Hình 2.10 Sơ đồ khối động cơ từ trở
Dựa vào hai ph−ơng trình (2.22) và (2.23) ta tiến hành xây dựng mô hình động cơ từ trở bằng simulink nh− sau :
Đầu vào : Đầu ra :
Điện áp Tốc độ động cơ Mômen tải Vị trí góc rotor Dòng điện pha Mômen của động cơ Từ thông của động cơ
Cao học Tự Động Hóa - Khóa 2007-2009 ĐH Bách Khoa HN
Cao học Tự Động Hóa - Khóa 2007-2009 ĐH Bách Khoa HN
Do góc rotor của động cơ lặp lại theo chu kỳ 60o và ta quy −ớc vị trí đồng trục là vị trí 0o nên góc rotor sẽ nằm trong khoảng ⎡⎣−30 ,30o o⎤⎦ do đó cần chuyển góc rotor từ ph−ơng trình : 1 0 d t θ = ∫ ω (2.42)
Nhờ ch−ơng trình con chuyển đổi
Hình 2.12 Sơ đồ ch−ơng trình thetaconverter
Cao học Tự Động Hóa - Khóa 2007-2009 ĐH Bách Khoa HN
Ch−ơng 3
Các vấn đề về điều khiển động cơ từ trở
3.1.Nguyên tắc điều khiển
p I 2 2 p I dL dθ p I d θ 2 2 p I dL dθ
Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý điều khiển cơ bản cho động cơ từ trở
Do chiều quay của động cơ phụ thuộc vào thứ tự phát xung, do đó chế độ làm việc của động cơ sẽ đ−ợc quyết định bởi dấu của mômen. Giả sử động cơ là tuyến tính lúc đó theo (1.11) ta có ph−ơng trình của mômen :
2 1 2 dL T i dθ = (3.1) Từ ph−ơng trình trên ta dễ dàng nhận thấy rằng dấu của mômen phụ thuộc vào đại l−ợng dL
dθ. Đối với động cơ từ trở loại 8/6 có đặc tính điện cảm nh− hình 3.1.
Dựa vào hình 3.1 ta thấy đặc tính điện cảm tăng trong vùng ⎡⎣−30 ,0o o⎤⎦nh− vậy khi phát xung dòng điện trong khoảng này thì mômen sinh ra sẽ mang dấu d−ơng.
Cao học Tự Động Hóa - Khóa 2007-2009 ĐH Bách Khoa HN
Giá trị trung bình của mômen có thể thay đổi bằng cách thay đổi độ lớn dòng điện chạy qua cuộn dây Ip hoặc là thay đổi góc dẫn của một pha θd. Để đơn giản trong việc điều khiển cũng nh− nâng cao chất l−ợng điều khiển ta nên giữ góc dẫn
d
θ là hằng số và thay đổi độ lớn dòng của pha. Điều này dẫn đến yêu cầu bộ điều khiển dòng điện cần bám theo tín hiệu đặt một cách nhanh chóng, tránh rơi vào vùng sinh mômen âm
T−ơng tự nh− các cơ cấu truyền động khác, cấu trúc truyền động của động cơ từ trở cũng dựa trên điều khiển tầng với hai vòng điều khiển : vòng điều khiển dòng điện và vòng điều khiển tốc độ.Trong đó vòng điều khiển dòng điện là vòng điều khiển bên trong cần thời gian đáp ứng nhanh đảm bảo việc đ−a dòng điện vào các cuộn dây pha đúng thời điểm phù hợp với vị trí rotor. Vòng điều khiển tốc độ điều khiển vòng ngoài có thời gian đáp ứng chậm hơn so với vòng điều khiển dòng điện, nh−ng ảnh h−ởng quan trọng đến chất l−ợng đầu ra của hệ điều khiển, đó là tốc độ động cơ. Điểm khác biệt so với các loại động cơ thông th−ờng khác là ta cần phân phối mômen đến các pha từ mômen đặt. Do đặc tính mômen của động cơ phụ thuộc vào vị trí của rotor và động cơ hoạt động bằng cách kích thích luân phiên từng pha nên tín hiệu vị trí phản hồi về rất quan trọng và quyết định lớn đến chất l−ợng điều khiển. I ω >0 T>0 II ω >0 T < 0 IV ω >0 T>0 III ω <0 T<0 T ω
Cao học Tự Động Hóa - Khóa 2007-2009 ĐH Bách Khoa HN
Trạng thái hoạt động của động cơ t− trở đ−ợc chia ra làm 4 góc phần t− theo mômen và tốc độ (hình 3.2). Trong góc phần t− thứ nhất cả mômen T và tốc độ ω
đều d−ơng nên chế độ hoạt động của động cơ từ trở sẽ là động cơ quay thuận. Trong góc phần t− thứ hai, tốc độ d−ơng trong khi mômen âm, nh− vậy chế độ họat động của động cơ từ trở là chế độ hãm hoặc chế độ máy phát. .
Do chiều quay của động cơ từ trở (hay dấu của tốc độ ω ) phụ thuộc vào thứ tự các pha đ−ợc kích thích. Ví dụ, đối với động cơ nh− hình 3.3 muốn cho động cơ quay ng−ợc theo chiều kim đồng hồ ta phải kích thích các pha theo thứ tự A-B-C- D-A…; ng−ợc lại nếu ta kích thích theo thứ tự C-B-A-D-C… thì động cơ sẽ quay thuận theo chiều kim đồng hồ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.3 Thứ tự pha trên động cơ từ trở 8/6
Chế độ hoạt động của động cơ từ trở (động cơ hay máy phát) đ−ợc quyết định bởi góc dẫn của mỗi pha. Đối với động cơ từ trở 8/6 đặc tính điện cảm của pha đ−ợc trình bày nh− sau :
Cao học Tự Động Hóa - Khóa 2007-2009 ĐH Bách Khoa HN Hình 3.4 Đặc tính điện cảm và góc dẫn cho hoạt động ở bốn góc phần t−
Theo nh− chiều quay thuận giả định, điện cảm của mỗi pha tăng lên trong
vùng ⎡⎣−30 ,0o o⎤⎦, t−ơng ứng với chế độ động cơ quay thuận (góc phần t− thứ nhất); và đặc tính điện cảm giảm trong vùng ⎡⎣0 ,30o o⎤⎦t−ơng ứng với chế độ máy phát hay
chế độ hãm (góc phần t− thứ 2). T−ơng tự nh− vậy, góc phần t− thứ ba là chế độ động cơ quay ng−ợc xảy ra trong vùng ⎡⎣30 ,0o o⎤⎦ ; và góc phần t− thứ 4 sẽ là chế độ hãm hoặc máy phát xảy ra trong vùng ⎡⎣0 , 30o − o⎤⎦.