- 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ. - Giới thiệu chung về động cơ không đồng bộ (ĐCKĐB. - Cấu tạo động cơ không đồng bộ. - Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ. - 7 1.5.Các phương pháp điều khiển ĐCKĐB. - Điều khiển điện áp stator. - 11 1.5.2 Điều khiển điện trở rotor. - Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ bằng các bộ biến tần. - 17 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ. - 18 2.1.Véc tơ không gian và hệ tọa độ tĩnh. - Chuyển mô hình trong tọa độ abc sang mô hình trong tọa độ dq. - Hệ phương trình cơ bản của động cơ. - Mô hình của ĐCKĐB trong hệ tọa độ αβ. - Mô hình trạng thái của ĐCKĐB trong hệ tọa dq. - 29 CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN VÉC TƠ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ . - 33 3.1.Nguyên lý điều khiển. - Cấu trúc hệ thống điều khiển véctơ động cơ không đồng bộ. - 34 Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật 3.4. - Các phương pháp điều khiển véc tơ ĐCKĐB. - 36 3.4.1 Điều khiển véc tơ gián tiếp. - Điều khiển véc tơ trực tiếp. - Ước lượng từ thông dùng mô hình điện áp của động cơ. - Ước lượng từ thông dùng mô hình dòng điện của động cơ. - So sánh hai phương pháp điều khiển véc tơ gián tiếp và trực tiếp. - Mô hình tuyến tính hoá của động cơ. - Mô hình tuyến tính hoá nhánh điều khiển mômen. - Mô hình tuyến tính hóa nhánh điều khiển từ thông. - Các thông số động cơ. - Xây dựng mô hình toàn hệ thống. - Kết quả mô phỏng với phương pháp điều khiển véc tơ Qúa trình khởi động và đưa tải vào hệ thống . - 77 Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. - Cấu tạo của động cơ không đồng bộ. - Cấu tạo rotor dây quấn. - 6 Hình 1.4.Cấu tạo rotor lồng sóc. - 6 Hình 1.5.Sơ đồ thay thế một pha của ĐCKĐB ba pha. - 19 Hình 2.3.Biểu diễn dòng stator dưới dạng véc tơ không gian. - Mô hình liên tục của ĐCKĐB trong hệ tọa độ stato cố định αβ trong trường hợp cấp bằng biến tần nguồn áp. - Mô hình liên tục của ĐCKĐB trên hệ tọa độ stator cố định αβ trong trường hợp cấp bằng biến tần nguồn dòng. - Mô hình tổng quan của ĐCKĐB trong không gian trạng thái. - Mô hình trạng thái của ĐCKĐB minh họa bởi các ma trận con. - Mô hình ĐCKĐB 3 pha trên hệ tọa độ dq. - 31 Hình 2.10. - Mô hình ĐCKĐB trên hệ tọa độ dq trong trường hợp cấp bằng biến tần nguồn dòng Hình 3.1. - Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển véc tơ. - Sơ đồ cơ bản của một động cơ một chiều kích từ độc lập. - Đồ thị góc pha của phương pháp điều khiển véc tơ gián tiếp. - Sơ đồ tính góc quay của từ trường theo phương pháp điều khiển véctơ gián tiếp. - Đồ thị góc pha của phương pháp điều khiển véctơ trực tiếp. - 39 Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Hình 3.8. - Cấu trúc hệ điều khiển véc tơ trực tiếp sử dụng bộ quan sát từ thông. - Mô hình điện áp ước tính từ thông. - 42 Hình 3.10. - Mô hình dòng điện ước tính từ thông rotor. - 43 Hình 3.11. - Mô hình tổng quát bộ quan sát từ thông rotor bậc đủ. - 46 Hình 3.12. - Mô hình dòng điện và từ thông rotor trong bộ quan sát bậc đủ. - 47 Hình 3.13. - Mô hình bộ quan sát từ thông bậc giảm. - Mô hình tuyến tính hóa ĐCKĐB quanh điểm làm việc. - Mô hình ĐCKĐB nhánh điều khiển mômen trong hệ toạ độ dq để tuyến tính hóa quanh điểm làm việc khi rconstψ. - Mô hình ĐCKĐB nhánh điều khiển mômen đơn giản hóa trong hệ toạ độ dq. - Mô hình ĐCKĐB nhánh điều khiển từ thông trong hệ toạ độ dq. - Mô hình toàn hệ thống trên Matlab. - Khối hệ truyền động ĐCKĐB theo phương pháp điều khiển véctơ trực tiếp. - theo phương pháp điều khiển véc tơ gián tiếp………..686 Hình 5.5. - Khối F.O.C theo phương pháp điều khiển véc tơ trực tiếp. - Khối tính gócθ theo phương pháp điều khiển véc tơ trực tiếp. - 69 Hình 5.10. - 70 Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Hình 5.11. - 71 Hình 5.12. - 72 Hình 5.13. - 73 Hình 5.14. - 73 Hình 5.15. - 74 Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật 1LỜI NÓI ĐẦU Động cơ không đồng bộ ngày nay được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vì nó có nhiều ưu điểm nổi bật như khởi động đơn giản, vận hành tin cậy, rẻ tiền và kích thước gọn nhẹ. - Tuy nhiên nó có nhược điểm là phi tuyến mạnh nên trước đây với các phương pháp điều khiển đơn giản, loại động cơ này phải nhường chỗ cho động cơ một chiều. - Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật cũng như sự phát triển của lý thuyết điều khiển tự động, điện tử công suất, kỹ thuật vi xử lý đã khắc phục được nhược điểm trên, đưa động cơ không đồng bộ trở thành động cơ phổ biến nhất trong công nghiệp. - Người ta đã tìm ra phương pháp điều khiển véc tơ và chỉ ra rằng động cơ không đồng