Bài thuyết trình có cấu trúc gồm 3 phần cung cấp cho người học các kiến thức cơ sở lý thuyết; tìm hiểu mô hình điều khiển động cơ dc kích từ độc lập trong matlab; kết luận. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Trang 1ĐỒ ÁN MÔN HỌC
GVHD : TRẦN QUANG THỌ SINH VIÊN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI: NGUYỄN VĂN MINH 16342035
HỒ CÁT VINH 16342072
Đề tài : MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ ĐỘC LẬP SỬ DỤNG
PHẦN MỀM MATLAB VỚI MẠCH CHỈNH LƯU CẦU 1 PHA
ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN
Trang 2NỘI DUNG
Phần I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Phần II : TÌM HIỂU MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ ĐỘC LẬP TRONG MATLAB
Phần III : KẾT LUẬN
Trang 3PHẦN I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU:
1.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều:
Trang 41.2 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều:
Khi cho điện áp một chiều U vào
hai chổi điện, trong dây quấn phần
ứng có dòng điện Iư
Các thanh dẫn có dòng điện nằm trong từ trường, sẽ chịu lực Fđt tác dụng làm cho rôto quay.
Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn đổi chỗ
cho nhau.
Do có phiến góp đổi chiều dòng
điện, giữ cho chiều lực tác dụng
không đổi, đảm bảo động cơ có
chiều quay không đổi
Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường, sẽ cảm ứng sức điện
động Eư
Phương trình điện áp là:
Trang 52 KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP.
2.1 Đặc tính của động cơ điện một chiều kích từ độc lập:
Động cơ điện một chiều kích
từ độc lập: Cuộn kích từ được cấp điện từ nguồn một chiều độc lập với nguồn điện cấp cho rotor
- Đặc tính tốc độ của động cơ điện là mặt phẳng tọa độ giữa ω với momen ω= f(I)
- Đặc tính cơ của động cơ điện là mặt phẳng tọa độ giữa ω với momen ω= f(M)
Trang 6Phương
trình
Phương trình đặc tính tốc độ
Phương trình đặc tính tốc độ tự nhiên
Phương trình đặc tính tốc độ nhân tạo
Phương trình đặc tính cơ
Phương trình đặc tính cơ
nhân tạo
Phương trình đặc tính
cơ tự nhiên
Trang 72.2 Mở máy động cơ kích từ động lập.
Mmm lớn => động cơ
dễ mở máy
Cháy lớp cách điện của dây quấn
Cháy dây dẫn điện Biến dạng rãnh stator.
Vấn đề mở máy: dòng
khắc phục
Trang 83 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH
TỪ ĐỘC LẬP.
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông.
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng.
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở
ở mạch phần ứng.
Trang 9Ở đây chúng ta sẽ xét phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng vì đây là phương pháp duy nhất có thể điều chỉnh liên tục tốc độ động cơ trong vùng tốc độ thấp hơn tốc
độ định mức đối với động cơ một chiều
* Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng :
- Khi thay đổi điện áp cấp cho cuộn dây phần ứng, ta có các họ đặc tính cơ ứng với các tốc độ không tải khác nhau, song song và có cùng độ cứng
- Điện áp U chỉ có thể thay đổi về phía giảm (U<Uđm) nên phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh giảm tốc độ
Trang 10Đặc điểm - Điện áp phần ứng càng giảm, tốc độ động cơ càng nhỏ.
- Điều chỉnh trơn trong toàn bộ dải điều chỉnh
- Độ cứng đặc tính cơ giữ không đổi trong toàn bộ dải điều chỉnh
- Độ sụt tốc tuyệt đối trên toàn dải điều chỉnh ứng với một mômen là như nhau
Dải điều chỉnh của phương pháp này có thể: D ~ 10:1
Chỉ có thể điều chỉnh tốc độ về phía giảm (vì chỉ có thể thay đổi với Uư ≤ Uđm)
Phương pháp điều chỉnh này cần một bộ nguồn để có thể thay đổi trơn điện áp ra
Trang 11PHẦN II :TÌM HIỂU MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG
CƠ DC KÍCH TỪ ĐỘC LẬP TRONG MATLAB.
1 Lựa chọn mô hình: Speed Control of a DC Motor using BJT H-Bridge.
Trang 12Nguyên lí hoạt động:
Bipolar Junction Transistor (BJT) hoạt động như một IGBT Khi đang tiến hành (BJT hoạt động ở vùng bão hoà), một điện áp thuận Vf được khai triển
giữa bộ thu và bộ phát (trong khoảng 1V)
Khối IGBT không mô phỏng dòng cổng điều khiển BJT hoặc IGBT Việc chuyển đổi được điều khiển bởi một tín hiệu mô phỏng (1/0) Động cơ DC sử dụng mô hình đặt sẵn trước (5 HP 240V 1750 rpm) Điện áp trung bình thay đổi 0 - 240 V
khi chu kỳ làm việc dao động 0 -100%
Cầu H bao gồm bốn cặp BJT / Diode (BJT mô phỏng theo mô hình IGBT) Hai transistors được bật đồng thời: Q1 và Q4 hoặc Q2 và Q3 Khi Q1 và Q4 được kích hoạt, dòng điện trong mạch có thể chạy từ nguồn Vcc đến Q1, qua động cơ đến Q4 để về GND Lúc này, động cơ quay theo chiều thuận và diode D2-D3 hoạt động như diode quay tự do khi Q1 và Q3 tắt Khi Q2 và Q3 được kích hoạt, dòng điện trong mạch có thể chạy từ nguồn Vcc đến Q2, qua động cơ đến Q3 để về GND Lúc này, động cơ quay theo chiều ngược và diode D1-D4 hoạt
động như diode quay tự do khi Q2 và Q3 tắt
2.Tìm hiểu cách thức hoạt động của mô hình:
Trang 13Biểu diễn thay đổi tốc độ động cơ.
Trường hợp 1: Động cơ bắt đầu theo chiều dương với chu kỳ hoạt động là 75% (điện áp DC trung
bình là 180V) Tại t = 0.5 giây Điện áp phần ứng đột ngột đảo ngược và động cơ chạy theo hướng âm
Scope 1 cho thấy tốc độ động cơ, dòng điện phần ứng và mô men tải
Điện áp trung bình có thể thay đổi từ 0 đến 240 V khi chu kỳ làm việc (quy định trong khối
Máy phát xung) dao động từ 0 đến 100%
Trang 14Scope 2 cho thấy các dòng chảy trong BJT Q3 và diode D3.
Trang 15Scope 1 cho thấy tốc độ động cơ, dòng điện phần ứng và mô men tải
Trường hợp 2: Động cơ bắt đầu theo chiều dương với chu kỳ hoạt động là 50% (điện áp DC trung
bình là 120V) Tại t = 0.5 giây Điện áp phần ứng đột ngột đảo ngược và động cơ chạy theo hướng âm
Trang 16Scope 2 cho thấy các dòng chảy trong BJT Q3 và diode D3.
Trang 17Scope 1 cho thấy tốc độ động cơ, dòng điện phần ứng và mô men tải
Trường hợp 3: Động cơ bắt đầu theo chiều dương với chu kỳ hoạt động là 100% (điện áp DC trung bình
là 240V) Tại t = 0.5 giây Điện áp phần ứng đột ngột đảo ngược và động cơ chạy theo hướng âm
Trang 18Scope 2 cho thấy các dòng chảy trong BJT Q3 và diode D3.
Trang 19PHẦN III: KẾT LUẬN
Ưu điểm: Cho phép điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi rộng và trong
nhiều trường hợp cần có đặc tính cơ đặc biệt
Thiết bị đơn giản hơn và rẻ tiền hơn các thiết bị điều khiển của động cơ ba pha
Nhược điểm: Chưa thể điều khiển tốc độ bằng hai phương pháp thay đổi từ thông và thay
đổi điện trở phụ ở mạch phần ứng
Độ tin cậy khi sử dụng động cơ một chiều thấp hơn sơ với động cơ không đồng bộ do có hệ số tiếp xúc chổi than
Trang 20Tự nhận thức được do kiến thức còn hạn chế nên chưa đi sâu được nhiều vấn đề trong việc mô phỏng mô hình động cơ DC kích từ độc lập.
Trang 21KẾT THÚC XIN CÁM ƠN