Nghiên cứu hệ thống điều khiển số động cơ điện một chiều

Nghiên cứu hệ thống điều khiển số động cơ điện một chiều Nghiên cứu hệ thống điều khiển số động cơ điện một chiều Nghiên cứu hệ thống điều khiển số động cơ điện một chiều luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

mục lục

Lời nói đầu 1

chương I: tổng quan về động cơ điện một chiều Giới thiệu chung 3

1.1.Cấu tạo của máy điện một chiều 3

1.1.1.Phần tĩnh 3

1.1.2.Phần quay 4

1.2.Động cơ một chiều kích từ độc lập 5

1.3.ảnh hưởng của các tham số đến đặc tính cơ 6

1.3.1.ảnh hưởng của điện áp phần ứng 6

1.3.2.ảnh hưởng của điện trở phần ứng 7

1.3.3.ảnh hưởng của từ thông 8

1.4.Các phương án điều chỉnh tốc độ động cơ 8

1.4.1.Điều chỉnh từ thông của động cơ 8

1.4.2.Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng 10

1.4.3.Nhận xét và lựa chọn phương án 11

chương II: tổng quan về hệ truyền động xung áp một chiều 2.1.Nguyên lý điều khiển tốc độ bằng phương pháp xung điện áp một chiều 12 2.2.Bộ điều chỉnh xung điện áp một chiềucó đảo chiều 17

2.2.1.Phương pháp điều khiển đối xứng 18

2.2.2.Phương pháp điều khiển không đối xứng 21

2.2.3.Điều khiển riêng 23

2.2.4.Mô tả toán học bộ biến đổi xung điện áp một chiều 27

chương III: những vẫn đề chung về điều khiển số máy điện 3.1.Cấu trúc hệ thống truyền động điện 29

3.1.1.Sơ đồ khối tổng quát của hệ truyền động 29

3.1.2.Điều khiển tương tự và điều khiển số 31

3.2.So sánh điều khiển số và điều khiển tương tự 32

3.2.1.Ưu nhược điểm của điều khiển tương tự 32

3.2.2.Ưu nhược điểm của điều khiển số 33

3.2.3.Các ưu điểm có tính chất quyết định của điều khiển số 34

3.3.Xu hướng phối hợp điều khiển số và điều khiển tương tự 35

3.4.Bài toán đặt ra đối với điều khiển số máy điện 36

3.4.1.Xây dựng mô hình điều khiển 36

3.4.2.Xây dựng mô hình toán cho hệ truyền động điện 36

3.4.3.Xác định thông số của các mạch vòng tương tự 36

3.4.4.Xác định thông số của mạch vòng điều khiển số 36

chương IV: xây dựng các bộ điều chỉnh động cơ điện một chiều 4.1.Đặt vấn đề 41

4.2.Tổng hợp các bộ điều chỉnh tương tự 42

4.2.1.Mạch vòng dòng điện 43

4.2.2.Mạch vòng tốc độ 45

4.3.Chuyển các bộ điều chỉnh tương tự sang số 49

4.3.1.Rời rạc hoá hệ thống liên tục 49

4.3.2.Rời rạc hoá tín hiệu 50

4.3.3.Chọn chu kỳ cắt mẫu T 50

4.3.4.Xây dựng công thức tính toán các bộ điều chỉnh số 51

chương V: thiết kế hệ thống điều khiển số bộ biến đổi xung áp một chiều 5.1.Đặt vấn đề 58

5.2.Tính toán thiết kế mạch lực 59

5.2.1.Tính toán chọn van của bộ biến đổi xung áp 60

5.2.2.Tính toán mạch bảo vệ cho van 62

5.2.3.Nguồn cung cấp cho mạch lực 65

5.3.Tính toán và thiết kế hệ thống điều khiển 67

5.3.1.Tính toán mạch khuyếch đại 67

5.3.2.Tính toán thiết kế mạch cách ly 67

5.3.3.Tính toán thiết kế mạch tạo trễ và tách kênh 68

5.3.4.Khối PWM 69

5.3.5.Mạch nguồn cung cấp cho mạch điều khiển 71

chương VI: kiểm nghiệm hệ thống điều khiển số trên Card DS1102 6.1.Giới thiệu về CARD DS 1102 76

