Quy luật điều khiển

ĐỒNG BỘ BA PHA(ĐB)

6.3. Động cơ đồng bộ trong chế độ xác

6.6.4. Quy luật điều khiển

.cos

. 3 .K

Mtb r s

Trường hợp đơn giản nhất ta có quy luật điều khiển từ thông cực từ không đổi và góc lệch φ không đổi:

- Từ thông roto Φr ~E/ω, nếu giữ dòng kích từ không đổi ta có quan hệ E/ω=const

và Φr =const.

- Góc lệch giữa dòng điện và sức điện động Ψ được giữ nguyên không đổi. Như vậy ta có

 M=CId Trong đó C = const

6.6.4. Quy luật điều khiển.

 Trong phần này sẽ giới thiệu những mẫu thông dụng trong thực tế ở dải công suất trung bình và lớn

 Sơ đồ nguyên lý gồm các khâu:

- Mạch lực gồm có bộ chỉnh lưu tiristo CL I

cuộn cảm lọc một chiều Ld, nghịch lưu tiristo NL II, mạch kích từ dùng chỉnh lưu tiristo CL II.

- Mạch điều khiển gồm ba phần:

- Mạch điều khiển chỉnh lưu có hai mạch vòng điều chỉnh: tốc độ Rω và dòng điện Ri.

6.7. Cấu trúc mạch điều chỉnh tốc độ truyền ĐB dùng biến tần nguồn dòng.

 Mạch điều khiển kích từ có một mạch vòng điều khiển kích từ đảm bảo giữ dòng kích từ không đổi.

 Mạch điều khiển nghịch lưu có ba phần chính:

mạch tạo tín hiệu đồng pha, mạch dịch pha tạo góc vượt trước Ψ và mạch phân phối xung,

Khuếch đại xung.

6.7. Cấu trúc mạch điều chỉnh tốc độ truyền ĐB dùng biến tần nguồn dòng.

 Mômen dộng cơ có thể viết dưới dạng:

 Nếu đảm bảo điều kiện Ikt= hằng số, thì tỷ số E/ sẽ là hằng số. Đồng thời với việc đặt trước góc ψ = const, ta có : M = CIs =CIId

 Như vậy mômen trung bình của động cơ đồng bộ sẽ được điều khiển tương tự như mômen động cơ một chiều.

6.7. Cấu trúc mạch điều chỉnh tốc độ truyền ĐB dùng biến tần nguồn dòng.

cos E I

K.

p

=

M s

Vấn đề Khởi động hệ truyền động: ở đây sử dụng phương pháp khởi động không đồng bộ, nối trực tiếp với lưới để tốc độ đạt đến (10 -15

%) tốc độ định mức sau đó đưa bộ biến đổi tần số vào làm việc đảm bảo điều kiện chuyển

mạch tự nhiên

Đầu tiên k đóng ở vị trí 1, khi khởi động đến 10 -15% ωđm, K chuyển sang vị trí 2 (Hvẽ)

6.7. Cấu trúc mạch điều chỉnh tốc độ truyền ĐB dùng biến tần nguồn dòng.

6.7.

Truyền động thực hiện hãm tái sinh: lúc đó bộ chỉnh lưu CLI có góc điều khiển αI > 900 điện áp chỉnh lưu Ud < 0, bộ nghịch lưu NLII có góc điều khiển αII =1800 –β < 900 lúc đó sẽ có

UNL > 0.

 Nếu thực hiện cơ cấu đo và mạch kích từ như hình sau:

6.7. Cấu trúc mạch điều chỉnh tốc độ truyền ĐB dùng biến tần nguồn dòng.

6.7. Cấu trúc mạch điều chỉnh tốc độ truyền ĐB dùng biến tần nguồn dòng.

 Thì mômen động cơ được tính

Nếu ta giữ φ = const và thì M sẽ tỉ lệ với Id M = C2Id

6.7. Cấu trúc mạch điều chỉnh tốc độ truyền ĐB dùng biến tần nguồn dòng.

Hệ truyền động ĐB cấp từ nguồn dòng chuyển sang mạch tự nhiên, điều dùng vi xử lý số

Phần mạch lực gồm: chỉnh lưu thyristor nguồn dòng; nghịch lưu thyristor chuyển mạch tự

nhiên; Động cơ đồng bộ và nguồn chỉnh lưu cấp cho cuộn kích từ.

