Download miễn phí Đề tài Nghiên cứu hệ thống điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha dùng biến tần dựa theo nguyên tắc tựu từ thông roto
Sơ lược:
Nghiên cứu và khảo sát hệ thống cân bằng định lượng của nhà máy xi măng Lưu XáPhần I: Tổng quan về động cơ không đồng bộ và các phương pháp điều chỉnh tốc độ.
Phần II. Mô tả các đại lượng ba pha của ĐCKĐB rotor lồng sóc.
Phần III. Mô hình liên tục của ĐCKĐBBP rotor lồng sóc.
Phần IV. Mô hình gián đoạn của động cơ xoay chiều ba pha.
Phần V. Điều chế biến tần trên cơ phương pháp điều chế vector không gian.
Phần VI. Các vấn đề tựa theo từ thông rotor, đo đạc giá trị thực và xác định
Phần VII. Thiết kế bộ điều chỉnh dòng stator có đáp ứng tức thời.
Phần VIII. Các bộ điều chỉnh vòng ngoài.
Phần IX. Ví dụ thực tiễn - Lập trình tính thời gian đóng ngắt van.
Giáo viên hướng dẫn: Lê Xuân Quí
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp # " Bộ môn đo l−ờng vμ điều khiển
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Đức Quyền
Trang 72
Trong đó Tψ : Là chu kỳ điều chỉnh của ĐCTT
Tr : Là hằng số thời gian rotor
Với sai lệch điều chỉnh đ−ợc định nghĩa nh− sau Xψ(k) = ψ′*rd (k) -
ψ′d(k) (8.5) đồng thời với i*Sd lad đại l−ợng đầu ra của Rψ , ta thu đ−ợc công
thức tính cho thuật toán ĐCTT có thể dùng trực tiếp để viết phần mềm nh−
sau:
i*sd(k) = vψ[xψ(k) -Dψxψ(k-1)]+ i*sd(k-1) (8.6)
Trong các công thức trên giá trị thực ψ′rd là giá trị không đo trực tiếp
đ−ợc mà chỉnh tính đ−ợc nhờ mô hình hay khâu quan sát. Nh− mọi khâu
điêu khiển ở đây ta phải giải quyết vấn đề giới hạn đại l−ợng đầu ra của
khâu ĐCTT có nghĩa là giới hạn i*sd.. Lý do rất đơn giản biến tần không thể
cung cấp dòng lớn tuỳ ý, dòng ra đã bị khả năng dẫn tối đa của van hạn
chế. Một mặt ta có khả năng áp dụng cách ngừng khâu tích phân kinh điển
mặt khác ta có thể dựa theo giải pháp xử lý đã đ−ợc sửm dụng cho ĐCD.
Theo ph−ơng pháp đó: Nếu ở nhịp thứ (k) đại l−ợng đầu ra i*sd đi vào
giới hạn ph−ơng trình (8.6) có dạng :
i* sdr (k) = vψ[xψc(k) - Dψxψ(k-1)]+i*sd(k-1) (8.7)
Các chỉ số phụ r, c đã đ−ợc định nghĩa ở công thức(7.44). trừ (8.6 )và
(8.7) cho nhau ta thu đ−ợc công thức để sửa sai lệch điều chỉnh.
xψc(k)= xψ(k)-1/ vψ [i*sd(k) -i* sdr(k)] (8.8)
Công thức 8.8 chỉ có hiệu lực khi tồn tại chênh lệch giữa i*sdvà i
*
sdr
lúc đó giá trị do (8.8) cung cấp sẽ đ−ợc (8.6) sử dụng ở nhịp điệu kế tiếp.
Ph−ơng poháp điều chỉnh tên còn đ−ợc áp dụng cho khâu ĐCTĐQ nếu nh−
khâu đó tiềm ẩn giá trị tích phân.
iii. Các bộ điều chỉnh tốc độ quay, điều chỉnh vị trí.
