báo cáo thực hành môn tổng hợp hệ điện cơ

BÀI 1: MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 1.Hệ phương trình toán mô tả động cơ một chiều kích từ độc lập với từ thông không đổi Khi dòng điện từ động cơ không đổi, hoặc khi động cơ được kích thích bằng nam châm vĩnh cửu thì từ thông kích từ là hằng số:

BÀI 1: MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU

1.Hệ phương trình toán mô tả động cơ một chiều kích từ độc lập với từ

thông không đổi

c

U E I R LI p

M k I

E k w

M M Jpw





 





 





Khi dòng điện từ động cơ không đổi, hoặc khi động cơ được kích thích bằng nam châm vĩnh cửu thì từ thông kích từ là hằng số:

Khi đó:

- Phương trình mạch phần ứng có dạng:

U(p) = RuI(p)(1+pTu) + Cu.ω(p) ω(p)

- Phương trình hệ điện cơ có dạng:

2.Sơ đồ động lực của bộ biến đổi thực hiện điều khiển động cơ một chiều

3.Sơ đồ cấu trúc điều khiển động cơ một chiều với mạch vòng dòng điện và mạch vòng tốc độ

Hình1-2.ω(p) Sơ đồ cấu trúc động cơ kích từ độc lập với từ thông không đổi.ω(p)

Đặt hệ số khuếch đại động cơ : Kđ = 1/Cu

u

R J C

Hình 1.ω(p) 2 Sơ đồ cấu trúc cơ bản của hệ truyền động điện

Hình 1.ω(p) 3 Sơ đồ cấu trúc điều khiển động cơ bằng mạch vòng tốc độ

Trong đó

ứng,của sensor dòng điện, sensor tốc độ.ω(p)

+HDC: bộ giới hạn dòng điện không để dòng điện vượt qua giới hạn cho phép.ω(p)

+ Ri, Rω bộ điều khiển dòng và tốc độ.ω(p)

4.Tham số mô phỏng động cơ và giá trị các bộ điều khiển

Khi chưa có nhiễu tác động

Khi có nhiễu tác động:

4.2.Mô phỏng Iư theo Isp

s

Khi không có momen cản:

Khi có nhiễu:

4.3.Mô phỏng đặc tính cơ của động cơ

Khi có momen cản:

Khi không có momen cản

>Kết luận.

Qua kết quả mô phỏng ta nhận thấy rằng bộ điều khiển động cơ điện một chiều khi chưa có bộ điều khiển dòng và tốc độ thì tín hiệu ra khicó nhiễu tải là có sai lệch nhiều so với tín hiệu đặt.ω(p) Bộ điều chỉnh tốc độ ở đây được tỏng hợp theo phương pháp modul tối ưu đối xứng giúp cho tín hiệu ra so với tín hiệu đặt có sai lệch nhó.ω(p)

Và khi hệ thống đã đi vào ổn định thì sai lệch tốc độ sẽ bằng không.ω(p) Với 1 cấu trúc điều khiển vòng kín có bộ điều khiển dòng và tốc độ như trên thì sẽ giúp cho tín hiệu ra bám theo tín hiệu đặt và loại trừ tác động của nhiễu.ω(p)

Dựa vào các kết quả mô phỏng thu được ta biết được sự hoạt động và các chế

độ làm việc của động cơ điện một chiều.ω(p) Qua đó ta cũng thấy rõ được sự khác biệt trong quá trình hoạt động của động cơ điện một chiều khi có thêm bộ điều khiển dòng và bộ điều khiển tốc độ.ω(p) Và nhờ đó sẽ giúp ta biết cách sử dụng hợp

lý động cơ điện một chiều trong các quy trình công nghệ.ω(p)

BÀI 2: MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

2.1.Hệ tọa độ mô tả động cơ di bộ xoay chiều 3 pha

Hình2.ω(p) 1: Các hệ tọa độ mô tả động cơ dị bộ xoay chiều ba pha

2.2 Các công thức chuyển đổi giữa các hệ trục tọa độ

1

( )

3

i i







pha C



S

d q



is

is

isq

isd pha B

pha A

h íng trôc r«to

r

is

isd = iscos + issin

w

1

( 3.ω(p) )

2

1

( 3.ω(p) )

2

i i





  

  

2.3 Hệ phương trình toán mô tả động cơ dị bộ xoay chiều ba pha

1 Trên hệ trục 

Hệ phương trình mô tả động cơ không đồng bộ roto lồng sóc trên hệ  là:

Hình 2.ω(p) 3 Mô phỏng mô hình động cơ dị bộ roto lồng sóc trên hệ trục 

2 Trên hệ dq:

Hệ phương trình mô tả động cơ không đồng bộ roto lồng sóc trên hệ dq là:

rd

sq r m r

sd m rd r

sq s

rd m sd s sq

sd s

rq m

rd r m sq s sd

i T L

i L p

T

u L L

i i

p T

u L L

T L i i

p T





































































) 1 (

1 1

) 1 (

1 1

1 )

1 (

Hình 2-3.ω(p) Mô hình động cơ không đồng bộ roto lồng sóc trên hệ trục(d-q)

2.4 Tham số mô phỏng của động cơ

 Điện trở stator Rs=0.ω(p) 877

 Điện trở roto Rr=1.ω(p) 47

 Momen quán tính J=0.ω(p) 015kg.ω(p) m2

Tính toán các hệ số sử dụng trong mạch :

- L s L mLs=0.ω(p) 165142H: ®iÖn c¶m stator

- L r L m Lr=0.ω(p) 165142H: điện cảm rotor.ω(p)

- Ts=Ls/Rs=0.ω(p) 1883: hằng số thời gian stator.ω(p)

- Tr=Lr/Rr=0.ω(p) 11234: hằng số thời gian rotor.ω(p)

- 1 L2m/L r.ω(p) L s





c m r c

1 116.ω(p) 6743

265.ω(p) 25 T

T 0,68 1

8,9047 T

3p L

2,921 2L

p 133,333 J

s

r m

r

L

L























2.5 Cấu trúc mô phỏng mô hình động cơ không đồng bộ roto lồng sóc bằng các khối có sẵn trong thư viện của simulink

Hình2-4.ω(p) Mô hình mô phỏng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc bằng các khối

có sẵn trong thư viện của simulink

2.6Kết quả mô phỏng

1 Dạng tín hiệu ra của u,v,w

2 Dạng dòng điện a,b

3 Dạng dòng điện dq

4.ω(p) Dạng dòng điện Isd

5.ω(p) Dạng dòng điện Isq

5.ω(p) Dạng đáp ứng tốc độ

BÀI 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DỊ BỘ BẰNG BIẾN TẦN

Điều khiển động cơ không đồng bộ bằng biến tần nguồn áp, với đầu vào tương tự.ω(p) lệnh chạy bằng đầu nối:

Sơ đồ mạch động lực của biến tần ba pha:

Trong đó:

- 10V/0V : nguồn đầu ra

- ADC+ : đầu vào tương tự (+)

- ADC - : đầu vào tương tự (-)

- DIN 1 : Đầu vào số số 1

- DIN 2 : Đầu vào số số 2

- DIN 3 : Đầu vào số số 3

- Đầu ra cách ly +24V/max.ω(p) 100 mA

Đầu ra cách ly 0V/max.ω(p) 100mA

- DAC+ : Đầu ra tương tự (+)

- DAC - : Đầu ra tương tự (-)

Bảng điều khiển nút của biến tần Điều khiển động cơ không đồng bộ bằng biến tần nguồn áp, với đầu vào tương tự.ω(p) lệnh chạy bằng đầu nối:

Sử dụng các nút ấn trên bảng điều khiển để chọn:

Ấn nút màu xanh để khởi động biến tần

P0003=2

P0010=1

P0100=0

P0304=380

P0305=3.ω(p) 1

P0307=0

P0308=0.ω(p) 86 P0309=0 P0310=50 P0311=1350 P0335=0 P0640=150 P0700=2

P0757=0 P0758=0 P0759=10 P0760=100 P0761=0 P1000=2 P1080=0

P1082=50 P1120=10 P1121=10 P1135=5 P1300=0 P3900=1

Thay đổi biến trở sẽ thay đổi tốc độ của động cơ