1 Để giải đề tài luận văn có nội dung sau: TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-300 Xây dựng sơ đồ khối hệ truyền động biến tần – động điện xoay chiều điều khiển module mềm PLC S7-300 Hình 1.1: Mơ hình hệ thống Trong sơ đồ động điều chỉnh tốc độ cách thay đổi tần số Biến tần dùng để điều khiển điện áp cung cấp cho động PID S7-300 điều khiển số cóChai mạch vịng phản hồi, mạch vịng âm dịng điện để ổn định dịng điện tích hợp biến tần, mạch vòng âm tốc độ để ổn định tốc độ dùng Encoder S p tín hiệu điều khiển lấy từ máy tính Như hệ thống truyền động biến tần – động điện xoay chiều điều khiển số 2 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ ĐIỆN KĐB BA PHA Trong luận văn đưa hai phương án điều khiển phương án điều khiển vector điều khiển trực tiếp momen 3 Hình 2.1: Cấu trúc điều khiển vectơ hệ ổn định tần số máy sử dụng ĐC KĐB xoay chiều ba pha Hình 2.2: Sơ đồ khối hệ biến tần - ĐC KĐB xoay chiều ba pha điều khiển trực tiếp momen Qua phân tích chọn phương án điều khiển vector, đồng thời tiến hành xây dựng sơ đồ hệ điều khiển vector biến tần – động điện không đồng KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ KIỂM NGHIỆM HỆ ĐIỀU KHIỂN VECTOR BIẾN TẦN- ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ - Xây dựng sơ đồ khối hệ điều khiển số biến tần - động điện xoay chiều Sơ đồ khối hệ điều khiển số xây dựng dựa trên: * Cơ sở hệ điều khiển vector 4 Từ sơ đồ cấu trúc tổng hợp động KĐB (hình 2.9) sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển động KĐB thiết bị biến tần (hình 2.11), thành lập sơ đồ hình3.1 Hình 2.9 Sơ đồ cấu trúc tổng hợp đợng khơng đồng bợ Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển động không đồng bợ bằng thiết bị biến tần Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc chi tiết hệ thống TĐĐ sử dụng biến tần động không đồng bộ Sau biến đổi sơ đồ, giả thiết từ thông khơng đổi dẫn tới cịn mạch vịng i1q Như sơ đồ hình 3.2b sơ đồ mà đưa hệ điều khiển biến tần – động điện xoay chiều hệ truyền động động điện chiều kích từ độc lập Với sơ đồ thay điều chỉnh dòng điện R i điều chỉnh tốc độ R ω điều khiển số ta sơ đồ khối hệ điều khiển số sau: * Cơ sở dựa vào điều khiển số - Khảo sát ổn định khảo sát chất lượng Khảo sát ổn định: + Mạch vòng dòng điện : Từ sơ đồ khối hệ điều khiển số, sau biến đổi ta hàm truyền hệ kín: D3 Z + D2 Z + D1Z + D0 W KI ( Z ) = E3 Z + E2 Z + E1Z + E0 Phương trình đặc tính : E3 Z + E2 Z + E1Z + E0 =0 Từ phương trình ta khảo sát ổn định phương pháp đại số (dựa vào bảng Routh) Với số liệu tính tốn sau: T = 0,00165; Kp = 0,25 ; Ki = 42 sau thay số, tính tốn, biến đổi Z =(V+ 1)/(V-1 ) ta phương trình sau: Ta có: G0V + G1V + G2V + G = 0,0421V + 0,6383V + 7,4635V + 34,2122 = Xét ổn định : Lập bảng Routh: G0 = 0,042; G1 = 0,6383; N = 5,2073 ; N = ; N1 = N 