Nghiªn cøu ph−¬ng ph¸p m« t¶ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha trªn<br />
hÖ to¹ ®é tùa theo tõ tr−êng r«to<br />
(thiÕu tªn tiÕng Anh)<br />
NguyÔn V¨n §¹t1, Vò T− Khoa2<br />
<br />
summary<br />
Application of micro – processing and computing techniques to controlling techniques of<br />
asynchnoous three – phase electric engines riquires an appropriate method of engine modeling. Method of<br />
electric engine modeling on coordinates based on roto magnetic field not only meets this requirement but also<br />
improves the efficiency of control. Research and development of this method is quite new in agronom in<br />
Vietnam.<br />
Key words: asynchnoous three – phase engine, coordinates, modeling.<br />
<br />
1. ®Æt v©n ®Ò<br />
§éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha mÆc dï lµ ®èi t−îng ®iÒu chØnh phi tuyÕn phô thuéc nhiÒu tham sè<br />
song vÉn ®−îc sö dông réng r·i trong c¸c ngµnh s¶n xuÊt víi d¶i c«ng suÊt tõ vµi chôc W ®Õn hµng tr¨m kW<br />
vµ chiÕm tØ lÖ rÊt lín so víi c¸c lo¹i ®éng c¬ ®iÖn kh¸c. Së dÜ ®−îc nh− vËy lµ do ®éng c¬ kh«ng ®ång bé cã<br />
kÕt cÊu ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o, vËn hµnh an toµn, sö dông nguån ®iÖn trùc tiÕp tõ l−íi ®iÖn xoay chiÒu ba pha.<br />
MÆt kh¸c, sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña kü thuËt b¸n dÉn c«ng suÊt lín, kü thuËt vi xö lý vµ lý thuyÕt ®iÒu khiÓn<br />
tù ®éng dÉn ®Õn nh÷ng thay ®æi s©u s¾c c¶ vÒ lý thuyÕt vµ thùc tÕ trong lÜnh vùc truyÒn ®éng ®iÖn ®éng c¬<br />
kh«ng ®ång bé. Ngµy nay ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha dÇn chiÕm −u thÕ trong nh÷ng truyÒn ®éng ®iÖn ®ßi<br />
hái chÊt l−îng ®iÒu chØnh cao. ViÖc nghiªn cøu øng dông kü thuËt hiÖn ®¹i trong ®iÒu khiÓn ®éng c¬ kh«ng<br />
®ång bé ba pha ë n−íc ta nãi chung còng nh− trong s¶n xuÊt n«ng nghiÖp nãi riªng cßn lµ míi mÎ vµ nã ®ßi<br />
hái c¸ch tiÕp cËn míi trong nghiªn cøu ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha- ph−¬ng ph¸p m« t¶ ®éng c¬ trªn hÖ<br />
to¹ ®é tùa theo tõ th«ng r«to<br />
2. Néi dung vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu<br />
Tr−íc khi nãi vÒ ph−¬ng ph¸p m« t¶ míi ta ®iÓm qua tÝnh chÊt cña hÖ truyÒn ®éng ®éng c¬ ®iÖn mét<br />
chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. Trong hÖ ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n sau<br />
<br />
⎧ m M = k 1ψ M i M<br />
⎨<br />
⎩ ψ M = k 2i K<br />
<br />
ta thÊy tõ th«ng ®éng c¬ ψ M vµ m« men quay cña ®éng c¬ mM tØ lÖ víi dßng phÇn øng iM vµ dßng kich thÝch<br />
