Bài giảng Điện tử công suất và ứng dụng (Mạch điện tử công suất, điều khiển và ứng dụng) - Chương 7: Điều khiển động cơ một chiều và xoay chiều dùng bán dẫn

Chia sẻ: Lộ Minh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

62
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Điện tử công suất và ứng dụng (Mạch điện tử công suất, điều khiển và ứng dụng) - Chương 7: Điều khiển động cơ một chiều và xoay chiều dùng bán dẫn. Nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: Các quan hệ căn bản của truyền động điện, sơ đồ điều khiển động cơ điện một chiều, sơ đồ điều khiển động cơ bước, điều khiển động cơ xoay chiều dùng biến tần, điều khiển động cơ một chiều không cổ góp. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Điện tử công suất và ứng dụng (Mạch điện tử công suất, điều khiển và ứng dụng) - Chương 7: Điều khiển động cơ một chiều và xoay chiều dùng bán dẫn

Slides ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 2/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi Chöông VII: ÑIEÀU KHIEÅN ÑOÄNG CÔ MOÄT CHIEÀU VAØ XOAY CHIEÀU VII.1 CAÙC QUAN HEÄ CAÊN BAÛN CUÛA TRUYEÀN ÑOÄNG ÑIEÄN: DUØNG BAÙN DAÃN 1. Caùc khaùi nieäm caên baûn: ω M 1. Caùc quan heä caên baûn cuûa truyeàn ñoäng ñieän: - Truyeàn ñoäng ñieän: M c ωo 2. Sô ñoà ñieàu khieån ñoäng cô moät chieàu - heä thoáng (HT) bieán ñoåi ñieän naêng A 0 thaønh cô naêng 3. Sô ñoà ñieàu khieån ñoäng cô böôùc - cung caáp söùc keùo (truyeàn ñoäng) 4. Ñieàu khieån ñoäng cô xoay chieàu duøng bieán taàn baèng ñieän (electric drive). B II I 5. Ñieàu khieån ñoäng cô moät chieàu khoâng coå goùp - noái truïc baèng ñieän (daãn ñoäng) M 0 theo sô ñoà sau: Ñoïc theâm 6 tieát, baøi taäp 2 1 IV Cô (nguoàn) -> [Maùy phaùt ñieän] -> Ñieän -> III -> [daây daãn] -> [Ñcô ñieän] -> Cô (taûi) s - Ñaëc tính cô: quan heä Momen M vaø toác ñoä ω: M(ω) - Maët phaúng ñaëc tính cô: laø maët phaúng pha M, ω chia laøm 4 phaàn tö I .. IV. - Ñieåm laøm vieäc: moät ñieåm (M,ω) treân ñaëc tính cô, cho bieát quan heä giöõa hai thoâng soá naøy ôû moät thôøi ñieåm.
3/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 4/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi - Phöông trình caên baûn TÑÑ vaø chuyeån ñoäng: Heä thoáng chæ coù khoái quaùn - Ñaëc tính cô moät soá phuï taûi thoâng duïng: tính vaø khoâng ñaøn hoài (phöông trình 2 Newton cho chuyeån ñoäng quay): Coù theå bieåu dieån ñaëc tính caùc taûi thoâng duïng döôùi daïng MC = k.wn dw M ñ = M − MC = J ω k laø haèng soá, w laø toác ñoä quay, n laø dt M M c ωo thoâng soá phuï thuoäc vaøo loaïi taûi: Mñ : momen ñoäng A 0 n = 0: Moment taûi laø haèng soá J: momen quaùn tính n = 1: Taûi daïng maùy phaùt ñieän dω /dt : gia toác chuyeån ñoäng. B II I n ≥ 1: maùy bôm ly taâm, caùc loaïi M quaït thoâng gioù. 0 M > MC: ñcô taêng toác, 1 Coù hai nhoùm taûi: taûi phaûn khaùng IV M < MC: ñcô giaûm toác III vaø taûi theá naêng. M = MC: laøm vieäc xaùc laäp. Ví duï: xaùc ñònh phuï taûi cuûa maùy naâng (caàn truïc) hay thang maùy s Ñieåm laøm vieäc xaùc laäp naøy ñöôïc goïi laø oån ñònh (tónh) hay caân baèng (beàn)khi: MC: Momen taûi (caûn) Mñ /Δω < 0. Ví duï tröôøng hôïp ñoäng cô khoâng ñoàng boä
