Đang tải... (xem toàn văn)
ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ, ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ, BẰNG PHƯƠNG PHÁP, THAY ĐỔI TẦN SỐ, PHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN,HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN,KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
CH8 IU CHNH TC NG C KHễNG NG B BNG PHNG PHP THAY I TN S 8.1 PHNG TRèNH IU KHIN C BN CA H THNG TRUYN NG BIN TN-NG C KHễNG NG B BA yyy===x+ y =x PHA 401 Giỏ tr hiu dng ca sc in ng cm ng ca mi pha stator ng c khụng ng b ba pha l: Ef = 4,44f1N1kN1m ú: Ef l giỏ tr hiu dng ca sc in ng cm ng t thụng khe h khụng khớ mi pha stator ng c khụng ng b ba pha gõy ra, n v o l V; f1 l tn s mch stator, n v l Hz; N1 l s vũng qun ca mi cun dõy mi pha stator; kN1 l h s cun dõy i vi súng c bn; m l t thụng khe h khụng khớ mi cc, n v l Wb Chng 8.1.1 iu tc thp hn tn s c bn Quy lut iu ch nh: yyy===x+ 401 y0 = x U1 U1 = const f1 Ef = const f1 U1đm b a f1đm f1 Hình 8.1: Đặc tính điều khiển tỷ số điện áp tần số số: a) không bù sụt áp mạch stator; b) có bù sụt áp mạch stator Chng 8.1.2 iu tc cao hn tn s c bn m U1 U1đm yy4y01===x+ y0 = x m đm b U1 m a f1đm f1 Hình 8.2: Đặc tính điều khiển điều tốc biến tần động không đồng Chng 8.2 Các biến tần kiểu tĩnh 8.2.1 Thit b biyyy n tn gián tip (thit b bin tn xoay chiu-mt ===x+ 401 y0 = x chiu-xoay chiu) Chỉnh lưu f1,U1 Lọc + Ud = C0 Ngịch lưu = f2,U2 - Hình 8.3: Thiết bị biến tần gián tiếp Chng f1, U1 Chỉnh lưu điều khiển Lọc yy4y01===x+ y0 = x f1, U1 Chỉnh lưu không điều khiển f1, U1 Chỉnh lưu không điều khiển Lọc Bộ biến đổi xung điện áp Lọc Lọc Nghịch lưu f , U2 a Nghịch lưu f , U2 b Nghịch lưu PWM f , U2 c Hình 8.4: Bộ biến tần gián tiếp có khâu trung gian chiều a) Biến tần dùng chỉnh lưu điều khiển tiristor b) Biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển có thêm biến đổi xung điện áp c) Biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển với nghịch lưu điều chế PWM Chng 8.2 Các biến tần kiểu tĩnh 8.2.2 B bin tn trc tip (xoay chiu - xoay chiu) AC AC ~3 U1, f1 Biến tần xoay chiều xoay chiều Hình 8.5: Thiết bị biến tần trực tiếp (xoay chiều - xoay chiều) ~3 U2, f2 Chng 8.2 Các biến tần kiểu tĩnh 8.2.2 B bin tn trc tip (xoay chiu - xoay chiu) Sơ đồ chỉnh lưu thuận f , U1 Sơ đồ chỉnh lưu ngược Tải f1 , U Hình 8.6: Sơ đồ nguyên lý biến tần trực tiếp Chng 8.2 Các biến tần kiểu tĩnh 8.2.2 B bin tn trc tip (xoay chiu - xoay chiu) =/2 =/2 yy4y01===x+ y0 = x Điện áp đầu =0 Điện áp trung bình đầu =/2 Hình 8.7: Đồ thị điện áp đầu thiết bị biến tần xoay chiều-xoay chiều hình sin Chng 8.2 Các biến tần kiểu tĩnh 8.2.3 Bộ biến tần nguồn điện áp nguồn dòng điện yy4y01===x+ =x f1,Uy1 f2,U2 + = = C0 Ud a f1,U1 L0 + = f2,I2 Id = Ud b Hình 8.8: Cấu trúc biến tần xoay gián tiếp a) Bộ biến tần nguồn điện áp b) Bộ biến tần nguồn dòng điện Chng 8.3 Nghịch lưu điều chế độ rộng xung hình sin (SPWM) Chỉnh lưu tiristor f1 , U Nghịch lưu tiristor