ik. Hai dßng ®iÖn nµy ®−îc sö dông lµm ®¹i l−îng ®iÒu chØnh cho tõ th«ng vµ m« men do ®ã viÖc ®iÒu chØnh<br />
c¸c th«ng sè cña ®éng c¬ trë nªn rÊt thuËn lîi vµ nhanh .<br />
§èi víi ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha viÖc cã ba tÝn hiÖu dßng vµ ¸p dÉn ®Õn nh÷ng phøc t¹p trong<br />
tÝnh to¸n vµ ®iÒu khiÓn. Ph−¬ng ph¸p m« t¶ ®éng c¬ theo h−íng gÇn víi c¸ch m« t¶ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu<br />
®· ®−îc nghiªn cøu vµ øng dông. Néi dung chÝnh cña ph−¬ng ph¸p nµy thÓ hiÖn trªn h×nh 1, a trong ®ã ta<br />
nghiªn cøu ®éng c¬ trªn hÖ to¹ ®é αβ g¾n víi tõ tr−êng stato. Trôc α cña hÖ ®Æt trïng víi trôc cña pha A,<br />
b»ng c¸ch ®ã ta lu«n cã isA = isα cho nªn chØ cßn dßng ®iÖn pha B vµ pha C lµ c¸c ®¹i l−îng cÇn ph¶i tÝnh khi<br />
®éng c¬ lµm viÖc. ViÖc nghiªn cøu ®éng c¬ trë nªn ®¬n gi¶n h¬n, tõ hÖ thèng tÝn hiÖu dßng xoay chiÒu ba<br />
pha ta chØ cßn ph¶i lÊy tÝn hiÖu tõ hai pha B vµ C.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
1<br />
NÕu thùc hiÖn chuyÓn hÖ to¹ ®é tõ hÖ αβ sang hÖ to¹ ®é dq cã trôc od trïng víi trôc cña tõ tr−êng<br />
r«to nh− m« t¶ trªn h×nh 1,b th× hai tÝn hiÖu dßng pha B vµ C trë thµnh tÝn hiÖu mét chiÒu. HÖ thèng tÝn hiÖu<br />
xoay chiÒu ba pha trë thµnh hÖ thèng hai tÝn hiÖu mét chiÒu t−¬ng tù nh− ë ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. M« h×nh<br />
®éng c¬ thµnh lËp trªn c¬ së hÖ to¹ ®é dq v× thÕ ®¬n gi¶n h¬n vµ viÖc ®iÒu chØnh ®éng c¬ sÏ ®¹t chÊt l−îng<br />
cao h¬n.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
a) b)<br />
H×nh 1. §å thÞ vÐc t¬ m« t¶ ®éng c¬ trªn hÖ to¹ ®é αβ vµ dq<br />
<br />
* M« h×nh liªn tôc cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha r«to lång sãc trªn hÖ to¹ ®« stato(hÖ αβ)<br />
NÕu x©y dùng vÐc t¬ kh«ng gian cho dßng ®iÖn stato trªn hÖ to¹ ®é αβ<br />
2<br />
⎡ i s a ( t ) + i s b ( t ) e j1 2 0 + i s c ( t ) e j2 4 0 ⎤<br />
0 0<br />
i s (t) =<br />
3 ⎣ ⎦<br />
jγ<br />
= is e<br />
<br />
th× cã thÓ biÓu diÔn trªn hÖ to¹ ®é t¹i thêi ®iÓm ωt = π/3 nh− sau:<br />
<br />
β<br />
B<br />
<br />
isa cuén d©y pha A α<br />
<br />
aisb<br />
a2isc<br />
is(t) = 2(isa +aisb + a2isc)/3<br />
C<br />
isa + aisb + a2isc<br />
<br />
H×nh 2. X©y dùng vÐc t¬ kh«ng gian cho dßng ®iÖn stato<br />
Qua h×nh vÏ ta dÔ dµng thÊy r»ng vÐct¬ (isa + aisb + a2sc) cã m«dul lµ 3 i s , vÐct¬ iS(t) =<br />
2<br />
2 cã m«dul b»ng 2 3 i s = i s , do ®ã c¸c dßng ®iÖn cña tõng pha chÝnh lµ h×nh<br />
( i sa + a i sb + a 2 i sc ) ×<br />
3 3 2<br />
chiÕu cña vÐct¬ míi thu ®−îc lªn trôc cña cuén d©y pha t−¬ng øng.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
2<br />
⎧ i sa (t) = i s cos ( ω s t )<br />
⎪⎪<br />
⎨ i sb (t) = i s cos ( ω s t+120 )<br />
0<br />
<br />
<br />
⎪<br />
⎪⎩ i sc (t) = i s cos ( ω s t+240 )<br />
0<br />
<br />
<br />
<br />
T−¬ng tù cho ®iÖn ¸p, cã: u s (t) = 2 ⎡ u sa (t) + u sb (t)e j1 2 0 + u sc (t)e j2 4 0 ⎤<br />
0 0<br />
<br />
<br />
⎣ 3 ⎦<br />
<br />
Víi c¸ch biÓu diÔn c¸c ®¹i l−îng d−íi d¹ng vÐc t¬ nh− trªn ta ®−îc hÖ ph−¬ng tr×nh m« t¶ ®éng c¬<br />
kh«ng ®ång bé r«to lång sãc nh− sau [1]:<br />
⎧ s s dψs<br />
s<br />
<br />
⎪ s u = R i<br />
s s<br />
+<br />
⎪ dt<br />
⎪⎪ s dψr<br />
s<br />
s<br />
⎨ 0 = R r i r + dt - jω ψ r (2 – 1)<br />
⎪ s s s<br />
⎪ ψ s = isL s + irL m<br />
⎪ s s s<br />
⎪⎩ ψ r = i s L m + i r L r<br />
Ls, Lr, Lm lµ ®iÖn c¶m m¹ch stato, m¹ch r«to vµ hç c¶m gi÷a hai m¹ch r«to vµ stato.<br />
Ts = Ls/ Rs, Tr Lr/ Rr - lµ h»ng sè thêi gian ®iÖn tõ cña stato vµ r«to, ω lµ tèc ®é gãc, pc lµ sè ®«i cùc<br />
cña ®éng c¬ vµ σ = 1- Lm2/(LsLr) - lµ hÖ sè tiªu t¸n tæng cña ®éng c¬.<br />
Ký hiÖu iss, irs dïng chØ dßng ®iÖn stato vµ r«to trªn hÖ to¹ ®é αβ, c¸ch viÕt cho c¸c ®¹i l−îng kh¸c<br />
còng ®−îc tr×nh bµy t−¬ng tù.Tõ hai ph−¬ng tr×nh d−íi (t¸c gi¶ 2) cña hÖ ta rót ra<br />
s s L s s s 1 s s<br />
ψ s = i s L s + m (ψ r - i s L m ) ; i r = (ψ r - i s .L m ) . (2 – 2)<br />
Lr Lr<br />
Ph−¬ng tr×nh m« men: mM = 3 p c ψ ×i s = - 3 p c ψ ×i r<br />
( ) ( )<br />
2 s r<br />
2<br />
Thay vµo c¸c ph−¬ng tr×nh ®Çu vµ sau vµi phÐp biÕn ®æi, ta cã hÖ ph−¬ng tr×nh viÕt theo c¸c vÐc t¬<br />
thµnh phÇn trªn hÖ αβ ( trong ®ã Ψ’rα = Ψrα/ Lm, Ψ’rβ = Ψrα/ Lm):<br />
⎧disα 1 1-σ 1-σ ' 1-σ ' 1<br />
⎪ dt = -( σT + σT )isα + σT ψrα + σ ω ψrβ + σL Usα<br />
⎪ s s r s<br />
<br />
⎪disβ 1 1-σ 1-σ ' 1-σ ' 1<br />
⎪ dt = -( σT + σT )isβ - σ ω ψrα + σT ψrβ + σL Usβ<br />
⎪ s r r s<br />
⎨ '<br />
⎪dψrα = 1 i - 1 ψ' - ω ψ' (2 – 3)<br />
⎪ dt Tr<br />
sα<br />
Tr<br />
rα rβ<br />
<br />
⎪ '<br />
⎪dψrβ = 1 i + ω ψ' - 1 ψ'<br />
⎪ dt Tr<br />
sβ rα<br />
Tr<br />
rβ<br />
⎩<br />
<br />
Thay i rs theo (2 –2) ta cã ph−¬ng tr×nh m« men:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
3<br />
3 ⎡ s s s 1⎤ 3 ⎡ s s s s 1⎤<br />
mM=- pc ⎢ψ×ψ<br />
2 ⎣r r<br />
(- iL<br />
s m ) (<br />
=- pc ψ×ψ - ψ×iL<br />
Lr ⎥⎦ 2 ⎢⎣ r r r<br />
s m )<br />
Lr ⎥⎦<br />
3 L s s<br />
2 Lr r<br />
( )<br />
= pc m ψ×is (2 – 4)<br />