5/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 6/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 2. Haøm truyeàn ñoäng cô DC vaø BBÑ: Trong cheá ñoä xaùc laäp, doøng trung bình khoâng ñoåi, suy ra: 1 1 1 M - Haøm truyeàn ñoäng cô: Khi doøng ñieän taûi laø lieân tuïc: w= (U − R ⋅ I ) hay w = (U − R ⋅ I ) = (U − R ) Ce k.φ k.φ k.φ dI R U = E + R⋅I + L +ε Ñaây laø phöông trình ñaëc tính cô ñoäng cô moät chieàu. L dt U Ce = k .φ E M = Ce ⋅ I = k .φ ⋅ I Ví duï: tính thoâng soá ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp töø caùc soá lieäu sau: Uñm = 220V, Iñm = 50A, Pñm = 9.1kW, toác ñoä ñònh möùc 1500 voøng/phuùt, giaû E = Ce ⋅ ω söû toån hao ñieän trôû phaàn öùng baèng ½ toån hao coâng suaát toång coäng. Trong ñoù: R: ñieän trôû theå hieän suït aùp treân phaàn öùng, L: töï caûm maïch ñieän phaàn öùng, K −TBD - Haøm truyeàn BBÑ: H ( s ) = K BD .e BD Tñt = L/R goïi laø haèng soá thôøi gian ñieän töø, baèng 0 neáu doøng taûi giaùn ñoaïn. 1 + sTBD ε: Phaûn öùng phaàn öùng cuûa ñoäng cô, thöôøng ñöôïc boû qua. trong ñoù: Ce: Haèng soá ñieän töø cuûa ñoäng cô moät chieàu, tæ leä (heä soá k) töø thoâng φ KBÑ laø tæ soá trung bình aùp ra VO treân aùp ñieàu khieån UÑK M: momen ñoäng cô, ôû cheá ñoä xaùc laäp baèng momen caûn Mc treân truïc. TBÑ laø haèng soá thôøi gian, tính baèng chu kyø phaùt xung ñieàu khieån (trung bình ω: toác ñoä, tính baèng rad/giaây. cuûa thôøi gian cuûa hai xung lieân tieáp).
7/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 8/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi haõm ñoäng naêng (dynamic braking) 3. Cheá ñoä haõm cuûa TÑÑ: Io < 0 a. Khaùi nieäm veà cheá ñoä haõm: + Io + Io Keùo: momen M cuøng chieàu toác ñoä ω, P = M.ω > 0 U U U _ _ Haõm: momen M ngöôïc chieàu toác ñoä ω, P = M.ω < 0, Ñoäng cô Æ maùy phaùt: Cô naêng --> ñieän naêng Haõm taùi sinh Haõm ngöôïc Haõm ñoäng naêng Caùc cheá ñoä haõm: 1 1 M w= (U − R ⋅ I ) = (U − R ) b. Cheá ñoä haõm taùi sinh cuûa heä thoáng truyeàn ñoäng BBÑ ñoäng cô: k.φ k.φ k.φ w + D1 ω - Khi w > wO ( wO = U/Ce: toác ñoä w1 A S1 haõ m taù i sinh khoâng taûi lyù töôûng): io wo U haõm taùi sinh (regenerative braking) D2 Uo haõ m ñoä ng cô _ S2 ñoä ng naê ng - Khi w < 0 , (E = Ce .w < 0) M II I M ñoäng cô ñaûo chieàu quay: haõm ngöôïc. Mc III IV haõ m ngöôï c - Khi U = 0 , (I = – Ce .w/R) - ÖÙng duïng cheá ñoä haõm: hai tröôøng hôïp:
