Tổng hợp hệ thống tự động truyền động điện động cơ dị bộ rotor lồng sóc bằng thay đổi điện áp (Đồ án tốt nghiệp)

Tổng hợp hệ thống tự động truyền động điện động cơ dị bộ rotor lồng sóc bằng thay đổi điện ápTổng hợp hệ thống tự động truyền động điện động cơ dị bộ rotor lồng sóc bằng thay đổi điện ápTổng hợp hệ thống tự động truyền động điện động cơ dị bộ rotor lồng sóc bằng thay đổi điện ápTổng hợp hệ thống tự động truyền động điện động cơ dị bộ rotor lồng sóc bằng thay đổi điện ápTổng hợp hệ thống tự động truyền động điện động cơ dị bộ rotor lồng sóc bằng thay đổi điện ápTổng hợp hệ thống tự động truyền động điện động cơ dị bộ rotor lồng sóc bằng thay đổi điện ápTổng hợp hệ thống tự động truyền động điện động cơ dị bộ rotor lồng sóc bằng thay đổi điện ápTổng hợp hệ thống tự động truyền động điện động cơ dị bộ rotor lồng sóc bằng thay đổi điện ápTổng hợp hệ thống tự động truyền động điện động cơ dị bộ rotor lồng sóc bằng thay đổi điện áp

M C L C

L U 1

NH NG V CHUNG C A H TH NG T NG 2 TRUY N 2

1.1 Khái ni m h th ng t ng truy n 2

1.2 Phân lo i h th ng truy n 2

1.2.1 Các xu h ng phát tri n c a t ng hóa truy n 3

1.3 Ph ng h c c a truy n 3

i v i h truy ng chuy ng quay 3

i v i h truy ng chuy ng t nh ti n 4

1.4 Moment c n 5

1.4.1 Mô men c n ph thu c vào chi u chuy ng 5

1.4.2 Mô men c n ph thu c tr s t 6

1.4.3 Mô men c n ph thu c vào góc quay 7

1.4.4 Mô men c n ph thu c vào hành trình 7

1.4.5 Mô men c n ph thu c vào th i gian 7

i l ng v tr ng c 7

i mô men c n v tr ng c 7

i l c c n v tr ng c 8

1 i t t c các mô men quán tính J , kh i quán tính m v tr ng c 8

c tính c a h th ng t ng truy n 9

1.6.1 9

CH NG 2 GI I THI NG C NG B 13

2.1 C u t o và nguyên lý làm vi c 13

2.1.1 C u t o c ng c ng b 13

2.1.2 Nguyên lý làm vi c 14

2.1.2.1 c tính c c ng c 15

2.2 Các ph u ch nh t ng c 16

u ch nh t ng c ng b b ng ph i n áp 16

2.2.1.1 S u ch nh 16

c tính c u ch nh 16

u ch nh t ng c ng b b ng ph i t n s ngu n f1 18

2.2.2.1 Khái ni m chung 18

2.2.2.2 Quy lu i t n s 19

u ch nh 20

u ch nh t ng c ng ph i s c 22

u ch nh 22

2.3 Mô hình toán c a h th ng 27

2.3.1 Phép bi i tuy n tính trong không gian vecto 29

2.3.2 S kh ng c d b 32

2.3.2.1 Ph ng trình tr ng thái trên h to t a theo t thông rôto dq 34

CH NG 3 T NG H P H TH NG T NG TRUY NG U CH NH T NG C D B ROTOR L NG SÓC I B N ÁP 36

3.1: S t u ch nh t b n áp 36

3.2 T ng h p m n 38

3.2.1 T ng h p b u ch nh Risq 39

3.2.2 T ng h p b u ch nh Risd 41

3.3 T ng h p m u ch nh t 43

3.4: Tính toán hàm truy n h th ng 44

3.4.1 Tính toán hàm truy n h h 45

3.4.2 Gi i thi u v ph n m m matlab 47

.4.3 Mô ph ng c ng b roto l ng sóc trên simulink 50

3.4.3.1 Mô ph ng trên matlab m n c ng c 51

3.5 Tính toán hàm truy n h kín 52

3.5.1 Mô ph ng trên matlab m ch vòng t : 57

K T LU N 59

60

L U

phát tri n m nh m c bi t v i s phát tri n c a khoa h c k thu i ta

ch b o t n tình c a các th y cô

Em xin chân thành c

ng h p t ng quát J ph thu c vào góc quay c a b ph n làm

vi c t

dt

dJ dt

d J M M M

P P dt

dJ dt

d J dt

dA P

c d dg

c d dg

d

vi t l

d

dJ dt

d J M M

ng h i v i chuy ng quay Ttrình này ta có :

P dg

vì v

dL dt v

dv mv

dv m F F

dv m F

1.4 Moment c n.

1.4.1 Mô men c n ph thu c vào chi u chuy ng.

+ Mô men ph n kháng : Là lo i mô men mà chi u c a nó luôn ch ng l i

chi u âm c a mô men trùng chi a t

+ Mô men c n t l b c hai v i t

+ Mô men c n t l ngh ch v i t

1.4.3 Mô men c n ph thu c vào góc quay.

Là l ai mô men c n xu t hi n trong các máy s n xu t u thanh g

1.4.4 Mô men c n ph thu c vào hành trình.

u nâng - v n chuy n và nh nh lo i xe t i chuy ng trên m t ph ng nghiêng , mô men c n không nh ng ph thu c vào t d ch

Mc= McoMco : giá tr mô men c n khi hành trình = 0

d c t t

M M

M M

.

1

.

1

i M M t

clà mô men c i v tr

ng h c ta gi thi t t i tr ng G sinh ra l c F và làm cho

kh i n ng chuy ng v i v n t c chuy ng t nh ti n là v Tính toán quy

c

M M

v F

.

.

.

t

.

c c d

F M v

2 2

2

2 2

2 2

1

2

d t

t n n

n d

J J

d d

t t d n n n

2 2

2 2

2

1

d t n

Th c t do có h p s mà mô men quán tính c l n vì

v y ta có

2 2

1

m i J J J

t t d

4

2

GD J

i v ng thì m c tính l c chia làm 2 lo i

dM

tg d

dM A

U U U

dm dm I

U R

to R bao g n tr c a cu n dây roto m t pha r2 c ng v n tr ph

nh m c , t n s nh m c thì dòng m i pha có tr s nh m c

u hình sao thì t ng tr nh m c m i pha là

) (

3 2

2 2

dm

nm dm

I

E Z

c : Mô men c n trên tr c máy s n xu t ng v i tMco: Mô men c n trên tr c máy s n xu t ng v i t

M : Mô men c n trên tr c máy s n xu t ng v i t

- Lõi thép là các lá thép k thu c ghép l i v i nhau, m t ngoài

- Dây qu n roto g m hai lo i: roto ki u dây qu n và roto ki u l ng sóc

R

R R s s

s

U M U

U M

M

thgh u th

thgh dm

thgh u

th

.

2 2

2 2 1 2 1 1

2 2 1 2 1 1 2

2 1 2 1 1

0

2

2 2 1 2 1 2

) (

) (

) (

2

3

) (

(

X X R R

X X R R M X

X R R

U M

X X R

R R s

t t t

th t

t t

thgh

t t

cd thgh

1t= R1+Rb; X1t= X1 +Xb

c tính gi i h n s là

thgh thgh

thgh

thgh thgh

gh

s a s

s s s

s a M

M

, ,

2

) 1

( 2

1 ,

cd

t

R R

R a

2 ) 1

p

f s

, ta nh n th y khi thay

u ch

1 ' 1

1 1

1

1 1 1 1 1

f

U C Cf

U U

f C

Z I U f C E

2 1 1

' 2 1 1 0

2 1

) (

4

3 )

( 2

3

f C C p

U f

x f x

) ( ) (

4

3

2 1

2 1 2

1 ' 2 1

2 1

c c

c

th

M f

U A M

f C C p

U M

M

Thay th Mc ng g a

máy s n xu t và coi

x x

x

x dm c x dm c

p M

M M

p

f

1 1

.

1 0

) 2 (

) ( 2

2 1

x c

th

f

U B

A M

) 2 ( 1 2 1

2 1 )

2 ( 1

2 1 )

2 ( 1

2 1

x x

dm x

x dm

f

f U

U f

U f

U

) 2 ( 1

) 2 ( 1 1

1

x dm x

f U

Khi s d ng quy lu u ch n áp g en t i h n

nh m c thì mô men t i h n s là

) (

4

3

' 2 1 2 1

2 1

C C f p

U M

dm

dm dm

th

So sánh v i Mth ta có 12

2 1

f

U M

và thay U1 b ng quy lu t bi n thiên v c ta s có M th M th.dm f1 x

1 1 ' 2 1

M M

th th

M c th

- Trong th c t , do ta b qua giá tr R1 nên nh ng mi n t n s th p

mô men t i h n có s so v i giá tr tính toán nh ng mi n

t n s n kháng t hoá x >>R1 nên ta có th b qua còn khi t n s

u ch nh th p thì giá tr R1 không th b c nên k t qu tính toán s

không chính xác H s quá t i th c t b gi trong mi n này

Thay các giá tr c a Mthvà sthvào ta có

2 (1 s) f (1 s)