<br />
* M« h×nh liªn tôc cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha r«to lång sãc trªn hÖ to¹ ®« tùa theo tõ<br />
th«ng r«to( hÖ dq )<br />
T−¬ng tù trªn hÖ to¹ ®é stato ta rót ra ®−îc ph−¬ng tr×nh m« men trong hÖ dq:<br />
3 L 3 L2 (2 – 5)<br />
m M = p c m (ψ r × i sr ) = p c m ψ 'rd i sq<br />
s<br />
2 Lr 2 Lr<br />
T−¬ng tù nh− c¸ch biÓu diÔn trªn hÖ to¹ ®é stato, ta cã hÖ ph−¬g tr×nh (2 – 6) vµ m« h×nh m« t¶ ®éng<br />
c¬ trªn hÖ to¹ ®é ®Æt trªn tõ th«ng r«to nh− trªn h×nh 3<br />
⎧disd 1 1-σ 1-σ 1-σ 1<br />
⎪ dt =-(σT + σT )isd +ω.is sq<br />
+ ψ'rd + .ω.ψ'rq + .Usd<br />
σ.Tr σ σ.Ls<br />
⎪ s r<br />
<br />
⎪disq 1 1-σ 1-σ 1-σ 1<br />
⎪ dt =-ω.i<br />
s sd<br />
- ( + ).isq - .ωψ'rd + .ψ'rq + .Usq<br />
⎪ σTs σTr σ σ.Tr σ.Ls<br />
⎨ '<br />
⎪dψrd = 1 .i - 1 .ψ' +(ω - ω).ψ'<br />
⎪ dt Tr sd Tr rd s rq<br />
<br />
⎪ ' (2 – 6)<br />
⎪dψrq = 1 .i - (ω - ω).ψ' - 1 .ψ'<br />
⎪ dt T sq s rd<br />
Tr<br />
rq<br />
⎩ r<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
H×nh 3. M« h×nh liªn tôc cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha r«to lång sãc trªn hÖ to¹ ®« dq<br />
trong ®ã: Tσ: 1 = 1 +<br />
1 -σ .<br />
Tσ σT s σ Tr<br />
3. KÕt qu¶ nghiªn cøu<br />
3. 1 TuyÕn tÝnh ho¸ m« h×nh ®iÒu khiÓn<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
4<br />
XÐt m« h×nh m« t¶ ®éng c¬ trªn hÖ to¹ ®é dq ta thÊy m« h×nh nµy cã ®é phi tuyÕn m¹nh, ®Ó thuËn<br />
lîi cho viÖc thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn ta ph¶i tuyÕn tÝnh ho¸ m« h×nh ®éng c¬ xung quanh ®iÓm lµm viÖc.<br />
T¹i tr¹ng th¸i x¸c lËp ë ®iÓm lµm viÖc ta cã tèc ®é ωlv, m« men Mlv vµ dßng ®iÖn t¶i ilv. Gi¶ sö hÖ thèng cã<br />
dao ®éng rÊt nhá quanh ®iÓm lµm viÖc th× c¸c ®¹i l−îng nh− ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn, m« men, tõ th«ng, tèc ®é<br />
còng sÏ cã dao ®éng nhá t−¬ng øng lµ ∆Usd, ∆Usq, ∆isd, ∆isq, ∆ψsd, ∆ωs, ∆ωr. Ta viÕt Usd = Usdlv+ ∆Usd, Usq =<br />
Usqlv+ ∆Usq, …Thay tÊt c¶ c¸c ®¹i l−îng trªn vµo hÖ ph−¬ng tr×nh m« t¶ ®éng c¬ trªn hÖ to¹ ®é dq, sau vµi<br />
phÐp biÕn ®æi vµ bá qua c¸c v« cïng bÐ bËc cao ta cã hÖ ph−¬ng tr×nh sau:<br />
⎧ d∆ i sd 1 1-σ ∆ ψ rd 1<br />
⎪ dt = - T .∆ i sd + ∆ ω s .i sqlv + ω slv .∆ i sq + σ .T . L +<br />
σ .L s<br />
.∆ U sd<br />
⎪ σ r m<br />
<br />
⎪ d∆ i sq 1 1-σ ψ 1-σ ∆ ψ rd<br />
⎪ = -∆ ω s .i sdlv - ω slv .∆ i sd - .∆ i sq - .∆ ω . rdlv - .ω lv .<br />
⎪ dt Tσ σ Lm σ Lm<br />
⎪⎪ 1<br />
⎨ + .∆ U sq<br />
⎪ σ .L s<br />
⎪ d∆ ψ rd L 1<br />
⎪ = m .∆ i sd - .∆ ψ rd<br />