9/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 10/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi * Haõm döøng ñoäng cô ñang quay hay giaûm toác ñoä (tieâu taùn ñoäng naêng) theo thôøi gian: * Haõm ñoäng cô bò keùo do moät ngoaïi löïc (haï taûi theá naêng) =>ÑK cuøng luùc vò trí vaø toác ñoä theo t. 4. Caùc baøi toaùn cuûa TÑÑ: + 1 - 1 - Ñieàu khieån momen: kieåm soaùt quaù trình taêng, giaûm toác, haïn cheá momen Khaûo saùt moâ Sum1 Hieäu ch trong cheá ñoä xaùc laäp. hình ñieàu + 1 khieån vò trí - 2 - Ñieàu khieån toác ñoä: oån ñònh vaø ñieàu chænh toác ñoä, nhaèm ñaõm baûo naêng hieäu chænh 3 Sum2 Hieäu chæn suaát, chaát löôïng. voøng vôùi tín + 2. - Ñieàu khieån vò trí: Hai baøi toaùn quan troïng: hieäu ñaët haøm Ñaët 5.u(t) - Sum3 1 Hieäu chæ naác. * Taùc ñoäng nhanh. * Döøng chính xaùc vaø haïn cheá voït lo. phöông phaùp giaûi quyeát: ■ choïn sô ñoà ñieàu khieån thích hôïp ■ tín hieäu ñaët theo quyõ ñaïo pha chuyeån ñoäng toái öu. Momen, toác ñoä, vò trí laø ba bieán traïng thaùi cuûa heä thoáng ñieàu khieån vò trí => coù theå söû duïng HT ñieàu khieån toïa ño (nhieàu voøng) - Ñieàu khieån tuøy ñoäng: laø daïng ñieàu khieån vò trí vôùi vò trí ñaët thay ñoåi
11/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 12/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi Phöông phaùp: - Tín hieäu ñaët laø haøm doác - Ñieàu khieån toác ñoä/ momen theo daïng ñöôøng cong cho tröôùc Ví duï ñoà thò toác ñoä cuûa truyeàn ñoäng naâng haï buoàng thang maùy: v(t) t 5. Quaù trình khôûi ñoäng/ döøng: VII.2 SÔ ÑOÀ ÑIEÀU KHIEÅN ÑOÄNG CÔ MOÄT CHIEÀU: Caùc baøi toaùn: 1. Heä thoáng Chænh löu SCR – ñoäng cô moät chieàu: - Giôùi haïn doøng khôûi ñoäng ôû giaù trò cho pheùp. - Giôùi haïn gia toác - haïn cheá öùng suaát trong caùc phaàn töû chuyeån ñoäng - Ñaët tröôùc thôøi gian khôûi ñoäng hay taêng toác (acceleration)/ giaûm toác (deceleration). Cao caáp hôn: ñieàu khieån theo ñöôøng cong cho tröôùc.
13/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 14/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 1. Sô ñoà khoái: CL Diod - Voøng doøng ñieän: CL SCR ÑC hay SCR - Boä chænh löu cung caáp aùp phaàn Löôùi Caûm bieán doøng: Ñieän trôû shunt, Bieán doøng DC, AC α öùng vaø doøng kích töø. Maïch kích Ñieän aùp - Ñoäng cô kích töø ñoäc laäp Ñoàng boä Ñieàu khieån R Khoái BBÑ 2 Uñk phaùt xung 300/5 A R 2 - loaïi BBÑ: ñieàu khieån hoaøn toaøn/ kích SCR 4 4 Phaûn hoài phaûn hoài TI 2 khoâng hoaøn toaøn Hieäu chænh doøng 300/5 A 3 POT 3 Nguyeân lyù ÑK: Ñaët toác ñoä TI 1 1 Ñieàu Khieån doøng 1 Boä ñieàu khieån - döôùi toác ñoä cô baûn: ñk aùp Maïch haïn doøng ñôn giaûn Caùch laáy phaûn hoài ôû doøng ñieân lôùn - treân toác ñoä cô baûn: ñk kích töø 2. Sô ñoà ñieàu khieån HT chænh löu - Ñcô: - Voøng toác ñoä: - Ñieàu khieån toác ñoä: hai voøng toác ñoä, doøng ñieän Caûm bieán toác ñoä: Maùy phaùt toác DC, AC ( tacho generator), xung (pulse