Mục đích của ph−ơng pháp T4R là thông qua việc chuyển toạ độ quan
sát từ hê tạo độ gắn liền 3 pha a_b_c cố định với stator sang hệ toạ độ 2
pha x_y quay đồng bộ với vector từ thông rotor ψr có trục thực đồng h−ớng
với vector từ thông is. Ta có thể phân tích is thành 2 thành phần, thành phần
kích từ isdvà thành phần tạo mômel quay isq với sự dúp đỡ của khâu điều
chỉnh dòng ta còn có khả năng áp đặt hai thành phần đó độc pập nhau và ”
gần nh− không thể”. Bằng kết quả đo ĐCKĐB lúc này có chức năngđiều
chỉnh gần giống nh− dòng phần ứng . đối với các khâu điều khiển /điều
chỉnh truyền đạt cơ học việc thiết kế hệ thống lúc này trở lên đơn giản rất
nhiều .
Ta xét tr−ờng hợp ĐCKĐB với cơ cấu ghép cứng giữa động cơ và
phụ tải có thể bao gồm cả ĐCTĐQ ,ĐCG (ĐCVC) hay chỉ dùng một trong
hai khâu. Đối với các hệ có cơ cấu ghép cứng nh− trên ĐCTĐQ chỉ cần có
đặc tính PID hay PI là đủ. Khâu ĐCG th−ờng là khâu (P) .hệ thống kể cả
ĐCKĐB và ĐCĐB, ĐCD có thể đ−ợc mô tả đầy đủ bằng cấu trúc sau .
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp # " Bộ môn đo l−ờng vμ điều khiển
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Đức Quyền
Trang 73
Hình(8.2) Cấu trúc hệ TĐKĐB vói phần cơ ghép cứng và dúng khâu ĐCD
với thời gian đáp ứng nhỏ có thể bỏ qua .
Với giả thiết ψ′rd là khôg đổi ta có dễ dàng thu đ−ợc từ hình (8.2).
hàm truyền đạt sau đây trên không gian Laplace.
ω(P)/ ω*r (k) = ϕ2rd 2
3
rR
1
.
ip
1
MpT
1
= p2c (8.9)
Trong đó hằng số thời gian có TM đ−ợc tính theo công thức .
TM = 2jRr/ 3ψ2rdpc2 (8.10)
Hàm truyền đạt trên có dạng hoàn toàn t−ơng tự nh− hệ ĐCMC việc
thết kế ĐCTĐQ cũng nh− khâu ĐCG không có gì khác biệt so với ĐCMC.
T−ơng tự ta rễ dàng xây dựng hàm truyền đạt cho hệ dùng ĐCĐB. Ngay cả
hệ thống cơ có dạng phức tạp dạng mềm, dễ dao động cũng không có gì
khác biệt giữa TĐĐMC và TĐĐXCBP .
Đến đây việc khảo xát thiết kế hệ truyền động điện xoay chiều ba pha
điều chỉnh tần số ĐCKĐB dùng để điều khiển vector -nhiệm vụ cơ bản của
đồ án về cơ bản đã hoàn thành.
ω ω*
ωr
ϑ
*
isq
ĐCG&ĐCV
T
ĐCTĐ
Q
ω
Tr
pc
pi
ϑ
m +1
m T
3pcL
2
r
2L
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp # " Bộ môn đo l−ờng vμ điều khiển
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Đức Quyền
Trang 74
Phần IX
Ví dụ thực tiễn-lập trình tính thời
gian đóng ngắt van
* Ví dụ sử dụng vi xử lý tín hiệu TMS 320C25 và vi điều chỉnh
SAB 167
Bản chất của ĐCTKG là khâu ghép nối công nghệ giữa thiết bị điều
khiển/ điều chỉnh gián đoạn với đối t−ợng điều khiển/ điều chỉnh gián đoạn.
(vi tính/ vi xử lý với biến tần/ động cơ). Tr−ớc khi đi vào ví dụ chi tiết ta
quy −ớc một số điều sau:
-Để tránh đi lùi lại so với tốc độ phát triển của khoa học kỹ thuật ví
dụ trong mục này nhằm phục vụ chủ yếu đối t−ợng van: IGBT,MOSFET của
giữa thập kỷ 90 lả các van có cơ chế bảo vệ tổ hợp ngay trên phiến dẫn.