6.1.1.Chức năng 76

6.1.2.Cấu trúc phần cứng của DS1102 77

6.1.3.Giới thiệu phần mềm dspace 85

6.2.Kết quả thực nghiệm chạy trên CARD DS1102 94

Kết luận

Tài liệu tham khảo

lời nói đầu

Trong mọi ngành sản xuất hiện nay, các công nghệ tiên tiến, các dây truyền sản xuất với trang thiết bị hiện đại đang từng ngày, từng giờ được ứng dụng vào từng khâu trong qui trình sản xuất của các xí nghiệp nhà máy trên đất nước ta Với chính sách mở cửa của Đảng và nhà nước ta hiện nay, chắc chắn nền khoa học công nghệ tiên tiến và hiện đại của thế giới sẽ ngày càng được áp dụng có hiệu quả vào Việt Nam một cách nhanh chóng

Một quốc gia phát triển và vững mạnh là quốc gia ngoài các yếu tố như chính trị ổn định, quốc phòng vững mạnh v.v thì kinh tế phát triển là một yếu

tố đóng vai trò quyết định Sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia phụ thuộc rất nhiều vào mức độ cơ giới hoá và tự động hoá các quá trình sản xuất Với vai trò

là mũi nhọn của kỹ thuật hiện đại, lĩnh vực tự động hoá đang phát triển với tốc

độ ngày càng cao Những thành tựu của lý thuyết điều khiển tự động, tin học công nghiệp, điện tử công suất, kỹ thuật đo lường, truyền động điện v.v đã và

đang được triển khai trên qui mô rộng lớn, đã tạo nên những dây truyền công nghiệp sản xuất tự động với năng suất cao, chất lượng tốt và giá thành rẻ

Trong các nhà máy, xí nghiệp, công trường hiện nay việc áp dụng và sử dụng điều khiển tự động các dây truyền sản xuất là rất cần thiết, với các phương pháp khác nhau áp dụng cụ thể cho từng loại động cơ tuỳ theo yêu cầu của công vệc Trong một số lĩnh vực đòi hỏi có có tính chính xác cao, công suất không lớn lắm thì động cơ một chiều được sử dụng khá phổ biến Trên thực tế với

động cơ một chiều có nhiều phương pháp để điều khiển, nhưng trong đề tài này

em xin trình bày với nội dung "Nghiên cứu hệ thống điều khiển số động cơ

điện một chiều" làm đề tài luận văn tốt nghiệp của mình Mặc dù đây là một

phương pháp không phải là mới, nhưng nó là một phương pháp thông dụng

được sử dụng ngày nay Mặt khác với sự tiến bộ của khoa học công nghệ đã giúp cho em có điều kiện tiếp xúc vấn đề theo chiều hướng phát triển hiện đại khác, đó là ứng dụng CARD DS1102 trong việc điều khiển nhằm giảm được một số khâu trong thiết kế và lắp đặt vận hành

Trong quá trình làm luận văn, được sự giúp đỡ tận tình của Thày Võ Minh Chính, các thày cô giáo trong bộ môn tự động hoá, phòng thí nghiệm trung tâm công nghệ cao, các bạn đồng nghiệp và sự cố gắng nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành bản luận văn tốt nghiệp đảm bảo yêu cầu đề ra Mặc dù vậy do còn

có những hạn chế của bản thân và những điều kiện khách quan khác mà bản luận văn của em không tránh khỏi thiếu sót, em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thày cô giáo cũng như các bạn đồng nghiệp để luận văn tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn

Nội dung luận văn gồm có 6 chương

Chương I: Tổng quan về động cơ điện một chiều

Chương II: Tổng quan về hệ truyền động xung áp một chiều

Chương III: Những vấn đề chung về điều khiển số máy điện

Chương IV: Xây dựng các bộ điều chỉnh động cơ điện một chiều

Chương V: Thiết kế hệ thống điều khiển số bộ biến đổi xung áp một chiều Chương VI: Kiểm nghiệm hệ thống điều khiển số trên CARD DS1102

Chương I:

Tổng quan về động cơ điện một chiều

Giới thiệu chung

Trong nền sản xuất hiện đại, máy điện một chiều được coi là một loại máy quan trọng Máy điện một chiều có thể được sử dụng làm động cơ điện, máy phát điện hay dùng trong những điều kiện làm việc khác

