NGHIÊN cứu GIẢI PHÁP xác ĐỊNH vị TRÍ rô TO TRONG điều KHIỂN hệ TRUYỀN ĐỘNG sử DỤNG ĐỘNG cơ một CHIỀU KHÔNG CHỔI THAN

Một điều quan trọng trong hệ truyền động động cơ một chiều không chổithan là việc cấp dòng điện vào cuộn dây Stato phải theo vị trí của từ trườngroto.. Xây dựng thuật toán

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

HÀ VIÊT DŨNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ RÔ TO TRONG ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KHÔNG CHỔI THAN

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

THÁI NGUYÊN – 2014

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - ĐẠI HỌC

THÁI NGUYÊN

Người hướng dẫn khoa học: TS Đỗ Trung Hải Phản biện 1: PGS.TS.Nguyễn Như Hiển

Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Thanh Hà

Luận văn này được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn

Họp tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

THÁI NGUYÊN

Vào hồi 8 giờ 30, ngày 23 tháng 8 năm 2014

Có thể tìm hiểu luận văn tại

- Trung tâm học liệu Đại học Thái Nguyên

- Thư viện trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp

Trang 3

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Động cơ một chiều (ĐCMC) thông thường có hiệu suất cao và các đặctính của chúng thích hợp với các truyền động servo Tuy nhiên, điểm hạn chếtrong cấu tạo và trong quá trình làm việc của chúng là:

- Cần có cổ góp và chổi than, những thứ dễ bị mòn và yêu cầu bảo trì,bảo dưỡng thường xuyên;

- Sinh ra tia lửa điện trong quá trình làm việc

Để khắc phục các nhược điểm trên người ta chế tạo loại động cơ thay thếchức năng của cổ góp và chổi than bởi các chuyển mạch sử dụng thiết bị bándẫn (Ví dụ như biến tần sử dụng transitor công suất chuyển mạch theo vị trírôto) Những động cơ này được biết đến như là động cơ một chiều khôngchổi than (Brushless DC Motor) Do không có cổ góp và chổi than nên động

cơ này khắc phục được hầu hết các nhược điểm của động cơ một chiều cóvành góp thông thường Chính vì lý do trên mà việc nghiên cứu, điều khiển

hệ truyền động điện dùng động cơ một chiều không chổi than đã và đangđược nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng

Một điều quan trọng trong hệ truyền động động cơ một chiều không chổithan là việc cấp dòng điện vào cuộn dây Stato phải theo vị trí của từ trườngroto Như vậy xác được vị trí roto để điều khien việc cấp dòng là cần thiết vàcũng là hướng nghiên chính của bản luận án

2 Mục tiêu nghiên cứu

Đề xuất giải pháp xác định vị trí roto động cơ một chiều không chổi thantrong hệ truyền động

Xây dựng thuật toán điều khiển điều khiển hệ truyền động điện dùngđộng cơ một chiều không chổi than với phương pháp xác định vị trí roto

đã nghiên cứu, để xuất

3 Kết quả dự kiến:

Xây dựng mô hình toán học của động cơ một chiều không chổi than.Xây dựng cấu trúc và thuật toán điều khiển động cơ một chiềukhông chổi than

Xây dựng mô hình thực nghiệm hệ truyền động điện dùng động cơ mộtchiều không chổi than

4 Phương pháp và phương pháp luận:

Trang 4

Phân tích và tổng hợp hệ bằng mô hình toán, mô phỏng, kiểm chứng.Xây dựng mô hình thực nghiệm để kiểm tra, đánh giá các kết quả nghiêncứu lý thuyết.

5 Cấu trúc của luận văn:

Luận văn được chia làm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về động cơ điện một chiều không chổi than

Chương 2: Thiết kế hệ truyền động động cơ điện một chiều không chổithan

Chương 3: Thực nghiệm

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT

CHIỀU KHÔNG CHỔI THAN

1.1 Tổng quan về động cơ điện MCKCT

1.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ điện MCKCT

Động cơ một chiều (ĐCMC) thông thường có hiệu suất cao và các đặctính của chúng thích hợp với các truyền động servo Tuy nhiên, hạn chế duynhất là trong cấu tạo của chúng cần có cổ góp và chổi than, những thứ dễ bịmòn và yêu cầu bảo trì, bảo dưỡng thường xuyên Để khắc phục nhược điểmnày người ta chế tạo loại động cơ không cần bảo dưỡng bằng cách thay thế

chổi than bởi các chuyển mạch sử dụng thiết bị bán dẫn (chẳng hạn như biếntần sử dụng transitor công suất chuyển mạch theo vị trí rotor) Những động

cơ này được biết đến như là động cơ đồng bộ kích thích bằng nam châm vĩnhcửu hay còn gọi là động cơ một chiều không chổi than BLDC (Brushless DC

góp và chổi than nên động cơ này khắc phục được hầu hết các nhược điểmcủa động cơ một chiều có vành góp thông thường

1.1.1.1 Cấu tạo của động cơ một chiều không chổi than

Cấu tạo của động cơ một chiều không chổi than rất giống một loại động

cơ xoay chiều đó là động cơ xoay chiều đồng bộ kích thích bằng nam châmvĩnh cửu Hình 1.1 minh hoạ cấu tạo của một động cơ một chiều không chổithan ba pha điển hình:

Trang 5

Cấu tạo ĐCMCKCT

Dây quấn stator tương tự như dây quấn stator của động cơ xoay chiềunhiều pha và rotor bao gồm một hay nhiều nam châm vĩnh cửu Điểm khácbiệt cơ bản của động cơ một chiều không chổi than so với động cơ xoaychiều đồng bộ là nó kết hợp một vài phương tiện để xác định vị trí của rotor(hay vị trí của cực từ) nhằm tạo ra các tín hiệu điều khiển bộ chuyển mạchđiện tử như biểu diễn trên hình 1.2 Từhình 1.2 ta thấy rằng động cơ một chiều không chổi than chính là sự kết hợpcủa động cơ xoay chiều đồng bộ kích thích vĩnh cửu và bộ đổi chiều điện tửchuyển mạch theo vị trí rotor

Việc xác định vị trí rotor được thực hiện thông qua cảm biến vị trí, hầu hết các cảm biến vị trí rotor (cực từ) là phần tử Hall, tuy nhiên cũng có một

số động cơ sử dụng cảm biến quang học Mặc dù hầu hết các động cơ chính thống và có năng suất cao đều là động cơ ba pha, động cơ một chiều không chổi than hai pha cũng được sử dụng khá phổ biến vì cấu tạo và mạch truyền động đơn giản

Như vậy, về mặt cấu tạo động cơ một chiều không chổi than gồm có 3phần chính đó là: stator, rotor và bộ phận đổi chiều, ngoài ra còn có cảm biếnvị trí để xác định vị trí rotor, bộ mã hoá so lệch (encoder) để đo tốc độ rotorcủa động cơ

Stator:

Khác với động cơ một chiều thông thường, stator của động cơ mộtchiều không chổi than chứa dây quấn phần ứng Dây quấn phần ứng có thể làhai pha, ba pha hay nhiều pha nhưng thường là dây quấn ba pha (hình 1.3).Dây quấn ba pha có hai sơ đồ nối dây, đó là nối theo hình sao Y hoặc hìnhtam giác 

Stator của ĐCMCKCT được cấu tạo từ các lá thép kỹ thuật điện vớicác cuộn dây được đặt trong các khe cắt xung quanh chu vi phía trong củastator Theo truyền thống cấu tạo stator của ĐCMCKCT cũng giống như cấutạo của các động cơ cảm ứng khác

Trang 6

Sự khác nhau trong cách nối liền các bối dây trong cuộn dây stator tạo nên sự khác nhau của hình dáng sức phản điện động ĐCMCKCT có 2 dạng sức phản điện động là dạng hình sin và dạng hình thang Cũng chính vì sự khác nhau này mà tên gọi của động cơ cũng khác nhau, đó là ĐCMCKCT hình sin và ĐCMCKCT hình

thang Dòng điện pha của động cơ tương ứng cũng có dạng hình sin và hình thang Điều này làm cho momen của động cơ hình sin phẳng hơn nhưng đắt hơn vì phải có thêm các bối dây mắc liên tục Còn động cơ hình thang thì rẻ hơn nhưng đặc tính momen lại nhấp nhô do sự thay đổi điện áp của sức phản điện động là lớn hơn

Rotor:

Được gắn vào trục động cơ và trên bề mặt rotor có dán các thanh namchâm vĩnh cửu Ở các động cơ yêu cầu quán tính của rotor nhỏ, người tathường chế tạo trục của động cơ có dạng hình trụ rỗng