15/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 16/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi tacho generator) Duøng BBÑ aùp DC coù theå duøng ñeå ñieàu khieån ñoäng cô DC trong caùc PHAÙT TOÁC Quay thuaâ n Quay ngöôï c tröôøng hôïp: 1 2 3 4 3 2 1 XUNG - Truyeàn ñoäng ñoäng cô chaáp haønh A - Nguoàn ñieän moät chieàu coù saün B 1 2 3 4 5 6 7 7 6 5 4 3 2 1 Truyeàn ñoäng chaáp haønh (SERVO DRIVE): Phaûn hoài ñieän aùp - Laøm ngoû ra, boä phaän chaáp haønh cuûa HT ñieàu khieån töï ñoäng Nguyeân taéc phaûn hoài aâm aùp, döông doøng (caàu toác ñoä) - laø HT ñieàu khieån vò trí: cho pheùp ñaõo chieàu, coù momen lôùn ôû toác ñoä thaáp Nguyeân taéc buø theo taûi: phaûn hoài döông doøng - Coù quaùn tính nhoû, taùc ñoäng nhanh - Ufh Ifh Vieäc thieát keá BBÑ coù caùc ñieåm caàn löu yù sau: MAÏCH R7 Phaûn hoài doøng R8 D2 D3 ÑOÄNG LÖC C1 Phaûn hoài aùp - Ufh C2 R9 - D4 Phaûn hoài aùp R10 + VCC VCC 11 R12 C3 R11 R13 C4 - Sô ñoà ñk gioáng nhö boä nguoàn DC hay chænh löu ñieàu khieån pha. Taïo haøm doác Q4 M1 RUN / STOP1 2 3 U1A 1 6 U1B 7 9 U1C Ñeán maïch phaùt xung - Ñeå haïn cheá doøng ñieän, maïch laùi coù boä phaän haïn doøng töùc thôøi beân caïnh Q5 shunt POT R16 R15 5 R17 10 8 kích SCR vieäc söû duïng voøng ñieàu khieån doøng ñieän, C5 4 R18 - VCC Phaûn hoài doøng Ñieàu khieån aùp Ñieàu khieån doøng Ifh II - Vieäc choïn sô ñoà ñoäng löïc vaø ñieàu khieån caàn ñeà yù ñeán khaû naêng haõm cuûa BBÑ. 2. Ñieàu khieån ñoäng cô 1 chieàu duøng BBÑ aùp DC: VII.3 SÔ ÑOÀ ÑIEÀU KHIEÅN ÑOÄNG CÔ BÖÔÙC:
17/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 18/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 1. Nguyeân lyù hoaït ñoäng, phaân loaïi: Cuoän daây 1a 1000100010001 - Quay töøng goùc xaùc ñònh khi kích 1 xung vaøo cuoän daây thích hôïp Cuoän daây 1b 0010001000100 - laøm phaàn töû chaáp haønh trong caùc heä thoáng töï ñoäng chæ caàn ñieàu khieån Cuoän daây 2a 0100010001000 voøng hôû vaø duøng kyõ thuaät soá. Cuoän daây 2b 0001000100010 - coâng suaát beù. thôøi gian ---> Coù ba loaïi ñoäng cô böôùc: - Ñoäng cô böôùc loaïi töø trôû (reluctance type) Cuoän daây 1a 1100110011001 Cuoän daây 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 Cuoän daây 1b 0011001100110 Cuoän daây 2 0 1 0 0 1 0 0 1 0 Cuoän daây 2a 0110011001100 Cuoän daây 3 0 0 1 0 0 1 0 0 1 Cuoän daây 2b 1001100110011 Cöïc töø X Y X Y X Y X Y X thôøi gian ---> Cuoän daây 1 2 3 1 2 3 1 2 3 (a) thôøi gian ---> - momen giöõ (holding torque) khi 1 vaø 2 cuoän daây coù ñieän – ñieàu khieån ½ böôùc - Ñoäng cô böôùc loaïi nam chaâm vónh cöûu: löïc maïnh hôn - Ñoäng cô böôùc hoãn hôïp: laø loaïi thoâng duïng nhaát
19/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 20/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi Ñoäng cô böôùc 5 pha: coù momen lôùn, quay nhanh hôn. 2. Maïch laùi cuoän daây ñoäng 24V R1 Terminal 1 ++++-----+++++-----+ cô böôùc: ÑK1 R2 Q1 Terminal 2 ---+++++-----+++++-- - Maïch laùi cuoän daây 1 cöïc D1 12V Terminal 3 ++-----+++++-----+++ tính ñeå taïo daïng doøng coù momen Terminal 4 -+++++-----+++++---- lôùn nhaát Tín hieäu ñieàu khieån R3 - Maïch oån ñònh doøng ñieän vaø ÑK1 Terminal 5 -----+++++-----+++++ time ---> nguyeân taéc vi böôùc (microstep) - Maïch ñoäng löïc goàm 5 nöûa caàu (10 ngaét ñieän) ÑK2 Q2 Doøng qua - Thöù töï 5 -> 4 -> 3 -> 2 -> 1 (hình 3.17) cho moät chieàu quay vaø ngöôïc R4 cuoän daây laïi cho chieàu ngöôïc. ÑK2 R5 Taàn soá laøm vieäc cöïc ñaïi cuûa ñoäng cô böôùc (toác ñoä quay toái ña): - nguyeân nhaân laøm momen giaûm khi taêng taàn soá xung - caùch khaéc phuïc: Duøng maïch laùi hai nguoàn Ñieàu khieån gia / giaûm toác
21/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 22/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi VII.4 ÑIEÀU KHIEÅN ÑOÄNG CÔ XOAY CHIEÀU DUØNG BIEÁN TAÀN: 2. Ñaëc tính cô ñoäng cô KÑB vaø ñieàu khieån toác ñoä: 1. So saùnh ñoäng cô AC vaø DC: Ñoäng cô AC goàm coù: Hai moâ hình duøng ñeå khaûo saùt ñoäng cô KÑB: - ñoäng cô ñoàng boä (ÑB ) duøng khi coâng suaát raát lôùn (haøng MW) - Maïch töông ñöông: khaûo saùt traïng thaùi xaùc laäp hay quaù ñoä ñieän cô. - ñoäng cô khoâng ñoàng boä (KÑB) duøng roäng raõi - Bieåu dieãn daïng ma traän hay traïng thaùi: chính xaùc nhöng phöùc taïp. So saùnh ñoäng cô moät chieàu vaø KÑB: a. Maïch töông ñöông ñoäng cô KÑB vaø ñaëc tính cô: w Ñoäng cô DC Ñoäng cô KÑB - Xtator taïo ra töø tröôøng quay (TTQ) toác ñoä: o w 60 ⋅ f Töø tröôøng r Caáu taïo phöùc taïp, giaù thaønh cao Caáu taïo ñôn giaûn, giaù thaønh haï wo = 2.π . f (rad/s) hay no = (RPM) trong ñoù quay p Hieäu suaát thaáp, suït toác theo taûi lôùn Hieäu suaát cao, suït toác theo taûi beù wo − wr Yeâu caàu baûo trì thöôøng xuyeân Gaàn nhö khoâng phaûi baûo trì f laø taàn soá , p laø soá ñoâi cöïc , ñoä tröôït: s = w , o Rotor Momen khôûi ñoäng, khaû naêng quaù taûi Momen khôûi ñoäng, khaû naêng quaù taûi (momen) lôùn (momen) beù wr : toác ñoä rotor Doøng khôûi ñoäng lôùn vaø khoâng theå khôõi Doøng khôûi ñoäng lôùn vaø cho pheùp khôõi TTQuay (thay ñoåi) Æ doøng caûm öùng rotor ñoäng tröïc tieáp ñoäng tröïc tieáp Töø tröôøng doøng rotor + TTQ Æ Momen quay Ñieàu khieån toác ñoä chaát löôïng cao baèng Ñieàu khieån toác ñoä chaát löôïng cao baèng => khi w Æ wO : doøng rotor, M Æ 0 : neân goïi laø ñoäng cô KÑB caùch thay ñoåi aùp phaàn öùng caùch thay ñoåi taàn soá nguoàn (bieán taàn). Ñieàu khieån taàn soá ñoäng cô KÑB ñang ñöôïc söû duïng roäng raõi.