L yy4y01===x+ y0 = x ĐK C f2, U2 Hình 8.9: Cấu trúc biến tần gián tiếp tiristor thường sử dụng Chỉnh lưu diot f1 , U Nghịch lưu PWM L ĐK C f2, U2 Hình 8.10: Cấu trúc biến tần gián tiếp với nghịch lưu PWM 8.7.7 Mô hình toán học động không đồng theo định hư ớng từ trường hệ tọa độ quay đồng pha - mô hình toán học hệ tọa độ M, T Lmp 1L m i M1 u M1 R1 + Ls p 1Ls i u L R + L p L L p s m m ì T1 T1 = s i M u M Lm p R + Lr p L L R + L p u T2 s m s r r iT Lr iM Lm M t = n p L m (i T1i M i M1i T2 ) = n p L m i T1i M ( i T1 ) Lm Lr Lm = n p L m i T1i M + i T1 i T1i M ) = n p i T1 Lr Lr 8.8 hệ thống điều tốc biến tần điều khiển vector 8.8.1 Sơ đồ cấu trúc phép biến đổi tọa độ mô hình động chiều tương đương động không đồng Hình 8.49: Sơ đồ cấu trúc biến đổi tọa độ động không đồng 3/2) Biến đổi pha/2 pha; VR) Biến đổi quay đồng bộ; ) Góc trục M trục (trục A) 8.8.2 ý tưởng cấu trúc hệ thống điều khiển vector Bộ phận bỏ thiết kế điều khiển i Bộ điều khiển + - i*M1 i * T1 VR-1 i * * i*A * i B i*C Bộ biến tần điều khiển dòng điện iA iB iC i1 i1 iT1 VR iM1 Mô hình động chiều tương đương Động không đồng Hình 8.50: ý tưởng cấu trúc hệ thống điều khiển vector 8.8.3 Phương trình điều khiển vector Lm p 1L m i M1 u M1 R + Ls p 1Ls i u L R + L p L L p s m m ì T1 T1 = s Lm p R + Lr p i M s L r R i T s L m T2 p + i M1 = Lm Lm = i M1 T2 p + iT Lm = i T1 Lr Lm M t = n p i T1 Lr Lr T2 = R2 8.8.3 Phương trình điều khiển vector Giải vấn đề điều khiển tần số phối hợp với điều khiển dòng điện, thấy: = s(LmiM1 +LriM2) + R2iM2 = R2iM2 + s2 R2 s = i T2 Phương trình điều khiển tần số trượt: L mi T1 s = T2 8.8.4 Hệ thống điều tốc biến tần gián tiếp nguồn dòng điện điều khiển mô men dạng tần số trượt mạch vòng hở từ thông Hình 8.51: Hệ thống điều tốc biến tần gián tiếp nguồn dòng R - điều chỉnh tốc độ quay; RI - điều chỉnh dòng điện; K/P - biến đổi tọa độ vuông góc / toạ độ cực 8.8.4 Hệ thống điều tốc biến tần gián tiếp nguồn dòng điện điều khiển mô men dạng tần số trượt mạch vòng hở từ thông U * R * U i M1 T p +1 - U U*iT1 U * - U*i1 K/P U*1p BD U i1 + uđkCL RI CL Lm Ld U*1p Lm T2 ữ U*s + U U*1 U p + FT NL ĐK Hình 8.51: Hệ thống điều tốc biến tần gián tiếp nguồn dòng R - điều chỉnh tốc độ quay; RI - điều chỉnh dòng điện; K/P - biến đổi tọa độ vuông góc / toạ độ cực 8.8.5 Mô hình quan sát từ thông rotor = L mi + L r i = L m i1 + L r i ( L mi ) Lr = ( L m i1 ) Lr i = i Từ ma trận điện áp hệ toạ độ , đồng thời đặt u2 = 0, u2 = 0, ta : Lmpi1 + Lrpi2 + (Lmi1 + Lri2) + R2 i2 = Lmpi1 + Lrpi2 - (Lmi1 + Lri2) + R2 i2 = 8.8.5 Mô hình quan sát từ thông rotor p + + ( + L m i ) = T2 p + + ( + L m i1 ) = T2 Sau biến đổi mô hình quan sát từ thông rotor: p + + ( + L m i ) = T2 p + + ( + L mi1 ) = T2 8.8.5 Mô hình quan sát từ thông rotor 8.8.5.1 Mô hình quan sát từ thông rotor hệ tọa độ cố định hai pha i1 i1 Lm + T2 p + T2 Lm + T2 p + Hình 8.52: Mô hình quan sát thông rotor hệ toạ độ cố định hai pha 8.8.5 Mô hình quan sát từ thông rotor 