Download miễn phí Đề tài Nghiên cứu điều khiển biến tần khi các thiết bị nâng hạ làm việc ở chế độ hãm tái sinh
MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan 1
Mục lục 2
Danh mục các ký hiệu 5
Danh mục các bảng 7
Danh mục các hình vẽ, đồ thị 8
MỞ ĐẦU 13
Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TRONG CÁC CƠ CẤU NÂNG HẠ 15
1.1. Giới thiệu về cơ cấu nâng hạ 15
1.1.1. Cơ cấu nâng hạ 15
1.1.2. Các thành phần chính trong cơ cấu nâng hạ 15
1.1.3. Phân loại 16
1.2. Cơ sở lý thuyết tính toán cho cơ cấu nâng hạ 17
1.2.1. Các thông số cơ bản của cơ cấu nâng hạ 17
1.2.2. Tính toán tham số cơ bản của truyền động cơ cấu nâng hạ 18
1.3. Khái quát về hệ thống điều khiển truyền động điện cho cơ cấu nâng hạ 19
1.3.1. Một số yêu cầu cho hệ thống điều khiển truyền động cơ cấu nâng hạ 19
1.3.2. Các hệ truyền động cho cơ cấu nâng hạ 22
1.3.3. Các dạng đặc tính cơ của hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ cho cơ cấu nâng hạ 23
Chương 2 - NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA BIẾN TẦN - ỨNG DỤNG BIẾN TẦN TRONG CÁC CƠ CẤU NÂNG HẠ 29
2.1. Nguyên lý làm việc của biến tần ba pha 29
2.1.1. Sơ đồ cấu trúc của biến tần ba pha nguồn áp 29
2.1.2. Nguyên lý điều khiển biến tần ba pha nguồn áp bằng phương pháp điều chế độ rộng xung 31
2.1.3. Nguyên lý điều khiển biến tần ba pha nguồn áp bằng phương pháp điều chế vector không gian 32
2.2. Ứng dụng biến tần trong các cơ cấu nâng hạ 40
Chương 3 - TRẢ NĂNG LƯỢNG VỀ NGUỒN Ở CHẾ ĐỘ HÃM TÁI SINH TRONG HỆ THỐNG BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 41
3.1. Tổng quan về động cơ không đồng bộ 41
3.1.1. Cấu tạo 41
3.1.2. Nguyên lý hoạt động 42
3.1.3. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ 42
3.1.4. Động cơ không đồng bộ khi hoạt động ở chế độ hãm tái sinh 43
3.2. Trả năng lượng về nguồn trong hệ thống biến tần – động cơ không đồng bộ 48
3.2.1. Trao đổi công suất giữa lưới và tải đối với truyền động biến tần động cơ xoay chiều 48
3.2.2. Chỉnh lưu PWM 50
3.2.3. Các phương pháp điều khiển chỉnh lưu PWM 56
3.2.4. Cấu trúc điều khiển theo phương pháp DPC 66
3.2.5. Cấu trúc điều khiển theo phương pháp VOC 69
3.3. Hệ thống biến tần dùng chỉnh lưu PWM - động cơ không đồng bộ: 73
3.3.1. Xây dựng thuật toán VF-DPC trên Simulink 77
3.3.2. Xây dựng thuật toán DTC trên Simulink 81
3.4. Các kết quả mô phỏng đạt được với hệ thống biến tần dùng chỉnh lưu PWM - động cơ không đồng bộ 84
3.5. Phân tích chất lượng của dòng năng lượng phản hồi về lưới 91
3.5.1. Một số tham số để đánh giá chỉnh lưu đối với lưới 91
3.5.2. Kết quả phân tích sóng hài của năng lượng phản hồi 94
Chương 4 - XÂY DỰNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 107
4.1. Giới thiệu về card điều khiển 1103 của hãng dSPACE 107
4.2. Quá trình xây dựng mô hình thực nghiệm 111
4.2.1. Xây dựng phần cứng 111
4.2.2. Xây dựng phần mềm 117
4.2.3. Các kết quả đạt được 119
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 121
TÀI LIỆU THAM KHẢO 123
http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2013-02-20-de_tai_nghien_cuu_dieu_khien_bien_tan_khi_cac_thie.s9JQFL4lVz.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-3427/Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
c công thức tính toán sau để tính các giá trị Up, Ut.
