Mạch lực bao gồm một biến tần 4 gúc phần tư (Khối chỉnh lưu CL tạo điện ỏp cao một chiều, khối nghịch lưu NL tạo điện ỏp ba pha xoay chiều với tần số mong muốn). Chỉnh lưu tớch cực PWM cú khả năng tạo ra điện ỏp một chiều đầu ra cao đỏp ứng được yờu cầu điện ỏp nguồn của biến tần trong hệ thống truyền động biến tần – Động cơ khụng đồng bộ rotor lồng súc, ngoài ra nú cũn cú một số ưu điểm khỏc như: đảm bảo trao đổi cụng suất hai chiều giữa nguồn và tải, cho phộp động cơ làm việc được ở chế độ hóm tỏi sinh; dũng qua lưới cú dạng rất gần hỡnh sin; cú thể điều khiển để hệ số cụng suất cos= 1.
Hỡnh 3.11: Hệ truyền động động cơ xoay chiều - biến tần dựng chỉnh lưu PWM với cỏc phương phỏp điều khiển
CL NL
DPC
VOC FOC
DTC
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 63
Hỡnh 3.12 là sơ đồ nguyờn lý phần mạch lực của hệ thống truyền động. Sơ đồ gồm bộ điện cảm nguồn L; hai sơ đồ cầu ba pha bằng cỏc IGBT làm nhiệm vụ chỉnh lưu (CLPWM) và nghịch lưu (NL); tụ điện C vừa là phần tử cơ bản trong sơ đồ chỉnh lưu PWM, vừa là phần tử lọc; động cơ ASM.
a. Điều khiển chỉnh lưu PWM:
Cú nhiều phương phỏp điều khiển bộ chỉnh lưu tớch cực PWM, mỗi phương phỏp điều khiển cú những ưu nhược điểm riờng. Cỏc phương phỏp điều khiển khỏc nhau cú sự khỏc nhau về đại lượng điều khiển cũng như cấu trỳc cụ thể của hệ thống điều khiển nhưng đều nhằm đạt mục tiờu chung là điều khiển và giữ ổn định giỏ trị điện ỏp một chiều đầu ra theo giỏ trị đặt, khống chế hệ số cụng suất theo yờu cầu, đảm bảo dạng dũng điện lưới gần với hỡnh sin và cho phộp thực hiện trao đổi cụng suất hai chiều giữa tải và nguồn.
Với mục tiờu nghiờn cứu cỏc đặc tớnh của hệ truyền động dựng ASM, mà nú ớt phụ thuộc vào phương phỏp điều khiển chỉnh lưu. Do vậy, chỉ cần chọn một trong cỏc phương phỏp điều khiển đó được giới thiệu, ở đõy ta chọn phương phỏp VOC.
Cấu trỳc chi tiết khối điều khiển chỉnh lưu PWM điều khiển theo VOC được biểu diễn trờn hỡnh 3.13. Cỏc khõu chức năng cơ bản của khối điều khiển chỉnh lưu theo phương phỏp VOC gồm:
Hỡnh 3.12: Sơ đồ nguyờn lý phần lực truyền động biến tần động cơ khụng đồng bộ rotor lồng súc
uuL L
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 64
- Khõu đo dũng điện và ước lượng điện ỏp lưới: Thực hiện đo dũng xoay chiều đầu vào chỉnh lưu (iLa, iLb), biến đổi dũng điện ở hệ ba pha sang vector khụng gian trờn hệ toạ độ cố định - (iL, iL) và tớnh cỏc thành phần vector điện ỏp lưới trờn hệ toạ độ - (uL, uL).
- Khõu biến đổi - k-: Thực hiện xỏc định gúc giữa vector điện ỏp lưới và trục của hệ toạ độ -, đõy cũng là gúc giữa trục d của hệ toạ độ quay d-q với trục của hai hệ toạ độ cố định -, phục vụ cho việc chuyển toạ độ cỏc vector dũng và ỏp.
- Khõu biến đổi - d-q làm nhiệm vụ biến đổi hệ toạ độ vector dũng
điện lưới, đầu ra nhận được cỏc thành phần của vector dũng điện lưới trờn hệ toạ độ quay d-q (iLd, iLq). PI d - q * Ld i k * dc U iLq * Lq i 0 PI PI dq - - Khõu đo dũng và ước lượng điện ỏp
lưới Khõu điều chế độ rộng xung PWM iLd SCLa,b,c iLa iLb us us cosUL sinUL iLd iLq iL iL usq usd cosUL sinUL - uL uL
Hỡnh 3.13: Cấu trỳc khối điều khiển chỉnh lưu PWM theo VOC
Udc
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 65
- Khõu biến đổi d-q - làm nhiệm vụ biến đổi hệ toạ độ vector điện ỏp tải qui đổi, đầu ra nhận được cỏc thành phần của vector điện ỏp tải trờn hệ toạ độ - (us, us) dựng để điều khiển khõu điều chế độ rộng xung PWM.