23/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 24/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi Xu: ñieän khaùng töø jX1 R1 jX'2 jXnm hoùa; Suy ra bieåu thöùc cuûa momen : ROTOR 2.Mt Ro: toån hao trong U XTATOR qui ñoåi veà R'2/s jXu R'2/s M= xtator U s st , maïch töø xtator. Ro jXu + st s X’2 vaø R’2: ñieän 3.U 2 khaùng, ñieän trôû rotor (a) chính xaùc (b) gaàn ñuùng Momen tôùi haïn M t = , 2wo .xnm quy ñoåi veà xtator. X1 + X’2 = Xnm R2' Töø maïch töông ñöông gaàn ñuùng, doøng ñieän rotor quy ñoåi veà xtator: Ñoä tröôït tôùi haïn s = st = ± x nm U U: ñieän aùp pha I = ' 2 2 R2' ' 2 + ⎜ R2 ⎟ ( I2 ) = Mwo ⎛ ' ⎞ X => coâng suaát ñieän töø Pñt = 3 2 ⎝ s ⎠ s nm Hình IV.1.2. Ñaëc tính cô ñoäng cô KÑB khi thay ñoåi aùp xtator vaø (a) laø ñaëc tính phuï taûi quaït gioù. ( ) 2 Toån hao cuûa ñoäng cô: ΔP ΔP2 = 3.R2 . I2 = s.Pñt = Mwo .s ' ' Hai quan heä caàn löu yù: => coâng suaát cô : Po = M.ω = Pñt − ΔP = (1 − s) Pñt Pñt = M .wo vaø ΔP = s.M .wo
25/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 26/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi b. moâ hình ñoäng ñoäng cô KÑB vaø bieåu thöùc momen: Maïch töông ñöông cho bieát quan heä momen theo doøng hieäu duïng: => khoâng xeùt quaùn tính ñieän töø Nhaän xeùt: Khi xeùt taùc duïng töùc thôøi cuûa doøng ñieän (xeùt aûnh höôûng L): moâ hình ñoäng - Khi s beù, momen M, doøng rotor quy ñoåi I’2 tæ leä vôùi ñoä tröôït s: Momen naøy tæ leä vôùi tích vector cuûa doøng ñieän rotor vaø töø thoâng khe hôû: 2Mt I2' = U U .s 3 3 M s , ^ ^ ^ ^ ' M = . p.ψ m × Ir = . p. ψ m . Ir .sin δ st 2 R2 + ⎜ R2 ⎟ ⎛ ' ⎞ 2 2 X nm2 ⎝ s ⎠ p: soá ñoâi cöïc ^ => Momen tæ leä doøng rotor ψ m : vector töø thoâng xuyeân (moùc voøng) khe hôû xtator-rotor (cuõng laø TTQ) - Doøng ñieän khôûi ñoäng töø 5.. 7 laàn doøng ñònh möùc . ^ Ir :vector söùc töø ñoäng (MMF) rotor - M baèng khoâng ôû toác ñoä ñoàng boä, δ : goùc leäch giöõa vector söùc töø ñoäng rotor vaø vector töø thoâng khe hôû, heä soá 3/2 - ñoäng cô haõm (töông öùng cheá ñoä maùy phaùt) khi toác ñoä lôùn hôn toác ñoä xuaát hieän do caùc tính toaùn 3 pha. ñoàng boä Khi phaân tích doøng xtator thaønh hai thaønh phaàn dq: - khoâng coù oån ñònh tónh vôùi taûi moâmen haèng soá khi s > st hay s < - st . 3 ψdm vaøψqm: töø thoâng moùc voøng cuûa khe hôû, - Ñoä tröôït ôû momen ñònh möùc töø 3 .. 5 % => suït toác theo taûi khaù beù M= p(ψ dm .iqs −ψ qm .ids ) 2 ids vaø iqs : doøng rotor trong heä toïa ñoä quay. - ΔP = s.M .wo khoâng phuï thuoäc phöông aùn ñieàu chænh toác ñoä.
