Đồ án Thiết kế hệ thống truyền động điện theo yêu cầu của máy sản xuất kèm bản vẽ

Tên đề tài : „Thiết kế hệ thống truyền động điện theo yêu cầu của máy sản xuất ‟‟Nội dung: I. Thuyết minh 1. Chọn phương án , tính toán quy đổi thông số 2. Thiết kế mạch động lực; 3. Thiết kế mạch điều khiển; 4. Khảo sát chất lượng hệ thống; 5. Thuyết minh sơ đồ nguyên lý. II. Các bản vẽ: 03 bản vẽ khổ A0 1. Sơ đồ nguyên lý; 2. Giản đồ điện áp, dòng điện mạch lực và mạch điều khiển; 3. Đặc tính hệ thống. Thông số máy sản xuất: Tải phản kháng có MC = const; Tốc độ định mức nđm = 1000 vòngphút. Công suất định mức Pđm= 45 kW; hiệu suất bộ truyền: = 90% Dải điều chỉnh tốc độ D=301; Sai lệch tĩnh St= 5% Thời gian quá độ 2s ; Độ quá điều chỉnh 15%; Mô men quán tính Jt=0.006 kgm2 Yêu cầu: dùng bộ biến đổi sơ đồ cầu 3 pha

LỰA CHỌN CẤU TRÚC HỆ THỐNG, TÍNH TOÁN, QUY ĐỔI THÔNG SỐ VỀ TRỤC ĐỘNG CƠ

Đặt vấn đề

Trong sản xuất giá trị, chất lượng và năng suất của sản phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó dây chuyền sản xuất càng hiện đại thì hệ thống càng phức tạp Mọi dây chuyền đều có các bộ phận truyền động được hình thành từ sự phối hợp của nhiều thiết bị khác nhau; với mỗi công nghệ yêu cầu có thể đưa ra nhiều phương án truyền động khác nhau Vì vậy cần phân tích và lựa chọn một phương án tối ưu, phương án tối ưu là sử dụng hợp lý các thiết bị và khai thác tối đa khả năng của chúng để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật ở quá trình thiết lập và vận hành, đồng thời đáp ứng các tiêu chí kinh tế như chi phí đầu tư, chất lượng và năng suất sản phẩm Hiện nay hầu hết các công nghệ đều sử dụng động cơ điện làm truyền động.

Lựa chọn cấu trúc hệ thống

Cấu trúc chung của hệ thống truyền động điện được thể hiện ở hình 1.1:

Cấu trúc chung hệ truyền động điện

Trong hệ thống truyền động điện gồm có 2 phần điện và phần cơ khí:

BBĐ là bộ biến đổi điện năng từ lưới công nghiệp có tần số và điện áp cố định thành dạng điện năng cần thiết với các thông số kỹ thuật đáp ứng để cấp cho động cơ Thiết bị nhận nguồn từ lưới, điều chỉnh tần số, điện áp và các tham số điện khác để phù hợp với yêu cầu vận hành của động cơ, giúp tối ưu hiệu suất và độ tin cậy BBĐ cung cấp sự kiểm soát điện áp và tần số biến đổi, cho phép động cơ vận hành ở tốc độ và moment mong muốn đồng thời giảm biến động điện áp và bảo vệ các thành phần hệ thống Việc sử dụng BBĐ trong các hệ truyền động công nghiệp mang lại hiệu quả năng lượng, cải thiện khả năng điều khiển và gia tăng tuổi thọ cho động cơ.

+ Đ: Là động cơ điện là phần tử trung tâm không thể thiếu của truyền động điện + ĐK: Là bộ điều khiển

+ TBL: Khâu truyền và biến lực

 Lựa chọn cấu trúc hệ thống :

Dựa theo yêu cầu công nghệ của máy sản xuất, hệ thống được thiết kế để điều khiển tốc độ và dải điều chỉnh D 30/1 Với sai lệch tĩnh S_t = 5%, sơ đồ cấu trúc phải bổ sung bộ biến đổi điện năng để điều chỉnh, nhằm đảm bảo tính ổn định và hiệu quả vận hành của toàn hệ thống.

Với sai lệch tĩnh St = 5%, hệ thống điều khiển cần có phản hồi để đảm bảo chất lượng và bảo vệ máy móc, động cơ trong các quá trình quá độ và quá tải, cũng như khi hãm dừng Việc thiết kế phản hồi điều khiển phù hợp giúp kiểm soát sai lệch, giảm tác động lên động cơ và tăng độ an toàn vận hành Nhờ đó hệ thống vận hành ổn định hơn, cải thiện hiệu suất và kéo dài tuổi thọ thiết bị, đặc biệt ở các ứng dụng yêu cầu kiểm soát động nhanh và chính xác.

Trong cấu trúc của hệ thống, ta bổ sung phản hồi âm tốc độ nhằm ổn định tốc độ và cải thiện đáp ứng điều khiển Việc kết hợp phản hồi âm tốc độ với cơ chế ngắt của dòng giúp bảo vệ hệ thống khi khởi động, trong quá trình hãm dừng và quá tải Nhờ đó, hệ thống vận hành an toàn hơn, giảm thiểu sự cố và tăng độ tin cậy của quá trình điều khiển.

 Đ là động cơ một chiều kích từ độc lập có cuộn kích từ là CKĐ

Bộ biến đổi (BĐ) là một thành phần trong hệ thống điện có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu hoặc nguồn điện Tùy thuộc vào đặc thù của từng hệ thống, BĐ có thể là bộ biến đổi máy điện trong các hệ thống trước đây hoặc là bộ chỉnh lưu điều khiển dùng thyristor, giúp kiểm soát công suất, điện áp và dòng điện để đáp ứng yêu cầu vận hành và tối ưu hóa hiệu suất của toàn bộ chu trình.

KĐ là khâu khuếch đại, thường được gọi là bộ khuếch đại trung gian, đóng vai trò quan trọng trong chu trình xử lý tín hiệu của hệ thống Trong thực tế, KĐ là bộ điều chỉnh có hệ số khuếch đại tĩnh được ký hiệu KKĐ, xác định mức độ khuếch đại ổn định của tín hiệu và ảnh hưởng trực tiếp đến đáp ứng của cả hệ Việc nắm bắt và tối ưu KKĐ giúp hệ thống khuếch đại đạt băng thông phù hợp, độ ổn định cao và giảm méo tín hiệu, đặc biệt khi thiết kế và vận hành các mạch khuếch đại.

 FT là máy phát tốc dùng để lấy tín hiệu phản hồi âm tốc độ

 u cđ là tín hiệu đặt, thường được gọi là tín hiệu (điện áp) chủ đạo

  nlà tín hiệu phản hồi tốc độ, vì phản hồi này là âm (tác động ngược chiều tín hiệu chủ đạo) nên trong sơ đồ có dấu “-”

 u đk là tín hiệu đầu ra của bộ điều chỉnh (bộ khuếch đại trung gian) được dùng để điều khiển BĐ

 KN (khâu ngắt), khâu này có đặc tính là khi trên đầu vào có tín hiệu  I u với trị tuyệt đối nhỏ hơn một lượng nhất định được gọi là tín hiệu ngắt U ng  I ng thì tín hiệu đầu ra bằng không, khi giá trị tuyệt đối tín hiệu vào vượt quá giá trị tín hiệu ngắt thì đầu ra có tín hiệu là Id Ing 

Tuy nhiên đối với mạch vòng phản hồi này lại có hai vòng phản hồi nên tổng hợp tín hiệu sẽ có hai cách là tổng hợp riêng rẽ 2 tín hiệu và tổng hợp chung 2 tín hiệu phản hồi Nhận thấy mỗi cách tổng hợp đều có ưu điểm riêng Nhưng ở đề bài này có yêu cầu dải điều chỉnh cũng không quá lớn, sai lệch tĩnh St 5% nên quyết định chọn phương pháp tổng hợp riêng rẽ

+ Sơ đồ cấu trúc hệ thống: Đặc tính cơ điện của hệ:

Tính toán quy đổi thông số

Xuất phát từ các yêu cầu của đề tài, các thông số của máy sản xuất được xác định Để thuận tiện cho việc nghiên cứu và tính toán, người ta thường quy đổi mọi đại lượng về trục động cơ Nguyên tắc quy đổi là đảm bảo năng lượng của hệ trước và sau khi quy đổi không đổi.

(1) Động cơ điện, (2) Hộp tốc độ, (3) tải phản kháng Trong đó:

- J đ , đ, M đ : mômen quán tính, tốc độ quay, mômen của động cơ

- J qđ , M qđ : mômen quán tính và mômen quy đổi

- i,  : tỉ số và hiệu suất của bộ truyền

Jc, ωc, Mc là mômen quán tính, tốc độ quay và mômen của tải Để thuận tiện trong việc nghiên cứu, tính toán và cân bằng phương trình, người ta thường quy đổi tất cả các đại lượng về trục động cơ Nguyên lý của quy đổi là bảo toàn năng lượng của hệ trước và sau khi quy đổi, có nghĩa là năng lượng động học tổng cộng không đổi khi chuyển các đại lượng sang trục động cơ.

Tính toán quy đổi các thông số về trục động cơ :

Công suất cơ của tải: p co M max max

Công suất của động cơ là :

Chọn tỷ số truyền là 1 → n đmđc ≥ n đm = 1000 v/p

→ Vậy điều kiện chọn động cơ là :

Từ điều kiện trên kết hợp với bảng số liệu động cơ 1 chiều kích từ độc lập em chọn được động cơ có PđmU (KW) và n đm 00 (v/p)

 Mô men quy đổi về trục động cơ: M cqd M max 286, 4 318, 22 i 1.0,9

THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC

Sau khi phân tích và chọn phương án dùng bộ biến đổi bán dẫn có điều khiển cấp điện một chiều cho động cơ, ta thấy có nhiều sơ đồ mạch đáp ứng các yêu cầu công nghệ Ví dụ, với nguồn xoay chiều một pha sẽ có ít nhất hai sơ đồ cầu là cầu một pha với 4 tiristor và cầu hai pha với 2 tiristor, đều có thể cấp điện DC cho động cơ Khi công nghệ dùng lưới điện xoay chiều 3 pha, cũng có hai sơ đồ cầu 3 pha và tiristor ba pha đáp ứng yêu cầu, và sự có mặt hay vắng mặt của điốt phụ thuộc vào tính chất tải Vì vậy cần chọn được sơ đồ phù hợp căn cứ vào các tham số thiết kế, đảm bảo vận hành lâu dài của bộ biến đổi và tối thiểu hóa chi phí đầu tư.

2.2 Phân tích, lựa chọn động cơ điện

2.2.1 Giới thiệu một số loại động cơ và phương pháp điều chỉnh tốc độ Động cơ là thiết bị truyền chuyển động cho máy sản xuất, là đối tượng điều khiển của hệ thống điều khiển tự động truyền động điện việc chọn động cơ một cách hợp lý có một vị trí hết sức quan trọng trong công việc thiết kế hệ thống truyền động điện, động cơ được chọn phải thỏa mãn các điều kiện công nghệ yêu cầu, phải phụ thuộc vào tính chất của tải đồng thời phải thỏa mãn các yếu tố sao cho tổn hao ít, giá thành hạ, hoạt động tin cậy, chi phí vận hành hàng năm nhỏ, lắp đặt thay thế dễ, sửa chữa đơn giản, để chọn động cơ quay chi tiết ta xét lần lượt các loại động cơ:

Trong công nghiệp động cơ dùng trong hệ truyền động điện gồm hai nhóm động cơ:

 Nhóm động cơ xoay chiều

 Nhóm động cơ một chiều

2.2.1.1 Động cơ xoay chiều Động cơ điện xoay chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện xoay chiều Động cơ điện xoay chiều được sản xuất với nhiều kiểu và công suất khác nhau Theo sơ đồ nối điện có thể phân ra làm 2 loại: động cơ 3 pha và 1 pha, và nếu theo tốc độ có động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ

 Động cơ không đồng bộ: bao gồm động cơ không đồng bộ roto lồng sóc và động cơ không đồng bộ roto dây quấn

- Ưu điểm của động cơ xoay chiều:

 Cấu tạo đơn giản, dễ dàng sử dụng, công suất lớn

 Sử dụng trực tiếp nguồn điện 3 pha từ lưới điện, không cần chỉnh lưu

 Khả năng điều khiển tốc độ quay đa dạng

 Kết cấu bền vững, khả năng chịu quá tải tốt nhờ cơ chế bảo vệ

 Giá thành thấp hơn so với truyền động dùng động cơ một chiều

- Nhược điểm của động cơ xoay chiều:

 Mô men khởi động nhỏ, không sử dụng được trong các ứng dụng cần momen khởi động

 Tiêu tốn nhiều điện năng hơn so với động cơ một chiều

 Điều chỉnh tốc độ phức tạp

2.2.1.2 Động cơ một chiều Động cơ điện một chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều Động cơ điện một chiều: Chia làm ba loại:

 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập

 Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

 Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp Ưu điểm động cơ điện một chiều:

 Có thể dùng làm động cơ điện hay máy phát điện trong nhiều điều kiện làm việc khác nhau

 Momen mở máy lớn, kéo được tải nặng khi khởi động

 Điều chỉnh rộng và chính xác, thay đổi tốc độ dễ dàng, tự động ổn định tốc độ

 Tiết kiệm điện năng, tuổi thọ lớn

 Có khả năng làm việc trong điều kiện quá tải

 Mạch điều khiển đơn giản, đạt được chất lượng cao

Nhược điểm của động cơ điện một chiều:

 Có hệ thống cổ góp-chổi than có cấu tạo phức tạp, đắt tiền nên vận hành cần bảo dưỡng, sửa chữa thường xuyên

 Tia lửa điện phát sinh trên cổ góp và chổi than sẽ gây nguy hiểm trong môi trường dễ cháy nổ

 Giá thành đắt, công suất không cao

Dựa vào ưu nhược điểm của hai nhóm động cơ và để phù hợp với yêu cầu đề bài, đồ án này chọn nhóm động cơ một chiều cho hệ truyền động nhằm tối ưu hóa hiệu suất và tính ổn định của hệ thống.

Lựa chọn loại động cơ một chiều: Động cơ điện một chiều: Chia làm ba loại:

 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập

 Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

 Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp

2.2.2 Động cơ một chiều kích từ độc lập Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có cuộn kích từ mắc vào nguồn một chiều độc lập Khi cho điện áp một chiều vào, trong dây quấn phần ứng có điện Các thanh dẫn có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực tác dụng làm rôto quay, chiều của lực được xác định bằng quy tắc bàn tay trái

Trong động cơ, khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí của các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau làm cho chúng cắt từ trường theo những cách khác nhau; do chiều dòng điện vẫn giữ nguyên, hướng lực từ tác dụng lên các thanh dẫn không đổi Khi quay, các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng suất điện động E, hướng của E được xác định theo quy tắc bàn tay phải; vì E ngược chiều dòng điện I nên được gọi là sức phản điện động (back emf) Do đó, mối quan hệ mạch của động cơ được biểu diễn bằng phương trình: U = E_back + IR, với U là điện áp đặt vào, E_back là sức phản điện động và IR là tổn hao điện trở theo dòng điện.

Khi nguồn một chiều có công suất không đủ lớn, mạch phần ứng và mạch kích từ được mắc vào hai nguồn độc lập, và động cơ được gọi là động cơ điện một chiều kích từ độc lập Trong cấu hình này, sơ đồ đấu dây của động cơ và phương trình đặc tính động cơ mô tả mối quan hệ giữa điện áp kích từ, điện áp quay và từ thông, giúp phân tích khả năng vận hành và mô-men của động cơ a) Sơ đồ đấu dây động cơ và phương trình đặc tính động cơ.

Sơ đồ nối dây của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Ta có phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng như sau:

 E ư : Sức điện động phần ứng

 R ư : Điện trở mạch phần ứng

Trong mạch phần ứng của động cơ, dòng điện I_u được xác định từ tổng điện trở của phần ứng: R_u = r_u + r_cf + r_b + r_ct Các thành phần cấu thành điện trở này gồm r_u là điện trở của cuộn dây phần ứng, r_cf là điện trở cuộn dây cực từ phụ, r_b là điện trở tiếp xúc giữa chổi và cổ góp, và r_ct là điện trở tiếp xúc cuộn bù Sức điện động E_u của phần ứng động cơ được xác định theo một biểu thức đã nêu.

 Trong đó: P: Số đôi cực từ chính

 N: Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

 a: Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng

 : Từ thông kích từ dưới một cực từ

: Hệ số cấu tạo của động cơ (1.2)

I (1.3) Biểu thức trên là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ

Mặt khác, mô men điện từ M đt của động cơ được xác định bởi:

Với : thay giá trị I vào (1.3) ta có:

Trong phân tích động lực của động cơ, khi bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép, mômen cơ trên trục động cơ bằng mômen điện từ và được ký hiệu là M Điều này có nghĩa Mđt = M cơ = M, tức là mômen điện từ và mômen cơ học trên trục được xem bằng nhau khi các tổn thất bị bỏ qua Việc nhận định này giúp đơn giản hóa mô hình động cơ, phục vụ cho tính toán tải trọng, hiệu suất và tối ưu hóa thiết kế hệ thống.

(1.6) Đây là phương tình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Giả thiết phần ứng được bù đủ từ thông, hai phương trình đặc tính cơ điện (1.3) và đặc tính cơ (1.6) trở nên tuyến tính Đồ thị của chúng trên hình 1.2 là những đường thẳng, cho thấy mối quan hệ tuyến tính giữa các biến và đáp ứng trong phạm vi làm việc đã xác định.

Theo các đồ thị, khi Iư = 0 hoặc M = 0 ta có: được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

16 Đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của động cơ điện một chiều

I nm và M nm được gọi là dòng điện ngắn mạch và mô men ngắn mạch

Ngoài ra phương trình đặc tính (1.3) và (1.6) cũng có thể được viết dưới dạng:

Độ tụt tốc độ, hay độ suy tốc của máy, được xác định theo giá trị của mô-men M Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy có 3 tham số ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính cơ của động cơ: từ thông động cơ, điện áp phần ứng Ue, và điện trở phần ứng động cơ Khi M thay đổi, ba tham số này tác động lẫn nhau để quyết định mức độ tụt tốc và hiệu suất làm việc của máy, cho thấy mối quan hệ giữa tín hiệu từ thông, điện áp và điện trở trong quá trình vận hành.

Đặc tính cơ của hệ có dạng đường thẳng và độ cứng cao, giúp hệ thống có phản ứng nhanh và ổn định Khi động cơ làm việc ở tốc độ không đổi, mô-men xoắn điện từ bằng với mô-men cản trên trục động cơ Điểm làm việc của hệ là giao điểm giữa đặc tính của động cơ và đặc tính mô-men cản của tải, cho biết trạng thái cân bằng giữa tốc độ và mô-men xoắn làm việc.

Từ phương trình đặc tính cơ ta đa ra các phơng pháp điều chỉnh tốc độ như sau:

 Phương pháp thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng động cơ

 Phương pháp thay đổi từ thông

 Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng b) Ƣu điểm, nhƣợc điểm, phạm vi ứng dụng Ưu điểm:

 Ưu điểm nổi bật là có momen mở máy lớn, do vậy kéo được tải nặng khi khởi động

 Khả năng điều chỉnh tốc độ và quá tải tốt

 Bộ phận cổ góp có cấu tạo phức tạp, đắt tiền nhưng thường hư hỏng trong quá trình vận hành nên cần bảo dưỡng, sửa chữa thường xuyên

 Tia lửa điện phát sinh trên cổ góp và chổi than sẽ gây nguy hiểm trong môi trường dễ cháy nổ

 Giá thành đắt, công suất không cao

Phạm vi ứng dụng của công nghệ này rất đa dạng và phủ sóng hầu như ở mọi lĩnh vực của đời sống và sản xuất Nó được áp dụng trên các thiết bị như tivi, đài FM, ổ đĩa DC, máy in - photo và nhiều máy công nghiệp khác Đặc biệt, công nghệ này đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp giao thông vận tải và các thiết bị yêu cầu điều khiển tốc độ quay liên tục ở quy mô lớn, ví dụ như máy cán thép, máy công cụ công suất lớn và đầu máy điện.

2.2.3 Động cơ một chiều kích từ nối tiếp

Trong động cơ một chiều kích từ nối tiếp, cuộn dây kích từ được ghép nối tiếp với phần ứng, nên từ thông φ phụ thuộc trực tiếp vào dòng điện chạy trong mạch a) Sơ đồ đấu dây cho động cơ thể hiện mối nối seri giữa cuộn kích từ và phần ứng, cho phép cấp nguồn duy nhất cho cả hai bộ phận và xác định đặc tính làm việc của động cơ Phương trình đặc tính động cơ liên hệ giữa tốc độ quay ω, từ thông φ và dòng điện I qua các quan hệ E = k φ ω và T = k_t φ I; khi φ tăng theo I thì mô-men quay T tăng và, trong vùng φ ∝ I, ta có T ∝ I^2 Do đặc tính này, động cơ nối tiếp có khả năng tăng tốc khi tải nặng và sinh dòng khởi động lớn khi khởi động, đồng thời dễ quá tải hoặc mất ổn định nếu tải giảm Việc nắm vững sơ đồ đấu dây và các phương trình đặc tính là nền tảng để thiết kế điều khiển và vận hành an toàn cho động cơ.

Sơ đồ đấu dây động cơ:

 Phương trình đặc tính cơ điện:

 Phương trình đặc tính cơ :

K (K ) Đồ thị đặc tính cơ điện và đặc tính cơ cho như trên hình vẽ Đặc tính cơ điện (a) và đặc tính cơ (b) của ĐCMC kích từ nối tiếp

Qua phương trình đặc tính của động cơ một chiều kích từ nối tiếp, có thể điều chỉnh tốc độ bằng hai cách chính: thay đổi điện áp phần ứng hoặc thay đổi điện trở phần ứng bằng cách mắc thêm điện trở phụ Thay đổi điện áp phần ứng sẽ làm biến đổi dòng qua động cơ và từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ quay, trong khi thêm điện trở phụ ở mạch phần ứng làm thay đổi điện trở tổng và cũng cho phép điều chỉnh tốc độ một cách linh hoạt Nhờ đó, người vận hành có thể tối ưu hóa hoạt động của động cơ theo yêu cầu vận hành mà vẫn duy trì hiệu quả và ổn định.

19 b) Ƣu điểm, nhƣợc điểm, phạm vi ứng dụng Ưu điểm:

THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Trong đồ án này, chúng ta sử dụng bộ biến đổi van nhằm cho phép các van của bộ chỉnh lưu mở đồng thời tại một thời điểm nhất định Để đạt được điều này, mỗi van phải thỏa mãn hai điều kiện: điều kiện kích hoạt mở van tại thời điểm mong muốn và điều kiện đảm bảo an toàn vận hành với giới hạn về điện áp và dòng điện cũng như sự đồng bộ giữa các van Việc đáp ứng hai điều kiện này đảm bảo quá trình chỉnh lưu diễn ra hiệu quả và an toàn.

 Phải có điện áp thuận đặt lên hai cực katốt (K) và anốt (A) của van

 Trên cực điều khiển (G) và katốt (K) của van phải có điện áp điều khiển, thường gọi là tín hiệu điều khiển

Mạch điều khiển gồm 3 thành phần chính:

Trong một hệ thống tín hiệu điều khiển, để các tín hiệu điều khiển xuất hiện đúng yêu cầu, người ta sử dụng một mạch điều khiển để tạo ra các tín hiệu đó Mạch tạo tín hiệu điều khiển này được gọi là mạch phát xung.

Để hệ thống đạt độ ổn định tốc độ cao, đặc tính cơ của hệ phải rất cứng, do đó cần thiết kế mạch phản hồi âm tốc độ để hệ tự động ổn định tốc độ khi tải dao động Đồng thời, mạch phản hồi âm dòng điện cũng được thiết kế nhằm tự động hạn chế dòng điện khi khởi động hoặc khi có quá tải vượt phạm vi cho phép.

Để đồng thời đảm bảo chất lượng động và chất lượng tĩnh, đồng thời nâng cao khả năng tự động hoá và dễ dàng tổng hợp tín hiệu phản hồi, ta phải thiết kế khâu khuếch đại trung gian một cách tối ưu Khâu khuếch đại này đóng vai trò nền tảng, giúp ổn định tín hiệu, giảm nhiễu và tăng độ nhạy của hệ thống, từ đó cải thiện chất lượng tổng thể và hỗ trợ mạnh mẽ cho tự động hoá Việc tối ưu thiết kế khuếch đại trung gian cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp và tổng hợp tín hiệu phản hồi từ các cảm biến và các phần tử xử lý, đáp ứng được yêu cầu về hiệu suất và độ tin cậy trong hệ thống.

- Ngoài những mạch chính trên cũng phải kể đến các mạch tạo nguồn nuôi, các mạch lấy tín hiệu phản hồi

3.2 Thiêt kế mạch phát xung điều khiển các van chỉnh

3.2.1 Lựa chọn phương pháp phát xung điều khiển các van chỉnh lưu

3.2.1.1 Các yêu cầu đối với xung điều khiển các thyristor

Yêu cầu về tín hiệu điều khiển tiristor:

+ Đủ công suất thể hiện biên độ điện áp (UGK), dòng điện (IGK)

Độ rộng xung là yếu tố quan trọng để đảm bảo dòng IV vượt qua ngưỡng duy trì Ih, từ đó van vẫn ở trạng thái dẫn ngay cả khi ngắt xung Thực tế, độ rộng xung điều khiển chỉ cần khoảng 300–500 μs để mở van với các dạng tải khác nhau Việc tối ưu độ rộng xung giúp nâng cao độ tin cậy và hiệu suất của hệ thống điều khiển van điện từ, đồng thời đáp ứng nhanh và ổn định trước các biến thiên tải.

Có sườn xung dốc đứng để mở van chính xác tại thời điểm quy định; thông số quan trọng là tốc độ tăng điện áp điều khiển đạt 10 V/s và tốc độ tăng dòng điều khiển đạt 0,1 A/s, giúp kiểm soát quá trình mở van một cách ổn định và đúng thời gian Thiết lập này tối ưu hóa độ nhạy của hệ thống, giảm sai số và nâng cao hiệu suất vận hành của van trong các ứng dụng tự động hoá.

Chú ý: Với sơ đồ 3 pha, thời điểm mở tự nhiên của các van điều chậm xảy ra sau 30 độ điện áp, vì UAK là điện áp dây Do đó cần sử dụng BAĐB để đồng bộ giữa thời điểm mở tự nhiên của van và thời điểm phát xung điều khiển tới van.

3.2.1.2 Phương pháp tạo xung điều khiển các thyristor trong sơ đồ chỉnh lưu

Các hệ thống phát xung điều khiển bộ chỉnh lưu hiện nay đang sử dụng có thể phân làm 2 nhóm:

Nhóm hệ thống điều khiển đồng bộ là tập hợp các hệ thống điều khiển trong đó xung điều khiển xuất hiện trên điện cực điều khiển của thyristor đúng thời điểm mở van và được lặp lại theo chu kỳ, thường trùng với chu kỳ nguồn xoay chiều cấp cho sơ đồ chỉnh lưu (đôi khi chu kỳ xung bằng 1/2 chu kỳ điện áp nguồn) Nhóm này hiện đang được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.

Nhóm hệ thống điều khiển không đồng bộ gồm các hệ thống phát xung điều khiển không tuân theo giá trị góc điều khiển đã nêu trước, phát ra chuỗi xung với tần số cao hơn nhiều so với tần số nguồn xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu và tần số xung tự động thay đổi trong quá trình vận hành nhằm đảm bảo cho một đại lượng đầu ra như U_d hoặc I_d duy trì ở mức ổn định Để thực hiện điều này, người ta điều chỉnh tần số xung dựa trên sai lệch giữa tín hiệu đặt và tín hiệu ra thực tế của đại lượng cần ổn định Như vậy các hệ thống phát xung loại này buộc phải hoạt động theo dạng hệ thống có phản hồi, tức là hệ thống kín Các hệ thống điều khiển này tương đối phức tạp và ở đây ta sẽ không phân tích sâu về chúng.

Các hệ thống điều khiển đồng bộ thường sử dụng hiện nay bao gồm:

Hệ thống điều khiển chỉnh lưu theo nguyên tắc khống chế pha đứng cho phép điều chỉnh góc mở của điện áp điều khiển một chiều bằng cách so sánh tín hiệu hình răng cưa biến đổi theo chu kỳ điện áp lưới với thời điểm xuất hiện phù hợp để tạo xung điều khiển Xung điều khiển được phát nhờ sự đồng bộ giữa tín hiệu tham chiếu và điện áp lưới; mỗi chu kỳ của điện áp anốt của Thyristor chỉ có một xung mở, từ đó giảm tổn thất trong mạch điều khiển Nhờ đó hệ thống có phạm vi điều chỉnh góc mở rộng, ít phụ thuộc vào sự biến động của điện áp nguồn, dễ tự động hoá và được sử dụng rộng rãi trong chỉnh lưu.

Nhược điểm: Khá phức tạp

Hệ thống chỉnh lưu điều khiển theo nguyên lý khống chế pha ngang Trong phương pháp này, người ta tạo ra điện áp điều khiển dạng sin có tần số bằng tần số nguồn và góc pha được điều khiển để thiết lập tín hiệu điện áp Thời điểm xuất hiện xung trùng với góc pha đầu tiên của điện áp điều khiển.

Phương pháp này có nhược điểm chính ở khoảng điều chỉnh góc mở hẹp, làm giảm tính linh hoạt khi tinh chỉnh và tối ưu hóa hệ thống Nó rất nhạy với sự thay đổi của dạng điện áp nguồn, gây biến động và ảnh hưởng tới ổn định vận hành Khó tổng hợp nhiều tín hiệu điều khiển đồng thời cũng là một hạn chế, khiến việc tích hợp trong các hệ thống phức tạp gặp khó khăn Vì vậy, phương pháp này ít được sử dụng trong thực tế.

Qua các phân tích về các phương pháp phát xung điều khiển ở trên, nhận thấy đề tài đòi hỏi một dải điều chỉnh rất rộng và độ sụt tốc độ nhỏ, vì vậy cần sử dụng phản hồi và tổng hợp nhiều tín hiệu điều khiển Trong bối cảnh này, phương pháp điều khiển dựa trên nguyên tắc pha đứng được xem là phù hợp nhất, bởi nó cho phép kết hợp nhiều tín hiệu điều khiển để tối ưu dải điều chỉnh và duy trì ổn định tốc độ Do đó, ta chọn phương pháp pha đứng làm cơ sở thiết kế hệ thống điều khiển.

Cấu trúc một mạch phát xung theo nguyên tắc pha đứng như sau:

Sơ đồ cấu trúc mạch phát xung thiết kế theo nguyên tắc khống chế pha đứng

Khối 1: Khối đồng bộ hoá và phát điện áp răng cưa (ĐBH-FXRC)

Khối 2: Khối so sánh (SS)

Khối 3: Khối gia công xung (GCX)

Các đại lượng điện áp sử dụng gồm:

- U1: Điện áp lưới (nguồn) xoay chiều, đồng pha với điện áp cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu

- U rc : Điện áp tựa, thường có dạng hình răng cưa

- U đk : Điện áp điều khiển, đây là điện áp một chiều có thể thay đổi được biên độ và được lấy từ mạch khuếch đại trung gian đưa tới

UđkT hay điện áp điều khiển thyristor là chuỗi các xung điều khiển được lấy từ đầu ra của mạch điều khiển và truyền tới điện cực điều khiển (G) và katốt (K) của các thyristor, nhằm xác định thời điểm kích hoạt và cho phép dòng điện chạy qua thiết bị.

Nguyên lý cơ bản của hệ thống điều khiển theo nguyên tắc pha đứng, có thể được tóm tắt như sau:

Tín hiệu điện áp cấp cho mạch động lực của bộ chỉnh lưu được đưa tới mạch đồng bộ hóa của khối 1 Ở đầu ra của mạch đồng bộ, điện áp thường có dạng hình sin với tần số bằng tần số nguồn cấp cho sơ đồ chỉnh lưu và có pha trùng với pha nguồn hoặc lệch pha một góc xác định so với điện áp nguồn Điện áp này được gọi là điện áp đồng bộ và được ký hiệu là U_sync.

KHẢO SÁT CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG

Trong truyền động điện, hệ thống có thể ở trạng thái ổn định hoặc không ổn định sau khi bị phá vỡ trạng thái cân bằng Hệ thống ổn định sẽ trải qua một quá trình quá độ và từ từ đạt tới một trị số cân bằng mới, trong khi hệ thống không ổn định sau khi phá vỡ trạng thái cân bằng sẽ có các đại lượng tăng vô hạn hoặc giảm về 0 mà không thể quay lại trạng thái cân bằng mới Vì vậy, trong truyền động điện, hai khái niệm quan trọng là ổn định tĩnh và ổn định động.

4.1 Phương trình đặc tính và các quan hệ cơ bản

Khảo sát chế độ tĩnh của hệ thống nhằm kiểm tra độ cứng và các đặc tính cơ học, xác định xem sự sụt tốc độ tương đối có được đảm bảo hay không để mô tả quá trình biến động và các chế độ làm việc của hệ thống, từ đó đánh giá chất lượng tĩnh của hệ thống truyền động quay chi tiết của máy mài tròn Việc khảo sát được thực hiện thông qua xây dựng đặc tính tĩnh của hệ thống, làm cơ sở cho phân tích và tối ưu hóa hiệu suất vận hành.

Xây dựng đặc tĩnh của hệ thống là xây dựng mỗi quan hệ giữa tốc độ với mômen (n=f(M)) hoặc quan hệ tốc độ với dòng điện (n =f (I)) Thông thường thì xây dựng đặc tĩnh cơ điện (n = f(I)), vì dòng điện qua động cơ sẽ phản ánh trực tiếp chế độ tải

Khi xây dựng đặc tính tĩnh, đối với hệ thống truyền động điện có các phần tử làm việc ở vùng phi tuyến và vùng tuyến tính nên ta cần có các giả thiết

- Động cơ làm việc dài hạn với mạch từ chưa bão hoà

- Hệ số khuếch đại của bộ biến đổi = const

- Tiristor là phần tử làm việc không có quán tính

- Điện trở mạch phần ứng không thay đổi trong suốt quá trình làm việc

4.1.2 Xây dựng đặc tính tĩnh

Sơ đồ cấu trúc của hệ thống như sau:

- u cđ : Tín hiệu điện áp đặt tốc độ

- K KĐ : Hệ số khuếch đại của mạch khuếch đại trung gian

- Kb : Hệ số khuếch đại của bộ biến đổi

- K d : Hệ số khuếch đại của động cơ

- K I : Hệ số khuếch đại của khâu phản hồi âm dòng điện

-  : Hệ số khuếch đại của khâu phản hồi âm tốc độ

- I ư R : Nhiễu loạn của phụ tải

- Ing: Tín hiệu dòng điện ngắt

Dựa theo các biểu thức có trên Trang 38-GT, hệ điện cơ được tổng hợp và thể hiện qua các biểu thức về tín hiệu điều khiển BBĐ và các đặc tính cơ điện cho các vùng vận hành Những biểu thức này mô tả cách tín hiệu điều khiển BBĐ tác động lên hệ và cho thấy các đặc tính cơ điện như đáp ứng, điện áp và mô-men xoắn ở từng vùng, từ đó cung cấp nền tảng cho phân tích, mô phỏng và thiết kế hệ thống điện cơ một cách hiệu quả.

Từ biểu thức 2.21 ta có:

 Giá trị của điện áp chủ đạo : cd n(1 K) I R K u d Ð u K

 Tính chọn các hệ số khuyếch đại KI và K n :

Ta có : Ing = (1,1  1,3)Iđm Chọn Ing = 1,2Idm = 1,2 287 = 344,4 (A)

Id = (2,2  2,5)Iđm Chọn Id = 2,2.I đm = 2,2.287 = 631,4 (A)

0,03 Dựa vào biểu thức 2.23: nK K K U I b Ð bh .K K K I I b Ð ng  ( K K I b R )K I  Ð d

Biểu thức xác định tốc độ tại điểm giao giữa đoạn đặc tính số 2 và số 3 cho biết ngưỡng để khâu khuếch đại thứ nhất bắt đầu chuyển sang chế độ bão hòa Phân tích này giúp đánh giá giới hạn hoạt động của mạch và dự đoán khi tín hiệu khuếch đại vượt quá mức tuyến tính Hiểu được điểm giao này giúp tối ưu hóa thiết kế mạch, cải thiện độ ổn định và điều chỉnh tham số để đạt hiệu suất tốt nhất trong quá trình vận hành.

Ta có: Ubh = Kn.(u cđ - nbh) => bh n cd bh n

4.2 Xây dựng đặc tính cao nhât

4.2.1 Tính điện áp chủ đạo lớn nhất (u cđmax )

Phương trình đặc tính cơ điện của hệ thống kín:

4.2.2 Xây dựng đoạn đặc tính thứ nhất (từ I d =0 đến I d =I ng ) Đây là đoạn làm việc ổn định của hệ thống Trong đoạn này chỉ có mạch vòng phản hồi âm tốc độ tác động

 Đoạn đặc tính sẽ đi qua 3 điểm: A1(0, n0max); B1(I đm , n đm ) và C1(Ing, nng1)

Vậy ta chỉ cần tính hai tham số là n0max và n ng1 :

Tốc độ không tải lý tưởng ( ứng với giá trị I ư =0): n 0max =

Đối với động cơ điện một chiều, tốc độ tại điểm kết thúc của đoạn đặc tính được ký hiệu là n1, cho thấy mối liên hệ giữa vận tốc và đặc tính điện áp ở giới hạn dòng điện Khi dòng điện tăng lên đến ngưỡng I tăng ≥ 1,2 × Iđm, cần tiến hành hạn chế sự tăng của dòng điện để bảo vệ động cơ và đảm bảo vận hành ổn định Việc kiểm soát dòng điện ở ngưỡng này là một phần của quá trình điều khiển nhằm duy trì hiệu suất và an toàn cho hệ thống.

Vậy đoạn đặc tính thứ nhất đi qua 3 điểm có tọa độ là :

4.2.3 Xây dựng đoạn đặc tính thứ 2 (từ n = n ng1 đến n = n bh1 )

Trong đoạn này I ư > I ng nên có hai vòng phản hồi cùng tác động

 Đoạn đặc tính sẽ đi qua 2 điểm : C1(Ing, nng1) và D1(Ibh1, nbh1)

Vậy ta chỉ cần tính hai tham số là nbh1 và I bh1 : n bh1 là tốc độ mà khâu khuếch thứ nhất bắt đầu bão hòa, khi đó:

Thay giá trị của nbh1 vào biểu thức 2.23 ta có : bh1 bh ng I D b bh1 d I b D

Vậy đoạn đặc tính thứ 2 đi qua 2 điểm có tọa độ là :

4.2.4 Xây dựng đoạn đặc tính thứ 3 (từ n = n bh1 đến điểm dừng)

 Đường thứ 3 là đường dốc nhất chỉ có phản hồi âm dòng có ngắt tham gia Đoạn đặc tính sẽ đi qua 2 điểm : D1(Ibh1, nbh1) và E1(Idg, 0)

Vậy đoạn đặc tính thứ 3 sẽ đi qua 2 điểm có tọa độ là:

4.3 Xây dựng đặc tính thấp nhất

4.3.1 Tính điện áp chủ đạo nhỏ nhất (u cđmin ) n min = n đm /D= 1500/30 = 50 (v/ph)

4.3.2 Xây dựng đoạn đặc tính thứ nhất (từ I d =0 đến I d =I ng )

 Đoạn đặc tính sẽ đi qua 3 điểm: A2(0, n 0min ); B 2 (I đm , n min ) và C 2 (I ng , n ng2 )

Vậy ta chỉ cần tính hai tham số là n0min và nng2: n0min = nng2 = - -

Vậy đoạn đặc tính thứ nhất đi qua 3 điểm có tọa độ là:

4.3.3 Xây dựng đoạn đặc tính thứ 2 (từ n = n ng2 đến n = n bh2 )

 Đoạn đặc tính sẽ đi qua 2 điểm: C2(Ing, nng2) và D2(Ibh2, nbh2)

Vậy ta chỉ cần tính hai tham số là nbh2 và I bh2 : n bh2 là tốc độ mà khâu khuếch thứ nhất bắt đầu bão hòa, khi đó:

Thay giá trị của nbh2 vào biểu thức 2.23 ta có : bh 2 bh ng I D b bh 2 d I b D

Vậy đoạn đặc tính thứ 2 đi qua 2 điểm có tọa độ là :

4.3.4 Xây dựng đoạn đặc tính thứ 3 (từ n = n bh2 đến điểm dừng)

 Đoạn đặc tính sẽ đi qua 2 điểm : D2(Ibh2, nbh2) và E2(Idg, 0)

Vậy đoạn đặc tính thứ 3 sẽ đi qua 2 điểm có tọa độ là:

Vậy ta có đặc tính tĩnh của hệ thống

4.4 Kiểm tra chất lƣợng tĩnh

Vậy hệ thống thiết kế đã đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng tĩnh

4.5 Khảo sát chất lƣợng động

4.5.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống

Từ sơ đồ nguyên lý hệ thống ta thành lập được sơ đồ cấu trúc hệ thống như sau:

- U cd là điện áp đặt tốc độ

- W n là hàm truyền điều chỉnh tốc độ

- WI là hàm truyền điều chỉnh dòng điện

- W bbđ là hàn truyền bộ biến đổi bbd bbd b

- Td là hằng số điện từ u BBD u BA CK u sb d d BBD u BA T CK u d

- Ke hệ số sức điện động động cơ e d

- K m hệ số momen động cơ: K m 9,55.K e 9,55.0,14 1,327

- GD 2 là Momen vô năng của động cơ: GD 2 5,9(kg.m ) 2

- Mô men quán tính Jt=0.006 kg.m 2

Vậy momen tính toán là:

4.5.2 Thiết kế khâu hiệu chỉnh dòng điện

 Tác dụng của bộ điều chỉnh dòng điện:

- Chống nhiễu kịp thời khi khởi động đối với dao động điện áp mạng

- Bảo đảm nhận được dòng điện lớn nhất cho phép khi khởi động

- Trong quá trình điều chỉnh tốc độ quay, làm cho dòng điện bám theo sự thay đổi điện áp cho trước ucđ.

Trong trường hợp động cơ bị quá tải hoặc mắc kẹt, hệ thống sẽ hạn chế dòng điện tối đa của phần ứng để thực hiện chức năng bảo vệ an toàn khi khởi động; khi sự cố được khắc phục, hệ thống tự động khôi phục và quay về trạng thái làm việc bình thường.

Trong mạch vòng điện có thời gian quá độ rất ngắn, khi điều chỉnh dòng điện thì EĐ = K · n e là một đại lượng được xác định bởi hằng số thời gian cơ học Vì vậy, trong tính toán bộ điều chỉnh dòng, nên bỏ qua sự tham gia của Id và coi Id là không ảnh hưởng đáng kể Khi mạch vòng dòng điện tác dụng, Id đồng nghĩa với Id ≥ I ng.

Chuyển hệ về cấu trúc chuẩn

Tổng hợp bộ hiệu chỉnh theo phương pháp Modul tối ưu

Theo phương pháp modul tối ưu ta có:

Chọn thời gian quá độ I: tp=2s => t p t qd

Trong lý thuyết điều khiển tự động, thời gian quá độ thực tế gần đúng bằng 6 lần τI Như vậy, τI càng nhỏ thì thời gian quá độ càng ngắn và chất lượng của hệ thống càng cao Do đó ở đây ta chọn τ = ITb = 0,0017.

Ta thấy là một khâu có luật là PI:

Thiết kế hiệu chỉnh cho khâu hiệu chỉnh mạch vòng dòng điện:

4.5.3 Thiết kế khâu hiệu chỉnh tốc độ

 Tác dụng của bộ điều chỉnh tốc độ quay:

- Làm cho tốc độ quay n bám nhanh theo sự thay đổi điện áp cho trước u cđ , không có sai lệch tĩnh

- Có tác dụng chống nhiễu đối với sự thay đổi của phụ tải

- Trị số biên ở đầu ra của nó quyết định dòng điện lớn nhất cho phép

Sau khi thiết kế bộ điều chỉnh dòng điện, toàn bộ mạch vòng dòng điện được biểu diễn dưới dạng một hàm điều biến tối ưu với tham số τ đã chọn, từ đó ta xác định cấu trúc mạch vòng tốc độ.

Sơ đồ biến đổi tương đương như sau:

Tính toán thiết lập khâu hiệu chỉnh tốc độ:

Theo phương pháp Module tối ưu:

Do => đã chọn trong mạch vòng dòng điện có giá trị nhỏ rất nhỏ nên bỏ qua2 s 2 0

Ta thấy là một khâu có luật là P

Thiết kế mạch điều chỉnh cho mạch vòng tốc độ:

4.6 Mô phỏng và hiểu chỉnh hệ thống

- Ta sử dụng MatLap- Simulink để mô phỏng hệ thống

4.6.1 Giới thiệu về MathLap-Simulink

Matlab là viết tắt của MATrix LABoratory, được Cleve Moler phát minh vào cuối thập niên 1970, và sau này ông đảm nhiệm chức vụ chủ nhiệm khoa máy tính tại Đại học New Mexico.

MATLAB, nguyên sơ được viết bởi ngôn ngữ Fortran, cho đến 1980 nó vẫn chỉ là một bộ phận được dùng nội bộ của Đại học Stanford

Vào năm 1983, Jack Little, người từng học tại MIT và Stanford, đã tái hiện MATLAB bằng ngôn ngữ C và bổ sung cho nó một loạt thư viện phục vụ cho thiết kế hệ thống điều khiển, toolbox và mô phỏng Nhờ đó, MATLAB được xây dựng thành một mô hình ngôn ngữ lập trình dựa trên ma trận (matrix-based programming language).

Simulink, được phát triển bởi MathWorks, là môi trường lập trình đồ họa để mô hình hóa, mô phỏng và phân tích các hệ thống động đa miền Giao diện chính của nó là công cụ sơ đồ khối đồ họa đi kèm với một kho thư viện khối tùy chỉnh, cho phép xây dựng mô hình một cách trực quan Nó tích hợp chặt chẽ với phần còn lại của môi trường MATLAB và có thể được điều khiển từ MATLAB cũng như nhận dữ liệu từ MATLAB Simulink được ứng dụng rộng rãi trong điều khiển tự động và xử lý tín hiệu số cho mô phỏng đa miền và thiết kế dựa trên mô hình.

+ Hệ số hiệu chỉnh tốc độ: Wn=7,85

+ Hệ số hiệu chỉnh dòng điện: Wi0, 013 8,1

+ Hàm truyền của cầu chỉnh lưu 6T: W bbd 89,38

+ Giá trị điện áp chủ đạo: U cd 0,356 10(V)

+ Giá trị dòng điện ngưỡng: I ng  1, 2.287  344,3(A)

+ Giá trị dòng điện định mức: I dm 287(A)

+ Hệ số sức điện động của động cơ: K e 0,139

+ Hệ số phản hồi dòng điện:  0, 03

+ Hệ số phản hồi tốc độ:  0, 00667

 Kết quả mô phỏng với: U cd 10(V)

Giản đồ tốc độ (phía trên) và giản đồ dòng điện (phía dưới)

 Giả sử sau 2s hệ thống đã ổn định thì đưa tải vào bẳng định mức:

Giản đồ tốc độ (phía trên) và giản đồ dòng điện (phía dưới)

 n max 1600(v / p) ta có lượng quá điều chỉnh max: max 0 max

- Số lần giao động: n=6 lần

- Thời gian quá độ: tqd=1,7 (s)

 Khi đóng tải: Ic=Idm

 Số lần giao động: n=7 lần

 Thời gian quá độ: tqd=1,3(s)

=> Ta thấy lượng quá điều chỉnh của hệ thống đã đạt yêu cầu nhưng số lần dao động còn lớn cần tiến hành hiệu chỉnh đặc tính động

 Kết quả mô phỏng với: U _ cd min 0,356(V)

Giản đồ tốc độ (phía trên) và giản đồ dòng điện (phía dưới)

 Giả sử sau 2s hệ thống đã ổn định thì đưa tải vào bằng định mức:

Dựa vào đặc tính mô phỏng trên Matlab ta tính được sai lệch tĩnh

Từ đặc tính đáp ứng ở trạng thái xác lập nhận thấy độ sụt tốc độ  n 0(v / p) t t yc n 1,6

Vậy hệ thống thiết kế đã đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng tĩnh

- Ta thấy số lần giao động vòng tốc độ và dòng điện khá lớn lên ta tiến hành hiệu chỉnh hệ thống

- Qua lý thuyết điều khiển tự động ta biết: Khi điều chỉnh các thông số PID của bộ điều khiển thì có mối quan hệ sau:

 Sơ đồ cấu trúc sau khi hiệu chỉnh

 Đặc tính tốc độ và dòng điện đầu ra hệ thống sau khi có bộ điều chỉnh:

 n max 1500(v / p) ta có lượng quá điều chỉnh max: max max 0

 Số lần giao động: n=1 lần

 Thời gian quá độ mạch vòng tốc độ: tqd=1,8 (s)

 Thời gian quá độ mạch vòng dòng điện: 0,7 (s)

Vậy hệ thống thỏa mãn cả đặc tính tính và đặc tính động

THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