Rotor được cấu tạo từ các nam châm vĩnh cửu Số lượng đôi cực daođộng từ 2 đến 8 với các cực Nam (S) và Bắc (N) xếp xen kẽ nhau

Không giống như động cơ một chiều dùng chổi than, chuyển mạch của động cơ một chiều không chổi than được điều khiển bằng điện tử Tức là các cuộn dây của stator sẽ được cấp điện nhờ sự chuyển mạch của các van bán dẫn công suất Để động cơ làm việc, cuộn dây của stator được cấp điện theo thứ tự Tức là tại một thời

điểm thì không ngẫu nhiên cấp điện cho cuộn dây nào cả mà phụ thuộc vào vị trí của rotor động cơ ở đâu để cấp điện cho đúng Vì vậy điều quan trọng

là cần phải biết vị trí của rotor để tiến tới biết được cuộn dây stator tiếp theo nào sẽ được cấp điện theo thứ tự cấp điện Vị trí của rotor được xác định bằng nhiều cách khác nhau như phương pháp điện từ; phương pháp quang điện và phương pháp sử dụng cảm biến Hall

1.1.2 Mô hình toán học và phương trình đặc tính cơ của ĐCMCKCT

1.1.2.1 Mô hình toán học của ĐCMCKCT

Mô hình toán học của đối tượng là các mối quan hệ toán học nhằm mụcđích mô tả lại đối tượng thực tế đó nhưng dưới dạng các biểu thức toán học

để thuận lợi cho quá trình phân tích, khảo sát thiết kế Đối với động cơ, mô tảtoán học đóng vai trò quan trọng vì mọi khảo sát và tính toán bằng lý thuyếtđều dựa trên mô hình toán học Vì vậy mô hình toán học là chìa khoá để mở

ra mọi vấn đề trong quá trình tính toán thiết kế cho động cơ

Trang 7

Mô hình mạch điện của ĐCMCKCT

ia, ib, ic : Dòng điện các pha

Ls = L-M : Điện cảm tương đương của mỗi phaRa= Rb= Rc = R : Điện trở cuộn dây stator

La = Lb = Lc = L : Điện cảm của các cuộn dâyLab= Lbc= Lca = M : Hỗ cảm giữa các cuộn dây

Momen điện từ

Momen điện từ của ĐCMCKCT được tính thông qua các công suất cơ

và công suất điện Do trong ĐCMCKCT ma sát sinh ra chủ yếu giữa trụcđộng cơ và ổ đỡ nên lực ma sát này nhỏ Thêm vào đó vật liệu chế tạo động

cơ cũng là loại có điện trở suất cao nên có thể giả thiết bỏ qua các tổn haosắt, tổn hao đồng… Vì vậy, công suất điện cấp cho động cơ cũng chính bằngcông suất cơ trên đầu trục

Momen điện từ của ĐCMCKCT được tính theo công thức sau:

Trang 8

Jm : Momen quán tính Jc : Momen quán tính của tải

Mc : Momen tải của ĐC Mf : Momen ma sát

D : Hệ số nhớt giữa ma sát và tốc độ ω : Tốc độ quay của động cơ

1.2 Hệ truyền động động cơ điện một chiều không chổi than

1.2.1 Truyền động không đảo chiều (truyền động một cực tính)

Minh hoạ nguyên lý làm việc của ĐCMCKCT truyền động một cực

Hình trên minh hoạ một ĐCMCKCT ba pha đơn giản, động cơ này sửdụng cảm biến quang học làm bộ phận xác định vị trí rotor Như biểu diễn trênhình 1.13, cực Bắc của rotor đang ở vị trí đối diện với cực lồi P2 của stator,phototransistor PT1 được chiếu sáng, do đó có tín hiệu đưa đến cực gốc (Base)của transistor Tr1 làm cho Tr1 mở Ở trạng thái này, cực Nam được tạo thànhở cực lồi P1 bởi dòng điện I1 chảy qua cuộn dây W1 đã hút cực Bắc của rotorlàm cho rotor chuyển động theo hướng mũi tên

Khi cực Bắc của rotor di chuyển đến vị trí đối diện với cực lồi P1 củastator, lúc này màn chắn gắn trên trục động cơ sẽ che PT1 và PT2 được chiếusáng, Tr2 mở, dòng I2 chảy qua Tr2 Khi dòng điện này chảy qua dây quấnW2 và tạo ra cực Nam trên cực lồi P2 thì cực Bắc của rotor sẽ quay theochiều mũi tên đến vị trí đối diện với cực lồi P2 Ở thời điểm này, màn chắn

sẽ che PT2 và phototransistor PT3 được chiếu sáng Lúc này chiều củadòngđiện có chiều từ W2 sang W3 Vì vậy, cực lồi P2 bị khử kích thích trong khiđó cực lồi P3 lại được kích hoạt và tạo thành cực lồi Do đó, cực Bắc củarotor di chuyển từ P2 sang P3 mà không dừng lại Bằng cách lặp lại cácchuyển mạch như vậy, rotor nam châm vĩnh cửu của động cơ sẽ quay theochiều xác định một cách liên tục

1.2.2 Truyền động có đảo chiều (truyền động hai cực tính)

Ở động cơ một chiều không chổi than, dây quấn phần ứng được quấntrên stator là phần đứng yên nên có thể dễ dàng thay thế bộ chuyển mạch cơkhí (trong động cơ điện một chiều thông thường dùng chổi than) bằng bộ

Trang 9

chuyển mạch điện tử dùng các bóng transistor công suất được điều khiểntheo vị trí tương ứng của rotor

Chuyển mạch hai cực tính của ĐCMCKCT

Về bản chất, chuyển mạch hai cực tính là bộ nghịch lưu độc lập với 6van chuyển mạch được bố trí trên hình Trong đó 6 chuyển mạch là các vancông suất, đối với các loại động cơ công suất bé thì các van chuyển mạch cóthể dùng van MOSFET còn các loại động cơ công suất lớn thì van chuyểnmạch thường dùng van IGBT Để thực hiện dẫn dòng trong những khoảng

mà van không dẫn thì các diode được mắc song song với các van Để điềukhiển các van bán dẫn của chuyển mạch điện tử, bộ điều khiển cần nhận tínhiệu từ cảm biến vị trí rotor để đảm bảo sự thay đổi chiều dòng điện trongdây quấn phần ứng khi rotor quay giống như vành góp chổi than của động cơmột chiều thông thường

1.3 Kết luận

Chương 1 trình bày tổng quan về động cơ một chiều không chổi thangồm cấu trúc, một số khái niệm về các thông số điện của động cơ, các yêucầu cần thiết khi lựa chọn động cơ và ưu nhược điểm của ĐCMCKCT so vớimột số loại động cơ khác Có thể thấy, ngoại trừ các nhược điểm về giá cả vàđộ phức tạp trong điều khiển, CMCKCT là một loại động cơ phù hợp với rấtnhiều yêu cầu đòi hỏi độ chính xác và yêu cầu momen cao Nó có thể thỏamãn các ứng dụng từ dải công suất thấp cỡ vài W đến công suất lớn cỡ hàngtrăm KW Vì vậy ĐCMCKCT đang trở nên ngày càng phổ biến trong cả dândụng và công nghiệp.Động cơ một chiều thông thường có rất nhiều ưu thế vềđiều chỉnh tốc độ, tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của nó là trong cấu tạo cầncó bộ chuyển mạch dòng điện cơ khí đó là cổ góp và chổi than Do vậy đãhạn chế phạm vi ứng dụng của nó đặc biệt là trong các truyền động yêu cầutốc độ rất lớn, khi đó bộ chuyển mạch cơ khí không thể đáp ứng được.ĐCMCKCT đã khắc phục được nhược điểm này, do đó đã mở ra nhiềuhướng ứng dụng mới cho loại động cơ này

Trang 10

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KHÔNG CHỔI THAN

2.1 Đặc điểm khi làm việc và phương pháp xác định vị trí roto

2.1.1 Đặc điểm khi làm việc

Như các loại động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu thông thường, động

cơ MCKCT cũng sử dụng nguồn điện 3 pha để tạo từ trường quay Tuy nhiênđộng cơ MCKCT sử dụng dòng điện một chiều được điều khiển bằng cáckhóa công suất để tạo điện áp một chiều 3 pha lệch nhau 1200

Việc điều khiển các khóa công suất để cấp nguồn cho động cơ MCKCTdựa trên nguyên tắc xác định vị trí rotor và điều khiển dòng điện phần ứngcho phù hợp với vị trí đó Do đó muốn động cơ MCKCT hoạt động phải cóthiết bị xác định vị trí rotor như Encoder hoặc cảm biến từ trường Hall Cảmbiến này sẽ gửi tín hiệu vị trí rotor về bộ điều khiển để quyết định đóng ngắtdòng điện một chiều chạy qua các cuộn dây của các pha tương ứng với vị trícủa rotor lúc đó

Bộ điều khiển đóng cắt các van công suất cấp nguồn cho động cơ có cấutạo giống như một bộ nghịch lưu ba pha thông thường tuy nhiên dòng điện ra làdòng điện không đổi một chiều Tại một thời điểm làm việc bộ điều khiển chỉcho dòng điện một chiều chạy qua hai cuộn dây của hai pha tương ứng với vị trícủa rotor lúc đó

Như vậy để động cơ làm việc được bắt buộc phải xác định được vị tríroto của động cơ tại mỗi thời điểm trong quá trình hoạt động Sau đây ta điphân tích một số phương pháp xác định vị trí roto trong động cơ MCKCT

2.1.2 Phương pháp xác định vị trí rotor

2.1.2.1 Phương pháp dùng cảm biến từ trường Hall

Đây là phương pháp tín hiệu mà các cảm biến Hall nhận được dựa trênhiệu ứng Hall Đó là khi có một dòng điện chạy trong một vật dẫn được đặttrong một từ trường, từ trường sẽ tạo ra một lực nằm ngang lên các điệntích di chuyển trong vật dẫn theo hướng đẩy chúng về một phía của vật dẫn

Số lượng các điện tích bị đẩy về một phía sẽ cân bằng với mức độ ảnh hưởngcủa từ trường Điều này dẫn đến xuất hiện một hiệu điện thế giữa 2 mặt củavật dẫn Sự xuất hiện của hiệu điện thế có khả năng đo được này được gọi làhiệu ứng Hall Minh họa sơ đồ nguyên lý của cảm biến Hall như hình 2.1, cách

bố trí của cảm biến Hall trong động cơ MCKCT như hình 2.2

Trang 11

Hình 2.1 Hiệu ứng Hall

Hình 2.2 Động cơ một chiều không chổi than - cấu trúc nằm ngang

Cảm biến Hall được đặt trong phần đứng yên của động cơ Các cảmbiến Hall thông thường được gắn trên mạch in và cố định trên nắp đậy động

cơ Dựa trên vị trí vật lý của cảm biến Hall, có 2 cách đặt cảm biến Các cảmbiến Hall có thể được đặt lệch nhau các góc 60o hoặc 120o tùy thuộc vào sốđôi cực Dựa vào điều này, các nhà sản xuất động cơ định nghĩa các chu trìnhchuyển mạch mà cần phải thực hiện trong quá trình điều khiển động cơ

2.1.2.2 Phương pháp không sử dụng cảm biến

Đây là phương pháp ước lượng từ thông rotor để điều khiển các khóađóng cắt thay cho tín hiệu cảm biến Hall Do đó phương pháp này gọi làphương pháp điều khiển không cảm biến (sensorless control) Cơ sở chínhcủa điều khiển không cảm biến đối với động cơ MCKCT là dựa vào thờiđiểm qua zero của sức điện động cảm ứng trên các pha của động cơ Tuynhiên phương pháp này chỉ áp dụng được phương pháp điện áp hình thang

Về cơ bản có hai kỹ thuật điều khiển không cảm biến:

- Ước lượng vị trí rotor dựa vào sức điện động của động cơ

- Ước lượng vị trí rotor dùng các thông số của động cơ, các giá trị điện áp

và dòng điện trên động cơ Phương pháp này đòi hỏi phải tính toán phức tạp đểtính toán các thông số Phương pháp này tính toán phức tạp, khó điều khiển vàgiá thành cao

Trang 12

Phương pháp ước lượng vị trí rotor dựa và thời điểm qua zero của sứcđiện động phải có một điểm trung tính để có thể đo và bắt điểm qua zero củasức điện động Điểm trung tính có thể là trung tính thật hoặc trung tính ảo.