⎪ dt Tr Tr<br />
⎪ Lm<br />
⎪0 = .∆ i sq - ∆ ω sl .ψ rdlv - ω sllv .∆ ψ rd<br />
⎪⎩ Tr<br />
3 L<br />
∆m M = .p c . m ( ∆ψ rd .i sqlv +ψ rdlv .∆i sq )<br />
2 Lr<br />
Tõ hÖ ph−¬ng tr×nh ®¹t ®−îc ta cã thÓ thµnh lËp m« h×nh ®éng c¬ trªn hÖ dq nh− trªn h×nh 4.<br />
∆mT<br />
∆Usd 1 Tσ ∆isd Lm ∆ψrd 3. p c .Lm ∆mM (-) p c ∆ωr<br />
isqlv<br />
σ .Ls 1 + Tσ . p 1 + Tr . p 2 Lr J.p<br />
+ + +<br />
1−σ<br />
ψrdlv<br />
σ .Tr .Lm<br />
isqlv<br />
ωsqlv ∆ωs<br />
<br />
isdlv ωslv<br />
(1 − σ )ω rlv ω sllv - ∆ωsl ∆ωr<br />
σ .L m ψ rdlv<br />
(1 − σ )ψ rdlv<br />
- - - - σ .L m<br />
∆Usq 1 Tσ ∆isq Lm<br />
σ .Ls 1 + Tσ . p Tr .ψ rdlv<br />
H×nh 4. M« h×nh liªn tôc cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha r«to lång sãc trªn hÖ to¹ ®« dq<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
5<br />
3. 2 Tæng hîp hÖ thèng ®iÒu khiÓn<br />
ViÖc tæng hîp hÖ thèng ®iÒu khiÓn nh»m môc ®Ých x¸c ®Þnh bé ®iÒu chØnh tèi −u cho hÖ thèng cïng<br />
c¸c th«ng sè cña nã. XÐt ®éng c¬ víi tèc ®é ë d−íi tèc ®é c¬ b¶n, nÕu ®iÒu chØnh m« men ®éng c¬ theo quy<br />
luËt tõ th«ng kh«ng ®æi th× cã ∆Isd = 0, ∆Usd = 0, ∆Ψrd = 0.<br />
M« h×nh tuyÕn tÝnh ho¸ míi sÏ cã d¹ng nh− trªn h×nh 5.<br />
∆mT<br />
∆Usq 1 Tσ ∆isq 3. p c .Lm ∆mM (-) pc ∆ω<br />
ψrdlv<br />
σ .Ls 1 + Tσ . p 2 Lr J.p<br />
(-) (-)<br />
Lm ∆ωr ∆ω<br />
isdlv<br />
Tr .ψ rdlv<br />
∆ωs<br />
<br />
(1 − σ )ψ rdlv<br />
σ .L m<br />
<br />
H×nh 5. M« h×nh tuyÕn tÝnh ho¸ cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha r«to lång sãc trªn hÖ to¹ ®« dq<br />
Dïng c¸c quy t¾c biÕn ®æi s¬ ®å khèi vµ ®Æt:<br />
Tσ.T.ψ Kb 3ψrdlv .pc2 .Lm Kc isdlv.σ.Lm + (1-σ).ψrdlv<br />
B= r rdlv<br />
= , C= = , D=<br />
T.ψ<br />
r rdlv<br />
+ Tσ .Lm.isdlv + Tσ.T.ψ<br />
r rdlv<br />
.p 1 + Tb .p 2Lr .J.p p σ.Lm<br />
1 Tσ .Tr .ψ rdlv 3ψ rdlv .p c2 .L m<br />
Trong ®ã: A = ; Kb = ; Tb = K b ; Kc =<br />
σ.L s Tr .ψ rdlv + Tσ .L m .i sdlv 2L r .J<br />
<br />
<br />
D<br />
<br />
∆ω* ∆I*sq K bd ∆Us (-) ∆isq ∆ω<br />
Rω Risq<br />
1 + Tbd . p<br />
A B C<br />
(-) (-)<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
H×nh 6. M¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn vµ tèc ®é<br />
HÖ thèng ®iÒu chØnh gåm hai m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn Isq vµ m¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é ω<br />
víi c¸c bé ®iÒu chØnh R ω vµ Risq ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh 6.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
6<br />