* Ở góc phần sáu S1/ góc phần tư Q1:
* Ở góc phần sáu S2
- Góc phần tư Q1:
- Góc phần tư Q2:
* Ở góc phần sáu S3
- Góc phần tư Q2:
* Ở góc phần sáu S4
- Góc phần tư Q3:
* Ở góc phần sáu S5
- Góc phần tư Q3:
- Góc phần tư Q4:
* Ở góc phần sáu S6
- Góc phần tư Q4:
Khi có các giá trị Up và Ut áp dụng các công thức đã nêu ở trên ta tính được thời gian Tp và Tt.
Nhận xét:
Các công thức tính và ở trên có thể đưa về ba công thức tổng quát sau:
Công thức a:
Công thức b:
Công thức c:
Để lựa chọn đúng công thức cần tính ta phải biết vị trí của Us bằng cách xét dấu của và để tìm góc phần tư của Us. Biểu thức b sẽ đổi dấu khi Us đi qua biên giới giữa hai góc phần sáu. Xét dấu của b để xác định xem Us nằm ở góc phần sáu nào.
Với thuật toán điều chế vectơ không gian cho phép ta tạo ra điện áp cung cấp cho động cơ không đồng bộ một cách linh hoạt cả về biên độ, tần số cũng như góc pha, người sử dụng có thể sử dụng bất kỳ thuật toán điều khiển nào từ thuật toán đơn giản đến những thuật toán phức tạp (tùy theo mong muốn về chất lượng điều khiển) để điều khiển cho động cơ.
2.2. Ứng dụng biến tần trong các cơ cấu nâng hạ
Biến tần hiện nay được sử dụng rất phổ biến trong các cơ cấu nâng hạ nói chung, trong hầu hết thang máy nói riêng và trong rất nhiều ngành sản xuất khác vì các ưu điểm nổi bật của nó:
Sử dụng cho động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc có kết cấu chắc chắn và giá thành rẻ làm giảm giá thành lắp đặt hệ thống và giảm chi phí hoạt động, bảo dưỡng trong khi vẫn đảm bảo các yêu cầu hoạt động của hệ thống.
Có thể thay đổi vận tốc vô cấp một cách êm dịu cho động cơ xoay chiều mà các phương pháp điều khiển thuyển thống không thực hiện được. Linh hoạt thay đổi vận tốc động cơ theo các giá trị được đặt trước đáp ứng tốt quy trình hoạt động của hệ thống.
Đáp ứng được các yêu cầu khắt khe về điều khiển tương đương với các hệ truyền động một chiều vốn có cấu tạo phức tạp, giá thành cao và chi phí bảo dưỡng lớn.
Có thể tiết kiệm năng lượng trong một số quy trình làm giảm chi phí vận hành, bảo dưỡng và chi phí sản xuất đồng thời tăng tuổi thọ cho động cơ và các thiết bị khác trong hệ thống.
Chương 3
TRẢ NĂNG LƯỢNG VỀ NGUỒN Ở CHẾ ĐỘ HÃM TÁI SINH TRONG HỆ THỐNG BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
3.1. Tổng quan về động cơ không đồng bộ
3.1.1. Cấu tạo
Cấu tạo động cơ không đồng bộ bao gồm hai phần là rôto và stato:
- Stato (phần cảm): Là phần đứng yên trong động cơ, có cấu tạo gồm ba cuộn dây đặt lệch nhau 1200, ba cuộn dây khi được nối với nguồn điện xoay chiều ba pha sẽ sinh ra một từ trường quay trong không gian.
Usc
Rôto
Usa
Usb
Stato
- Rôto (phần ứng): Có cấu tạo là những thanh dẫn được nối với nhau bằng hai vòng ngắn mạch (rôto lồng sóc) hay hay được quấn bằng dây đồng cách điện (rôto dây quấn) trong các rãnh của lõi thép trục rôto. Đối với động cơ dây quấn, các đầu cảu dây quấn được đưa ra ngoài qua vành góp để đấu điện trở phụ nhằm cải thiện chức năng khởi động và điều chỉnh tốc độ động cơ. Để cải thiện chức năng khởi động cho động cơ rôto lồng sóc, rôto thường được cấu tạo rãnh sâu, rãnh kép so với tâm trục hay sử dụng các thiết bị phụ trợ như khởi động qua cuộn kháng, điện trở phụ, khởi động mềm…
Hình 3.1. Mô hình động cơ không đồng bộ ba pha
3.1.2. Nguyên lý hoạt động
Động cơ không đồng bộ họat động theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Khi cấp cho stato nguồn điện xoay chiều ba pha thì dây quấn stato sẽ sinh ra một từ trường quay với tốc độ ω = 2πfs (fs là tần số nguồn cung cấp). Từ trường quay này quét trên dây quấn rôto và cảm ứng trên nó một sức điện động, khi dây quấn rôto được khép kín mạch sẽ tạo nên dòng điện. Từ thông do rôto và stato tạo nên sẽ tương tác với dòng điện rôto tạo nên mômen điện từ làm rôto quay. Tốc độ quay n của rôto luôn nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường stato n1. Nhờ có sự chuyển động tương đối giữa rôto và từ trường quay mà duy trì dòng điện rôto và mômen quay. Vì tốc độ của rôto khác với tốc độ của từ trường quay stato nên gọi là động cơ không đồng bộ.
