Bài giảng điều khiển máy điện nâng cao bài giảng 1 TS nguyễn quang nam

Tổng quan về truyền động điện hiện đại Trong một số trường hợp năng lượng có thể truyền từ hệ cơ sang hệ điện, và khi đó bộ biến đổi ĐTCS cần có khả năng truyền năng lượng theo hai chiều

Trang 1

1 Bài giảng 1

Bài gi ả ng

Đ i ề u Khi ể n Máy Đ i ệ n Nâng Cao

TS Nguyễn Quang Nam

2013 – 2014, HK 2

http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php

nqnam@hcmut.edu.vn

Đánh giá 3 phần: thuyết trình (20%), tiểu luận (báo cáo, 20%), và thi (60%)

Thuyết trình: nhóm (tối đa 3 người) sẽ thuyết trình trước

lớp (thời gian khoảng cuối học kỳ) về một vấn đề đã

nghiên cứu chung

Tiểu luận: mỗi nhóm nộp báo cáo thuyết minh về kết

quả thực hiện tiểu luận của riêng mình

Thi: viết (90 phút)

Đánh giá môn học

Trang 2

3 Bài giảng 1

Truyền động điện có thể được định nghĩa là hệ thống có

khả năng chuyển đổi hiệu quả điện năng sang cơ năng

Tổng quan về truyền động điện hiện đại

Trong một số trường hợp năng lượng có thể truyền từ hệ

cơ sang hệ điện, và khi đó bộ biến đổi (ĐTCS) cần có khả

năng truyền năng lượng theo hai chiều

Bộ điều khiển cũng có thể nối trực tiếp với bộ biến đổi Liên kết truyền thông cho phép kết nối hệ truyền động với

mạng máy tính để hỗ trợ các chức năng như cài đặt, khởi

tạo, chẩn đoán và điều khiển quá trình cấp cao

Cần có các giải thuật điều khiển phù hợp để thực hiện

Tổng quan về truyền động điện hiện đại (tt)

Trang 3

5 Bài giảng 1

Phạm vi công suất thường từ vài mW đến hàng trăm MW, cho thấy sự linh hoạt và khả năng ứng dụng rộng rãi

Tổng quan về truyền động điện hiện đại (tt)

Truyền động điện hiện đại thường dùng một trong ba loại máy điện: không đồng bộ, đồng bộ NCVC và từ trở chuyển

mạch

Xu hướng công nghệ truyền động

Trang 4

7 Bài giảng 1

Động cơ không đồng bộ được dùng phổ biến nhất trong các hệ truyền động công nghiệp nhờ sự chắc chắn của

động cơ và sự tin cậy của công nghệ truyền động

Sự phát triển của các bộ điều khiển nhanh, và giá rẻ đã

hỗ trợ sự thành công này, bằng việc cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển tốt

Kết quả là một hệ truyền động không chổi than và không

cảm biến, có chất lượng hơn hẳn các máy điện DC cổ điển

Một thông số chất lượng quan trọng là mật độ công suất, hay tỷ số giữa công suất ra và khối lượng (kW/kg)

Xu hướng công nghệ truyền động (tt)

Trong gần 30 năm qua đã có sự phát triển vượt bậc của các bộ biến đổi ĐTCS Các bộ biến đổi AC/AC đã gia tăng

mật độ công suất từ 30 kVA/m3 (vào cuối thế kỷ trước)

thành 500 kVA/m3 ngày nay

Một số yếu tố đóng góp cho sự phát triển trên: linh kiện

đóng/ngắt tốt hơn, công nghệ tản nhiệt tốt hơn, các sơ đồ

và thuật toán chuyển mạch cực tiểu hóa tổn hao (ví dụ kỹ

thuật chuyển mạch mềm), công cụ thiết kế tốt hơn, bộ xử lý

số và mạch kích nhỏ gọn hơn

Trang 5

9 Bài giảng 1

Kỹ thuật điều khiển nhúng và truyền thông cũng được phát triển

Một số yếu tố then chốt liên quan đến bộ điều khiển: các

giải thuật điều khiển định hướng từ trường (FOC) cho máy

AC, kỹ thuật điều rộng xung và vectơ không gian, các giải thuật điều khiển mômen trực tiếp cho máy AC và từ trở

chuyển mạch, các giải thuật điều khiển không cần cảm biến

vị trí cũng như giảm số lượng cảm biến điện áp/dòng điện,

sự sẵn có của các DSP và vi điều khiển hiệu năng cao,

cũng như các công cụ hỗ trợ

Trang 6

11 Bài giảng 1

Phương pháp luận thiết kế truyền động

Tổ chức thực nghiệm

Trang 7

13 Bài giảng 1

Các máy điện có từ trường quay có thể được mô hình hóa bởi sự hỗ trợ của khái niệm máy biến áp quay lý tưởng (IRTF)

Các khái niệm máy biến áp lý tưởng (ITF) và máy biến áp quay lý tưởng (IRTF) đã được giải thích chi tiết trong quyển sách Fundamentals of Electrical Drives

Khái niệm ITF thể hiện một máy biến áp 2 dây quấn

không có từ tản, tổn hao lõi thép hay dây quấn

Khái niệm ITF và IRTF

Khái niệm ITF

Khái niệm ITF và IRTF (tt)

Trang 8

15 Bài giảng 1

Mô hình IRTF là một thiết bị 3 cổng mô tả tương tác giữa các đại lượng điện stato và rôto và các đại lượng cơ

Mô hình cho thấy làm thế nào tạo ra mô men từ dòng

điện và từ thông, và làm thế nào chuyển động quay ảnh

hưởng đến quan hệ giữa các đại lượng stato và rôto

Vectơ không gian từ thông móc vòng và dòng điện

Trang 9

17 Bài giảng 1

Phân bố không gian của từ thông móc vòng và dòng điện

Mô hình IRTF tổng quát

Trang 10

19 Bài giảng 1

Máy DC:

Nguyên lý điều khiển mômen điện từ (tt)

f

ψ r =

θ

j xy

I

Te = ψ f

Hệ truyền động DC không tải:

Trang 11

21 Bài giảng 1

Máy đồng bộ:

Điều khiển tối ưu dẫn đến

f m

xy s m

xy

m = L i r + L i

r

α

ψ

xy s

xy m

T

r r

r

×

= ψ

I

Te = ψ f

θ

j

s jIe

i r =

Hệ truyền động máy đồng bộ:

Trang 12

23 Bài giảng 1

Máy không đồng bộ:

r

xy s m

xy

r r

r

−

=

ψ

s m

T

r r

r

×

= ψ

xy s r

xy m

i

R dt

=

ψ

Máy không đồng bộ:

d m m

m m

i

L dt

d R

L

= +













ψ ψ

Trang 13

25 Bài giảng 1

Hệ truyền động máy không đồng bộ:

Khảo sát tương tác cơ học giữa máy điện và tải

Động học truyền động

Trang 14

27 Bài giảng 1

Chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến, sẽ làm

tăng mômen quán tính toàn hệ

Động học truyền động (tt)

Truyền động qua hộp số, mômen quán tính của tải sẽ được quy đổi theo tỷ số bán kính

Động học truyền động (tt)

Trang 15

29 Bài giảng 1

Mô hình động học của hệ 2 khối lượng

Ví dụ về đáp ứng

Mô hình động học của hệ 2 khối lượng (tt)

Trang 16

31 Bài giảng 1

Mômen được xác định bởi từ thông và dòng điện, dẫn

đến một vòng điều khiển tốc độ bên ngoài

Bộ truyền động có một bộ điều khiển tích phân tỷ lệ để

điều khiển tốc độ

Nguyên lý thiết kế vòng điều khiển tốc độ

Có thể xác định tỷ số giữa tốc độ thực và tốc độ đặt, từ

đó xác định các điểm cực và zero, và đánh giá đáp ứng, trong đó hệ số đệm là tham số

Nguyên lý thiết kế vòng điều khiển tốc độ (tt)

Trang 17

33 Bài giảng 1

Hệ truyền động đồng bộ cơ sở:

Một số ví dụ

Hệ truyền động không đồng bộ cơ sở:

Một số ví dụ (tt)

Trang 18

35 Bài giảng 1

Hệ truyền động DC cơ sở:

Một số ví dụ (tt)

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	892,03 KB