 Phần mạch điều khiển gồm: điều khiển

nghịch lưu; điều khiển chỉnh lưu; các bộ điều chỉnh tốc độ, dòng điện, kích từ và điều khiển góc vượt trước Ψ được thực hiện bởi vi xử lý 8 bit.

6.8. hệ truyền động ĐB điều khiển số.

Cấu trúc mạch phát xung nhiều kênh 6.8.1. điều khiển chỉnh lưu dùng mạch số

Mỗi xung đặt vào RS- trigơ tạo ra xung điều khiển bộ đếm từ đầu cổng AND. Người ta ghi trước mã YM vào bộ đếm do đó khi bắt đầu đếm thì dung lượng bộ đếm giảm, đầu ra của nó so sánh với mã điều khiển Yđk do vi xử lý phát ra ( đầu ra bộ điều chỉnh dòng điện) khi dung lượng bộ đếm bằng mã Yđk bộ so sánh cho ra một xung tạo xung điều khiển

Việc chọn mã YM liên quan tới độ chính xác điều khiển δα. góc điều khiển α thay đổi

α=0–1800 khi chọn dung lượng bộ đếm là n bit thì ta có:

6.8.1. điều khiển chỉnh lưu dùng mạch số

 Thông thường ta chọn δα = 0,25 thí dụ ta dùng bộ đếm 8 bit thì δα = 0,70 chu kỳ gián đoạn T= = 41,7 μs

 Để đảm bảo giới hạn góc điều khiển chỉnh lưu trong chế độ hàm ta phải hạn chế mà Yđkmax và đảm bảo α= /2, thì ud =0 ta chọn

Yđk| α= /2 = 0,5YM .

Chọn quy luật điều khiển ud= KcL α

6.8.1. điều khiển chỉnh lưu dùng mạch số

M

n Y

0

0 180

2 180

Hàm truyền gián đoạn của bộ chỉnh lưu :

Trong đó To = 3,33 ms.

6.8.1. điều khiển chỉnh lưu dùng mạch số

 Điều khiển nghịch lưu có 2 nhiệm vụ :tạo tín hiệu đồng pha và tạo góc vượt trước ψ. Mạch tạo tín hiệu đồng pha để tạo các xung trùng với pha sức điện động động cơ, tín hiệu này phụ thuộc vào vị trí rôto được lấy từ cơ cấu đo.

Để tạo tín hiệu điều khiển nghịch lưu ta có sơ đồ cấu trúc hvẽ. Gồm:mạch đo và sửa xung, mạch dịch pha, mạch phân phối xung và

khuếch đại xung. Mạch dịch pha được nối với cổng của máy tính để đặt góc ψ (cổng 3) còn mạch logic và phân phối xung nối với máy tính để tiếp nhận tín hiệu điều khiển khởi động đảo chiều v.v. ( cổng 1 và cổng 2).

6.8.2 Điều khiển nghịch lưu dùng mạch số

6.8.2 Điều khiển nghịch lưu dùng mạch số

6.8.2 Điều khiển nghịch lưu dùng mạch số

. Mạch đo và sửa xung

6.8.2 Điều khiển nghịch lưu dùng mạch số

Mạch dịch pha

Mạch dịch pha: tạo nên tín hiệu điều khiển tiristo nghịch lưu với góc lệch ψ giữa E và I

Mạch dịch pha với dung lượng bộ đếm dặt trước trong 6 bit b1- b6 các tín hiệu sức điện động động cơ được đưa vào và đếm đầy so với lượng đặt trước này thì sẽ phát xung Fa, FB, Fc điều khiển tiristo các pha vượt trước so với tín hiệu đồng pha.

6.8.2 Điều khiển nghịch lưu dùng mạch số

a) Mô tả toán học ĐB và bộ biến tần nguồn dòng

 Để đơn giản hóa ta giả thiết : - Mạch từ động cơ chưa bão hòa - Dòng điện kích từ không đổi

- Sức điện động động cơ là hình sin

- Việc đóng cắt tiristo nghịch lưu là lý tưởng - Góc lệch φ (E,I) không đổi.

