Bài giảng Điều khiển máy điện nâng cao: Bài giảng 2

Bài giảng

Điều Khiển Máy Điện Nâng Cao

Mô hình và điều khiển máy điện DC

TS. Nguyễn Quang Nam

2013 – 2014, HK 2

http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php

Bài giảng 2

nqnam@hcmut.edu.vn

Máy DC kích từ độc lập

Bài giảng 2

(cid:1) Sơ đồ bao gồm dây quấn kích từ, dây quấn phần ứng, dây quấn bù, và bộ đổi chiều.

Máy DC kích từ độc lập (tt)

. (cid:1) Vì có mặt dây quấn bù, có thể coi phản ứng phần ứng bị triệt tiêu, nghĩa là từ thông kích từ (phần cảm) chỉ hướng dọc trục a

(cid:1) Điện kháng tản của dây quấn phần ứng sẽ tạo ra một thành phần từ thông dọc trục b , và không thể bị khử bởi dây quấn bù.

(cid:1) Quan hệ giữa từ thông và dòng kích từ thường là phi tuyến.

Bài giảng 2

(cid:1) Máy dùng NCVC có kích thước nhỏ hơn, nhưng mất khả năng điều chỉnh từ thông kích từ.

Mô hình ký hiệu của máy DC

(cid:1) Giả sử bộ đổi chiều lý tưởng (giữ cho dòng điện phần ứng luôn luôn dọc theo trục b ):

ejI a

xy a

r I (cid:1) Quan hệ điện áp có thể được xác định từ } 0 + = *)

(

{ r xy u Re a

iu aa

r i a

Số hạng thứ nhất và thứ hai lần lượt là công suất tức thời đi

vào bộ đổi chiều từ phía stato và từ phía rôto.

(cid:1) Kết hợp hai phương trình trên dẫn đến }qj

{ r Im-= xy eu a

Bài giảng 2

Mô hình IRTF của máy DC (tt)

(cid:1) Ta có mô hình IRTF của máy DC thể hiện các quá trình chuyển đổi như dưới đây.

(cid:1) Với mô hình này, công suất điện ở phía stato và rôto được quy ước là dương khi hướng đến và đi khỏi mô hình,

Bài giảng 2

một cách tương ứng.

Mô hình ký hiệu của máy DC (tt)

y d

(cid:1) Hệ phương trình mô tả mô hình ký hiệu này của máy DC cho bởi

r xy u a r

xy a dt xy m

xy a

r iR aa r iL aa

a m

L a m

i a

iL a fm

( i ( i

) = ) 0=

b m

L b m

i a

Bài giảng 2

Mô hình ký hiệu của máy DC (tt)

y d

(cid:1) Hệ phương trình kết quả

r xy u a

xy a dt

xy a

r iR aa r iL aa

fe-jq chính là từ thông từ hóa trong hệ quy

- -

với số hạng y chiếu quay.

Bài giảng 2

(cid:1) Chú ý: ở trạng thái xác lập, tất cả các biến trong hệ quy chiếu quay xy đều là hàm hình sin.

Mô hình tổng quát của máy DC

Bài giảng 2

(cid:1) Từ 2 pt trên, ta rút ra được mô hình tổng quát dưới đây

Mô hình định hướng trường

(cid:1) Trong mô hình vừa rồi, các vectơ không gian dòng điện, điện áp, và từ thông móc vòng ở phía phần ứng được xác

định dựa vào một hệ quy chiếu gắn vào trục máy.

(cid:1) Trong phần này, phép biến đổi định hướng từ trường sẽ được giới thiệu (và là phép biến đổi quan trọng trong các bộ

truyền động AC ba pha).

(cid:1) Trọng tâm của khái niệm là việc đặt một mặt phẳng phức gồm một trục dọc Rdq và một trục ngang Idq thẳng hàng

y r

xy m e

dq m

xy m

dq m

Bài giảng 2

vectơ từ thông , như trong slide tiếp theo.

Mô hình định hướng trường (tt)

y d

r y am

dq a dt

r dq u a r

- -

dq a r T e

r iR aa r iL aa r dq i a

Bài giảng 2

Mô hình định hướng trường (tt)

r dq i a

iR aa

L a

y m

T e

i af

(cid:1) Áp dụng quy tắc tính ua ở slide 4, và di a dt

Bài giảng 2

(cid:1) Thành phần dọc trục của ua có thể xác định là bằng 0, do đó mô hình có thể xây dựng dựa trên trục ngang.

Mô hình định hướng trường (tt)

(cid:1) Mô hình vừa được xây dựng cho thấy có thể điều khiển mômen bằng cách thay đổi dòng điện phần ứng và/hoặc từ

thông kích từ.

(cid:1) Tuy nhiên, do hằng số thời gian của mạch kích từ thường lớn hơn nhiều so với mạch phần ứng, nên phương pháp

điều chỉnh mômen bằng dòng phần ứng thường được dùng.

Bài giảng 2

(cid:1) Phương pháp điều khiển dòng điện cũng có hiệu suất cao hơn so với một máy điện được điều khiển bằng điện áp.

Điều khiển động cơ DC kích từ độc lập

Bài giảng 2

(cid:1) Thuật ngữ “điều khiển” thường liên quan đến việc đạt được một đáp ứng động được đặt ra đối với mômen và kích từ. (cid:1) Cách tiếp cận cơ bản là nghịch đảo mô hình động định hướng từ trường của nguồn dòng với mục đích tạo ra dòng tham chiếu đối với một giá trị mômen cho trước. (cid:1) Mục tiêu thứ hai là tích hợp khái niệm điều khiển dòng với một máy được cấp nguồn áp. (cid:1) Ngoài ra, cũng cần xem xét hoạt động tối ưu của mạch trong điều kiện ràng buộc về nguồn, khả năng tải dòng của máy và linh kiện công suất.