- Khõu điều chế độ rộng xung PWM: Thực hiện tạo cỏc xung điều khiển cỏc khoỏ đúng cắt của mạch lực, khõu hoạt động theo nguyờn lý điều chế vector khụng gian.
- Cỏc bộ điều chỉnh dũng và ỏp được lựa chọn là cỏc bộ PI, tớn hiệu đặt của cỏc bộ điều chỉnh dũng là id* được lấy từ đầu ra bộ điều chỉnh điện ỏp và
*
q
i 0 (được lấy bằng khụng theo điều kiện hệ số cụng suất bằng 1). Như vậy, trờn thực tế, hệ chỉ cú một tớn hiệu điều khiển chung cho bộ chỉnh lưu là tớn hiệu đặt điện ỏp một chiều Udc* .
b. Điều khiển nghịch lưu:
Trờn hỡnh 3.14 giới thiệu khối điều khiển nghịch lưu bao gồm bộ điều chỉnh tốc độ quay (ĐCTĐQ) theo luật tỷ lệ tớch phõn (PI), cỏc khõu chuyển đổi tọa độ khụng gian, khõu tớnh gúc quay, cỏc bộ điều chỉnh dũng ba pha (RIa, RIb, RIc), khối điều chế độ rộng xung PWM. Để cú tớn hiệu dũng điện và tốc độ phục vụ cho điều khiển của hệ thống ta sử dụng cỏc sensor đo dũng xoay chiều hai pha của động cơ và mỏy đo tốc độ quay (encoder). Cỏc tớn hiệu vào của hệ thống điều khiển nghịch lưu gồm cú: Tớn hiệu đặt dũng trục d (i* (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
d) và tớn hiệu tốc độ gúc (*
r). Tớn hiệu đặt dũng trục d được chọn theo điều kiện từ thụng rotor khụng đổi (i*
d = const) và tớn hiệu đặt dũng trục q (i*q) được lấy từ đầu ra bộ điều chỉnh tốc độ quay, được đưa đến khõu chuyển đổi tọa độ d-q -, tiếp sau là khõu chuyển đổi - abc cho ta giỏ trị cần của dũng điện ba pha vào động cơ i*
a, i*b, i*c. Cỏc giỏ trị cần của dũng điện được so sỏnh với giỏ trị thực của dũng động cơ, sau khi xử lý bởi cỏc bộ điều chỉnh dũng và sau đú được dựng để điều khiển khối điều chế độ rộng xung PWM, tạo cỏc xung điều khiển phự hợp khống chế cỏc khúa đúng cắt mạch lực.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 66
Thuật toỏn điều khiển chỉnh lưu PWM theo VOC, thuật toỏn điều khiển vector phần nghịch lưu đều được xõy dựng bằng cỏc phần mềm. Cỏc phần mềm cú thể được viết bằng một số ngụn ngữ lập trỡnh khỏc nhau như bằng ngụn ngữ C hoặc bằng Matlab.
- Viết chương trỡnh bằng ngụn ngữ lập trỡnh C: Một số thuật toỏn điều khiển của hệ truyền động như chương trỡnh tớnh toỏn thời gian đúng cắt cỏc van của phần chỉnh lưu PWM và phần nghịch lưu cơ bản giống nhau (khõu điều chế PWM) và được lập bằng ngụn ngữ lập trỡnh C.
- Viết chương trỡnh bằng ngụn ngữ Matlab: Ngoài chương trỡnh tớnh toỏn được viết bằng ngụn ngữ C, cỏc bộ điều chỉnh trong phần điều khiển chỉnh lưu PWM và nghịch lưu, cỏc khõu biến đổi toạ độ, một số thuật toỏn tớnh toỏn được lập trỡnh bằng Matlab-Simulink.
Hỡnh 3.14: Cấu trỳc khối điều khiển nghịch lưu của hệ truyền động biến tần – động cơ khụng đồng bộ rotor lồng súc
Khõu tớch phõn I ia ib ĐCTĐQ: PI Điều chế PWM e/2 ib ic ia =const ej 2 3 RIb RIc RIa ia Xung ĐK cỏc van * d i * * a i * b i * c i * q i m p 2
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 67