Máy phát điện một chiều thường được làm nguồn điện cho các động cơ điện một chiều, làm nguồn điện một chiều kích thích từ trong các máy điện đồng bộ Ngoài ra, trong công nghiệp điện hoá học như tinh luyện đồng, nhôm, mạ điện v.v cũng cần dùng nguồn điện một chiều điện áp thấp

Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt, vì vậy nó được dùng nhiều trong những ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ như cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải Máy điện một chiều cũng có những nhược điểm của nó như giá thành đắt hơn so với máy điện xoay chiều, chế tạo

và bảo quản cổ góp phức tạp, sử dụng nhiều kim loại màu… nhưng do những ưu

điểm của nó nên máy điện một chiều vẫn còn có tầm quan trọng nhất định trong sản xuất

1.1 Cấu tạo của máy điện một chiều

Cấu tạo chủ yếu máy điện một chiều gồm hai phần chính là phần tĩnh và phần quay

gắn vào vỏ máy Dây quấn kích

từ được quấn bằng dây điện từ

lõi đồng có bọc cách điện, mỗi

cuộn dây được bọc cách điện kỹ

Hình 1-1: Cực từ chính

Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ Thường dùng những lá thép kỹ thuật điện

có cách điện ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây ra

b.Dây quấn phần ứng

Dây quấn phần ứng là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường được làm bằng dây đồng có bọc cách điện Dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép

c.Cổ góp

Cổ góp còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều Cổ góp là nhiều phiến góp được xếp cách điện với nhau bằng lớp mi ca dày từ 0,4 đến 1,2 mm thành hình trụ tròn Phần đuôi của

cổ góp được xẻ các rãnh để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn

Mô men quay của động cơ một chiều được sinh ra trên cơ sở tác động qua lại giữa từ thông Stator (từ thông của cuộn kích thích) với từ thông Rôtor (từ thông của cuộn dây phần ứng).Trên bề mặt Rôtor (bề mặt cuộn dây phần ứng)

có tác động của lực tiếp tuyến gây chuyển động quay của Rotor (của cuộn dây phần ứng) Có thể hình dung lực đẩy đó khi ta đưa hai cực giống nhau của hai nam châm lại gần nhau Khi Rotor quay cổ góp điện sẽ xảy ra chuyển mạch sang cuộn dây phần ứng tiếp theo, và lại xuất hiện lực đối với cuộn dây phần ứng mới Quá trình chuyển mạch và tạo lực cứ liên tục tiếp diễn như vậy, tạo nên chuyển động quay của động cơ một chiều

Do yêu cầu của đồ án đặt ra nên từ phần sau trở đi, chúng ta chỉ nghiên cứu các đặc điểm của động cơ một chiều

1.2.Động cơ một chiều kích từ độc lập:

Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập nhau, lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập

*Sơ đồ nối dây

Hình 1-2: Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập

Hệ thống các phương trình mô tả động cơ một chiều là các phương trình phi tuyến, trong đó các đại lượng đầu vào (tín hiệu điều khiển) thường là tốc độ góc của động cơ ω, mô men quay M, dòng diện phần ứng I, hoặc trong một số trường hợp là vị trí của Rotor ϕ Mô men tải Mc của động cơ là mô men do cơ

-I

cấu làm việc truyền về trục động cơ, mô men tải là nhiễu loạn quan trọng nhất của hệ thống truyền động điện tự động

*đặc tính cơ của động cơ điện một chiều

Hình 1-3: Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều Quan hệ giữa tốc độ và mô men của máy sản xuất gọi là đặc tính cơ của máy điện nói chung Ngoài ra đối với động cơ điện một chiều người ta còn sử dụng đặc tính cơ điện Đặc tính cơ điện biểu diễn quan hệ giữa tốc độ và dòng

điện trong mạch Ta có phương trình đặc tính cơ như sau:

M ) K (

R R K

U

2 f

1.3.1ảnh hưởng của điện áp phần ứng

Giả thiết từ thông φ = φ đm = const, điện trở phần ứng Rư = const Khi thay

đổi điện áp theo hướng giảm so với Uđm, ta có:

M

Hình 1-4: Đặc tính cơ khi điều chỉnh điện áp phần ứng

Như vậy, khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta được một họ đặc

tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên như trong (Hình 1 - 4)