8.8.5.1 Mô hình quan sát từ thông rotor hệ tọa độ quay hai sin pha cos iA iB iC i1 i VR iT1 ữ iM1 T2 Lm Lm T2 p + s + + p Hình 8.53: Mô hình quan sát từ thông hệ toạ độ quay hai pha theo định hướng từ trường 8.8.6 Hệ thống điều tốc biến tần PWM với mạch vòng kín từ thông tốc độ quay kiểu mạch vòng trễ dòng điện L np m Lr U iT1 Quan sát từ thông dòng cos U * R + U UT * T RM + U * iT1 U*iA U*i1 U U* + sin VR-1 R U * i M1 2/3 U * i U*iB U U i1 BD ĐK FT U*iC Nghịch lưu kiểu vòng trễ dòng điện PWM Hình 8.54: Hệ thống điều tốc biến tần PWM kiểu vòng trễ dòng điện với mạch vòng kín từ thông tốc độ quay R Bộ điều chỉnh tốc độ quay; RM Bộ điều chỉnh mô men; R Bộ điều chỉnh từ thông; FT Bộ cảm biến tốc độ quay u u Hình 8.11: Thứ tự xếp xung hình chữ nhật biên độ tương đương với sóng hình sin: a) sóng hình sin; b) đồ thị sóng tương đư ơng SPWM uma u ut ut uđka uma a 1t sóng hình sin tương đương b 1t Hình 8.13: Phương pháp điều chế độ rộng xung đồ thị với trường hợp điều chế cấp a) Sóng mang tam giác sóng điều chế hình sin b) Đồ thị sóng đầu SPWM Hình 7-15 Đồ thị sóng đầu pha khối nghịch lưu SPWM kiểu hai cực a) sóng điều chế pha sóng tải tam giác; b) uA0= f(t); c) uB0= f(t); d) uC0= f(t); e) điện áp dây uAB= f(t) [...]... tính cơ của động cơ không đồng bộ ở chế độ tĩnh khi điều khiển phối hợp tần số và điện áp n -s n0 0 st 0 1 0 n yy4y01===x+ 0 y0 = x Mt Mđt Hình 8.23: Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha khi tần số và điện áp không đổi n0tn 1đm n01 11 n02 12 n03 13 0 0 1đm >11>12>13 Đặc tính có bù sụt áp mạch stator Mt Mđt Hình 8.24: Đặc tính cơ điều tốc biến tần khi điều khiển tỷ số điện áp và tần số không đổi. .. +y0 = x ucđ GI GAB uđk1 u t ui uabs BD Khâu điều chỉnh điện áp - CL Cd Khâu điều chỉnh tần số Hình 8.27: Hệ thống hở điều tốc biến tần gián tiếp nguồn điện ápđộng cơ không đồng bộ GI- bộ tích phân tín hiệu đặt; GAB - bộ biến đổi trị tuyệt đối Ld NL ĐK 8.5 Hệ thống hở điều tốc biến tần điều khiển tỷ số điện áp / tần số không đổi 8.5.1 Hệ thống điều tốc biến tần gián tiếp nguồn điện áp R0 yy4y01===x+... nguyên lý bộ tích phân tín hiệu đặt uđk 8.5 Hệ thống hở điều tốc biến tần điều khiển tỷ số điện áp / tần số không đổi 8.5.1 Hệ thống điều tốc biến tần gián tiếp nguồn điện áp uyyycđ===x+0 401 y0 = x t u1 u1 uđk U1m U2m t -U1m t -U2m t Hình 8.29: Đồ thị điện áp của bộ tích phân tín hiệu đặt 8.5 Hệ thống hở điều tốc biến tần điều khiển tỷ số điện áp / tần số không đổi 8.5.1 Hệ thống điều tốc biến tần gián... N1kN1rm 8.4.2 Đặc tính cơ khi phối hợp điều khiển điện áp và tần số -s 0 c yy4y01===x+ 0 y0 = x a b 1 0 Mđt Hình 8.26: Đường đặc tính cơ ở các chế độ điều chế phối hợp điện áp - tần số khác nhau: a) điều khiển U1/1 = const; b) điều khiển Ef/1 = const; c) điều khiển Er/1 = const 8.5 Hệ thống hở điều tốc biến tần điều khiển tỷ số điện áp / tần số không đổi 8.5.1 Hệ thống điều tốc biến tần gián tiếp nguồn... LU IU CH RNG XUNG HèNH SIN (SPWM) 8.3.4 Bộ nghịch lưu spwm điều khiển vòng trễ (Hyserresis-band) dòng điện tần số đóng cắt cao yy4y01===x+ 0 y0 = x 2i max i*s is + Ud 2 0 Ud 2 t t Hình 8.22: Đồ thị dòng điện và điện áp đầu ra của bộ nghịch lưu khi điều khiển vòng trễ dòng điện 8.4 Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ở chế độ tĩnh khi điều khiển phối hợp tần số và điện áp U1 2 s1R 2 M t = 3n p ( )... 8.3.2 Điều chế đồng bộ và không đồng bộ của bộ nghịch lưu SPWM yyy===x+ 0 đồng bộ Điều chế phân đoạn 401 y0 = x ft(Hz) 1000 144 72 N=36 N=18 500 0 0 20 40 60 f1(Hz) Hình 8.16: Quan hệ giữa fm và ft khi điều chế phân đoạn đồng bộ Chng 8 8.3 NGHCH LU IU CH RNG XUNG HèNH SIN (SPWM) 8.3.3 Mô thức điều chế của SPWM và cách thực hiện nó ut yy4y01===x+ 0 y0 = x Msin1t B A t t1 t 2 t 2 t2 t3 t Tc Hình 8.17: Phương. .. Đặc tính cơ khi phối hợp điều khiển điện áp và tần số 2 U1 s1R 2 M c = 3n p ữ 2 2 2 2 1 (sR 1 + R 2 ) + s 1 (L1 + L 2 ) yy4y01===x+ 0 y0 = x U1/1 = const s1 R 2tM 2 U1 3n p ữ 1 2 3 U1 1 Mt = np ữ 2 2 1 R R1 1 + ữ + (L1 + L2 ) 2 1 1 8.4.2 Đặc tính cơ khi phối hợp điều khiển điện áp và tần số Sơ đồ thay thế một pha động cơ yy4y01===x+ 0 y0 = x 8.4.2 Đặc tính cơ khi phối hợp điều khiển... (SPWM) 8.3.4 Bộ nghịch lưu spwm điều khiển vòng trễ (Hyserresis-band) dòng điện tần số đóng cắt cao imax cho trước yy4y01===x+ 0 y0 = x Bộ tạo sóng cho trước dạng hình sin uđkt Mạch điện khởi động iS uđkd DHC Đo kiểm dòng điện Dòng điện stator Bộ điều khiển vòng trễ dòng điện Hình 8.21: Sơ đồ khối bộ điều khiển dòng điện một pha bộ nghịch lưu SPWM điều khiển vòng trễ dòng điện: DHC là bộ so sánh vòng... yy4y01===x+ 0 y0 = x Bộ dao động tạo sóng uma uđka umb uđkb iu ch u mc hình sin uđkc ut ut ut Bộ dao động tạo sóng tải dạng tam giác b Hình 8.12b: Sơ đồ khối mạch khống chế nghịch lưu SPWM ut ut uma uma yy4y01===x+ 0 y0 = x u uđka a 1t sóng hình sin tương đương b 1t Hình 8.13: Phương pháp điều chế độ rộng xung và đồ thị với trường hợp điều chế một cấp: a) Sóng mang tam giác và sóng điều chế hình sin b)... điện áp và tần số Ef I2 = Ef /1 = const yy4y01===x+ 0 y0 = x 2 R 2 2 + ( L ) ữ 1 2 s 2 Ef R 2 s1R 2 M t = ì ì = 3n p ữ 2 2 2 2 '2 1 R 2 s R + s 1 L 2 1 2 2 '2 ữ +1 L 2 s 2 E f s1 M t 3n p : s Khi s nhỏ: ữ 1 R 2 3n p E 2 f 2 E f R 2 Khi s tiến gần đến 1: M t 3n p ữ 1 2 s1L2 3 Ef 1 Mt = np ữ 2 1 L2 : 1 s 8.4.2 Đặc tính cơ khi phối hợp điều khiển điện áp và tần số Er I2 ... 8.4 Đặc tính động không đồng chế độ tĩnh điều khiển phối hợp tần số điện áp n -s n0 st n yy4y01===x+ y0 = x Mt Mđt Hình 8.23: Đặc tính động không đồng ba pha tần số điện áp không đổi n0tn 1đm... Hình 8.31: Khâu điều khiển điện áp hệ thống điều tốc biến tần nguồn áp 8.5 Hệ thống hở điều tốc biến tần điều khiển tỷ số điện áp / tần số không đổi 8.5.1 Hệ thống điều tốc biến tần gián tiếp nguồn... điều khiển tần số khối nghịch lưu tiristor UFC: Bộ chuyển đổi điện áp tần số; PPX: Bộ phân phối xung; DPI: Bộ nhận biết cực tính; KĐX: khuếch đại xung; RF: Bộ điều chỉnh khối điều chỉnh tần số