Ta tiến hành mô phỏng hệ thống đã xây dựng với các điều kiện mô phỏng như sau:
* Động cơ sử dụng được chọn với các thông số:
- Công suất: 20HP (tương đương 14,72kW) - Điện áp pha: 220VAC
- Tốc độ định mức: 1450 vòng/phút - Dòng điện định mức: 49,68A - Điện trở stator Rs : 0,1062 - Điện trở rôto Rr : 0,0764
- Điện cảm tản stator Lls : 0,2145/(2*pi*50)
- 85 -
- Điện cảm tản rôto Llr = Lls
- Hỗ cảm giữa stator và rotor Lm : 5,834/(2*pi*50) - Số đôi cực : 2
- Mô men quán tính : 0,5 - Hệ số ma sát F : 0
- Mômen định mức động cơ T_n : 80,4 - Từ thông định mức Psi_ref : 0,46
- Hệ số từ trễ của mômen delta_T : 0,05*T_n
- Hệ số từ trễ của từ thông delta_Psi : 0,02*Psi_resensor
* Ta tiến hành mô phỏng với các điều kiện sau:
- Mô phỏng với công suất phản kháng đặt (q-ref) bằng không, hệ chỉ tiêu thụ công suất thực từ lưới.
- Ban đầu cho nạp tụ trước, không tiến hành nghịch lưu ở thời điểm t = 0.
- Ở thời điểm 0,06s đưa khối nghịch lưu vào hoạt động cấp nguồn cho động cơ.
- Động cơ tăng tốc, đạt đến tốc độ đặt thì giảm tốc độ đặt, tiến hành hãm tái sinh do vận tốc ở thời điểm 0,6s.
- Khi động cơ đã ổn định ở tốc độ mới thì đảo chiểu mômen, tiến hành hãm tái sinh do mômen ở thời điểm 1s.
Mô phỏng với cấu trúc DPC – DTC cho trong hình 3.53, cho ta các kết quả:
- 86 -
Hình 3.53. Mô hình mô phỏng ghép nối DPC_DTC
Hình 3.54. Dòng điện và điện áp một pha đầu vào lúc khởi động và ổn định
Hình 3.55. Mômen và tốc tốc độ trong quá trình mô phỏng
- 87 -
Hình 3.56. Điện áp và dòng điện một chiều sau chỉnh lưu
Hình 3.57. Công suất tác dụng và công suất phản kháng lúc hãm tái sinh
Hình 3.58. Dòng điện - điện áp một pha đầu vào lúc hãm tái sinh do tốc độ và ổn định sau khi hãm tái sinh
Q P
- 88 -
Hình 3.59. Điện áp một chiều khi tiến hành hãm tái sinh
Hình 3.60. Công suất tác dụng - công suất phản kháng khi mô phỏng
Hình 3.61. Công suất tác dụng đặt và giá trị thực khi mô phỏng
Q P
P_ref
P
- 89 -
Hình 3.62. Công suất phản kháng lúc khởi động và ổn định
Nhận xét các kết quả mô phỏng:
Qua các kết quả đã đạt được với mô hình biến tần chỉnh lưu PWM – động cơ không đồng bộ sử dụng thuật toán VF-DPC và DTC, cho ta một số nhận xét sau:
- Khi ta đặt giá trị công suất phản kháng q-ref = 0, dòng điện và điện áp lưới trùng pha (hình 3.54) và hệ chỉ tiêu thụ công suất tác dụng mà không tiêu thụ công suất phản kháng (hình 3.57), nghĩa là biến tần PWM chứng tỏ được ưu điểm của mình khi hoạt động với động cơ vẫn có thể đạt được hệ số cosφ = 1. Đây là ưu điểm của biến tần chỉnh lưu PWM so với các biến tần khác, mang lại một tính năng khác cho hệ truyền động biến tần – động cơ không đồng bộ. Giúp cho ta bù được một lượng cosϕ cho các thiết bị khác, giảm lượng công suất phải bù tại lưới điện.
- Trong quá trình mô phỏng thực hiện hãm tái sinh theo hai cách: bằng tốc độ đặt và bằng mômen cảm cùng chiều (khi các thiết bị nâng hạ làm việc ở chế độ hạ tải). Biến tần có khả năng trả năng lượng về lưới với dòng điện và điện áp lệch nhau đúng 1800 (hình 3.58).
- Nếu ta đặt giá trị của công suất phản kháng khác không, hệ không còn hoạt động với hệ số cosφ = 1 nữa, điều nàu biểu thị qua giá trị của công suất phản kháng Q khác không ở hình 3.63.
- 90 -
Hình 3.63. Công suất tác dụng và công suất phản kháng trong hệ với q khác không
- Trong hai trạng thái hoạt động ổn định và hãm tái sinh, công suất phản kháng không đổi và bằng không, nhưng công suất thực đổi dấu cho thấy quá trình hãm tái sinh trả năng lượng về nguồn. Quan hệ tương đối giữa giá trị công suất lúc tiêu thụ năng lượng và lúc hãm tái sinh là tương đương được biểu hiện ở hình 3.64.
Hình 3.64. Công suất tiêu thụ và công suất hãm tái sinh
Q P
P tiêu thụ
P tái sinh Q = 0
- 91 -
Qua phân tích mô phỏng đã cho thấy ưu đặc điểm nổi bật của chỉnh lưu PWM, tuy nhiên vẫn còn một số vấn đề cần lưu ý:
- Dòng điện đầu vào có chứa sóng hài bậc cao, biểu hiện ở hình dáng của dòng điện không hoàn toàn là hình sin, đặc biệt là trong quá trình khởi động. Tuy nhiên, quá trình này chỉ diễn ra trong thời gian ngắn nên không gây ảnh hưởng lớn đến lưới điện.
- Trong quá trình hoạt động ổn định và khi hãm tái sinh tuy sóng hài bậc cao đã giảm nhưng cần được phân tích nhằm xác định có đảm bảo được tiêu chuẩn về sóng hài khi hoạt động cũng như khi biến tần phát trả năng lượng về lưới trong chế độ hạ tải của thiết bị nâng hạ. Vấn đề này sẽ được phân tích trong phần tiếp theo của luận văn.
- Cần xác định khoảng làm việc của hãm tái sinh, ở tốc độ nào hãm tái sinh cho năng lượng với chất lượng tốt để từ đó quyết định dải vận tốc hoạt động của hãm tái sinh. Vấn đề này sẽ được phân tích chi tiết cùng với chất lượng sóng hài trong năng lượng phản hồi.