Trong công thức tính do đó không cần quan tâm đến bù tD . Mặt khác sai số
gây nên do bỏ qua bù tD là nhỏ để không phải tính đến chúng mà không hề
ảnh h−ởng đến chất l−ợng hệ thống.Các thành phần điện áp đ−ợc chuẩn hoá
bởi giá trị tối đa 2uMC / 3 trong công thức 5.1 nh− sau:
usαN = usα /(2uMC/3) ; usβN = usβ /(2uMC/3) (9.1a, b)
Việc chuẩn hoá nhằm chuyển các phần tử điện áp thành các đại
l−ợng tính toán không đơn vị với giá trị nằm trong khoảng từ 0...1 . Lúc này
các đại l−ợng đó không mang ý nghĩa điện áp ban đầu nữa chúng chỉ đặc
tr−ng cho độ mở của biến tần. Do đó có thể diễn đạt đ−ợc bằng lời nh− sau:
Khi điện áp mạch một chều uMC thấp biến tần sẽ phải mở nhiều hơn khi uMC
lớn để đạt đ−ợc cùng một điện áp nh− nhau. D−ới đây là biểu đồ tính tổng
quát của thuật toán ĐCVTKG.
Nhập số liệu uSα và uSβ
Tính a,b theo các công thức (5.8a,b,c)
USP < 0 ?
Sai Đúng
uSα < 0 ? uSβ < 0 ?
Sai ↔ Q1 Đúng ↔ Q2 Đúng ↔ Q3 Sai ↔ Q4
Sai
S1
Đúng
S1/ Q1
Đúng
S2/ Q2
Sai
S3
Sai
S4
Đúng
S5/ Q3
Đúng
S5/ Q4
Sai
S6
Tính thời gian đóng ngắt van theo công thức
Chuẩn bị sẵn phu hợp với phần cứng
Xuất số liệu về thời gian đóng ngắt van
Biểu đồ tính tổng quát của thuật toán ĐCVTKG.
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp # " Bộ môn đo l−ờng vμ điều khiển
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Đức Quyền
Trang 75
*Ví dụ sử dụng hệ vi xử lý kép dùng vi điều chỉnh SAB
C167và vi xử lý tín hiệu TMS 320C25.
SAB C167 là vi điều chỉnh ra đời sau do đó đ−ợc cải tiến rất nhiều
nhằm mục đích phục vụ tốt hơn các nhiệm vụ điều khiển, điều chỉnh trong
công nghiệp cấu trúc cơ bản đ−ợc giới thiệu trong hình (5.6a). Trong hệ đó
nhiệm vụ của hai vi xử lý đ−ợc phân chia nh− sau:
-Vi xử lý tín hiệu TMS 320C25 thực hiện các bài toán điều khiển với
thời gian thực, phục vụ mục đích chế ngự động cơ.
-Vi điều chỉnh SAB C167, bên cạnh nhiệm vụ dùng hệ thống thanh
ghi điều chế để xuất thời gian đóng ngắt van biến tần động cơ do TMS
320C25 tính, thực hiện toàn bộ các bài toán cấp trên và khâu đối thoại với
thế giới bên ngoài.
Máy đo tốc
độ quay
Mạch điều khiển Máy
tính
Khâu
ghép nối
SAB
C167
Tầng
đệm
RAM
TMS
320C25
=
3∼
M
3∼ ĐCXCBP
Hình 5.6a Cấu trúc cơ bản của hệ truyền động dùng vi xử lý
kép SAB C167 và TMS 320C25.
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp # " Bộ môn đo l−ờng vμ điều khiển
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Đức Quyền
Trang 76
C167 có 4 thanh ghi đồng hồ PT0...PT3 ở chế độ điều chế đói xứng,
bốn thanh ghi đó về bản chất là 4 bộ đếm tiến lùi. Khi đã đếm tiến, sau đó
lùi về tới 0, PT0... PT3 sẽ tự động nhận giá trị tối đa cho chu kỳ mới từ 4
thanh ghi chu kỳ PP0...PP3. Để điều chế điện áp ta chỉ cần 3 trong 4 của
mỗi loại thanh ghi kể trên hình (5.6b). Ta thấy rằng để đạt đ−ợc chu kỳ đếm
tiến, đếm l
download.....