0G3 − G1 = 34,2122 N0 Ta thấy hệ số G0, G1, N0, N1 bảng Routh lớn không, thỏa mãn điều kiện ổn định mạch vòng dòng điện + Đối với mạch vòng tốc độ, ta khảo sát tương tự mạch vòng dòng điện Hàm số truyền mạch vòng tốc độ: K D3 Z + K D2 Z + K D1Z + K D0 Z n( Z ) ⇒ W Kω ( Z ) = = F4 Z + F3 Z + F2 Z + F1Z + F0 Uω ( Z ) Phương trình đặc tính: F4 Z + F3 Z + F2 Z + F1Z + F0 = Đổi V +1 V −1 biến: Z = ta được: Phương Q4V + Q3V + Q2V + Q1V + Q0 = Ta xét ổn định cho mạch vòng tốc độ theo tiêu chuẩn Routh Lập bảng Routh: Với số liệu tính tốn sau: T = 0,00165; Kp = 0,25; Ki = 42; K ω = 0,0006 Ta có: Q4V + Q3V + Q2V + Q1V + Q0 = , thay số tính tốn ⇒ 74,9460V + 22,7266V + 2,6741V + 0,2130V + 0,0094 = Xét ổn định : Lập bảng Routh: Q0 = 74,946; R0 = 1,6743 R1 = S0 = ; Q1 = 22,7266 R2 = Q1.Q4 − Q0 = Q4 = 74,9460 Q1 R0Q3 − R2Q1 1,6743.2,6741 − 74,9460.0,2130 = = 13,1900 R0 1,6743 R0Q3 − R2Q1 1,6743.22,7266 − 74,9460.0,2130 = = 13,1922 R0 1,6743 trình : S1 = R1 R2 − R0 S 13,1900.74,9460 − 1,6743.13,1922 = = 73,2714 R1 13,1900 Ta thấy hệ số Q0, Q1, R0, R1, S0, S1 bảng Routh lớn không, thỏa mãn điều kiện ổn định mạch vòng tốc độ Khảo sát chất lượng: Dùng phần mềm Pascal để mô + Khảo sát chất lượng mạch vòng dòng điện Sau biến đổi ta có phương trình sai phân: Y ( K + 1) = ( − E2Y ( K + ) − E1Y ( K + 1) − E0Y ( K ) + D3 + D2 + D1 + D0 ) E3 (3-6) Từ phương trình sai phân lập trình theo ngơn ngữ Pascal ta vẽ đường cong dịng điện trường hợp sau: • Trường hợp 1: T = 0,5Tu = 0,00165(s); Kp = 0.25; Ki =42 • Trường hợp 2: T = 0,61Tu = 0,002(s); Kp = 0.25; Ki =50 Kết mô hai trường hợp thể hình vẽ sau: 10 11 12 + Trường hợp 1: Độ điều chỉnh: = %22,096 Thời gian độ: < 0,1655 Số lần dao động : = 1,5 + Trường hợp 2: Độ điều chỉnh: = %25.750 Thời gian độ: < 0,1655 Số lần dao động : = 1,5 + Khảo sát chất lượng mạch vịng tốc đợ Phương trình sai phân Y[K+4] = (-F3Y[K+3] - F2Y[K+2] - F1Y[K+1] - F0Y[K] + + K0D3 + K0D2 + K0D1 + K0D0)/F4 Từ phương trình sai phân lập trình theo ngôn ngữ Pascal ta đường cong n(t) ứng với giá trị Kω cho trường hợp: • Trường hợp 1: T = 0,5Tu = 0,00165 (s) ; KP = 0,25; Ki = 42 ; Kω = 0,0006 • Trường hợp 2: T = 0,61Tu = 0,002 (s) ; KP = 0,25; Ki = 50 ; Kω = 0,00058 Kết mô hai trường hợp thể hình vẽ sau: 13 14 Từ kết vẽ đường cong tốc độ theo thời gian n(t) trường hợp tiêu đạt là: 15 + Trường hợp 1: Độ điều chỉnh: = %22,613 Thời gian độ: < 0,1655 Số lần dao động : n = + Trường hợp 2: Độ điều chỉnh: = %19,907 Thời gian độ: < 0,1655 Số lần dao động : n= * Chọn trường hợp : T = 0,5Tu ; KP = 0,25 ; Ki = 50 Để kiểm chứng với tính tốn lý thuyết luận văn tiến hành thí nghiệm phịng thí nghiệm nhà trường : Hình 3.11 Mơ hình thực nghiệm 16 Hình 3.12 Kết thí nghiệm khâu P Hình 3.13 Kết thí nghiệm khâu PI * Kết thí nghiệm: - Độ điều chỉnh δ%< 20% - Thời gian độ tqđ