Điểm trung tính ảo trên lý thuyết có cùng điện thế với trung tính thậtcủa các cuộn dây đấu hình Y Tuy nhiên điểm trung tính không phải là điểm

cố định Điện áp của điểm trung tính có thể thay đổi từ 0 đến gần điện áp DCcủa nguồn Trong khi điều chế PWM, tín hiệu PWM chồng chất lên điện áptrung tính, gây ra nhiễu rất lớn trên tín hiệu cảm biến Để lấy tín hiệu chuẩn

ta cần mạch lọc nhiễu cho cảm biến, điều này gây trễ không cần thiết cho tínhiệu cảm biến Đặc biệt là lúc động cơ khởi động tín hiệu nhận được rất nhỏdẫn đến điều khiển không chính xác Do vậy phương pháp này chỉ áp dụngtrong phạm vi tốc độ hạn chế và có đặc tính khởi động nhỏ

Đề tài sử dụng phương pháp điều khiển có cảm biến và sử dụng cảmbiến Hall để xác định vị trí rotor trong điều khiển động cơ MCKCT

2.1.3 Cảm biến Hall

Tín hiệu để điều khiển là tín hiệu số có dạng nhị phân 1/0 do đó cảmbiến đều được chế tạo tích hợp trong một IC và dạng điện áp đầu ra của cảmbiến có dạng xung vuông Các cảm biến Hall đặt trong động cơ lệch nhaumột góc 60 độ điện hoặc 120 độ điện để xác định chính xác vị trí rotor vàđiều khiển dòng điện tương ứng các pha của phần ứng stator Sơ đồ nguyên

lý cảm biến Hall tích hợp trong IC như hình 2.3

Hình 2.3 Tích hợp cảm biến Hall vào một IC

Khi từ trường tác dụng vào dòng điện trong vật dẫn theo những gócphù hợp, sẽ xuất hiện một hiệu điện thế Vh, được gọi là hiệu điện thế Hall.Hiệu điện thế này vuông góc với cả từ trường và dòng điện trong vật dẫn

Hall element

Operational amplifier

+

-Output stage

Output signal

V cc

Trang 13

Hình 2.4 Mô tả cảm biến Hall

Tín hiệu mà các cảm biến Hall nhận được sẽ dựa trên hiệu ứng Hall.Đó là khi có một dòng điện chạy trong một vật dẫn được đặt trong một từtrường, từ trường sẽ tạo ra một lực nằm ngang lên các điện tích di chuyểntrong vật dẫn theo hướng đẩy chúng về một phía của vật dẫn Số lượng cácđiện tích bị đẩy về một phía sẽ cân bằng với mức độ ảnh hưởng của từ trường.Điều này dẫn đến xuất hiện một hiệu điện thế giữa 2 mặt của vật dẫn Sự xuấthiện của hiệu điện thế có khả năng đo được này được gọi là hiệu ứng Hall(hình 2.4)

Độ lớn VH tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện và từ trường, tính theo côngthức:

Trong đó: Vh : Hiệu điện thế Hall

KH : Hằng số Hall

β : Cường độ từ trường

Ih : Dòng điện chạy trong vật dẫn

d : Độ dày của vật dẫnTrong ứng dụng xác định vị trí rotor cảm biến Hall cần điện áp nuôi cóthể từ 4- 24V và dòng từ 5-15mA Việc bố trí cảm biến Hall trong một động

cơ MCKCT thực tế như hình 2.5

Hình 2.5 Đặt cảm biến Hall bên trong động cơ

Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển và qui luật đóng cắt dòng điện vàocác cuộn dây stato tương ứng với tín hiệu vị trí rotor như hình 2.6

Trang 14

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý mạh đóng cắt nguồn cho động cơ

Bảng 2.1 Bảng quy luật điều khiển đóng cắt dòng dựa vào vị trí rotorPha SensorA SensorB SensorC

T5Chigh

T6Clow

T3Bhigh

T4Blow

T1Ahigh

T2Alow

2.2 Cấu trúc hệ truyền động động cơ MCKCT

Một cách tổng quát sơ đồ khối hệ truyền động động cơ MCKCT với 2mạch vòng phản hồi dòng điện và tốc độ sử dụng máy tính với phần mềmMatlab-Simulink để điều khiển như hình sau:

Sơ đồ hệ truyền động động cơ MCKCTsử dụng SIMULINK

BỘ ĐIỀU KHIỂN

ĐỘNG

CƠ MCKCT

CARD

GHÉP NỐI

U cđ

Vị trí rô to động cơ

n

Phản hồi dòng điện Phản hồi tốc độ

BBĐ NĂNG LƯỢNG Điện áp 3 pha U

a , U b , U c

Máy tính

Định dạng
Số trang	28
Dung lượng	3,8 MB