ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG
ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
TRẦN VĂN TỨ

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỰC NGHIỆM
ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU
ROTOR LỒNG SÓC, PHỤC VỤ CHO CÔNG TÁC
ĐÀO TẠO NGHỀ ĐIỆN CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC
LAO ĐỘNG XÃ HỘI – CƠ SỞ SƠN TÂY
Chuyên ngành: kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 60520216
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

1

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay hệ thống truyền động điện xoay chiều đang trở nên
phổ biến và được rất nhiều người quan tâm. Là một giáo viên dạy
nghề điện tôi rất quan tâm đến hệ truyền động điện xoay chiều nói
trên với mục đích nâng cao kiến thức về lĩnh vực này đồng thời góp
phần nâng cao chất lượng đào tạo của nhà trường. Vì vậy tôi chọn đề
tài : "Xây dựng hệ thực nghiệm điều chỉnh tốc độ động cơ xoay
chiều rotor lồng sóc, phục vụ cho công tác đào tạo nghề Điện của
trường đại học Lao động và Xã hội - Cơ sở Sơn Tây“.
2. Mục tiêu của luận văn
Xây dựng hệ thí nghiệm biến tần động cơ xoay chiều phục vụ
cho công tác đào tào nghề điện của trường đại học Lao động và Xã
hội - Cơ sở Sơn Tây.
3. Đối tượng nghiên cứu
- Biến tần 3 pha, Động cơ xoay chiều 3 pha, Điều khiển hệ
Biến tần - động cơ xoay chiều
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Nâng cao được chất lượng đào tạo nghề của nhà trường
Đáp ứng được yêu cầu của thực tế sản xuất
5. Kết cấu của luận văn của luận văn
Chương 1: Mở đầu
Chương 2 : Điều khiển hệ “ Biến tần - Động cơ xoay chiều ba pha“
Chương 3 : Đánh giá hệ thống bằng mô phỏng và thực nghiệm.

* * *
w
, ,
su sv s
i i i
của động cơ xoay
chiều ba pha không nối điểm trung tính:

w
( ) ( ) ( ) 0
su sv s
i t i t i t
  
(2.1)
Có thể được mô tả dưới dạng vectơ i
s
(t) quay trên không gian
với tần số stator f
s
(Hình 2.4):

3

Hình 2.4 Mô t
ả vector dòng điệ
n stator


  
  
 


 


 


 

(2.3)

Hình 2.5:Vetor dòng stator trên hệ tọa độ cố định
αβ và hệ tọa độ quay dq 4

Chuyển sang hệ tọa độ αβ mới là i
sα
và i
sβ
:
 


os sin
sin os
sd s s s s
sq s s s s
i i c i
i i i c
 
 
 
 
 



  


(2.7)
Từ đó ta có:

 
os sin sin os
os sin
s
f
s s s s s s s s s
f s
s s s s s s
i i c i i i c

quayHình 2.7 Cấu trúc kinh điển của hệ TĐĐXCBP điều khiển
kiểu T
4
R 5

CHƯƠNG 3
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG BẰNG MÔ PHỎNG
VÀ THỰC NGHIỆM
3.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống truyền động BĐTS- ĐCKĐB
Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ hệ thống BĐTS- ĐCKĐB

3.3 Kiểm tra chất lượng bằng mô phỏng
3.3.1 Xây dựng mô hình mô phỏng.
3.3.1.1. Sơ đồ mô phỏng toàn hệ thống:
Sơ đồ mô phỏng hệ thống Biến tần – Động cơ xoay chiều ba
pha như hình 3.2 6
A
B
C
+
-
Tm
m
A
B
C
Induction
m achine
Do thi
VBus
Bctrl
VBus*
P_chop
Alpha
VBus_f
Ctrl
DC bus Voltage Controller
Alpha
Bctrl
pulse_outA
B
C
Bridge firing unit
P_chop
Bctrl
Meas.

thr, wr
i
m
Te
Source
m_e
m_m
Out1
Measurem ent list
tp371343
Goto
[tp371345]
From
Tm
Te
m
thr,wr
ASM_mechanics
powersysdom ain
ASM
1
TmHình 3.3: Khối động cơ xoay chiều ba pha 7