27/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 28/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi Khi ta giöõ hai vector töø thoâng vaø doøng rotor luoân thaúng goùc,bieåu 3. Ñieàu khieån taàn soá ñoäng cô khoâng ñoàng boä: thöùc momen ñöôïc vieát laïi: a. Caùc PP ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô KÑB: 3 3 - Ñieàu khieån naêng löôïng tröôït: ψ qm .ids = 0 => M = p(ψ dm .iqs −ψ qm .ids ) = p.ψ dm .iqs 2 2 - Khoâng thay ñoåi toác ñoä TTQ, Neáu ta giöõ thoâng ψdm coù bieân ñoä khoâng ñoåi, vaø vì töø thoâng moùc voøng - thay ñoåi toác ñoä ñoäng cô baèng caùch taêng suït toác (hay ñoä tröôït). ψdm do doøng ids taïo ra: - ΔP = M.s.wo taêng theo ñoä tröôït, => M =K.ids.iqs - ñoä tröôït s caàn phaûi beù hôn st => phaïm vi heïp. => bieåu thöùc momen M coù daïng nhö ôû ñoäng cô DC. - Ñieàu khieån toác ñoä TTQ: nhieàu öu ñieåm ÑAÂY LAØ CÔ SÔÛ CUÛA CAÙC THUAÄT TOAÙN ÑIEÀU KHIEÅN VEC TÔ HAY TÖÏA TÖØ THOÂNG, laø caùc PP hieän ñaïi, cho pheùp ñoäng cô AC thay theá DC - Thay ñoåi soá ñoâi cöïc p: öu: ñôn giaûn; nhöôïc: coù naác (thöôøng laø 2), ñoäng trong caùc truyeàn ñoäng chaát löôïng cao. cô coù kích thöôùc, troïng löôïng taêng cao. - Ñieàu khieån taàn soá: ñieàu chænh voâ caáp, hieäu suaát cao, coù theå söû duïng voøng hôû, chaát löôïng cao Æ raát cao khi ÑK vectô töø thoâng ÑK taàn soá cuõng laø nguyeân lyù chung ñeå ÑK toác ñoä taát caû ñoäng cô AC
29/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 30/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi b. Bieán taàn ñieàu khieån ñoäng cô KÑB: c. Caùc sô ñoà ñieàu khieån HT bieán taàn – ñoäng cô KÑB: Löôù i - Coù hai loaïi bieán taàn baùn daãn(thöôøng ñöôïc goïi laø INVERTER): Coù hai nhoùm: - Ñieàu khieån V/F Ñaë t U Löôùi L NL Taûi - Ñieàu khieån tröïc tieáp momen hay ñieàu khieån Bieá n taà n (Nghòch löu) A T1 T2 T3 3 ND 3 vector hay töïa töø thoâng. Ñaë t f i L B o Ñieàu khieån V/F : Hai thoâng soá ñk: U vaø f C KCB Taû i v Löôùi L NL Taûi - Nguyeân lyù cô baûn U / f = haèng soá o R U/Uñm T4 T5 T6 3 C NA 3 Duøng boä taïo haøm N - Bieán taàn tröïc tieáp (Cycloconverter) - chöùc naêng Torque boost hay Load Compensation (c) (d) - Bieán taàn coù trung gian moät chieàu: Duøng nghòch löu nguoàn doøng (NLND) (b) Ñaëc tính U / f: theo lyù thuyeát (a), thöïc teá (b), khi Duøng nghòch löu nguoàn aùp (NLNA). (a) f caàn momen lôùn (c) hay nhoû (d). Baøi toaùn haïn cheá baûo hoøa töø ( B khoâng ñoåi) U = k.S.B.N.f => U/f = haèng soá : bieán taàn VF
31/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 32/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi Sô ñoà ñieàu khieån bieán taàn coå ñieån (F/ V): + Voøng toác ñoä thöïc teá: Bieán taàn: ñieàu khieån chænh löu + nghòch löu + truyeàn ñoäng ñcô KÑB sai leäch toác ñoä sau khi Ñaët w + s + xöû lyù ñöôïc xem laø ñoä rotor ÑK s ÑK taàn soá a. Sô ñoà ñieàu khieån bieán taàn Löôùi tröôït s: _ + nguoàn aùp voøng hôû: wr - Buø taûi (buø suït toác) Buø suït toác V ÑK ñieän aùp - khi s beù momen tæ teä ñoä + Phaûn hoài w tröôït, ngoû ra ÑK w f + Bieán taàn rotor - taàn soá toái thieåu = 3 Hz ÑK s laø boä hieäu chænh PI coù baûo hoøa Ñaët taàn chính laø giaù trò momen - haõm ñoäng naêng, haõm taùi sinh soá f * ÑK taàn soá ñoäng cô b. Sô ñoà ñieàu khieån bieán taàn caàn thieát phuø hôïp nguyeân lyù ñieàu khieån TÑÑ nguoàn aùp coù phaûn hoài toác ñoä: Ñoäng cô - Khi ÑK w coù daïng PI coù baûo hoøa, ñoä tröôït ñöôïc giôùi haïn, traùnh tröôøng hôïp + Ñieàu khieån 2 voøng thoâng thöôøng: taàn soá ñaët taêng quaù cao. - ñieàu khieån baèng sai V ÑK ñieän aùp leäch toác ñoä, ÑK w f coù daïng PI. + + - Phaûn hoài aâm doøng ÑK w ÑK I ÑK taàn soá Ñaët w _ _ coù ngaét Phaûn hoài w Phaûn hoài doøng ÑK ngaét doøng
33/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 34/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi Sô ñoà ñieàu khieån vecto HT bieán taàn ñoäng cô KÑB: VII.5 ÑIEÀU KHIEÅN ÑOÄNG CÔ MOÄT CHIEÀU KHOÂNG COÅ GOÙP Bieán taàn coù moñun tính toaùn thoâng soá hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô KÑB ñeå: 1. Nguyeân lyù hoaït ñoäng ñoäng cô moät chieàu khoâng coå goùp: Coù doøng xtato sao cho: Ñoäng cô Ñoàng boä 3 pha + boä nghòch löu ñoùng ngaét theo vò trí cuûa rotor vector töø thoâng vaø doøng rotor luoân thaúng goùc => boä nghòch löu laøm nhieäm vuï cuûa coå goùp ñoäng cô moät chieàu => M =K.ids.iqs vector töø thoâng vaø doøng rotor luoân thaúng goùc VDC C Boä toå ng hôï p doø ng ñieä n hình sin ba pha iα ia M~i (d,q) (α,β) d ib Boä nghòch i PWM löu ñieä n aù p β ic Ψ ~ iq (α,β) (a,b,c) cos w t sin w et w e chuaå n vector cô heä Ψ α Ψ β ^ Caû m bieá n |Ψ | Tính bieâ n ñoä töø thoâ ng m töø thoâ ng Nguyeân lyù ÑK vectô ñoäng cô KÑB coù duøng caûm bieán töø thoâng khe hôû
35/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 36/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi Coù nhieàu daïng ñoäng cô moät chieàu khoâng coå goùp: 2. Sô ñoà ñieàu khieån: - Ñoäng cô chaáp haønh xoay chieàu (AC servo motor) (thöôøng ñi keøm boä Ñeå ñieàu khieån ñoäng cô moät chieàu khoâng coå goùp, caàn caùc boä phaän sau: ñieàu khieån - servo driver) coù momen raát lôùn. - Boä nghòch löu ba pha duøng transistor hay SCR ôû coâng suaát raát lôùn. - Ñoäng cô töø trôû ñoùng ngaét (Switched Reluctance Motor) coâng suaát beù - Caûm bieán vò trí rotor (boä phaän naøy coù theå bò thay theá baèng vieäc quan saùt aùp (doøng) qua cuoän daây. - Maïch phaùt xung, xöû lyù tín hieäu vò trí rotor ñeå ñieàu khieån boä nghòch löu. Sô ñoà phaùt xung ñieàu khieån BBÑ: - In put: caûm bieán töø tröôøng ñaët giöõa cuoän daây - output: ñoùng ngaét sao cho doøng pha sôùm O 90 töø tröôøng (cuøng pha aùp caûm öùng) sô ñoà khoái caûm bieán töø tröôøng - Ñoäng cô ñoàng boä kích töø nam chaâm vónh cöûu (Permanent Magnet duøng hieäu öùng Hall Synchronous Motor – PM Motor) duøng chung bieán taàn vôùi ñoäng cô KÑB - Ñoäng cô moät chieàu khoâng coå goùp coâng suaát raát lôùn (MW) duøng vôùi nghòch löu SCR chuyeån maïch löôùi
37/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 38/38 ch7-8 ÑK ÑCô /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi Quay thuaän: Tr1 = (–H2) . H3 Tr4 = H2 . (–H3) Quay ngöôïc: Tr4 = (–H2) . H3 Tr1 = H2 . (–H3) (a) Doøng baét ñaàu chaïy töø C qua A (b) Doøng baét ñaàu chaïy töø C qua B NGUYEÂN LYÙ ÑK ÑIEÄN AÙP (ñeå ÑK toác ñoä): Ñieàu roäng xung nhoùm 1, 2, 3 Heä thoáng ñieàu khieån voøng kín: - hoaøn toaøn gioáng nhö ôû ñoäng cô moät chieàu - voøng doøng ñieän, toác ñoä, vò trí tính töø trong ra ngoaøi.