i n i có d

th

M M

Th c t có th coi P ccpYY P ccp vì h s công su t và hi u su t khi n

P M

- H s quá t i v mô men

4 3

thYY ccpYY YY

th ccp

M M M M

i n

r1 ,x1

r1 ,x1

- Khi n i theo hình Y các cu c n i n i ti p thu n v i nhau

cu n dây m c n i ti p nhau nên ta có R1 = 2r1 ; X1 = 2x1 và R2 = 2r2 ; X2 = 2x2; Xnm = 2xnm

P M

P M

- H s quá t i v mô men

2

thYY ccpYY YY

thY ccpY

M M M Y

M

0YY

s thYY

2.3 Mô hình toán c a h th ng

u khi n bi n t n là khâu nghép n i quan tr ng gi a thi t b u

t cu n dây A,B,C rotor và a,b,c stator

: klà t thông cu n dây th k k= Lkjij N u i=k: t c m, j k: h c m.

Ví d : a =La ai a+L abi b+L aci c+L aAi A+L aBi B+L aCi C

k k k

a b c

A

B C

ia

ib

ic

iAiBiC

d Lr R

( L dt d

( L dt

d dt

d L R

r

t m

m S

is

2

j e a

n stator ia, ib, ict ng h p l i di n b i m

) (

(3

1}

Re{

is i s i a i b i c

)(

3

3}

Im{

is i s i b i c

Hình 2.13: Cu n dây 3 pha nhìn trên

Theo cách th c trên có th chuy n v t

Hình 2.1: ng is , r c to

i h to :a,b,c :

) 2 (

3

1

b a

s

a

s

i i

2

1

) 3 (

2

1

s s

c

s s

b

s

a

i i

i

i i

is

is

isq

isdpha

pha r

is

s s

s r

m

s r s

s s

s s

s r

s r s

r r

s s s

s s

s s

L i L i

L i L i

j dt d i R

dt d i R u

r

m r

r r

r s r

m r

s s r

m r r

m s

r s

s

s s r

m r

m r s

r s

s

T

i T

L

dt

d

u L L

T L

i T T

dt

di

u L L

L T

i T T

dt

di

1 1

1 1

1 ) 1 1 (

1 1

1 )

1 1 (

(2-2)

2

3

r r s m r r

r r s m r r

s s r

r m r

m s

s s r

m r

m r s

T i L p

T

T i L p

T

u L T

L L

i T p

u L L

L T

i T p

) 1 (

) 1 (

1 1

1 )

1 (

1 1

1 )

1 (

2.3.2.1 ng thái trên h to t a theo t thông rôto dq

rên, khi chi u trên h to

m f r s f s f r

f r r

f r f

r r

f r s

f r f

s s f s

L i L i

L i L i

j dt

d i R

j dt

d i R u

)(

)(

f r r

m s

f s

f s

m

f s

f r r

f r

L i L

L L i

L i L

i

(2-5)

(2-rq r rd r

sd r

m rd

sq s

rq r m

rd m

sq r s

sd s sq

sd s

rq m

rd r m sq

s sd r s

sd

T

i T

L dt

d

u L T

L L

i T T

i dt

di

u L L

T L i

i T T

dt

di

1

11

1)11(

11

1)

11(

sq r m

sd m rd r

sq s

rd m

sd s sq

sd s

rd m sq

s sd

i T L

i L p

T

u L L

i i

p T

u L L

i i

p T

)1

(

11

)

1(

11

)

1(

(2-7)

Thay T theo công th c: T T s T r

1 1 1

dq:

)(

2

s

f r r

m c

L

L p m

ng các ph n t c a nó : isf = isd+jisq và s

f

= sd+j rq ta có:

sq rd r

m c

L

L p

23

thông rôto dq:

1

T T T

y hàm truy n gi a dòng Isq n áp Usqcó d ng:

1 isq

1

1

K G

T s

c u trúc m

BB

B bi i t b u áp và có th coi hàm truy n là m t

=

Hàm truy n h h c a h th ng:

G0(s) = Risq.G GisqHàm truy n h kín có d ng:

h kín có hàm truy n : F(s) = FMC(s)

Suy ra: Risq G Gisq= FMC(s) (1+ Risq G Gisq)

Risq G Gisq= FMC(s) + FMC(s) Risq G GisqChuy n v ta có: Risq G Gisq- FMC(s) Risq G Gisq= FMC(s)

n b u khi c tính theo công th c:

2 2 w

V i

Khi t ng h p theo tiêu chu n modul t i x ng thì có kh

u ch nh không mong mu n Vì v y, ta s thêm vào m t b

th ng nhanh mà ta s ch n giá tr cho h ng s th i gian c a b

l c:

1 1

loc F

0.0329 0.0329 0.0082 0.7384( ) 0.7402( )

01

1 ( )

.

n T f vo

3.4.2 Gi i thi u v ph n m m matlab.

c ng d ng vào nhi u

c khác nhau Có r t nhi u ph n m n chuyên d c phát tri n cho

mô hình hoá và mô ph

M t trong nh ng ph n m c úng d ng r ng rãi nh t hi n nay là Matlab

c phát tri n b i Công ty Math Works Inc., là ngôn

ng máy tính b c ph t tri n cho tính toán k thu t Nó tích h p các

- Các phát tri n ng d ng

toán ng d ng t k , th ng k và chuyên ngành nghiên c u sinh h c là

nh a ch quen thu c c a MatLab Trong công nghi p, MatLab là công c

ch n các nghiên c u hi u qu , phát tri n và phân tích MatLab cho phép

h u h t các ng d ng k thu t trong nhi c trong công nghi p, trong

lý thuy u khi c này bao g m trong toán h c, video, hình

nh thu nh n và x lý, thi t k RF, mô ph ng và nhi n a

n toán h c c a MatLab bao g m m t t p l n các gi i thu t tính toán bao hàm t , các tính toán cho s ph c t i các hàm ph c

t o ma tr n, bi i Fourier Ngoài ra, MatLab còn cung c p

tri n trong các Toolbox và

Fuzzy logic Toolbox Logic m

Neural Network Blockset M

Power System Blockset Các h th ng công su t

Realtime Workshop Ghép n i v i thi t b ngo i vi

Ngoài ra, MatLab có nh ng ch c cao cho hi n th d li u hai

kh i chuyên d ng thông qua S-functions Các mô hình trên Simulink có th

t o d ng phân c i s d ng có th xây d ng mô hình theo chi u t t ng

n chi ti t ho c l i Sau khi t o l p mô hình, ta có th ch y mô

ph ng t c a s l nh c a MatLab ho c t các Menu trong b n thân Simulink

và quan sát k t qu mô ph ng trên các kh i hi n th m t cách online M t

MatLab Simulink là m t ph n m gi i các bài toán k

ng h c bao g m các h th ng tuy n tính, phi tuy n, liên t n và k t

h p liên t c n Simulink s d ng giao di ho xây d ng mô

c th b ng cách nháy kép vào t ng kh xem xét chi ti t mô hình c a t ng

kh i Các thông s c a các kh i có th i tr c ti p ho c khai báo

ng d ng c a MatLab Simulink trong mô ph ng và kh o sát các h

n Simulink tích h p các công c chuyên d ng ph c v cho quá trình th c hi u khi n s Timer Workshop, công c vi x lý tín hi u s Target for TI C2000 Ch a h vi x lý DSP C2000 bao g m : I/O, PWM, CAN, QEP

.4.3 Mô ph ng b roto l ng sóc trên simulink.

3.4.3.1 Mô ph ng trên matlab m n c

b th mô ph ng:

Hình 3.10: K t qu mô ph ng b u khi n dòng isd

Nh n xét: sau khi t ng h p và mô ph n trên ph n m m

1

R L

r ng Mc c a h t trên tr c c a h vit-me gây ra L c

s

M I

J p F

p

Quay l c u trúc c a m ch vòng t nh hàm truy n

K T

n T 0, 01 và

ra U K

3.5.1 Mô ph ng trên matlab m ch vòng t :

a Mô hình trên Matlab:

b th mô ph ng khi Mc=0:

(Mc=0)

c th mô ph ng khi Mc 0:

Nh n xét:

c a h di n ra trong kho ng th i gian r t ng n Cho

u

K T LU N

Sau m t th i gian th c hi tài: T ng h p h th ng t ng truy n

b rotor l ng sóc b n áp , em th

ng b là nhân t r t quan tr ng trong công nghi p, nghiên c u

mô ph ng nh ng ph n t trong h th ng truy t ng h p h th ng

ng b giúp ích nhi u cho công vi c sau này

t qu c a nhi c t p cùng v i s d y d r t t n tình c a các

th y cô trong b n công nghi p và dân d ng Em xin chân thành c m

i các th c bi t là th y giáo GS.TSKH Thân ng c Hoàn

Em xin chân thành c

H

Sinh viên th c hi n

Nguy n M nh Hoàn