 Với giả thiết đó ta có sơ đồ quy đổi ĐB 6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

 với các pt:

Trong đó

6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

L Ld

Rư Uư

E Id

u d d

d u

d u d

u u

i R

dt + L di

u

i R + dt

L di + E

= u

F

u u

u

u L R R

L u

u ; R

L

Ld, Rd – điện cảm, điện trở cuộn kháng lọc một chiều;

Lư, Rư – điện cảm, điện trở động cơ quy đổi từ động cơ sang mạch một chiều, Lư = 2L=S, Rư = 2RS;

E – sức điện động động cơ đã quy đổi sang mạch một chiều:

Phương trình mômen trung bình động cơ:

6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

dt J d

+ F

+ M

=

M c

 Mc – mômen phụ tải;

 F – hệ số ma sát;

 J – mômen quán tính;

 M – mômen trung bình của động cơ được tính.

 Từ các phương trình ta thiết lập sơ đồ cấu trúc động cơ

6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

Km

Ke Ud+

_ E

Id

M

Mc _

.

Các hàm truyền cơ bản khi Mc = 0

Wi(p) =km1 =

Trong đó:

Km1 = ; K1 =

K2 =

6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

W2(p) = km2. =

W3(p) = =

Trong đó

Tc =T/F

6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

u

u R

T Lu

e mk

u k

m2 FR

K F

b) Tổng hợp mạch điều chỉnh dòng điện - Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng diện

6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

e-tp e-tp

W2(p)

TI Idn

TI

To

Id

Xác định hàm điều chỉnh DI(z)

Ta chọn DI(z) = α(z) /ε1(z) =kR + ki

= kd Trong đó :

Kd = kRi + kiTi ; Zd =

6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

} 1 )

1 (

) 1

)(

1 k (

k z{k

(z) G

2 2

2 2

1 1

m2 cl

I

k p k p

p k

p T e Top o

c) Tổng hợp mạch điều chỉnh tốc độ Sơ đồ

6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

D (z) F

KI(p) W3(p)

W (p)

W ε

T Idn Id

_

T

W3(p) = .

D (z)- hàm truyền bộ điều chỉnh tốc độ;

W (z)- hàm truyền bộ đo tốc độ;

FKI- hàm truyền kín của mạch vòng dòng điện;

 Hàm truyền đo tốc độ gần đúng lấy bằng k , mạch đo tốc độ là khâu biến đổi xung thành số

Chọn chu kì đếm với tần số 50Hz, T = 20ms.

Hàm truyền mạch đo tốc độ:

6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

 N = Tn .f = Tbc. z/(2 )

z = 256, T =20ms

Vậy = = 0,616 rad/s/1 đơn vị

Thời gian xử lý và lấy mẫu của mạch vòng tốc độ lớn hơn rất nhiều so với mạch vòng dòng điện vì vậy mạch vòng kín dòng điện chỉ cần lấy là khâu khuyếch đại

Hàm truyền mạch vòng tốc độ:

Fs =

6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

Dùng tiêu chuẩn môdun hóa tối ưu hàm truyền biến vị tra bảng 1-7( trang53) ta có hàm truyền bộ điều chỉnh tốc độ.

VD: Tổng hợp hệ số có tham số -Động cơ và hệ biến đổi:

P =10kW, Udm = 220V, Idm = 26,39 A Pp = 2, Ikt = 2,7A, , nd = 1500vg/ph

Rư2 = 0,4Ω, Lư = 0,076, F = 0,614, J = 1,136 6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

Tính toán các tham số:

Đối với mạch vòng dòng điện thay số ta có

Hàm truyền kín bộ điều chỉnh dòng điện:

6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

Trong đó

Điều kiện ổn định: |b0 | <1

Giải ta nhận được: 0<KRI<2,47 6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

-Đối với mạch vòng tốc độ thay số liệu liên tục ta có:

-Hàm truyền bộ điều chỉnh tốc độ chọn là PI 6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

6.8.3 Tổng hợp hệ điều khiển

THIẾT BỊ ĐIỀU

KHIỂN VÀ MÁY ĐIỆN