Bài giảng Truyền động điện DC và AC - ThS. Trần Công Binh

ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Bài giảng<br /> <br /> TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN<br /> DC & AC<br /> <br /> Biên soạn: ThS. Trần Công Binh<br /> <br /> THÁNG 8 NĂM 2010<br /> <br /> Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang)<br /> <br /> T©B<br /> <br /> TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN (DC & AC)<br /> Chương I:<br /> <br /> Động học hệ thống động cơ - tải cơ<br /> I.1: Đặc tính cơ của tải<br /> I.2: Đặc tính cơ của động cơ<br /> Chương II:<br /> Điều khiển vòng hở tốc độ động cơ một chiều<br /> II.1: Động cơ một chiều (động cơ DC)<br /> ƒ<br /> Đặc tính cơ tĩnh động cơ DC<br /> ƒ<br /> Điều khiển tốc độ động cơ DC<br /> ƒ<br /> Các trạng thái hãm<br /> II.2: Điều khiển động cơ DC dùng Bộ chỉnh lưu<br /> ƒ<br /> Giới thiệu<br /> ƒ<br /> Bộ chỉnh lưu 1 pha<br /> ƒ<br /> Bộ chỉnh lưu 3 pha<br /> II.3: Điều khiển động cơ DC dùng Bộ biến đổi xung áp (Chopper)<br /> ƒ<br /> Bộ chopper giảm áp<br /> ƒ<br /> Bộ chopper tăng áp<br /> ƒ<br /> Hãm tài sinh dùng bộ chopper tăng áp<br /> ƒ<br /> Mạch cầu H điều khiển động cơ DC làm việc ở 4 góc phần tư<br /> Chương III:<br /> Điều khiển vòng kín tốc độ động cơ một chiều<br /> III.1: Mô hình động của động cơ DC<br /> III.2: Bộ điều khiển PID<br /> III.1: Điều khiển vòng kín động cơ DC<br /> ƒ<br /> Điều khiển vòng hở tốc độ động cơ DC<br /> ƒ<br /> Điều khiển vòng kín tốc độ động cơ DC<br /> ƒ<br /> Điều khiển moment động cơ DC<br /> ƒ<br /> Điều khiển vị trí động cơ DC<br /> ƒ<br /> Bộ điều khiển động cơ DC (DC Drive)<br /> Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha<br /> Chương IV:<br /> IV.1: Động cơ không đồng bộ ba pha (ĐCKĐB)<br /> ƒ<br /> Đặc tính cơ tĩnh ĐCKĐB ba pha<br /> ƒ<br /> Khởi động mềm ĐCKĐB ba pha<br /> IV.1: Điều khiển tốc độ ĐCKĐB ba pha<br /> ƒ<br /> Điều khiển khởi động bằng cách thay đổi điện trở rotor<br /> ƒ<br /> Điều khiển điện áp phần ứng<br /> ƒ<br /> Điều khiển tần số bằng phương pháp V/f<br /> Điều khiển vector động cơ không đồng bộ ba pha<br /> Chương V:<br /> V.1: Bộ nghịch lưu ba pha và Vector không gian<br /> ƒ<br /> Bộ nghịch lưu ba pha.<br /> ƒ<br /> Vector không gian và hệ toạ độ satator (αβ).<br /> V.2: Hệ qui chiếu quay<br /> ƒ<br /> Hệ toạ độ từ thông rotor (dq).<br /> ƒ<br /> Chuyển đổi hệ toạ độ αβ ↔ dq.<br /> V.3: Mô hình động cơ không đồng bộ ba pha trong hệt toạ độ từ thông rotor<br /> ƒ<br /> Sơ đồ tương đương của động cơ và một số ký hiệu.<br /> ƒ<br /> Mô hình động cơ trong HTĐ từ thông rotor (Ψr).<br /> V.4: Điều khiển định hướng từ thông (FOC) động cơ không đồng bộ ba pha<br /> ƒ<br /> Điều khiển PID<br /> ƒ<br /> Điều khiển FOC động cơ không đồng bộ ba pha.