đặc tính của bộ điều chỉnh Ri1 , giá trị này có thể là hằng số hoặc là thay đổi được. Mỗi mạch vòng điều chỉnh có một bộ điều chỉnh và hệ thống được điều chỉnh bao gồm đối tượng điều chỉnh S0 và mạch vòng phụ.

Việc tổng hợp các bộ điều chỉnh được thực hiện theo từng mạch vòng, từ mạch vòng đầu tiên đến mạch vòng thứ n. Trong hệ thống truyền động điện điều chỉnh, thường sử dụng các phương pháp hàm chuẩn tối ưu để tổng hợp thông số các bộ điều chỉnh cho các mạch vòng. - Hiểu chỉnh lại đặc tính tần số chỉ ở vùng thấp và trung bình - Không đảm bảo trước được tính ổn định của hệ thống - Thời gian quá độ: 4,7.

Chọn 0sao cho triệt tiêu được khâu có hằng số thời gian lớn 3.3Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng điện. (3.10) Vì Tc > >Tư nên ta chọn phương pháp tổng hợp mạch vòng dòng điện có tính đến ảnh hưởng của sức điện động động cơ. Tiến hành tổng hợp mạch vòng điều chỉnh tốc độ sau khi đã tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng điện.