a. Biến tần tự điều khiển sử dụng nghịch lƣu dũng chuyển mạch tự nhiờn cú ƣu thế đối với hệ thống truyền động cụng suất cực lớn vỡ khi đú cỏc van của nghịch lƣu là Thyristor, với việc sử dụng sđđ của cuộn dõy stato động cơ làm chuyển mạch của van mà khụng cần thiết bị phụ trợ làm giảm kớch thƣớc và độ phức tạp của hệ thống điều khiển nhƣng cú nhƣợc điểm là dũng điện đầu ra khỏc xa hỡnh sin. b. Biến tần với nghịch lƣu điều chế độ rộng xung hỡnh sin, điều khiển u/f = const là loại biến tần cho phộp tạo ra đƣờng cong dũng điện cấp cho động cơ cú dạng gần hỡnh sin khụng bắt buộc sử dụng cỏc khõu phản hồi, biến tần loại này cú thể điều khiển tốc độ động cơ một pha, ba pha với việc đảm bảo giữ đƣợc từ thụng khe hở khụng khớ gần bằng hằng số nhƣng biến tần loại này cú một số nhƣợc điểm sau:
+ Mụ men cực đại sẽ giảm thấp khi tần số giảm nhiều.
+ Thực tế khi điều chỉnh khú giữ đƣợc từ thụng khe hở khụng khớ bằng hằng số mà đặc biệt trong chế độ động khú đạt đƣợc.
Chớnh vỡ vậy mà chất lƣợng điều khiển thấp.
. c. Biến tần điều khiển vector: với việc ỏp dụng phộp chuyển đổi toạ độ khi xõy dựng mụ hỡnh toỏn học của động cơ thỡ cú thể thực hiện chuyển đổi mụ hỡnh
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
của động cơ xoay chiều núi chung tƣơng đƣơng với mụ hỡnh của động cơ một chiều, từ đú cú thể ỏp dụng cỏc phƣơng phỏp điều khiển của động cơ một chiều để tiến hành điều khiển tốc độ và mụ men động cơ một cỏch rất thuận lợi đặc biệt là với phƣơng phỏp điều khiển vector định hƣớng theo từ thụng rotor. í tƣởng về cấu trỳc hệ thống điều khiển vector cú thể đƣợc mụ tả nhƣ sau:
Động cơ đồng bộ qua biến đổi tọa độ cú thể trở thành động cơ một chiều tƣơng đƣơng, nhƣ vậy phỏng theo phƣơng phỏp điều khiển động cơ một chiều, tỡm ra lƣợng điều khiển của động cơ một chiều, qua phộp biến đổi tọa độ ngƣợc, lại cú
thể điều khiển đƣợc động cơ đồng bộ. Bởi vỡ đối tƣợng phải tiến hành biến đổi tọa độ là vector khụng gớn của dũng điện, lại cú thể điều khiển đƣợc động cơ đồng bộ. Bởi vỡ đối tƣợng phải tiến hành biến đổi tọa độ là vector khụng gian của dũng điện (đặc trƣng cho s.t.đ.), cho nờn thụng qua hệ thống điều khiển để thực hiện chuyển đổi tọa độ đƣợc gọi là hệ thống điều khiển chuyển đổi vector (Transvector Control System), gọi tắt là hệ thống điều khiển vector (Vector Control System), ý tƣởng này đƣợc mụ tả bởi sơ đồ trờn hỡnh 3.3. Trong đú tớn hiệu cho trƣớc và tớn hiệu phản hồi đi qua bộ điều khiển tƣơng tự nhƣ hệ thống điều tốc một chiều đó dựng, tớn hiệu đặt dũng điện kớch từ i*
d và tớn hiệu đặt dũng điện mạch rotor i*q, đi qua bộ chuyển đổi quay VR-1, nhận đƣợc * *
1 1
i , i , tiếp tục đi qua phộp chuyển đổi 2 pha/3 pha nhận đƣợc * * *
A1 B1 C1
i , i , i . Sử dụng ba dũng điện này điều khiển cựng với tớn hiệu điều Bộ phận có thể bỏ khi thiết kế bộ điều khiển Bộ điều khiển VR-1 2 3 Bộ biến tần điều khiển dòng điện i*d iA i*q * 1 i * 1 i * A i * B i * C i 3 2 iB iC VR Mô hình động cơ một chiều t-ơng đ-ơng + - i1 i1 id iq Động cơ đồng bộ
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
khiển tần số nhận đƣợc từ bộ điều khiển để khống chế bộ biến tần điều khiển dũng điện, tạo ra dũng điện 3 pha mà động cơ điều tốc yờu cầu.
