PHẠM HÙNG
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
PHẠM HÙNG
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ
KHI LÀM VIỆC Ở CÁC TẦN SỐ KHÁC ĐỊNH
MỨC CỦA ĐỘNG CƠ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN
KHÓA 2009 - 2011
Hà Nội - 2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
PHẠM HÙNG
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG BIẾN TẦN ĐỘNG
CƠ KHI LÀM VIỆC Ở CÁC TẦN SỐ KHÁC
ĐỊNH MỨC CỦA ĐỘNG CƠ
Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN VĂN THỊNH
HÀ NỘI - 2012
LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Phạm Hùng
Sinh ngày: 30 tháng 05 năm 1982
Hiện đang công tác tại: Phòng Cao áp – Viện Năng lượng – Bộ Công thương
Đề tài thực hiện luận văn thạc sỹ: “Nghiên cứu hệ thống biến tần động cơ
khi làm việc ở các tần số khác định mức của động cơ”.
Được thực hiện tại trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Trong thời gian thực hiện
luận văn được sự giúp đỡ nhiệt tình của TS. Trần Văn Thịnh nên đề tài đã hoàn
thành đúng tiến độ được giao.
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của mình. Nội dung trong luận
văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trên bất kỳ công trình khoa học nào.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Trần Văn Thịnh, các thầy cô
trong bộ môn Thiết bị điện-điện tử, Khoa Điện trường Đại học Bách khoa Hà Nội,
gia đình và bạn bè đã giúp đỡ động viên và đóng góp những ý kiến quý báu để tôi
hoàn thành tốt luận văn này.
Xin trân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 03 tháng 4 năm 2012
Tác giả
Phạm Hùng
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv
DANH MỤC CÁC BẢNG iv
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ v
MỞ ĐẦU 1
Chương 1 – TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BẰNG
TẦN SỐ 4
1.1. Biến tần và tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp 4
1.2. Phân loại biến tần 6
1.2.1. Biến tần trực tiếp 6
1.2.2. Biến tần gián tiếp 6
1.3. Điều khiển biến tần bằng kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM) 11
1.3.1. Phương pháp điều biến dựa trên song mạng CB-PWM 13
1.3.2. Phương pháp điều chế véc tơ không gian 15
1.4. Mạch nghịch lưu dòng điện 20
1.5. Bộ điều chỉnh dòng điện cho các hệ thống truyền động Biến tần –
Động cơ không đồng bộ 23
1.5.1. Các đặc điểm chung của dòng điện xoay chiều 23
1.5.2. Bộ điều chỉnh dòng điện có đặc tính trễ 25
1.5.3. Bộ điều khiển dòng điện PI kết hợp khâu so sánh 28
1.6. Các phương pháp điều khiển tần số 31
1.6.1. Phương pháp điều khiển vô hướng 35
1.6.2. Phương pháp điều khiển vectơ 36
Chương 2 – MÔ HÌNH TOÁN HỌC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG
BỘ BA PHA ROTO LỒNG SÓC 39
2.1. Hệ phương trình cơ bản của động cơ KĐB ba pha roto lồng sóc 39
2.2. Biến đổi hệ tọa độ phương trình đặc tính động của động cơ KĐB 47
2.2.1. Động cơ không đồng bộ 2 cực lý tưởng 47
2.2.2. Nguyên lý biến đổi các biến từ 3 pha thành 2 pha 49
2.2.3. Biểu diễn véc tơ không gian các đại lượng 3 pha động cơ KĐB 50
2.2.4. Một số hệ tọa độ dùng khi nghiên cứu động cơ KĐB 56
2.2.4.1. Hệ tọa độ cố định với stato (Hệ tọa độ
αβ
) 56
2.2.4.2. Hệ tọa độ cố định với từ trường quay (Hệ tọa độ dq) 57
2.2.5. Mối liên hệ giữa điện cảm và hỗ cảm trong cuộn dây của máy
điện KĐB với các tham số tính toán 59
2.2.6. Biến đổi hệ phương trình vi phân của động cơ KĐB 60
2.2.6.1. Hệ phương trình vi phân của động cơ KĐB trên hệ tọa độ 2
pha tổng quát uv 60
2.2.6.2. Hệ phương trình vi phân và mô hình của động cơ KĐB
trên hệ tọa độ
αβ
71
2.2.6.3. Hệ phương trình vi phân và mô hình của động cơ KĐB trên
hệ tọa độ dq 73
2.3.Tổn hao trong hệ thống truyền động điện động cơ KDB do tần số
gây ra 75
2.3.1. Tổn hao do sóng hài. 75
2.3.2. Tổn hao do tần số cơ bản 75
2.3.3. Tính toán các tổn hao 76
2.3.3.1 Tính toán các tổn hao đồng và tổn hao phụ 76
2.3.3.2. Các tổn hao sắt 78
2.3.3.3. Tổn hao cơ 80
Chương 3 – MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG 82
3.1. Giới thiệu về phần mềm Matlab 82
3.2. Mô phỏng hệ truyền động biến tần - động cơ không đồng bộ 84
3.3. Hệ truyền động biến tần-động cơ KĐB làm việc ở các tần số khác 87