3.3.1.3. Khối điều khiển vectơ (vector control)

g
A
B
C
+
-
Tm
m
A
B
C
Induction
machine
VBus
Bctrl
VBus*
P_chop
Alpha
VBus_f
Ctrl
DC bus Voltage Controller
Alpha
Bctrl
pulse_outA
B
C
Bridge firing unit
P_chop
Bctrl
Meas.

lowpass speed filter
-K-
ctrl_sat
N* Ramp N*
Sign
kp
Proportional gain
ki
Integral gain
K Ts (z+1)
2(z-1)
|u|
|u|2
N*
1
N
Speed reference (rpm)
Error (rpm)
Error (rpm)
Voltage ref erence (V)
Frequency ref erence (Hz)
Hình 3.5: Cấu trúc khối điều khiển tốc độ (speed control)

8

1 1.005 1.01 1.015 1.02 1.025 1.03 1.035 1.04 1.045 1.05
-10


9

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
t(s)
n(v/ph)
n
ndat

Hình 3.8 : Mô men điện từ ở tần số 50HZ
0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15

20
40
60
80
100
t(s)
m(Nm)

Hình 3.11: Mômen điện từ của động cơ ở tần số 15HZ
3.3.2.2. Động cơ làm việc có tải:
- Tần số 50 Hz 11

1 1.005 1.01 1.015 1.02 1.025 1.03 1.035 1.04 1.045 1.05
-15
-10
-5
0
5
10
15

Hình 3.12: Điện áp đặt vào động cơ ở tần số 50HZ có tải

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
-200
0
200

-10
-5
0
5
10
15

Hình 3.15: Điện áp đặt vào động cơ ở tần số 15HZ có tải 13

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
-100
0
100
200
300
400
500
t(s)
n(v/ph)

Hình 3.16: Tốc độ của động cơ ở tần số 15HZ có tải
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
-10
0
10
20
30

Hình 3.18: Mô hình thí nghiệm điều khiển mức, nhiệt độ
và lưu lượng

15Hình 3.20: Giao diện trong thí nghiệm điều khiển

Hình 3.21 Giao diện kết quả thí nghiệm điều khiển 16

Hình 3.22: Kết quả thí nghiệm thí nghiệm tần số 25Hz
3.4.2. Giới thiệu về các thiết bị của mô hình thực nghiệm:
Các thiết bị thí nghiệm được lấy từ danh mục các thiết bị thí
nghiệm của khoa điện trường ĐHKTCN.
3.4.3. Kết quả thí nghiệm
3.4.2.1. Kết quả 01
Thực hiện thí nghiệm tần số thay đổi từ 50 Hz xuống 25 Hz (có tải)
khi bộ điều khiển PID có các tham số : Kp = 2; K
I
= 20; K
D
= 0,1.

Thực hiện thí nghiệm với tần số thay đổi từ 50Hz xuống 25 Hz

chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ.

18

CHƯƠNG IV : THỰC TRẠNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO
TẠO NGHỀ ĐIỆN CỦA CƠ SỞ SƠN TÂY - TRƯỜNG ĐẠI
HỌC LAO ĐỘNG VÀ XÃ HỘI.
4.1.1. Quá trình hình thành và phát triển của Cơ sở Sơn
Tây.
Ngày 13 tháng 9 năm 2006, Bộ trưởng Bộ Lao động - Thương
binh và Xã hội đã có Quyết định số 1269/QĐ-LĐTBXH về việc sáp
nhập Trường Kỹ nghệ I vào Trường Đại học Lao động - Xã hội. Cơ
sở tại Sơn Tây vẫn tiếp tục thực hiện nhiệm vụ đào tạo trình độ cao
đẳng nghề và trung cấp nghề.
Ngày 18 tháng 12 năm 2006, Bộ trưởng Bộ Lao động -
Thương binh và Xã hội đã có Quyết định số 1911/QĐ-LĐTBXH về
việc thành lập Cơ sở Sơn Tây thuộc trường Đại học Lao động - Xã
hội.
Nhiệm vụ chính của Cơ sở Sơn Tây là đào tạo nhân lực có
trình độ cao đẳng nghề, trung cấp nghề và sơ cấp nghề đáp ứng yêu
cầu xã hội.

4.2. Chương trình đào tạo nghề điện công nghiệp.
Chương trình đào tạo được kết hợp giữa lý thuyết và thực hành
Gồm 34 mô đun trong đó mô đun 26 Truyền động điện
Thời gian mô đun: 150giờ; (Lý thuyết: 60 giờ; Thực hành: 90 giờ)
Bài 8 : Bộ biến tần (Thời gian: 20 giờ)

f

i
a

i
b

U

ĐCA

U
dc
Driver NL
PWM

-


I
S
a
,S
b
,S
c
B

C


L1

L
2

L
3

U

V

W
BRA
KEW

6

7

8

9

10

1
1
5

Các bước thực hiện phương pháp này như sau:
(1). Kiểm tra các đầu nối cấp nguồn cho biến tần và các đầu
nối ra động cơ, các thiết bị điện.
(2). Nối đầu nối điều khiển số 9 tới đầu nối 5 thông qua công
tắc thứ nhất ( gọi là DIN 1). Công tắc này sẽ có chức năng
chạy/dừng động cơ.
(3). Nối đầu nối điều khiển số 9 tới đầu nối 6 thông qua công
tắc thứ hai ( gọi là DIN 2). Công tắc này sẽ có chức năng tăng/giảm
tốc độ động cơ một tẩn số cố định ( gọi là tần số cố định 2).
(4). Nối đầu nối điều khiển số 9 tới đầu nối 7 thông qua công
tắc thứ ba ( gọi là DIN 3). Công tắc này sẽ có chức năng tăng/giảm
tốc độ động cơ một tẩn số cố định .( gọi là tần số cố định 3).
(5). Nối đầu nối điều khiển số 9 tới đầu nối 8 thông qua công
tắc thứ tư (gọi là DIN 4). Công tắc này sẽ có chức năng tăng/giảm
tốc độ động cơ một tẩn số cố định ( gọi là tần số cố định 4).
(6). Lắp vỏ biến tần và đóng nguồn cấp điện cho biến tần.
(7). Đặt thông số P00304 đúng như bảng công suất trên động cơ.
(8). Đặt P0010 = 0 để cài đặt các thông số của đầu vào DIN.
(9). Đặt P0700 = 2 để xác định các tần số làm việc ( DIN2,
DIN3, DIN4).
(10). Đặt P1000 = 3 để chọn điểm đặt tần số cố định.
(11). Đặt P0701 = 1 để xác định chức năng của DIN1 là điều
khiển động cơ quay theo chiều kim đồng hồ
(12). Đặt P0702 = 15 xác định chức năng của DIN2 là tần số
cố định 2. 21

(13). Đặt P0703 = 15 xác định chức năng của DIN3 là tần số

Hình 5.6: Mô hình điều khiển động cơ 22

Cài đặt chế độ điều khiển vector
(1). Kiểm tra các đầu nối cấp nguồn cho biến tần và các đầu
nối ra động cơ, các thiết bị điện.
(2). Bật Aptomat trên bàn thí nghiệm. Ấn nút START để cấp
điện cho bộ biến tần
(3). Đặt thông số P0003 = 3 để cho tất cả các thông số của bộ
biến tần có thể điều chỉnh được.
(4). Đặt các thông số P0304-P0311 theo đúng bảng công suất
động cơ.
(5). Lựa chọn chế độ điều khiển vector (P1300 = 20)
(6). Đảm bảo động cơ đang mát và lệnh RUN. Việc xác định
tự động chỉ xẩy ra trong lần đầu khởi động khi P1300 đạt tới 20.
Việc ngắt quá trình tự động kiểm tra bằng cách ngắt nguồn hoặc hủy
lệnh RUN có thể gây ra lỗi và kiểm tra tự động sẽ được lặp lại. Nếu
các thông số động cơ thay đổi thì việc kiểm tra tự động cũng được
thực hiện lại.
(7). Giống như mọi hệ thống điều khiển, điều khiển vector
cũng cần được ổn định nhờ việc đặt thông số giới hạn khuếch đại tỷ
lệ (P1470) và khuếch đại tích phân (P1472). Các giá trị thực và giá
trị đặt được xác định bằng cách kiểm tra, tuy nhiên thường cài đặt
như sau:
(8). Đặt P1452 = 4ms, hằng số thời gian của bộ lọc PT1 dùng
để cản dịu sai số của khâu điều khiển tốc độ khi làm việc ở chế độ
vectơ không sensor (SLVC). Việc giảm giá trị này làm tăng chất
lượng động của quá trình điều chỉnh tốc độ. Nếu đặt ở giá trị thấp