Bé nghÞch l−u biÕn ®é réng xung PWM cã hµm truyÒn:<br />
K bd<br />
WPWM =<br />
1+Tbd .p<br />
trong ®ã Kb® lµ hÖ sè khuÕch ®¹i, Tb® lµ h»ng sè thêi gian cña m¹ch nghÞch l−u.<br />
Th«ng th−êng Tb® rÊt nhá so víi h»ng sè thêi gian cña m¹ch stato (Tb® = 1ms), nªn khi tæng hîp hÖ<br />
thèng ta cã thÓ coi søc ®iÖn ®éng cña ®«ng c¬ kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh cña m¹ch vßng<br />
dßng ®iÖn Isq. Nãi c¸ch kh¸c cã thÓ bá qua kh©u D trong s¬ ®å h×nh 6. Khi ®ã hµm truyÒn ®¹t cña ®èi t−îng<br />
lµ:<br />
K bd Ke<br />
Soisq = .A.B =<br />
1 + Tbd .p (1 + Tbd .p).(1 + Tb .p)<br />
1<br />
trong ®ã K e = K bd . .K b<br />
σ.Ls<br />
Ta tæng hîp bé ®iÒu chØnh theo tiªu chuÈn tèi −u m«®un :<br />
FIsq<br />
R i sq =<br />
(1 - FIs q ).S 0 Isq<br />
Víi hµm truyÒn ®¹t Fisq lµ<br />
1<br />
FIsq =<br />
1 + 2.τ σ .p + 2.τ 2σ .p 2<br />
trong ®ã τσ = min(Tbd, Tb) = Tbd.<br />
Tõ ®©y t×m ra ®iÒu chØnh Rsq lµ mét kh©u PI.<br />
1 + T b .p<br />
R i sq =<br />
2 K e .T b d .p<br />
§Ó thuËn lîi cho viÖc tæng hîp Rω tiÕp theo ta thay Fisq bëi biÓu thøc gÇn ®óng:<br />
1<br />
FIsq =<br />
1 + 2 .T b d .p<br />
Khi ®ã hµm truyÒn cña ®èi t−îng ®iÒu chØnh cã d¹ng:<br />
Kc<br />
S o ω = FIsq .C =<br />
(1 + 2 T b d .p )p<br />
Bé ®iÒu chØnh tèc ®é ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:<br />
Fω<br />
Rω =<br />
(1 - Fω ).S o ω<br />
Theo tiªu chuÈn tèi −u ®èi xøng th×:<br />
1<br />
Fω =<br />
1 + 4.τ σ .p + 8.τ 2σ .p 2 + 8τ 3σ .p 3<br />
Do qu¸n tÝnh c¬ cña m¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é lµ rÊt lín nªn trong tr−êng hîp nµy ta lÊy τσ = Tc<br />
lµ h»ng sè thêi gian c¬ häc. Tõ ®©y t×m ra bé ®iÒu chØnh Rω lµ mét kh©u PI.<br />
1 + (4 T c + 2 T b d )p<br />
Rω =<br />
8 K C .T C2 .p<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
7<br />
3. 3 M« pháng hÖ thèng ®iÒu khiÓn<br />
Sö dông kÕt qu¶ phÇn tæng hîp hÖ thèng, xÐt hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ theo m¹ch vßng dßng<br />
®iÖn Isq vµ m¹ch vßng tèc ®é ω víi c¸c th«ng sè sau:<br />
C«ng suÊt ®Þnh møc P®m = 2,2 kW, ®iÖn ¸p ®Þnh møc U®m = 380V, tèc ®é ®Þnh møc n®m = 1345 v/ph,<br />
cosϕ = 0,8, ®iÖn trë vµ ®iÖn c¶m m¹ch stato vµ r«to Rs = 2Ω, Rr = 2Ω, Lsσ = 0,16573H, Lrσ = 0, 16573H, Lm =<br />
0,1545H, m« men qu¸n tÝnh J = 0,22kg.m2, sè ®«i cùc pc = 2.<br />
Tõ c¸c th«ng sè trªn ta tÝnh ®−îc c¸c th«ng sè cÇn thiÕt cho m« pháng: t¹i ®iÓm lµm viÖc cã Isdlv =<br />
6A. Khi ®ã ta cã ψrdlv = Lm. Isdlv = 0.927Wb.<br />