Đặc trưng cho động cơ không đồng bộ ba pha là hệ số trượt:
(3.1)
(3.2)
Trong đó:
n1: Tốc độ quay của từ trường
n: Tốc độ quay của rôto động cơ
pc: Số đôi cực từ của động cơ
3.1.3. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ
Đặc tính cơ là đường đặc tính quan hệ giữa tốc độ và mômen của động cơ, được xây dựng dựa trên phương trình:
(3.3)
(3.4)
Với r1, r’2: điện trở stato và rôto quy đổi về mạch stato
Đối với động cơ công suất lớn có thể tính gần đúng:
(3.5)
Khi đó, hệ số trượt và mômen tới hạn tính bằng:
n
M
n1
Mth
Mc
nđm
(3.6)
Hình 3.2. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ
3.1.4. Động cơ không đồng bộ khi hoạt động ở chế độ hãm tái sinh
Chế độ hãm tái sinh của động cơ không đồng bộ xảy ra khi tốc độ của rôto động cơ lớn hơn tốc độ của từ trường quay stato. Lúc này động cơ tiêu thụ công suất phản kháng từ lưới (để tạo ra từ trường quay) và phát trả công suất tiêu thụ về lưới. Có hai trạng thái xảy ra với hiện tượng này:
Động cơ hoạt động với mômen cản mang dấu âm (nghĩa là mômen cản cùng chiều với với chiều quay rôto động cơ). Khi đó tải sẽ kéo rôto của động cơ quay nhanh hơn tốc độ của từ trường quay stato gây ra hiện tượng hãm tái sinh.
Khi đang hoạt động ở tốc độ n nào đó, nếu ta giảm tốc độ của động cơ bằng cách giảm tần số nguồn cấp (trong điều khiển vòng hở không có phản hồi) hay giảm tốc độ đặt (trong điều khiển vòng kín theo một luật điều khiển nào đó). Quá trình động cơ giảm tốc cũng là quá trình có tốc độ rôto lớn hơn tốc độ quay của từ trường stato và cũng xảy ra quá trình hãm tái sinh.
Trong hình 3.3 mô tả trạng thái hãm tái sinh của động cơ khi tốc độ của rôto lớn hơn tốc độ từ trường quay stato.
n
M
n>nđb1
Mth
Mc>0
Nt1
Mc<0
Nt2
Nt3
Nt4
f1
f2
f3
f4
n>nđb2
n>nđb3
n>nđb4
Hình 3.3. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ở chế độ hãm tái sinh
Khi tốc độ của rôto động cơ lớn hơn tốc độ đồng bộ tại một tần số fn nào đó thì chế độ hãm tái sinh của động cơ xảy ra (do mômen cản mang dấu âm hay khi chuyển đổi từ tần số cao sang tần số thấp). Ta tiến hành khảo sát thay đổi công suất và quan hệ điện từ bên trong động cơ không đồng bộ khi xảy ra quá trình hãm tái sinh bằng mô hình trong simulink như sau:
Hình 3.4. Mô hình mô phỏng hãm tái sinh trong Simulink
Tiến hành mô phỏng với động cơ không đồng bộ ba pha lòng sóc có các thông số được khai báo như sau:
Hình 3.5. Hộp thoại khai báo thông số cho động cơ không đồng bộ.
Ta tiến hành cấp cho động cơ bước nhảy mômen từ dương sang âm với giá trị ban đầu là 7N.m, sau thời gian ổn định vận tốc ta đảo chiều mômen có giá trị -7N.m tạo ra hãm tái sinh tại thời điểm 0,6s. Chạy mô hình mô phỏng cho...