<br /> V.5: Bộ biến tần<br /> Chương VI:<br /> Điều khiển động cơ đồng bộ ba pha<br /> 26/09/2010<br /> <br /> 1<br /> <br /> Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang)<br /> <br /> Chương I:<br /> <br /> T©B<br /> <br /> Động học hệ thống động cơ - tải cơ<br /> <br /> I.1: Đặc tính cơ của tải<br /> I.1.1: Đơn vị của các đại lượng cơ học:<br /> <br /> I.1.2: Phương trình moment cơ bản<br /> <br /> M co − M c = J<br /> Mcơ > Mc<br /> Mcơ < Mc<br /> Mcơ = Mc<br /> <br /> dω<br /> dt<br /> <br /> tải cơ tăng tốc.<br /> tải cơ giảm tốc.<br /> tải cơ chạy với tốc độ ổn định – xác lập – trạng thái tĩnh.<br /> I.1.3: Các thành phần của moment cản Mc:<br /> M c = M t + B.ω + M msk + M mst + C.ω2<br /> <br /> Moment tải<br /> Mt<br /> B.ω<br /> Moment ma sát nhớt<br /> Moment ma sát khô<br /> Mmsk<br /> Moment ma sát tĩnh<br /> Mmst<br /> Moment cản của quạt gió làm mát<br /> C.ω2<br /> Thông thường, các đại lượng khác khá nhỏ, nên khi bỏ qua: M c = M t + B.ω<br /> I.1.4: Một số dạng đặc tính tải thường gặp:<br /> <br /> 26/09/2010<br /> <br /> 2<br /> <br /> Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang)<br /> <br /> Mt<br /> <br /> T©B<br /> Mt<br /> Mđm<br /> <br /> m<br /> <br /> ω<br /> <br /> ω<br /> <br /> ωđm<br /> <br /> ωđm<br /> <br /> Tải moment hằng số<br /> (Thang máy, cần cẩu, băng chuyền,…)<br /> <br /> Tải moment thay đổi theo tốc độ<br /> (Bơm, quạt,…)<br /> <br /> I.1.5: Moment quán tính:<br /> 2<br /> ⎛ ωi2 ⎞ k ⎛ v j ⎞<br /> ⎟ + ∑⎜ mj ⎟<br /> J = J m + ∑ ⎜⎜ J i<br /> 2 ⎟⎠ j=1 ⎜⎝<br /> 2 ⎟⎠<br /> i =1 ⎝<br /> n<br /> <br /> Jm<br /> Ji , ωi<br /> mj , vj<br /> <br /> moment quán tính của trục động cơ.<br /> moment quán tính, tốc độ của phần tử quay thứ i.<br /> khối lượng, tốc độ của phần tử chuyển động tịnh tiến thứ j.<br /> I.1.6: Các chế độ làm việc:<br /> <br /> 26/09/2010<br /> <br /> 3<br /> <br /> Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang)<br /> <br /> T©B<br /> <br /> a) Hãm tái sinh:<br /> _ Pđiện < 0: trả năng lượng về nguồn.<br /> _ Pcơ < 0: nhận năng luợng từ tải.<br /> b) Hãm ngược:<br /> _ Pđiện > 0: tiêu thụ công suất từ nguồn.<br /> _ Pcơ < 0: nhận năng luợng từ tải.<br /> Công suất điện + cơ chuyển thành nhiệt.<br /> c) Hãm động năng:<br /> _ Pđiện = 0: cách ly với nguồn.<br /> _ Pcơ < 0: nhận năng luợng từ tải.<br /> Công suất cơ chuyển thành nhiệt.<br /> I.1.7: Điều kiện ổn định tĩnh:<br /> <br /> dM c dM co<br /> ><br /> dω<br /> dω<br /> <br /> I.1.8: Thông số của hệ thống điện cơ:<br /> dM<br /> _ Độ cứng đặc tính cơ: β =<br /> dω<br /> _ Công suất định mức.<br /> ….<br /> I.2: Đặc tính cơ của động cơ<br /> I.2.1: Đặc tính cơ của động cơ DC kích từ độc lập, NCVC:<br /> <br /> ω<br /> ωolt<br /> ωo<br /> ωđm<br /> <br /> 0<br /> <br /> I, Mcơ<br /> I0<br /> <br /> 26/09/2010<br /> <br /> Iđm, Mđm<br /> <br /> Ikđ, Mkđ<br /> <br /> 4<br /> <br />