§iÖn c¶m m¹ch stato: Ls = Lsσ + Lm = 0,32023H, ®iÖn c¶m m¹ch r«to: Lr = Lrσ + Lm = 0,32023H.<br />
Ls Lr<br />
H»ng sè thêi gian m¹ch stato: Ts = = 0,16012 ; m¹ch r«to: Tr = = 0,16012<br />
Rs Rr<br />
L2m 1 1 1-σ<br />
hÖ sè t¶n tõ σ = 1- = 0,76723 . H»ng sè thêi gian Tσ: = + = 11,20968<br />
L s .L r Tσ σ.Ts σ.Tr<br />
Th«ng sè cña m¹ch nghÞch l−u ®iÒu biÕn ®é réng xung víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Udk = 17,3V, ®iÖn ¸p<br />
ra U = 380V ta cã kÕt qu¶ tÝnh :<br />
380<br />
K bd = = 22<br />
17,3<br />
Chän h»ng sè thêi gian Tbd = 0,001s. VËy hµm truyÒn ®¹t cña kh©u nghÞch l−u:<br />
22<br />
WPWM = .<br />
1+0,001p<br />
Víi h»ng sè c¬ häc: TC = 0.1s, ta cã m« h×nh sau:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
H×nh 7. M« h×nh simulink ®iÒu khiÓn ®éng c¬ theo m¹ch vßng dßng ®iÖn vµ m¹ch vßng tèc ®é<br />
<br />
KÕt qu¶ m« pháng cho ta ®−êng ®Æc tÝnh dßng Isq vµ ®Æc tÝnh tèc ®é nh− trªn h×nh 8 vµ h×nh 9. Ta<br />
nhËn thÊy khi kh«ng t¶i dßng Isq = 0, khi cã t¶i dßng ®iÖn nµy æn ®Þnh ë gi¸ trÞ 12,5A. Do cã bé h¹n chÕ<br />
dßng nªn dßng ®iÖn lín nhÊt chØ ë møc 35A trong giíi h¹n (2,5 ÷ 3)I®m. Thêi gian æn ®Þnh dßng khi kh«ng<br />
t¶i cì 2s vµ khi cã t¶i cì 2,5s.<br />
§−êng ®Æc tÝnh tèc ®é trong c¶ hai tr−êng hîp ®Òu æn ®Þnh ë møc 150 rad/s, nh− vËy tèc ®é ®éng c¬<br />
kh«ng bÞ sôt khi cã t¶i. §iÒu ®ã chøng tá m« men do dßng Isq sinh ra ®ñ lín ®Ó kÐo ®−îc t¶i, thêi gian qu¸ ®é<br />
khi kh«ng t¶i vµ khi cã t¶i ®Òu nhá, ®é qu¸ ®iÒu chØnh nhá.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
8<br />
H×nh 8. §å thÞ dßng Isq vµ tèc ®é khi kh«ng t¶i<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
H×nh 9. §å thÞ dßng Isq vµ tèc ®é khi cã t¶i<br />
<br />
4. KÕt luËn<br />
C¸c ®Æc tÝnh dßng sinh m« men Isq vµ tèc ®é ω mµ ta thu ®−îc cho thÊy hÖ thèng ®iÒu khiÓn lµm viÖc<br />
æn ®Þnh vµ víi chÊt l−îng t−¬ng ®èi cao: thêi gian æn ®Þnh dßng khi kh«ng t¶i cì 2s vµ khi cã t¶i cì 2,5s lµ<br />
thêi gian ng¾n, sè lÇn dao ®éng lµ 2 (nhá h¬n møc cho phÐp lµ 3 lÇn), ®é qu¸ ®iÒu chØnh rÊt nhá so víi møc<br />
cho phÐp 20%. §iÒu ®ã kh¼ng ®Þnh tÝnh −u viÖt cña ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ®éng c¬ ®· ®−îc sö dông.<br />
<br />
Tµi liÖu tham kh¶o<br />
NguyÔn Phïng Quang, 1998. Tù ®éng ®iÒu chØnh truyÒn ®éng ®iÖn xoay chiÒu ba pha. NXB Gi¸o dôc. Hµ<br />
Néi. Trang 23 ÷ 40 .<br />
Bïi §×nh TiÕu,1977. C¬ së truyÒn ®éng ®iÖn tù ®éng. NXB Khoa häc vµ Kü thuËt. Hµ Néi. Trang 567 ÷ 579.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
9<br />