Khi thiết kế hệ thống điều khiển vector, cú thể cho rằng ở bộ chuyển đổi quay ngƣợc VR-1 đƣa vào phớa sau bộ điều khiển và khõu chuyển đổi quay VR trong bản thõn động cơ triệt tiờu nhau, bộ chuyển đổi 2/3 và bộ chuyển đổi 3/2 phớa trong động cơ triệt tiờu nhau, nếu tiếp tục bỏ qua trễ do bộ biến tần sinh ra thỡ phần trong khung nột đứt trờn hỡnh 3.3 cú thể bỏ đi hoàn toàn, phần cũn lại rất giống với hệ thống điều tốc một chiều. Cú thể tƣởng tƣợng rằng, tớnh năng trạng thỏi tĩnh và động của hệ thống điều tốc biến tần điều khiển vector hoàn toàn tƣơng đƣơng với hệ thống điều tốc một chiều.
* Mụ hỡnh động cơ một chiều tƣơng đƣơng của động cơ đồng bộ:
Quy tắc của phộp chuyển đổi tọa độ là tạo ra sức điện động quay đồng bộ, dũng điện xoay chiều mạch stator iA, iB, iC qua phộp biến đổi 3/2, cú thể chuyển đổi tƣơng tƣơng thành dũng điện xoay chiều ở tọa độ cố định 2 pha i1, i1; sau đú lại thụng qua phộp biến đổi quay theo định hƣớng từ trƣờng rotor, cú thể chuyển đổi tƣơng đƣơng thành dũng điện một chiều id, iq trờn hệ tọa độ quay đồng bộ. Nếu ngƣời quan sỏt đứng trờn lừi sắt từ và cựng quay với hệ tọa độ, thỡ ngƣời quan sỏt sẽ thấy đú nhƣ là một động cơ một chiều, tổng từ thụng 2 của rotor động cơ xoay chiều ban đầu chớnh là từ thụng động cơ điện một chiều tƣơng đƣơn
Mụ hỡnh động cơ một chiều tƣơng đƣơng id iq
Hỡnh 3.4: Sơ đồ cấu trỳc biến đổi tọa độ động cơ đồng bộ
3/2 (Biến đổi 3 pha/2 pha; VR) Biến đổi quay đồng bộ; ) Gúc giữa trục d và trục (trục A)
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Từ quan hệ tƣơng đƣơng trờn đõy cú thể mụ tả dạng sơ đồ cấu trỳc của động cơ nhƣ trờn hỡnh 3.4. Về tổng thể mà núi, đầu vào 3 pha A, B, C, đầu ra tốc độ gúc , là một động cơ đồng bộ, qua phộp biến đổi 3/2 và biến đổi quay đồng bộ trở thành một động cơ một chiều đầu vào id, iq và đầu ra .
3.3.1.2. Lựa chọn phương phỏp điều khiển nghịch lưu
Qua phõn tớch trờn ta cú thể ỏp dụng nhiều phƣơng phỏp điều khiển khỏc nhau, nhƣng một số hệ thống truyền động biến tần - động cơ xoay chiều thỡ cấu trỳc điểu khiển hiện đại nhất là cấu trỳc điều khiển vector tựa theo từ thụng rotor.Điều khiển
định hướng theo từ trường cũn gọi là điều khiển vectơ, cú thể đỏp ứng cỏc yờu điều chỉnh trong chế độ tĩnh và động. Nguyờn lý điều khiển vector dựa trờn ý tƣởng điều khiển vector động cơ đồng bộ tƣơng tự nhƣ điều khiển động cơ một chiều.
Phƣơng phỏp này đỏp ứng đƣợc yờu cầu điều chỉnh của hệ thống trong quỏ trỡnh quỏ độ cũng nhƣ chất lƣợng điều khiển tối ƣu mụmen. Việc điều khiển vector dựa trờn định hƣớng vector từ thụng rotor cú thể cho phộp điều khiển tỏch rời hai thành phần dũng stator, từ đú cú thể điều khiển độc lập từ thụng và mụmen động cơ. Kờnh điều khiển mụmen thƣờng gồm một mạch vũng điều chỉnh tốc độ và một mạch vũng điều chỉnh thành phần dũng điện sinh mụmen. Kờnh điều khiển từ thụng thƣờng gồm một mạch vũng điều chỉnh dũng điện sinh từ thụng. Do đú hệ thống truyền động điện động cơ đồng bộ cú thể tạo đƣợc cỏc đặc tớnh tĩnh và động cao.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn