Luận văn Ứng dụng kỹ thuật dạy học giải quyết vấn Đề cho giảng dạy môn máy Điện trong chương trình Đào tạo nghề

Do đỏ động cơ KĐB được sử dụng rong rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, cũng như đời sông hảng ngay với đủ các loại từ công suất nhỏ vải chục W cho đến công suất lớn hang chục kW.. Do đỏ

TRUONG DAL HQC BACH KHOA HA NOL

NGUYEN VAN HOAT

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỘ BIẾN ĐÔI TÁI SỬ DỤNG NĂNG

LUONG TU TRUONG CHO DONG CO KHONG BONG BO

CHUYEN NGANII DIEU KHIEN VA TU DONG IIGA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THƯẬT

ĐIEU KHIỂN VẢ TỰ ĐỘNG HỎA

NGƯỜI HƯỚNG DÂN KHOA HỌC

TS PHAM VIET PHƯƠNG

Hà Nội 2015

DANH MỤC VIẾT TẤT ecec

LỠI NÓI ĐẦU ccceiecer TH HH mg are vi

'MỘT SỐ VÂN ĐÈ KHI KHÓI ĐÔNG ĐÔNG CƠ KHÔNG ĐÔNG BỘ 1

1.1 Dộng cơ không đẳng bộ nỗi trực tiếp lưới

1.2 Một số phương pháp giảm dòng khởi động và nang cao hé sé cosy

1.2.1 Phương pháp khởi dộng dỗi nỗi sao sang tam giác (Y - A)

1.2.3 Phương pháp sử dụng cuộn kháng bão hòa - 4 1.3.3 Phương pháp dùng bộ biển đổi Thyristor Hemkiraeeee 5 1.2.4 Phương pháp bù công suất phan kháng đảng tụ bù tĩnh điện 6 1.2.5 Phương pháp sử dụng thiết bị bủ có diễu khiẩn

1 5.1 Phương pháp bù ngang có điều khiến (SVC) 8

1.3.5.2 Phương pháp bủ dọc cỏ diều khiến c nen xen 9 1.2.6 Phương pháp sử dụng biển tân ococ co co ch sexy 10

VA UNG DUNG CHO DONG CƠ KHÔNG ĐÔNG BỘ 13

2.1 Giới thiệu chung về MIIRS s00 nen ru 13

2.1.3 Nguyên lý hoạt động của MERS ò cseeeeerrereoese.T3

4.1 Phương pháp diễu khiển 1 ninh E22 E11 cv 38

4.1.2.1 Phương pháp dịch pha điện áp (phase-shift) 41 4.1.2.2 Phương pháp PWM à neo S2

4.2.2, Mạch vòng điều khiển công suất phản kháng con 50

MÔ PHÔNG VÀ KÉT QUÁ THU ĐƯỢC

5.1 Thông số mô phông

5.2 Mô hình câu trúc mạch và kết quá mô phỏng 5.2.1 Mạch vòng điện áp - - - 3

5.3.2 Mô hình mạch kết hợp mạch vòng diéu khiển Công suất phan khang 58 5.2.2.1 Các kết quả mô phỏng khi tải không thay đối 60

5.2 .2, Các kết quả mô phỏng khi tải thay đỗ 2

T.O1 CAM BOAN Tôi xia cam đoan luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu ứng dung bộ biển đãi tải

sử: dụng năng lượng từ trường cha động cơ không đồng bộ” do tôi tự nghiên cứu

thiết kế dưới sự hướng dẫn cửa TS Phạm Việt Phương Các số liệu và kết quả hoàn toàn dúng với thực tế

Để hoàn thành đỏ án nảy tôi chỉ sử dụng những tài liệu được ghi rong đanh

xnục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất lÿ tải liệu nào khác Nếu phát hiện có sự sao chép tôi xin hoản toàn chịu trách nhiệm

TĨà Nội, ngày 2S tháng 3 năm 2015

Học viên thực hiện

Nguyễn Văn Hoạt

vil

Tình 5.11 Đỏ thị hệ số công suất khi kết hợp cả

Sơ đỗ khốt nguồn xoay chiều 3 pha 380V

Sơ đỗ kich xung và diện áp vào - ra MERS se

Sơ đô khải động cơ — tải: Malab — Simulink -

Sơ đỗ khối khâu đo lường điện áp - Simulink

Khải phái xung cha 3 pha MERS

So dé phat xung cho các van IGBT — 8imnulink

Khải đo lường bao gồm các để thị liên quan

Sơ đỗ khối dễ thị kết quả - Simulink

Sơ đô khải mạch vòng điều chỉnh công suất phản kháng,

Sơ đỗ khối mạch tính toán công suất phan khang

DANH MUC BANG

Tiäng 3.1 Bảng tham số nguồn cung cấp và động cơ

Bảng 3.2 Bảng tham số van IGBT FS50RO6YL4 àooccneser

Tang 5.1 Bang sé ligu cdc dit kiện khi mồ phỏng

61

61 G1

62

Chương 1

MOT SO VAN DE KHI KHOI DONG DONG CO KHONG DONG BO

1.1 Động cơ không đồng bộ nối trực tiếp lưới

Đông cơ không đông bộ (KĐB) bao gồm hai loại là động cơ KĐB rô to dây quần và động cơ KĐB ro to lỏng sóc Ưu điểm ni bật đó là: Cấu tạo đơn giản, làm

việc có tin cậy cao, giá thành hạ, trong lượng, kích thước nhỏ hơn so với khi ding

động cơ một chiêu có củng công suất định mức Do đỏ động cơ KĐB được sử dụng

rong rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, cũng như đời sông hảng ngay với đủ các

loại từ công suất nhỏ vải chục W cho đến công suất lớn hang chục kW Do động cơ KDB ro to day quấn có cầu tạo phức tạp, giá thành cao nên it được sử dụng mà chủ yêu là động cơ rô to lỏng sóc Trong thực tế, không phải hệ truyền động nào cũng, doi hoi phải điều chỉnh toc 46 Khi không can điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB

thường được nỗi trực tiếp với lưới (vi dụ: máy bơm nước, quạt ly tâm, mảy nén khi,

băng tải, máy nghiên búa, ) Đối với những hệ truyền động nay thi van dé quan

tâm chính lại nằm ở quá trình khởi động

Vấn đẻ đầu tiên đó là hiện tượng quá dong khi khởi động:

Hình 1.1.a biểu diễn sơ đồ đầu nỏi trực tiếp đông cơ KĐB vảo lưới và và hình

1.1.b là sơ đỗ mạch điện thay thế của đông cơ Khi khởi động động cơ dòng điện

khởi động la tính theo các công thức (1.1)

Ika =

ay

Chương 1

MOT SO VAN DE KHI KHOI DONG DONG CO KHONG DONG BO

1.1 Động cơ không đồng bộ nối trực tiếp lưới

Đông cơ không đông bộ (KĐB) bao gồm hai loại là động cơ KĐB rô to dây quần và động cơ KĐB ro to lỏng sóc Ưu điểm ni bật đó là: Cấu tạo đơn giản, làm

việc có tin cậy cao, giá thành hạ, trong lượng, kích thước nhỏ hơn so với khi ding

động cơ một chiêu có củng công suất định mức Do đỏ động cơ KĐB được sử dụng

rong rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, cũng như đời sông hảng ngay với đủ các

loại từ công suất nhỏ vải chục W cho đến công suất lớn hang chục kW Do động cơ KDB ro to day quấn có cầu tạo phức tạp, giá thành cao nên it được sử dụng mà chủ yêu là động cơ rô to lỏng sóc Trong thực tế, không phải hệ truyền động nào cũng, doi hoi phải điều chỉnh toc 46 Khi không can điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB

thường được nỗi trực tiếp với lưới (vi dụ: máy bơm nước, quạt ly tâm, mảy nén khi,

băng tải, máy nghiên búa, ) Đối với những hệ truyền động nay thi van dé quan

tâm chính lại nằm ở quá trình khởi động

Vấn đẻ đầu tiên đó là hiện tượng quá dong khi khởi động:

Hình 1.1.a biểu diễn sơ đồ đầu nỏi trực tiếp đông cơ KĐB vảo lưới và và hình

1.1.b là sơ đỗ mạch điện thay thế của đông cơ Khi khởi động động cơ dòng điện

khởi động la tính theo các công thức (1.1)

Ika =

ay

Chương 1

MOT SO VAN DE KHI KHOI DONG DONG CO KHONG DONG BO

1.1 Động cơ không đồng bộ nối trực tiếp lưới

Đông cơ không đông bộ (KĐB) bao gồm hai loại là động cơ KĐB rô to dây quần và động cơ KĐB ro to lỏng sóc Ưu điểm ni bật đó là: Cấu tạo đơn giản, làm

việc có tin cậy cao, giá thành hạ, trong lượng, kích thước nhỏ hơn so với khi ding

động cơ một chiêu có củng công suất định mức Do đỏ động cơ KĐB được sử dụng

rong rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, cũng như đời sông hảng ngay với đủ các

loại từ công suất nhỏ vải chục W cho đến công suất lớn hang chục kW Do động cơ KDB ro to day quấn có cầu tạo phức tạp, giá thành cao nên it được sử dụng mà chủ yêu là động cơ rô to lỏng sóc Trong thực tế, không phải hệ truyền động nào cũng, doi hoi phải điều chỉnh toc 46 Khi không can điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB

thường được nỗi trực tiếp với lưới (vi dụ: máy bơm nước, quạt ly tâm, mảy nén khi,

băng tải, máy nghiên búa, ) Đối với những hệ truyền động nay thi van dé quan

tâm chính lại nằm ở quá trình khởi động

Vấn đẻ đầu tiên đó là hiện tượng quá dong khi khởi động:

Hình 1.1.a biểu diễn sơ đồ đầu nỏi trực tiếp đông cơ KĐB vảo lưới và và hình

1.1.b là sơ đỗ mạch điện thay thế của đông cơ Khi khởi động động cơ dòng điện

khởi động la tính theo các công thức (1.1)

Ika =

ay

Chương 1

MOT SO VAN DE KHI KHOI DONG DONG CO KHONG DONG BO

1.1 Động cơ không đồng bộ nối trực tiếp lưới

Đông cơ không đông bộ (KĐB) bao gồm hai loại là động cơ KĐB rô to dây quần và động cơ KĐB ro to lỏng sóc Ưu điểm ni bật đó là: Cấu tạo đơn giản, làm

việc có tin cậy cao, giá thành hạ, trong lượng, kích thước nhỏ hơn so với khi ding

động cơ một chiêu có củng công suất định mức Do đỏ động cơ KĐB được sử dụng

rong rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, cũng như đời sông hảng ngay với đủ các

loại từ công suất nhỏ vải chục W cho đến công suất lớn hang chục kW Do động cơ KDB ro to day quấn có cầu tạo phức tạp, giá thành cao nên it được sử dụng mà chủ yêu là động cơ rô to lỏng sóc Trong thực tế, không phải hệ truyền động nào cũng, doi hoi phải điều chỉnh toc 46 Khi không can điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB

thường được nỗi trực tiếp với lưới (vi dụ: máy bơm nước, quạt ly tâm, mảy nén khi,

băng tải, máy nghiên búa, ) Đối với những hệ truyền động nay thi van dé quan

tâm chính lại nằm ở quá trình khởi động

Vấn đẻ đầu tiên đó là hiện tượng quá dong khi khởi động:

Hình 1.1.a biểu diễn sơ đồ đầu nỏi trực tiếp đông cơ KĐB vảo lưới và và hình

1.1.b là sơ đỗ mạch điện thay thế của đông cơ Khi khởi động động cơ dòng điện

khởi động la tính theo các công thức (1.1)

Ika =

ay

Hinh 4.1 Cầu hình mạch thay thế của MERS khi mắc nói tiếp với tâ 38

Hinh 4.2 Để thị véc tơ biển điễn quan hệ điện áp và đòng điện 38

Hình 4.3 Quan hệ điện áp tâi, hệ số công suất với géc a 40

Hình 4.5 Sơ đề điều khiển dịch pha điện áp eo

Linh 4.7 Llai mach vong điều khiển MERS, series.)

Tĩnh 4.9 Câu trúc điều khiển Mers giản lược à co Hình 410 Sơ đề khải đo lường điện áp - - 44

Hình 4.11 Hệ tọa độ d-D à ch r0 tre eerrre 45

Linh 4.13 So dé khéi diéu khién PLL HH HH HH HH HH HH HH hư 48

Hinh 4.14 Cầu trúc địch pha - - - 48

Hình 4.15 Đỏ thị biêu diễn địch pha và xung diều khiển IGBT "¬— 49 Hình 4.16 Sơ đồ điều khiến Mers có thêm mạch vòng điều khiển 30

Tĩnh 5.1 Sơ để cầu trủe mô phỏng mạch vàng điện áp — Matlab Simulink 53

Tình 5.2 Để thị diện áp đặt cho mạch vòng diện áp nieeceree 54

Tình 5.3 Để thị điện áp 3 pha nguồn %4

Tình 5.4 Đẻ thị diện áp trên tụ

Hình 5.5 Đề thị điện áp tải với mạch vòng điện áp, 5S Tinh 5.6 Đồ Hú đồng điện khối động với mạch vòng điện áp $6 Tĩinh 5.7 Đề thị công suất phản kháng với mạch vỏng điện áp 57

Hình 5.8 Đề thị hệ số công suất với mạch vòng diện áp

linh 5.9 Sơ đề cấu trủe mô phỏng kết hợp mạch vòng công sĩ

1linh 5.10 Dễ thị công suất phân kháng khi kết hợp 0 sec 60

cả mạch vòng công suất phản kháng va mach véng điện áp - 60

iv

T.O1 CAM BOAN Tôi xia cam đoan luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu ứng dung bộ biển đãi tải

sử: dụng năng lượng từ trường cha động cơ không đồng bộ” do tôi tự nghiên cứu

thiết kế dưới sự hướng dẫn cửa TS Phạm Việt Phương Các số liệu và kết quả hoàn toàn dúng với thực tế

Để hoàn thành đỏ án nảy tôi chỉ sử dụng những tài liệu được ghi rong đanh

xnục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất lÿ tải liệu nào khác Nếu phát hiện có sự sao chép tôi xin hoản toàn chịu trách nhiệm

TĨà Nội, ngày 2S tháng 3 năm 2015

Học viên thực hiện

Nguyễn Văn Hoạt

vil

LOT NOT DAU Ngày nay, tiết kiệm năng lượng là một vẫn dé được cả thé giới quan tim

Trong các hệ truyền động điện, động cơ KĐB được sử dụng phổ bị cỏ mặt ở mọi nơi trong mọi lĩnh vực từ sản xuất cho đến sinh hoạt Để thực hiện việc tiết kiệm năng lượng điện cũng như đảm bảo chất lượng của truyền động các thiết bị didn đối như Biểu lần duợc ra dời Tuy nhiên dối với những hệ truyền động không đội hối chất lượng cao thì việc sử dụng Biến tân lại không cầu thiết Nhiều biện

pháp khắc phục hiện tượng quá đòng khởi động và nâng cao hệ số công suất cho

động cơ đã thực hiện nhưng còn tổn tại nhiều han chế Chính vì thể việc nghiên cứu túng dụng một thiết bị khác phù hợp thay thể lá rất cần thiết

Xuất phát từ lý đo trên, bản thân tôi là học viên cao học kỹ thuật chuyên ngành

Điều khiển - Tự động boa Thực hiện luận văn “Nghiên cứu ứng dụng bộ biến đối

tải sử dụng năng lượng từ trường cho động cơ hhông đồng bộ” — Một trong

những để xuất ứng dựng bộ biến đối MERS (phát minh của giảo sư Shimađa

TRynicln, viên công nghệ thông tin Tokyo) Nội dưng hiận văn tập chưng giải quy các nhiệm vụ chính như sau:

~ Nghiên củu nguyên lý làm việc và các chế độ hoại động của MERS,

~ Mô bình hóa MERS tỉnh toán thiết kế mạch lực với phụ tải 1a déng co KBB,

- Lựa chọn phương pháp điều khiển vả xây dựng thiết kế cầu trúc điều khiến;

- Mô phông khảo sát, đánh giá kết quả đối với việc sử dụng MERS cho động

co KBB

Tôi xin chân thành cảm em các thấy cô trong Bộ môn Tự động hoá - Trường ĐHBK Hà Nội, đặc biệt TS Phạm Việt Phương — người trục tiệp hướng dẫn đã giúp

tôi hoán thảnh luận văn này Mặc dù bán thân đã rất cố gắng nhưng do thời gian và

khã năng nhận thức còn hạn chẻ nên không thế tránh khỏi những thiểu sót, rât mong

hận được sự đóng góp cita bạn để luận văn được hoàn thiện

hơn 'Tôi xin chân thành cám ont

T.O1 CAM BOAN Tôi xia cam đoan luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu ứng dung bộ biển đãi tải

sử: dụng năng lượng từ trường cha động cơ không đồng bộ” do tôi tự nghiên cứu

thiết kế dưới sự hướng dẫn cửa TS Phạm Việt Phương Các số liệu và kết quả hoàn toàn dúng với thực tế

Để hoàn thành đỏ án nảy tôi chỉ sử dụng những tài liệu được ghi rong đanh

xnục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất lÿ tải liệu nào khác Nếu phát hiện có sự sao chép tôi xin hoản toàn chịu trách nhiệm

TĨà Nội, ngày 2S tháng 3 năm 2015

Học viên thực hiện

Nguyễn Văn Hoạt

vil

T.O1 CAM BOAN Tôi xia cam đoan luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu ứng dung bộ biển đãi tải

sử: dụng năng lượng từ trường cha động cơ không đồng bộ” do tôi tự nghiên cứu

thiết kế dưới sự hướng dẫn cửa TS Phạm Việt Phương Các số liệu và kết quả hoàn toàn dúng với thực tế

Để hoàn thành đỏ án nảy tôi chỉ sử dụng những tài liệu được ghi rong đanh

xnục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất lÿ tải liệu nào khác Nếu phát hiện có sự sao chép tôi xin hoản toàn chịu trách nhiệm

TĨà Nội, ngày 2S tháng 3 năm 2015

Học viên thực hiện

Nguyễn Văn Hoạt

vil

Chương 1

MOT SO VAN DE KHI KHOI DONG DONG CO KHONG DONG BO

1.1 Động cơ không đồng bộ nối trực tiếp lưới

Đông cơ không đông bộ (KĐB) bao gồm hai loại là động cơ KĐB rô to dây quần và động cơ KĐB ro to lỏng sóc Ưu điểm ni bật đó là: Cấu tạo đơn giản, làm

việc có tin cậy cao, giá thành hạ, trong lượng, kích thước nhỏ hơn so với khi ding

động cơ một chiêu có củng công suất định mức Do đỏ động cơ KĐB được sử dụng

rong rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, cũng như đời sông hảng ngay với đủ các

loại từ công suất nhỏ vải chục W cho đến công suất lớn hang chục kW Do động cơ KDB ro to day quấn có cầu tạo phức tạp, giá thành cao nên it được sử dụng mà chủ yêu là động cơ rô to lỏng sóc Trong thực tế, không phải hệ truyền động nào cũng, doi hoi phải điều chỉnh toc 46 Khi không can điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB

thường được nỗi trực tiếp với lưới (vi dụ: máy bơm nước, quạt ly tâm, mảy nén khi,

băng tải, máy nghiên búa, ) Đối với những hệ truyền động nay thi van dé quan

tâm chính lại nằm ở quá trình khởi động

Vấn đẻ đầu tiên đó là hiện tượng quá dong khi khởi động:

Hình 1.1.a biểu diễn sơ đồ đầu nỏi trực tiếp đông cơ KĐB vảo lưới và và hình

1.1.b là sơ đỗ mạch điện thay thế của đông cơ Khi khởi động động cơ dòng điện

khởi động la tính theo các công thức (1.1)

Ika =

ay

LOT NOT DAU Ngày nay, tiết kiệm năng lượng là một vẫn dé được cả thé giới quan tim

Trong các hệ truyền động điện, động cơ KĐB được sử dụng phổ bị cỏ mặt ở mọi nơi trong mọi lĩnh vực từ sản xuất cho đến sinh hoạt Để thực hiện việc tiết kiệm năng lượng điện cũng như đảm bảo chất lượng của truyền động các thiết bị didn đối như Biểu lần duợc ra dời Tuy nhiên dối với những hệ truyền động không đội hối chất lượng cao thì việc sử dụng Biến tân lại không cầu thiết Nhiều biện

pháp khắc phục hiện tượng quá đòng khởi động và nâng cao hệ số công suất cho

động cơ đã thực hiện nhưng còn tổn tại nhiều han chế Chính vì thể việc nghiên cứu túng dụng một thiết bị khác phù hợp thay thể lá rất cần thiết

Xuất phát từ lý đo trên, bản thân tôi là học viên cao học kỹ thuật chuyên ngành

Điều khiển - Tự động boa Thực hiện luận văn “Nghiên cứu ứng dụng bộ biến đối

tải sử dụng năng lượng từ trường cho động cơ hhông đồng bộ” — Một trong

những để xuất ứng dựng bộ biến đối MERS (phát minh của giảo sư Shimađa

TRynicln, viên công nghệ thông tin Tokyo) Nội dưng hiận văn tập chưng giải quy các nhiệm vụ chính như sau:

~ Nghiên củu nguyên lý làm việc và các chế độ hoại động của MERS,

~ Mô bình hóa MERS tỉnh toán thiết kế mạch lực với phụ tải 1a déng co KBB,

- Lựa chọn phương pháp điều khiển vả xây dựng thiết kế cầu trúc điều khiến;

- Mô phông khảo sát, đánh giá kết quả đối với việc sử dụng MERS cho động

co KBB

Tôi xin chân thành cảm em các thấy cô trong Bộ môn Tự động hoá - Trường ĐHBK Hà Nội, đặc biệt TS Phạm Việt Phương — người trục tiệp hướng dẫn đã giúp

tôi hoán thảnh luận văn này Mặc dù bán thân đã rất cố gắng nhưng do thời gian và

khã năng nhận thức còn hạn chẻ nên không thế tránh khỏi những thiểu sót, rât mong

hận được sự đóng góp cita bạn để luận văn được hoàn thiện

hơn 'Tôi xin chân thành cám ont

DANH MUC VIET TAT

- KDB: Khéng ding bé

-MERS ( Magnetic Energy Recovery Switch): Bộ biến đối tái sử dựng năng hrong

từ trường,

- FACTS (Flexible AC transmiste system ): Hệ thông truyền tải linh hoạt

- TCSC (Thysistor controlled series capacitor): Tụ bù đẳng bộ kiếu tĩnh

- GCSC (GTO - conlrolled series capacitor): Tụ bù nói tiếp diễu khiển bằng GTO,

vi

DANH MỤC HÌNH VE

1

Tình 1.1 Sơ đỗ dâu nói và raạch diện thay thể cho dong cu KDB

Hình 1.2 Phương pháp đổi nỗi sao - tam giác

Tình 1.3 Mỡ máy động cơ KĐB đùng cuộn kháng bão hòa

llinh 1.4 Sơ đồ khởi động mềm dùng bộ biến đổi Thyristor

Tình 1.5 Sơ đô mắc Iụ bù lĩnh điên

Hình 1.6 Sơ dé mạch diện tương dương của dộng cơ khi chưa dược lắp tụ bù

Hình 1.7 Đề thị véc tơ công suất của động cơ KĐB “4

Hình 1.8 Cầu trúc vả lắp đặt của thiết bị bủ ngang, có điều khiển (SVC) 8 Tình 1.9 Sơ đồ cấu trúc bộ bù nói tiếp GÓSC và TCSC 9

Hình 1.10 Câu trúc cơ bản của biển tản àeseeceerieeeoe, TÔ

Hinh 2.1 So dé cdu tao mạch sử dụng MERS - - 13

Các trạng thái làm việc của MERS

Kết quả của quá trình đóng — mổ van 15 Hình 2.4 Sơ đồ hệ thông dùng MEES và biểu đồ pha

TTinh 2.5 Các trạng thái làm việc của MIRS trong chế độ giản đoạn 16

Tình 2.6 Giản dỗ diễn áp, dòng diện trong chế độ gián doạn

Hình 2.7 Các trạng thái làm việc của MERS treng chế độ liên tục 20 Tinh 2.8 Giản dỗ diện áp, dòng diện trong chế độ liên tụe 20

1linh 2.9, Sơ đồ biểu điễn hương đương của MIIRS 6 0sseecee.22) Tình 2.10 Đề thị đồng điện và điện áp Irong chế độ cân bằng, 23 Tinh 2.11 Sơ đã tổng quan sử dụng MERS cho déng co KDB 24

Tình 2.12 Cấu hình mạch sử dụng MERS cho dòng cơ KĐP 3 pha 26 1Iinh 2.13 Câu hinh mạch sử dụng MILRS cho động cơ KD 1 pha 26

Tình 3.1 Sơ dé thay thể và đồ thị vector điện Ap - 27 1linh 3.2 Sơ đồ điện áp tải RL vase vane 28 Tình 3.3 Vòng điền khiển MERS trong chế độ liên tục 33

Hình 3.4 Sơ dễ vector điện äp occo65cccetcrerrrrrrrrrerrrrrsre 35)

Tình 3.5 Hinh thực tế van IGBT FS50RO6Y1.4 - 37

1H

DANH MUC VIET TAT

- KDB: Khéng ding bé

-MERS ( Magnetic Energy Recovery Switch): Bộ biến đối tái sử dựng năng hrong

từ trường,

- FACTS (Flexible AC transmiste system ): Hệ thông truyền tải linh hoạt

- TCSC (Thysistor controlled series capacitor): Tụ bù đẳng bộ kiếu tĩnh

- GCSC (GTO - conlrolled series capacitor): Tụ bù nói tiếp diễu khiển bằng GTO,

vi

LOT NOT DAU Ngày nay, tiết kiệm năng lượng là một vẫn dé được cả thé giới quan tim

Trong các hệ truyền động điện, động cơ KĐB được sử dụng phổ bị cỏ mặt ở mọi nơi trong mọi lĩnh vực từ sản xuất cho đến sinh hoạt Để thực hiện việc tiết kiệm năng lượng điện cũng như đảm bảo chất lượng của truyền động các thiết bị didn đối như Biểu lần duợc ra dời Tuy nhiên dối với những hệ truyền động không đội hối chất lượng cao thì việc sử dụng Biến tân lại không cầu thiết Nhiều biện

pháp khắc phục hiện tượng quá đòng khởi động và nâng cao hệ số công suất cho

động cơ đã thực hiện nhưng còn tổn tại nhiều han chế Chính vì thể việc nghiên cứu túng dụng một thiết bị khác phù hợp thay thể lá rất cần thiết

Xuất phát từ lý đo trên, bản thân tôi là học viên cao học kỹ thuật chuyên ngành

Điều khiển - Tự động boa Thực hiện luận văn “Nghiên cứu ứng dụng bộ biến đối

tải sử dụng năng lượng từ trường cho động cơ hhông đồng bộ” — Một trong

những để xuất ứng dựng bộ biến đối MERS (phát minh của giảo sư Shimađa

TRynicln, viên công nghệ thông tin Tokyo) Nội dưng hiận văn tập chưng giải quy các nhiệm vụ chính như sau:

~ Nghiên củu nguyên lý làm việc và các chế độ hoại động của MERS,

~ Mô bình hóa MERS tỉnh toán thiết kế mạch lực với phụ tải 1a déng co KBB,

- Lựa chọn phương pháp điều khiển vả xây dựng thiết kế cầu trúc điều khiến;

- Mô phông khảo sát, đánh giá kết quả đối với việc sử dụng MERS cho động

co KBB

Tôi xin chân thành cảm em các thấy cô trong Bộ môn Tự động hoá - Trường ĐHBK Hà Nội, đặc biệt TS Phạm Việt Phương — người trục tiệp hướng dẫn đã giúp

tôi hoán thảnh luận văn này Mặc dù bán thân đã rất cố gắng nhưng do thời gian và

khã năng nhận thức còn hạn chẻ nên không thế tránh khỏi những thiểu sót, rât mong

hận được sự đóng góp cita bạn để luận văn được hoàn thiện

hơn 'Tôi xin chân thành cám ont

DANH MỤC HÌNH VE

1

Tình 1.1 Sơ đỗ dâu nói và raạch diện thay thể cho dong cu KDB

Hình 1.2 Phương pháp đổi nỗi sao - tam giác

Tình 1.3 Mỡ máy động cơ KĐB đùng cuộn kháng bão hòa

llinh 1.4 Sơ đồ khởi động mềm dùng bộ biến đổi Thyristor

Tình 1.5 Sơ đô mắc Iụ bù lĩnh điên

Hình 1.6 Sơ dé mạch diện tương dương của dộng cơ khi chưa dược lắp tụ bù

Hình 1.7 Đề thị véc tơ công suất của động cơ KĐB “4

Hình 1.8 Cầu trúc vả lắp đặt của thiết bị bủ ngang, có điều khiển (SVC) 8 Tình 1.9 Sơ đồ cấu trúc bộ bù nói tiếp GÓSC và TCSC 9

Hình 1.10 Câu trúc cơ bản của biển tản àeseeceerieeeoe, TÔ

Hinh 2.1 So dé cdu tao mạch sử dụng MERS - - 13

Các trạng thái làm việc của MERS

Kết quả của quá trình đóng — mổ van 15 Hình 2.4 Sơ đồ hệ thông dùng MEES và biểu đồ pha

TTinh 2.5 Các trạng thái làm việc của MIRS trong chế độ giản đoạn 16

Tình 2.6 Giản dỗ diễn áp, dòng diện trong chế độ gián doạn

Hình 2.7 Các trạng thái làm việc của MERS treng chế độ liên tục 20 Tinh 2.8 Giản dỗ diện áp, dòng diện trong chế độ liên tụe 20

1linh 2.9, Sơ đồ biểu điễn hương đương của MIIRS 6 0sseecee.22) Tình 2.10 Đề thị đồng điện và điện áp Irong chế độ cân bằng, 23 Tinh 2.11 Sơ đã tổng quan sử dụng MERS cho déng co KDB 24

Tình 2.12 Cấu hình mạch sử dụng MERS cho dòng cơ KĐP 3 pha 26 1Iinh 2.13 Câu hinh mạch sử dụng MILRS cho động cơ KD 1 pha 26

Tình 3.1 Sơ dé thay thể và đồ thị vector điện Ap - 27 1linh 3.2 Sơ đồ điện áp tải RL vase vane 28 Tình 3.3 Vòng điền khiển MERS trong chế độ liên tục 33

Hình 3.4 Sơ dễ vector điện äp occo65cccetcrerrrrrrrrrerrrrrsre 35)

Tình 3.5 Hinh thực tế van IGBT FS50RO6Y1.4 - 37

1H

Tình 5.11 Đỏ thị hệ số công suất khi kết hợp cả

Sơ đỗ khốt nguồn xoay chiều 3 pha 380V

Sơ đỗ kich xung và diện áp vào - ra MERS se

Sơ đô khải động cơ — tải: Malab — Simulink -

Sơ đỗ khối khâu đo lường điện áp - Simulink

Khải phái xung cha 3 pha MERS

So dé phat xung cho các van IGBT — 8imnulink

Khải đo lường bao gồm các để thị liên quan

Sơ đỗ khối dễ thị kết quả - Simulink

Sơ đô khải mạch vòng điều chỉnh công suất phản kháng,

Sơ đỗ khối mạch tính toán công suất phan khang

DANH MUC BANG

Tiäng 3.1 Bảng tham số nguồn cung cấp và động cơ

Bảng 3.2 Bảng tham số van IGBT FS50RO6YL4 àooccneser

Tang 5.1 Bang sé ligu cdc dit kiện khi mồ phỏng

61

61 G1

62

DANH MỤC HÌNH VE

1

Tình 1.1 Sơ đỗ dâu nói và raạch diện thay thể cho dong cu KDB

Hình 1.2 Phương pháp đổi nỗi sao - tam giác

Tình 1.3 Mỡ máy động cơ KĐB đùng cuộn kháng bão hòa

llinh 1.4 Sơ đồ khởi động mềm dùng bộ biến đổi Thyristor

Tình 1.5 Sơ đô mắc Iụ bù lĩnh điên

Hình 1.6 Sơ dé mạch diện tương dương của dộng cơ khi chưa dược lắp tụ bù

Hình 1.7 Đề thị véc tơ công suất của động cơ KĐB “4

Hình 1.8 Cầu trúc vả lắp đặt của thiết bị bủ ngang, có điều khiển (SVC) 8 Tình 1.9 Sơ đồ cấu trúc bộ bù nói tiếp GÓSC và TCSC 9

Hình 1.10 Câu trúc cơ bản của biển tản àeseeceerieeeoe, TÔ

Hinh 2.1 So dé cdu tao mạch sử dụng MERS - - 13

Các trạng thái làm việc của MERS

Kết quả của quá trình đóng — mổ van 15 Hình 2.4 Sơ đồ hệ thông dùng MEES và biểu đồ pha

TTinh 2.5 Các trạng thái làm việc của MIRS trong chế độ giản đoạn 16

Tình 2.6 Giản dỗ diễn áp, dòng diện trong chế độ gián doạn

Hình 2.7 Các trạng thái làm việc của MERS treng chế độ liên tục 20 Tinh 2.8 Giản dỗ diện áp, dòng diện trong chế độ liên tụe 20

1linh 2.9, Sơ đồ biểu điễn hương đương của MIIRS 6 0sseecee.22) Tình 2.10 Đề thị đồng điện và điện áp Irong chế độ cân bằng, 23 Tinh 2.11 Sơ đã tổng quan sử dụng MERS cho déng co KDB 24

Tình 2.12 Cấu hình mạch sử dụng MERS cho dòng cơ KĐP 3 pha 26 1Iinh 2.13 Câu hinh mạch sử dụng MILRS cho động cơ KD 1 pha 26

Tình 3.1 Sơ dé thay thể và đồ thị vector điện Ap - 27 1linh 3.2 Sơ đồ điện áp tải RL vase vane 28 Tình 3.3 Vòng điền khiển MERS trong chế độ liên tục 33

Hình 3.4 Sơ dễ vector điện äp occo65cccetcrerrrrrrrrrerrrrrsre 35)

Tình 3.5 Hinh thực tế van IGBT FS50RO6Y1.4 - 37

1H

DANH MỤC HÌNH VE

1

Tình 1.1 Sơ đỗ dâu nói và raạch diện thay thể cho dong cu KDB

Hình 1.2 Phương pháp đổi nỗi sao - tam giác

Tình 1.3 Mỡ máy động cơ KĐB đùng cuộn kháng bão hòa

llinh 1.4 Sơ đồ khởi động mềm dùng bộ biến đổi Thyristor

Tình 1.5 Sơ đô mắc Iụ bù lĩnh điên

Hình 1.6 Sơ dé mạch diện tương dương của dộng cơ khi chưa dược lắp tụ bù

Hình 1.7 Đề thị véc tơ công suất của động cơ KĐB “4

Hình 1.8 Cầu trúc vả lắp đặt của thiết bị bủ ngang, có điều khiển (SVC) 8 Tình 1.9 Sơ đồ cấu trúc bộ bù nói tiếp GÓSC và TCSC 9

Hình 1.10 Câu trúc cơ bản của biển tản àeseeceerieeeoe, TÔ

Hinh 2.1 So dé cdu tao mạch sử dụng MERS - - 13

Các trạng thái làm việc của MERS

Kết quả của quá trình đóng — mổ van 15 Hình 2.4 Sơ đồ hệ thông dùng MEES và biểu đồ pha

TTinh 2.5 Các trạng thái làm việc của MIRS trong chế độ giản đoạn 16

Tình 2.6 Giản dỗ diễn áp, dòng diện trong chế độ gián doạn

Hình 2.7 Các trạng thái làm việc của MERS treng chế độ liên tục 20 Tinh 2.8 Giản dỗ diện áp, dòng diện trong chế độ liên tụe 20

1linh 2.9, Sơ đồ biểu điễn hương đương của MIIRS 6 0sseecee.22) Tình 2.10 Đề thị đồng điện và điện áp Irong chế độ cân bằng, 23 Tinh 2.11 Sơ đã tổng quan sử dụng MERS cho déng co KDB 24

Tình 2.12 Cấu hình mạch sử dụng MERS cho dòng cơ KĐP 3 pha 26 1Iinh 2.13 Câu hinh mạch sử dụng MILRS cho động cơ KD 1 pha 26

Tình 3.1 Sơ dé thay thể và đồ thị vector điện Ap - 27 1linh 3.2 Sơ đồ điện áp tải RL vase vane 28 Tình 3.3 Vòng điền khiển MERS trong chế độ liên tục 33

Hình 3.4 Sơ dễ vector điện äp occo65cccetcrerrrrrrrrrerrrrrsre 35)

Tình 3.5 Hinh thực tế van IGBT FS50RO6Y1.4 - 37

1H

Tình 5.11 Đỏ thị hệ số công suất khi kết hợp cả

Sơ đỗ khốt nguồn xoay chiều 3 pha 380V

Sơ đỗ kich xung và diện áp vào - ra MERS se

Sơ đô khải động cơ — tải: Malab — Simulink -

Sơ đỗ khối khâu đo lường điện áp - Simulink

Khải phái xung cha 3 pha MERS

So dé phat xung cho các van IGBT — 8imnulink

Khải đo lường bao gồm các để thị liên quan

Sơ đỗ khối dễ thị kết quả - Simulink

Sơ đô khải mạch vòng điều chỉnh công suất phản kháng,

Sơ đỗ khối mạch tính toán công suất phan khang

DANH MUC BANG

Tiäng 3.1 Bảng tham số nguồn cung cấp và động cơ

Bảng 3.2 Bảng tham số van IGBT FS50RO6YL4 àooccneser

Tang 5.1 Bang sé ligu cdc dit kiện khi mồ phỏng

61

61 G1

62

Chương 1

MOT SO VAN DE KHI KHOI DONG DONG CO KHONG DONG BO

1.1 Động cơ không đồng bộ nối trực tiếp lưới

Đông cơ không đông bộ (KĐB) bao gồm hai loại là động cơ KĐB rô to dây quần và động cơ KĐB ro to lỏng sóc Ưu điểm ni bật đó là: Cấu tạo đơn giản, làm

việc có tin cậy cao, giá thành hạ, trong lượng, kích thước nhỏ hơn so với khi ding

động cơ một chiêu có củng công suất định mức Do đỏ động cơ KĐB được sử dụng

rong rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, cũng như đời sông hảng ngay với đủ các

loại từ công suất nhỏ vải chục W cho đến công suất lớn hang chục kW Do động cơ KDB ro to day quấn có cầu tạo phức tạp, giá thành cao nên it được sử dụng mà chủ yêu là động cơ rô to lỏng sóc Trong thực tế, không phải hệ truyền động nào cũng, doi hoi phải điều chỉnh toc 46 Khi không can điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB

thường được nỗi trực tiếp với lưới (vi dụ: máy bơm nước, quạt ly tâm, mảy nén khi,

băng tải, máy nghiên búa, ) Đối với những hệ truyền động nay thi van dé quan

tâm chính lại nằm ở quá trình khởi động

Vấn đẻ đầu tiên đó là hiện tượng quá dong khi khởi động:

Hình 1.1.a biểu diễn sơ đồ đầu nỏi trực tiếp đông cơ KĐB vảo lưới và và hình

1.1.b là sơ đỗ mạch điện thay thế của đông cơ Khi khởi động động cơ dòng điện

khởi động la tính theo các công thức (1.1)

Ika =

ay

Hinh 4.1 Cầu hình mạch thay thế của MERS khi mắc nói tiếp với tâ 38

Hinh 4.2 Để thị véc tơ biển điễn quan hệ điện áp và đòng điện 38

Hình 4.3 Quan hệ điện áp tâi, hệ số công suất với géc a 40

Hình 4.5 Sơ đề điều khiển dịch pha điện áp eo

Linh 4.7 Llai mach vong điều khiển MERS, series.)

Tĩnh 4.9 Câu trúc điều khiển Mers giản lược à co Hình 410 Sơ đề khải đo lường điện áp - - 44

Hình 4.11 Hệ tọa độ d-D à ch r0 tre eerrre 45

Linh 4.13 So dé khéi diéu khién PLL HH HH HH HH HH HH HH hư 48

Hinh 4.14 Cầu trúc địch pha - - - 48

Hình 4.15 Đỏ thị biêu diễn địch pha và xung diều khiển IGBT "¬— 49 Hình 4.16 Sơ đồ điều khiến Mers có thêm mạch vòng điều khiển 30

Tĩnh 5.1 Sơ để cầu trủe mô phỏng mạch vàng điện áp — Matlab Simulink 53

Tình 5.2 Để thị diện áp đặt cho mạch vòng diện áp nieeceree 54

Tình 5.3 Để thị điện áp 3 pha nguồn %4

Tình 5.4 Đẻ thị diện áp trên tụ

Hình 5.5 Đề thị điện áp tải với mạch vòng điện áp, 5S Tinh 5.6 Đồ Hú đồng điện khối động với mạch vòng điện áp $6 Tĩinh 5.7 Đề thị công suất phản kháng với mạch vỏng điện áp 57

Hình 5.8 Đề thị hệ số công suất với mạch vòng diện áp

linh 5.9 Sơ đề cấu trủe mô phỏng kết hợp mạch vòng công sĩ

1linh 5.10 Dễ thị công suất phân kháng khi kết hợp 0 sec 60

cả mạch vòng công suất phản kháng va mach véng điện áp - 60

iv

LOT NOT DAU Ngày nay, tiết kiệm năng lượng là một vẫn dé được cả thé giới quan tim

Trong các hệ truyền động điện, động cơ KĐB được sử dụng phổ bị cỏ mặt ở mọi nơi trong mọi lĩnh vực từ sản xuất cho đến sinh hoạt Để thực hiện việc tiết kiệm năng lượng điện cũng như đảm bảo chất lượng của truyền động các thiết bị didn đối như Biểu lần duợc ra dời Tuy nhiên dối với những hệ truyền động không đội hối chất lượng cao thì việc sử dụng Biến tân lại không cầu thiết Nhiều biện

pháp khắc phục hiện tượng quá đòng khởi động và nâng cao hệ số công suất cho

động cơ đã thực hiện nhưng còn tổn tại nhiều han chế Chính vì thể việc nghiên cứu túng dụng một thiết bị khác phù hợp thay thể lá rất cần thiết

Xuất phát từ lý đo trên, bản thân tôi là học viên cao học kỹ thuật chuyên ngành

Điều khiển - Tự động boa Thực hiện luận văn “Nghiên cứu ứng dụng bộ biến đối

tải sử dụng năng lượng từ trường cho động cơ hhông đồng bộ” — Một trong

những để xuất ứng dựng bộ biến đối MERS (phát minh của giảo sư Shimađa

TRynicln, viên công nghệ thông tin Tokyo) Nội dưng hiận văn tập chưng giải quy các nhiệm vụ chính như sau:

~ Nghiên củu nguyên lý làm việc và các chế độ hoại động của MERS,

~ Mô bình hóa MERS tỉnh toán thiết kế mạch lực với phụ tải 1a déng co KBB,

- Lựa chọn phương pháp điều khiển vả xây dựng thiết kế cầu trúc điều khiến;

- Mô phông khảo sát, đánh giá kết quả đối với việc sử dụng MERS cho động

co KBB

Tôi xin chân thành cảm em các thấy cô trong Bộ môn Tự động hoá - Trường ĐHBK Hà Nội, đặc biệt TS Phạm Việt Phương — người trục tiệp hướng dẫn đã giúp

tôi hoán thảnh luận văn này Mặc dù bán thân đã rất cố gắng nhưng do thời gian và

khã năng nhận thức còn hạn chẻ nên không thế tránh khỏi những thiểu sót, rât mong

hận được sự đóng góp cita bạn để luận văn được hoàn thiện

hơn 'Tôi xin chân thành cám ont

DANH MỤC HÌNH VE

1

Tình 1.1 Sơ đỗ dâu nói và raạch diện thay thể cho dong cu KDB

Hình 1.2 Phương pháp đổi nỗi sao - tam giác

Tình 1.3 Mỡ máy động cơ KĐB đùng cuộn kháng bão hòa

llinh 1.4 Sơ đồ khởi động mềm dùng bộ biến đổi Thyristor

Tình 1.5 Sơ đô mắc Iụ bù lĩnh điên

Hình 1.6 Sơ dé mạch diện tương dương của dộng cơ khi chưa dược lắp tụ bù

Hình 1.7 Đề thị véc tơ công suất của động cơ KĐB “4

Hình 1.8 Cầu trúc vả lắp đặt của thiết bị bủ ngang, có điều khiển (SVC) 8 Tình 1.9 Sơ đồ cấu trúc bộ bù nói tiếp GÓSC và TCSC 9

Hình 1.10 Câu trúc cơ bản của biển tản àeseeceerieeeoe, TÔ

Hinh 2.1 So dé cdu tao mạch sử dụng MERS - - 13

Các trạng thái làm việc của MERS

Kết quả của quá trình đóng — mổ van 15 Hình 2.4 Sơ đồ hệ thông dùng MEES và biểu đồ pha

TTinh 2.5 Các trạng thái làm việc của MIRS trong chế độ giản đoạn 16

Tình 2.6 Giản dỗ diễn áp, dòng diện trong chế độ gián doạn

Hình 2.7 Các trạng thái làm việc của MERS treng chế độ liên tục 20 Tinh 2.8 Giản dỗ diện áp, dòng diện trong chế độ liên tụe 20

1linh 2.9, Sơ đồ biểu điễn hương đương của MIIRS 6 0sseecee.22) Tình 2.10 Đề thị đồng điện và điện áp Irong chế độ cân bằng, 23 Tinh 2.11 Sơ đã tổng quan sử dụng MERS cho déng co KDB 24

Tình 2.12 Cấu hình mạch sử dụng MERS cho dòng cơ KĐP 3 pha 26 1Iinh 2.13 Câu hinh mạch sử dụng MILRS cho động cơ KD 1 pha 26

Tình 3.1 Sơ dé thay thể và đồ thị vector điện Ap - 27 1linh 3.2 Sơ đồ điện áp tải RL vase vane 28 Tình 3.3 Vòng điền khiển MERS trong chế độ liên tục 33

Hình 3.4 Sơ dễ vector điện äp occo65cccetcrerrrrrrrrrerrrrrsre 35)

Tình 3.5 Hinh thực tế van IGBT FS50RO6Y1.4 - 37

1H

DANH MỤC HÌNH VE

1

Tình 1.1 Sơ đỗ dâu nói và raạch diện thay thể cho dong cu KDB

Hình 1.2 Phương pháp đổi nỗi sao - tam giác

Tình 1.3 Mỡ máy động cơ KĐB đùng cuộn kháng bão hòa

llinh 1.4 Sơ đồ khởi động mềm dùng bộ biến đổi Thyristor

Tình 1.5 Sơ đô mắc Iụ bù lĩnh điên

Hình 1.6 Sơ dé mạch diện tương dương của dộng cơ khi chưa dược lắp tụ bù

Hình 1.7 Đề thị véc tơ công suất của động cơ KĐB “4

Hình 1.8 Cầu trúc vả lắp đặt của thiết bị bủ ngang, có điều khiển (SVC) 8 Tình 1.9 Sơ đồ cấu trúc bộ bù nói tiếp GÓSC và TCSC 9

Hình 1.10 Câu trúc cơ bản của biển tản àeseeceerieeeoe, TÔ

Hinh 2.1 So dé cdu tao mạch sử dụng MERS - - 13

Các trạng thái làm việc của MERS

Kết quả của quá trình đóng — mổ van 15 Hình 2.4 Sơ đồ hệ thông dùng MEES và biểu đồ pha

TTinh 2.5 Các trạng thái làm việc của MIRS trong chế độ giản đoạn 16

Tình 2.6 Giản dỗ diễn áp, dòng diện trong chế độ gián doạn

Hình 2.7 Các trạng thái làm việc của MERS treng chế độ liên tục 20 Tinh 2.8 Giản dỗ diện áp, dòng diện trong chế độ liên tụe 20

1linh 2.9, Sơ đồ biểu điễn hương đương của MIIRS 6 0sseecee.22) Tình 2.10 Đề thị đồng điện và điện áp Irong chế độ cân bằng, 23 Tinh 2.11 Sơ đã tổng quan sử dụng MERS cho déng co KDB 24

Tình 2.12 Cấu hình mạch sử dụng MERS cho dòng cơ KĐP 3 pha 26 1Iinh 2.13 Câu hinh mạch sử dụng MILRS cho động cơ KD 1 pha 26

Tình 3.1 Sơ dé thay thể và đồ thị vector điện Ap - 27 1linh 3.2 Sơ đồ điện áp tải RL vase vane 28 Tình 3.3 Vòng điền khiển MERS trong chế độ liên tục 33

Hình 3.4 Sơ dễ vector điện äp occo65cccetcrerrrrrrrrrerrrrrsre 35)

Tình 3.5 Hinh thực tế van IGBT FS50RO6Y1.4 - 37

1H

T.O1 CAM BOAN Tôi xia cam đoan luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu ứng dung bộ biển đãi tải

sử: dụng năng lượng từ trường cha động cơ không đồng bộ” do tôi tự nghiên cứu

thiết kế dưới sự hướng dẫn cửa TS Phạm Việt Phương Các số liệu và kết quả hoàn toàn dúng với thực tế

Để hoàn thành đỏ án nảy tôi chỉ sử dụng những tài liệu được ghi rong đanh

xnục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất lÿ tải liệu nào khác Nếu phát hiện có sự sao chép tôi xin hoản toàn chịu trách nhiệm

TĨà Nội, ngày 2S tháng 3 năm 2015

Học viên thực hiện

Nguyễn Văn Hoạt

vil

Hinh 4.1 Cầu hình mạch thay thế của MERS khi mắc nói tiếp với tâ 38

Hinh 4.2 Để thị véc tơ biển điễn quan hệ điện áp và đòng điện 38

Hình 4.3 Quan hệ điện áp tâi, hệ số công suất với géc a 40

Hình 4.5 Sơ đề điều khiển dịch pha điện áp eo

Linh 4.7 Llai mach vong điều khiển MERS, series.)

Tĩnh 4.9 Câu trúc điều khiển Mers giản lược à co Hình 410 Sơ đề khải đo lường điện áp - - 44

Hình 4.11 Hệ tọa độ d-D à ch r0 tre eerrre 45

Linh 4.13 So dé khéi diéu khién PLL HH HH HH HH HH HH HH hư 48

Hinh 4.14 Cầu trúc địch pha - - - 48

Hình 4.15 Đỏ thị biêu diễn địch pha và xung diều khiển IGBT "¬— 49 Hình 4.16 Sơ đồ điều khiến Mers có thêm mạch vòng điều khiển 30

Tĩnh 5.1 Sơ để cầu trủe mô phỏng mạch vàng điện áp — Matlab Simulink 53

Tình 5.2 Để thị diện áp đặt cho mạch vòng diện áp nieeceree 54

Tình 5.3 Để thị điện áp 3 pha nguồn %4

Tình 5.4 Đẻ thị diện áp trên tụ

Hình 5.5 Đề thị điện áp tải với mạch vòng điện áp, 5S Tinh 5.6 Đồ Hú đồng điện khối động với mạch vòng điện áp $6 Tĩinh 5.7 Đề thị công suất phản kháng với mạch vỏng điện áp 57

Hình 5.8 Đề thị hệ số công suất với mạch vòng diện áp

linh 5.9 Sơ đề cấu trủe mô phỏng kết hợp mạch vòng công sĩ

1linh 5.10 Dễ thị công suất phân kháng khi kết hợp 0 sec 60

cả mạch vòng công suất phản kháng va mach véng điện áp - 60

iv

LOT NOT DAU Ngày nay, tiết kiệm năng lượng là một vẫn dé được cả thé giới quan tim

Trong các hệ truyền động điện, động cơ KĐB được sử dụng phổ bị cỏ mặt ở mọi nơi trong mọi lĩnh vực từ sản xuất cho đến sinh hoạt Để thực hiện việc tiết kiệm năng lượng điện cũng như đảm bảo chất lượng của truyền động các thiết bị didn đối như Biểu lần duợc ra dời Tuy nhiên dối với những hệ truyền động không đội hối chất lượng cao thì việc sử dụng Biến tân lại không cầu thiết Nhiều biện

pháp khắc phục hiện tượng quá đòng khởi động và nâng cao hệ số công suất cho

động cơ đã thực hiện nhưng còn tổn tại nhiều han chế Chính vì thể việc nghiên cứu túng dụng một thiết bị khác phù hợp thay thể lá rất cần thiết

Xuất phát từ lý đo trên, bản thân tôi là học viên cao học kỹ thuật chuyên ngành

Điều khiển - Tự động boa Thực hiện luận văn “Nghiên cứu ứng dụng bộ biến đối

tải sử dụng năng lượng từ trường cho động cơ hhông đồng bộ” — Một trong

những để xuất ứng dựng bộ biến đối MERS (phát minh của giảo sư Shimađa

TRynicln, viên công nghệ thông tin Tokyo) Nội dưng hiận văn tập chưng giải quy các nhiệm vụ chính như sau:

~ Nghiên củu nguyên lý làm việc và các chế độ hoại động của MERS,

~ Mô bình hóa MERS tỉnh toán thiết kế mạch lực với phụ tải 1a déng co KBB,

- Lựa chọn phương pháp điều khiển vả xây dựng thiết kế cầu trúc điều khiến;

- Mô phông khảo sát, đánh giá kết quả đối với việc sử dụng MERS cho động

co KBB

Tôi xin chân thành cảm em các thấy cô trong Bộ môn Tự động hoá - Trường ĐHBK Hà Nội, đặc biệt TS Phạm Việt Phương — người trục tiệp hướng dẫn đã giúp

tôi hoán thảnh luận văn này Mặc dù bán thân đã rất cố gắng nhưng do thời gian và

khã năng nhận thức còn hạn chẻ nên không thế tránh khỏi những thiểu sót, rât mong

hận được sự đóng góp cita bạn để luận văn được hoàn thiện

hơn 'Tôi xin chân thành cám ont

DANH MUC VIET TAT

- KDB: Khéng ding bé

-MERS ( Magnetic Energy Recovery Switch): Bộ biến đối tái sử dựng năng hrong

từ trường,

- FACTS (Flexible AC transmiste system ): Hệ thông truyền tải linh hoạt

- TCSC (Thysistor controlled series capacitor): Tụ bù đẳng bộ kiếu tĩnh

- GCSC (GTO - conlrolled series capacitor): Tụ bù nói tiếp diễu khiển bằng GTO,

vi

DANH MỤC HÌNH VE

1

Tình 1.1 Sơ đỗ dâu nói và raạch diện thay thể cho dong cu KDB

Hình 1.2 Phương pháp đổi nỗi sao - tam giác

Tình 1.3 Mỡ máy động cơ KĐB đùng cuộn kháng bão hòa

llinh 1.4 Sơ đồ khởi động mềm dùng bộ biến đổi Thyristor

Tình 1.5 Sơ đô mắc Iụ bù lĩnh điên

Hình 1.6 Sơ dé mạch diện tương dương của dộng cơ khi chưa dược lắp tụ bù

Hình 1.7 Đề thị véc tơ công suất của động cơ KĐB “4

Hình 1.8 Cầu trúc vả lắp đặt của thiết bị bủ ngang, có điều khiển (SVC) 8 Tình 1.9 Sơ đồ cấu trúc bộ bù nói tiếp GÓSC và TCSC 9

Hình 1.10 Câu trúc cơ bản của biển tản àeseeceerieeeoe, TÔ

Hinh 2.1 So dé cdu tao mạch sử dụng MERS - - 13

Các trạng thái làm việc của MERS

Kết quả của quá trình đóng — mổ van 15 Hình 2.4 Sơ đồ hệ thông dùng MEES và biểu đồ pha

TTinh 2.5 Các trạng thái làm việc của MIRS trong chế độ giản đoạn 16

Tình 2.6 Giản dỗ diễn áp, dòng diện trong chế độ gián doạn

Hình 2.7 Các trạng thái làm việc của MERS treng chế độ liên tục 20 Tinh 2.8 Giản dỗ diện áp, dòng diện trong chế độ liên tụe 20

1linh 2.9, Sơ đồ biểu điễn hương đương của MIIRS 6 0sseecee.22) Tình 2.10 Đề thị đồng điện và điện áp Irong chế độ cân bằng, 23 Tinh 2.11 Sơ đã tổng quan sử dụng MERS cho déng co KDB 24

Tình 2.12 Cấu hình mạch sử dụng MERS cho dòng cơ KĐP 3 pha 26 1Iinh 2.13 Câu hinh mạch sử dụng MILRS cho động cơ KD 1 pha 26

Tình 3.1 Sơ dé thay thể và đồ thị vector điện Ap - 27 1linh 3.2 Sơ đồ điện áp tải RL vase vane 28 Tình 3.3 Vòng điền khiển MERS trong chế độ liên tục 33

Hình 3.4 Sơ dễ vector điện äp occo65cccetcrerrrrrrrrrerrrrrsre 35)

Tình 3.5 Hinh thực tế van IGBT FS50RO6Y1.4 - 37

1H

Hinh 4.1 Cầu hình mạch thay thế của MERS khi mắc nói tiếp với tâ 38

Hinh 4.2 Để thị véc tơ biển điễn quan hệ điện áp và đòng điện 38

Hình 4.3 Quan hệ điện áp tâi, hệ số công suất với géc a 40

Hình 4.5 Sơ đề điều khiển dịch pha điện áp eo

Linh 4.7 Llai mach vong điều khiển MERS, series.)

Tĩnh 4.9 Câu trúc điều khiển Mers giản lược à co Hình 410 Sơ đề khải đo lường điện áp - - 44

Hình 4.11 Hệ tọa độ d-D à ch r0 tre eerrre 45

Linh 4.13 So dé khéi diéu khién PLL HH HH HH HH HH HH HH hư 48

Hinh 4.14 Cầu trúc địch pha - - - 48

Hình 4.15 Đỏ thị biêu diễn địch pha và xung diều khiển IGBT "¬— 49 Hình 4.16 Sơ đồ điều khiến Mers có thêm mạch vòng điều khiển 30

Tĩnh 5.1 Sơ để cầu trủe mô phỏng mạch vàng điện áp — Matlab Simulink 53

Tình 5.2 Để thị diện áp đặt cho mạch vòng diện áp nieeceree 54

Tình 5.3 Để thị điện áp 3 pha nguồn %4

Tình 5.4 Đẻ thị diện áp trên tụ

Hình 5.5 Đề thị điện áp tải với mạch vòng điện áp, 5S Tinh 5.6 Đồ Hú đồng điện khối động với mạch vòng điện áp $6 Tĩinh 5.7 Đề thị công suất phản kháng với mạch vỏng điện áp 57

Hình 5.8 Đề thị hệ số công suất với mạch vòng diện áp

linh 5.9 Sơ đề cấu trủe mô phỏng kết hợp mạch vòng công sĩ

1linh 5.10 Dễ thị công suất phân kháng khi kết hợp 0 sec 60

cả mạch vòng công suất phản kháng va mach véng điện áp - 60

iv

LOT NOT DAU Ngày nay, tiết kiệm năng lượng là một vẫn dé được cả thé giới quan tim

Trong các hệ truyền động điện, động cơ KĐB được sử dụng phổ bị cỏ mặt ở mọi nơi trong mọi lĩnh vực từ sản xuất cho đến sinh hoạt Để thực hiện việc tiết kiệm năng lượng điện cũng như đảm bảo chất lượng của truyền động các thiết bị didn đối như Biểu lần duợc ra dời Tuy nhiên dối với những hệ truyền động không đội hối chất lượng cao thì việc sử dụng Biến tân lại không cầu thiết Nhiều biện

pháp khắc phục hiện tượng quá đòng khởi động và nâng cao hệ số công suất cho

động cơ đã thực hiện nhưng còn tổn tại nhiều han chế Chính vì thể việc nghiên cứu túng dụng một thiết bị khác phù hợp thay thể lá rất cần thiết

Xuất phát từ lý đo trên, bản thân tôi là học viên cao học kỹ thuật chuyên ngành

Điều khiển - Tự động boa Thực hiện luận văn “Nghiên cứu ứng dụng bộ biến đối

tải sử dụng năng lượng từ trường cho động cơ hhông đồng bộ” — Một trong

những để xuất ứng dựng bộ biến đối MERS (phát minh của giảo sư Shimađa

TRynicln, viên công nghệ thông tin Tokyo) Nội dưng hiận văn tập chưng giải quy các nhiệm vụ chính như sau:

~ Nghiên củu nguyên lý làm việc và các chế độ hoại động của MERS,

~ Mô bình hóa MERS tỉnh toán thiết kế mạch lực với phụ tải 1a déng co KBB,

- Lựa chọn phương pháp điều khiển vả xây dựng thiết kế cầu trúc điều khiến;

- Mô phông khảo sát, đánh giá kết quả đối với việc sử dụng MERS cho động

co KBB

Tôi xin chân thành cảm em các thấy cô trong Bộ môn Tự động hoá - Trường ĐHBK Hà Nội, đặc biệt TS Phạm Việt Phương — người trục tiệp hướng dẫn đã giúp

tôi hoán thảnh luận văn này Mặc dù bán thân đã rất cố gắng nhưng do thời gian và

khã năng nhận thức còn hạn chẻ nên không thế tránh khỏi những thiểu sót, rât mong

hận được sự đóng góp cita bạn để luận văn được hoàn thiện

hơn 'Tôi xin chân thành cám ont