bộ có thể được điều khiển như động cơ một chiều. - Mô men điện từ có thể được điều khiển bằng cách điều khiển riêng rẽ hai thành phần: thành phần tạo từ thông và thành phần tạo mô men. - Điều này cũng tương tự như điều khiển riêng rẽ mạch điện phần ứng và mạch kích từ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. - Bằng phương pháp điều khiển véc tơ ta có thể xây dựng được một hệ truyền động điện có chất lượng cao. - Có hai phương pháp điều khiển véc tơ cơ bản là phương pháp điều khiển véc tơ trực tiếp và phương pháp điều khiển véc tơ gián tiếp. - Phương pháp điều khiển vec tơ gián tiếp xác định góc quay của từ trường dựa vào các đại lượng đầu cực của động cơ nên độ chính xác phụ thuộc vào hằng số thời gian mạch điện trở rotor. - Còn phương pháp điều khiển véc tơ trực tiếp xác định góc quay của từ trường dựa vào việc đo trực tiếp từ thông hoặc sử dụng mô hình được cấp bởi các đại lượng đo được để tính từ thông.Trong luận văn này ngoài việc giới thiệu về các phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ,còn đi sâu vào phân tích đánh giá so sánh giữa hai phương pháp điều khiển véc tơ động cơ không đồng bộ nhằm làm sáng tỏ những ưu nhược điểm của chúng Nội dung cơ bản của luận văn gồm 5 chương: Chương 1: Tổng quan động về động cơ không đồng bộ Chương 2: Mô hình hóa động cơ không đồng bộ Chương 3: Điều khiển véc tơ động cơ không đồng bộ Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển Chương 5: Mô phỏng và đánh giá kết quả Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật 2Sau một thời gian say mê nghiên cứu với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của thầy PGS. - Tạ Cao Minh em đã thu được một số kết quả cụ thể trong việc phân tích đánh giá so sánh giữa hai phương pháp điều khiển véc tơ động cơ không đồng bộ. - Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật 3CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.1. - Giới thiệu chung về động cơ không đồng bộ (ĐCKĐB) ĐCKĐB là loại máy điện xoay chiều hai dây quấn mà trong đó chỉ có một dây quấn (dây quấn sơ cấp) nhận điện từ lưới điện xoay chiều còn dây quấn còn lại (dây quấn thứ cấp) được nối tắt lại hay được khép kín qua điện trở. - Các máy điện không đồng bộ rất ít khi được sử dụng làm máy phát, chủ yếu được dùng làm động cơ và là loại thông dụng nhất hiện nay. - So với động cơ một chiều nó có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ, vận hành tin cậy, có thể dùng trực tiếp lưới điện 3 pha nên có thể không cần thiết bị biến đổi kèm theo. - ĐCKĐB rotor dây quấn. - Nhược điểm chính của ĐCKĐB là đặc tính mở máy xấu và việc khống chế quá trình quá độ khó khăn hơn so với động cơ một chiều. - Tuy nhiên trong những năm gần đây, do sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử công suất, kỹ thuật vi xử lý, điện tử, tin học,…đã làm tăng khả năng sử dụng ĐCKĐB ngay cả những trường hợp có yêu cầu điều chỉnh tự động truyền động điện dải rộng với độ chính xác cao mà trong các hệ truyền động trước đây vẫn thường phải sử dụng động cơ một chiều. - Trong tất cả các loại máy điện xoay chiều thì ĐCKĐB đặc biệt là động cơ rotor lồng sóc được ứng dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ, kích thước gọn nhẹ, làm việc với dải công suất rộng từ vài mã lực đến hàng nghìn kW. - Trong đời sống hàng ngày, ĐCKĐB dùng làm quạt gió, máy quay đĩa, động cơ trong tủ lạnh,… Tóm lại, cùng với sự phát triển vượt bậc khoa học kỹ thuật, đặc biệt là trong lĩnh vực điều khiển, tự động hóa thì phạm vi ứng dụng của ĐCKĐB ngày càng rộng rãi. - 1.2.Cấu tạo động cơ không đồng bộ Giống như các máy điện quay khác, ĐCKĐB gồm các bộ phận chính: stator và rotor Hình1.1: Cấu tạo của động cơ không đồng bộ Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật 51.2.1.Phần tĩnh hay stator. - Hình 1.2: Cấu tạo stator Vỏ máy. - Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật 6 Hình 1.3: Cấu tạo rotor dây quấn Trong máy điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng 2 lớp sẽ bớt được những dây đầu nối, kết cấu dây chặt chẽ. - Loại rotor kiểu lồng sóc: Hình 1.4:Cấu tạo rotor lồng sóc Kết cấu của loại dây quấn này rất khác với dây quấn stator. - Trong đó n1 là tốc độ đồng bộ,f1 là tần số dòng điện đưa vào stator và Pp là số đôi cực của động cơ. - Dòng điện trong dây quấn rotor tác dụng với từ thông khe hở này sinh ra lực F và mô men M quay có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái.Mô men này kéo rotor quay theo chiều của từ trường quay.Điện năng đưa tới roto đã biến thành cơ năng trên trục động cơ.Tuy nhiên động cơ chỉ làm việc ở chế độ này khi 0
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt