Thiết kế hệ truyền động một chiều có điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ điện một chiều

CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG

Để điều chỉnh điện áp phần ứng của động cơ điện một chiều cần có thiết bị nguồn như máy phát điện một chiều kích từ độc lập , các bộ chỉnh lưu điều khiển .Các thiết bị nguồn này có chức năng biến năng lượng điện xoay chiều thành điện một chiều có sức điện động Eb điều chỉnh được nhờ tín hiệu điều khiển Udk. Khi góc mở α , dạng sóng biểu diễn trên hình 2-5 cho thấy điện áp Ud đập mạch bậc sáu ; nhưng khi α lớn , điện áp trên tải sẽ có phần âm , dòng điện trên các thyristor có dạng chữ nhật nhưng dòng điện qua thứ cấp máy biến áp hoàn toàn đối xứng và khụng cú thành phần một chiều trỏnh cho lừi sắt bị bóo hoà.

Phương pháp điều khiển chung

Lúc này cả hai mạch chỉnh lưu cùng được phát xung điều khiển , nhưng luôn khác chế độ nhau : một mạch ở chế độ chỉnh lưu ( xác định dấu của điện áp một chiều ra tải cũng là chiều quay đang cần có ) còn mạch kia ở chế độ nghịch lưu. Lúc này , do quán tính nên sức điện động E của động cơ vẫn còn giữ nguyên trị só ứng với trạng thái trước đó , E > U’d1 → bộ biến đổi G1 bị khoá lại. Mặt khác E > |U’d2| nên bộ biến đổi G2 làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc , trả năng lượng tích luỷ trong động cơ về nguồn điện xoay chiều.

Để hạn chế dòng điện tuần hoàn người ta dùng bốn điện cảm Lc (như hình 2-12). Như thế sẽ làm tăng công suất đặt và giá thành hệ thống. Tuy nhiên phương pháp điều khiển chung cho phép điều chỉnh nhanh tối đa. - Xác định dòng điện tuần hoàn icc. Trong khoảng θ1. Điện áp tuần hoàn trong khoảng này là :. Tiếp tục xét các khoảng khác , kết quả nhận được cho phép ta kết luận :. Trị trung bình của dòng điện tuần hoàn :. Đây là kiểu điều khiển phối hợp không hoàn toàn thì lúc này sẽ có thêm hệ số phi tuyến ξ và ta có :. Góc ξ phụ thuộc vào các giá trị của α1 và α2 một cách phi tuyến. b ) Sơ đồ điều khiển chung phối hợp kiểu phi tuyến.

Các thông số của động cơ

Để chọn các thiết bị trong mạch động lực cũng như mạch bảo vệ , trước hết cần xác định điện áp ra của bộ biến đổi Tiristor. - Bảo đảm sự cách ly giữa phụ tải với lưới điện để vận hành an toàn và thuận tiện - Biến đổi số pha cho phù hợp với số pha của sơ đồ phụ tải. - Hạn chế dòng điện ngắn mạch trong chỉnh lưu và hạn chế mức tăng dòng Anốt để bảo vệ van.

- Cải thiện hình dáng sóng điện lưới làm cho nó đỡ biến dạng so với hình sin , do đó nâng cao chất lượng điện áp lưới.

Sơ đồ nguyên lý

Trong thực tế người ta thường dùng hai nguyên tắc điều khiển sau : “ Thẳng đứng tuyến tính và thẳng đứng arccos ” , để thực hiện vị trí xung trong nửa chu kỳ dương của điện áp đặt trên thyristor. - Điện áp đồng bộ ( Us ) , đồng bộ với điện áp đặt trên anôt – catôt của thyristor , thường đặt vào đầu đảo của khâu so sánh. Như vậy bằng cách làm biến đổi Ucm , ta có thể điều chỉnh được thời điểm xuất hiện xung ra , tức là điều chỉnh góc α.

Nếu đặt Us vào cổng đảo và Ucm vào cổng không đảo của khâu so sánh thì : Khi Us = Ucm , ta sẽ nhận được một xung rất mảnh ở đầu ra của khâu so sánh khi khâu này lật trạng thái.

Các khâu cơ bản của mạch điều khiển : 1. Khâu đồng pha

- Điện áp đồng bộ Us , vượt trước UAK = Um Sinωt của thyristor một góc π2 Us = Um Cosωt. - Điện áp điều khiển Ucm là điện áp một chiều , có thể điều chỉnh được biên độ theo hai chiều dương và âm. Nếu đặt Us vào cổng đảo và Ucm vào cổng không đảo của khâu so sánh thì : Khi Us = Ucm , ta sẽ nhận được một xung rất mảnh ở đầu ra của khâu so sánh khi khâu này lật trạng thái. Hình 3-4 : Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arcoss. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arcos” được sử dụng trong các thiết bị chỉnh lưu đòi hỏi chất lượng cao. Các khâu cơ bản của mạch điều khiển :. Dưới đây ta gới thiệu một số khâu đồng pha cơ bản và ta chọn hình d;. Với sự ra đời của các linh kiện ghép quang , ta có thể sử dụng sơ đồ tạo điện áp tựa bằng bộ ghép quang như hình 3-5c. Nguyên lý và chất lượng của hai sơ đồ trên hình 3-5b và 3-5c tương đối giống nhau. Ưu điểm của sơ đồ trên hình 3-5c ở chổ không cần biến áp đồng pha , do đó có thể đơn giản hơn trong việc chế tạo và lắp đặt. Các sơ đồ trên đều có chung nhược điểm là việc mở , khoá các tranzitor trong vùng điện áp lân cận 0 là thiếu chính xác , làm cho việc nạp , xã tụ trong vùng điện áp lưới gần 0 không được như ý muốn. Ngày nay các vi mạch được chế tạo ngày càng nhiều , chất lượng ngày càng cao , kích thước ngày càng gọn , ứng dụng các vi mạch vào thiết kế mạch đồng pha có thể cho ta chất lượng điện áp tựa tốt. Trên sơ đồ 3-5d mô tả việc taọ điện áp tựa dùng khếch đại thuật toán. Ghép quang uv. Một số sơ đồ khâu so sánh thường gặp như sau ta chọn hình 3-6b. a ) Bằng tranzitor ; b ) Bằng một cổng đảo của khếch đại thuật toán ; c ) Hai cổng khếch đại thuật toán ;. Với mức độ mở bảo hoà của Tr phụ thuộc vào hiệu Udk ± Urc = Ub , hiệu này có một vùng điện áp nhỏ hàng vài mV , làm cho Tr không làm việc ở chế độ đóng cắt như mong muốn , do đó nhiều khi làm thời điểm mở thyristor bị lệch khá xa so với điểm cần mở tại Udk = Urc. Trong thực tế xung điều khiển chỉ cần cú độ rộng bộ ( cỡ khoảng 10 đến 200 às ), mà thời gian mở thông các Tranzitor công suất dài tối đa một nửa chu kỳ cỡ 0,01s , làm cho công suất toả nhiệt dư của Tr quá lớn và kích thước dây quấn sơ cấp biến áp dư lớn.

Nguyên tắc phát xung chùm là trước khi vào tầng khếch đại , ta đưa chèn thêm một cổng AND ( & ) với tín hiệu vào nhận từ tầng so sánh và từ bộ phát xung chùm như hình 3-10. Từ so sánh Từ chùm xung. Tới khếch đại. Sơ đồ này thường hay gặp trong các mạch tạo xung. b ) Sơ đồ tạo xung chùm đa hài bằng khếch đại thuật toán. c ) Sơ đồ tạo xung chùm tạo bằng mạch khếch đại thuật toán.

Sơ đồ mạch điều khiển và nguyên lý hoạt động

Do đó để đồng dạng về linh kiện , khâu tạo xung chùm cũng có thể sử dụng khếch đại thuật toán như các sơ đồ trên hình 3-11b,c.

Tính toán các thông số mạch điều khiển

Ta thấy rằng với loại thyristor đã chọn có công suất điều khiển khá bé : Udk = 3V, Idk = 200 mA = 0,2 A , nên dòng colectơ – bazơ của tranzitor Tr3 khá bé , trong trường hợp này ta có thể không cần tranzitor Tr2 mà vẫn có cùng công suất điều khiển. Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực , tự động bảo vệ khi quá tải và ngắn mạch thyistor , ngắn mạch đầu ra bộ biến đổi , ngắn mạch thứ cấp máy biến áp , ngắn mạch ở chế độ nghịch lưu. Sự biến thiên nhanh chóng của dòng điên ngược gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm , làm cho quá điện áp giũa anôt và catôt của thyristor.

Khi có mạch R – C mắc song song với thyristor , tạo ra mạch vòng phóng điện tích trong quá trình chuyển mạch nên thyristor không bị quá điện áp.

CHƯƠNG 4

• MÔ PHỎNG HỆ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA

Mạch phần ứng được trình bày với nhánh nối tiếp Ra và La mắc nối tiếp với khối Controlled Voltage Soure và khối Current Measurement. Việc dùng tốc độ như là đăng nhập phần cơ cho phép làm mẩu kết nối phần cơ giữa hai máy và giao tiếp với SimMachanics và SimDriveline. Xung này yêu cầu đầu vào của khối phù hợp với yêu cầu tụ nhiên của điện áp GVHD: TH.S KHƯƠNG CÔNG MINH Trang 71 SVTH: NGUYỄN MINH ÁNH - Lớp 03 DTD.

Khi tạo cầu thyristor ba pha riêng bằng những khối thyristor đơn cần kết nối tín hiệu xung của khối Synchronized 6 – pulse Generator tới đầu vào cổng của thyristor tưong ứng. Nếu được chọn thì máy phát xung sẽ gởi đến mổi thyristor xung thứ nhất đạt đến góc và xung thứ hai gởi đến sau một góc là π/3 khi thyristor kế tiếp theo thứ tự được kích. - Đường màu vàng dưới cùng là đường biểu diễn dòng điện khởi động của động cơ và nó sẽ tăng dần theo t khi khởi động sau đó sẽ giảm dần trong chế độ xác lập đến giá tị Idm thì giữ nguyên giá trị đó.