1.3.2.ảnh hưởng của điện trở phần ứng

Giả thiết Uư = Uđm = const; φ = φ đm = const Muốn thay đổi điện trở mạch

phần ứng, ta nối thêm thêm điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng Khi đó, tốc độ

Độ cứng đặc tính cơ là thay đổi, khi

Rf càng lớn, ω càng nhỏ, nghĩa là đặc

tính cơ càng dốc

RR

)K(

f u

2

dm =+

Φ

−

=β

Hình 1-5: Đặc tính cơ khi điều chỉnh

điện trở phần ứng

ω

ω0

Như vậy, khi thay đổi điện trở phụ Rf ta được một họ đặc tính có dạng như hình vẽ ứng với một giá trị của mô men cản Mc, nếu Rf càng lớn thì tốc độ

động cơ càng giảm, đồng thời dòng ngắn mạch và mô men ngắn mạch giảm Chính vì vậy, người ta dùng phương pháp này để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản

1.3.3.ảnh hưởng của từ thông

Giả thiết Uư = Uđm = const; Rư =

const Muốn thay đổi từ thông, ta thay

đổi dòng điện kích từ Ikt của động cơ

Trong trường hợp này, cả tốc độ

1.4 Các phương án điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn so với các loại động cơ khác Không những nó có khả năng điều chỉnh tốc

độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực và mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại

đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh rộng

Thực tế có hai phương pháp điều chỉnh tốc động cơ điện một chiều:

-Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ

-Điều chỉnh từ thông của động cơ

Theo cấu trúc mạch điều khiển các hệ truyền động, điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều có loại điều khiển theo mạch kín ( ta nói hệ truyền động điều chỉnh tự động) và loại điều khiển mạch hở ( hệ truyền động điều khiển “hở”) Nội dung chương này đề cập đến các tính chất tổng quát cũng như tính chất riêng của từng phương pháp để tiện cho việc lựa chọn phương án cấp nguồn cho

động cơ điện một cách hợp lý

1.4.1 Điều chỉnh từ thông của động cơ:

Điều chỉnh từ thông của động cơ điện một chiều là điều chỉnh mô men điện

từ của động cơ M = K.φ.Iư và s.đ.đ quay của động cơ Eư = K.φ ω Mạch kích từ

của động cơ là mạch phi tuyến do đó, hệ điều chỉnh từ thông cũng là hệ phi tuyến:

dt

dr

r

e

k b

k k

Φω++

= (1-1) trong đó: rk - điện trở dây quấn kích thích

rb - điện trở nguồn điện áp kích thích

ωk - số vòng dây của dây quấn kích thích

Trong chế độ xác lập, ta có quan

hệ:

k b

k k

rr

ei

Khi giảm từ thông thì điều kiện chuyển mạch của cổ góp cũng bị xấu đi

đồng thời, độ cứng đặc tính cơ cũng giảm rất nhanh nên ta có họ đặc tính cơ khi giảm từ thông:

ư

2

R

).K

=

β (1-2)

Phương pháp điều chỉnh từ thông động cơ có thể điều chỉnh được tốc độ vô cấp và cho vận tốc lớn hơn tốc độ cơ bản Trên lý thuyết, tốc độ có thể tiến đến vô cùng khi cho từ thông bằng 0 nhưng thực tế, động cơ chỉ tăng đến tốc độ lớn nhất nmax = 3.ncb Mặc dù vậy, tốc độ nmax này cũng có thể phá hỏng động cơ và gây nguy hiểm cho người vận hành Do đó, trong mọi tình huống không được

quá trình điều chỉnh chỉ diễn ra trên mạch kích từ nên tổn thất năng lượng ít, thiết bị đơn giản, mang tính kinh tế cao

1.4.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng:

Phương pháp này chỉ áp dụng động cơ điện một chiều kích thích độc lập hoặc kích thích song song làm việc ở chế độ kích thích độc lập Để điều chỉnh

điện áp phần ứng động cơ điện một chiều cần có thiết bị nguồn như máy phát

điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển … Các thiết bị này

có chức năng biến năng lượng điện xoay chiều thành một chiều có s.đ.đ Eb điều chỉnh được nhờ tín hiệu điều khiển Uđk

ở chế độ xác lập, có thể viết phương trình đặc tính của hệ thống như sau:

Eb + Eư = Iư( Rb + Rưđ ) (1-3)

dm

ud b dm

.K

RR

Để xác định dải điều chỉnh tốc độ,

ta thấy: Tốc độ lớn nhất của hệ thống

bị chặn bởi đặc tính cơ cơ bản, tốc độ

nhỏ nhất bị giới hạn bởi yêu cầu về sai

số tốc độ và về mô men khởi động Khi

mô men tải là định mức thì:

β

−ω

=

max 0 max

M (1-6)

β

−ω

=

min 0 min

M (1-7)

Để thoả mãn khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh phải

điện áp phần ứng động cơ

Ta có một họ đặc tính cơ khi thay đổi điện áp phần ứng là các đường song song với nhau Do đó, theo định nghĩa về độ cứng đặc tính cơ, ta có thể viết:

1K

1M

M)

1K(

M

D

)1K(M1

)

MM

(

M dm

max 0

dm M

dm max

0

M

dm dm

min nm min

−

−βω

=β

=β

−

=ω

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng

động cơ thực chất là giảm áp và cho ra những tốc độ nhỏ hơn tốc độ cơ bản,

đồng thời điều chỉnh nhảy cấp hay liên tục tuỳ thuộc vào bộ nguồn có điện áp thay đổi một cách liên tục và ngược lại Phương pháp này có đặc điểm là độ cứng đặc tính cơ không thay đổi nên được dùng nhiều trong máy cắt kim loại và cho những cơ cấu có tốc độ nhỏ hơn cơ bản

1.4.3 Nhận xét và lựa chọn phương án:

1) Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng

- ưu điểm của phương pháp này là điều chỉnh triệt để vô cấp nghĩa là có thể điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào, kể cả khi ở không tải lý tưởng

- Nhược điểm: Phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng đòi hỏi phải có

bộ nguồn có điện áp thay đổi được để cấp cho động cơ nên vốn đầu tư và chi phí vận hành lớn

Kết luận:

Từ những nhận xét trên, ta quyết định sử dụng phương pháp điều chỉnh điện

áp phần ứng động cơ Bởi vì phương pháp này có độ tin cậy cao và triệt để trong quá trình điều khiển, dải điều chỉnh rộng

điều khiển nhỏ, tuổi thọ thấp, giá thành đắt Còn hệ thống biến đổi mới dùng linh kiện bán dẫn là các thiết bị tĩnh, làm việc chắc chắn, chiếm không gian lắp

đặt không lớn, quán tính nhỏ, có khả năng làm việc tốt, tin cậy kể cả ở những công nghiệp khắc nghiệt, khả năng điều khiển tổng hợp cao, giá thành không

từ Khi cắt động cơ ra khỏi nguồn thì động cơ vẫn tiếp tục quay nhờ năng lượng tích luỹ đó Với tần số đóng cắt cao rõ ràng nó có thể điều chỉnh được điện áp tải:

K

U L

Khi tải là động cơ điện, sơ đồ hay được dùng là loại có van mắc nối tiếp với tải Tuỳ theo phạm vi điều chỉnh và các tham số cụ thể của mạch mà có thể ở chế độ dòng điện liên tục hoặc dòng điện gián đoạn

*) Xét mạch ở chế độ dòng điện liên tục:

Khi khoá K được cắt ra thì dòng điện nhận từ lưới iL = 0 và sức điện động cảm ứng sẽ tiếp tục duy trì dòng điện và chảy qua V0 có giá trị iư = ivo Để biểu diễn quá trình xảy ra trong mạch phần ứng khi động cơ làm việc với giả thiết

K và Vo đóng cắt tức thời nghĩa là không có dòng cảm ứng trong mạch nguồn

1 t

0

1 ck

T

0 ck

dt M dt M T

1 dl M T

c

dm m

C

M

C

φ

= φ

ck

u I dt I dt T

0

2 u u 2 dm e 1

u u 1 dm e L ck

dt dt

dI L

C dt

dt

dI L C U T

­

­ tb m e 1 l ck

Δ Δ

ω

V× x¸c lËp nªn ∆I u 1 = ∆I u 2

Rư.Itb = L e m tb

ck

1 U C T

tb

ư L tb

C

I R U

đ e

ư

m

đ e

L

C

R C

U

=

φ φ

Để thay đổi γ ta có các phương pháp sau:

Phương pháp 1: Thay đổi Tck và giữ t1 = const phương pháp nay còn gọi

*) Xét mạch ở chế độ dòng điện gián đoạn: Các đặc tính quá độ vừa xét chỉ

đúng khi dòng phần ứng liên tục, mà hệ thống ĐAX_Đ có thể xảy ra dòng gián

đoạn, khi đó hệ thống tiêu thụ điện năng dự trữ cho truyền động là rất lớn và

quan hệ giữa ϖtb và Itb sẽ khác đi so với dòng điện liên tục Vấn đề đặt ra là cần tìm giá trị giới hạn của dòng liên tục và quan hệ giữa ϖtb và Itb trong vùng này

Đặc tính biến thiên của dòng điện phần ứng trong một chu kỳ chuyển mạch

được xác định bằng các phương trình (2.1) và (2.2) và nghiệm của chúng có dạng:

I f T 2

0 2 u 1

u ck

dt i dt i T 1

0

ư T

t

ư T t 1

2

ư T t 1

u ck

dt e e 1 I I dt

e 1 i T

t

2

1 2

T

I

Khai triển theo chuỗi Furie ta có:

Itb=

tb

tb o

w ck

2

Inm T

Từ đó ta có phương trình đặc tính tốc độ và đặc tính cơ là:

tb nm ck 2 w

0

I I T

T 2 1

γ + ω

tb nm ck 2 w tb

0

I I T

T 2 M 1

γ + ω

Trong đó Mnm=CmφđmInm kết hợp ωtb,Itb ở trên khi cho γ khác nhau ta được

đặc tính như hình sau:

Hình 2 - 3: Đặc tính cơ

Từ đặc tính trên ta thấy trong vùng dòng điện liên tục nếu bỏ qua điện trở

bộ biến đổi thì độ cứng đặc tính cơ sẽ bằng với độ cứng tự nhiên

ư

2 dm

r

k βtn

Độ cứng của đặc tính cơ ở trạng thái này rất thấp, do đó xu hướng thiết kế phải giảm nhỏ vùng gián đoạn

2.2.Bộ điêù chỉnh xung điện áp một chiều có đảo chiều

Bộ điều chỉnh xung áp một chiều (ĐXAMC) được sử dụng khi có sẵn nguồn một chiều cố định để điều chỉnh điện áp một chiều ra tải và thực hiện đảo chiều

quay Các bộ điều chỉnh xung áp một chiều hoạt động theo nguyên tắc đóng ngắt nguồn với tải một cách chu kỳ theo một số luật khác nhau Phần tử thực hiện nhiệm vụ đóng cắt này là các van bán dẫn

Các sơ đồ điều chỉnh xung điện áp một chiều rất đa dạng và các phương pháp điều chỉnh cũng phong phú Trong trường hợp phụ tải là động cơ điện một chiều có công suất không lớn, có yêu cầu đảo chiều quay động cơ ta sử dụng bộ biến đổi xung điện áp một chiều có đảo chiều có sơ đồ như sau:

Hình 2 - 4: Sơ đồ nguyên lý bộ băm xung đảo chiều Các van làm việc trong mạch một chiều nếu sử dụng Thyristor, thông thường chúng sẽ không được khoá lại một cách tự nhiên ở giai đoạn âm của

điện áp nguồn như khi làm việc với nguồn xoay chiều Muốn sử dụng Thyristor làm van đóng ngắt ta buộc phải có một mạch chuyên dụng để khoá Thyristor gọi là " Mạch khoá cưỡng bức" gây nhiều khó khăn trong thực tế Do đó ngày nay người ta cố gắng sử dụng các loại van điều khiển cả trạng thái đóng và trạng thái ngắt như Tranzistor Bipolar, MOSFET và IGBT ở những công suất

mà các van này chịu được Riêng đối với các mạch công suất lớn vẫn phải sử dụng Thyristor Sơ đồ trên sử dụng bốn diode D1, D2, D3, D4 và 4 transistor T1, T2, T3, T4

Có ba phương pháp điều khiển khác nhau:

2.2.1.Phương pháp diều khiển đối xứng

Trong phương pháp này các cặp van chẵn T2,T4 và lẻ T1,T3 thay nhau đóng ngắt Điện áp ra tải có hai dấu +E và -E

Hình 2 - 5: Đồ thị dòng điện và điện áp minh hoạ cho sự làm việc

của bộ diều chỉnh khi điều chỉnh đối xứng Giá trị trung bình của điện áp ra tải:

T

t

N dt E

) 1 (

e a

1

) ( 2

N

d

e a

b E

a 1

b 2 a 1

a 1

b a 2 a 1

−

− +

1 1

a 1

) b a )(

b 1 (

− +

1 1

a 1

) b a 1 )(

b 1 (

− +

ℑ − (8)

1 2

I

I n

E

n0 =

e

d k

Phương pháp diều khiển đối xứng có nhược điểm là điện áp ra tải bị đảo dấu

và độ đập mạch dòng điện tải cao

2.2.2.Phương pháp điều khiển không đối xứng

Hình 2 - 6: Đồ thị điện áp UBE của các Tranzitor mạch điều chỉnh

khi điều khiển không đối xứng

Trong kiểu điều khiển này với mỗi chiều dòng điện chỉ có một cặp van mắc thẳng hàng (ví dụ van T1 và T4) làm việc đóng cắt ngược pha nhau, còn hai van kia sẽ có một van khoá hoàn toàn còn một van luôn sẵn sàng mở Do cách điều khiển như vậy nên điện áp ra tải chỉ có một dấu ở chiều xác định, bằng cách thay đổi khoảng thời gian đóng ngắt của các van, nghĩa là thay đổi hệ số γ, sơ

-Khi γEN = Ed dòng điện qua động cơ có giai đoạn đảo chiều:

+Trong khoảng thời gian từ 0 đến t0’ các tranzitor D1, D3 năng lượng được

đưa từ Ed về nguồn qua các diode tại t'

0dòng điện giảm đến 0

+Trong khoảng thời gian từ t '

0 đến t0 các tranzitor T1, T3 mở khoảng thời gian từ t0 đến t1 tranzitor T1khoá, T3 mở dòng tải chạy quẩn qua Tranzitor T3 và Diode D4 gây tiêu tán năng lượng trên điện trở tải Tại t1 dòng điện giảm đến 0 +Trong khoảng thời gian từ t1 đến T tranzitor T4 mở dòng tải chạy quẩn qua Tranzitor T4 và Diode D3 gay tiêu tán năng lượng trên điện trở tải

Như vậy ở chế độ này đã có hiện tượng tải trả lại năng lượng cho nguồn nhưng trong một chu kỳ thì nguồn vẫn phát năng lượng cho tải và I t tb > 0

-Khi γEN < Ed dòng tải hoàn toàn đảo chiều động cơ làm việc ở chế độ phát năng lượng :

+Trong khoảng thời gian từ 0 đến t0 các diode D1 và D3 mở đưa năng lượng từ Ed về nguồn

+Trong khoảng thời gian từ t0 đến T, Tranzitor T4 mở dòng tải chạy quẩn gây tiêu tán năng lượng trên điện trở tải

Như vậy ở chế độ này dòng tải chỉ có một chiều và chỉ có tải trả lại năng lượng cho nguồn mà không có hiện tượng tải nhân năng lượng từ nguồn I t tb< 0

2.2.3.Điều khiển riêng

Với phương pháp điều khiển riêng khi động cơ hoạt động ở một chiều xác

định thì chỉ có một cặp van chẵn hoặc lẻ làm việc, cặp còn lại hoàn toàn nghỉ Như vậy sơ đồ làm việc như một sơ đồ biến đổi xung điện áp một chiều không

có sự đảo dấu của điện áp đưa ra tải (sơ đồ không đảo chiều) nhưng có hai van mắc nối tiếp với tải

Với phương pháp điều khiển riêng giá trị trung bình của điện áp ra tải là:

Ud và các tham số của mạch mà sẽ có các chế độ làm việc sau:

Hình 2 - 7: Đồ thị điện áp mạch điều chỉnh khi điều khiển riêng

a)Chế độ dòng điện liên tục

Hoạt động của sơ đồ trong một chu kỳ ở chế độ dòng liên tục như sau:

-Trong khoảng thời gian từ 0 đến t0 các tranzito T1 và T3 đều mở, động cơ

được cấp nguồn Dòng điện chạy từ nguồn qua tranzito T1 và động cơ, qua tranzito T3 về nguồn Tại thời điểm t0 dòng tải đạt giá trị cực đại

-Trong khoảng thời gian từ t0 đến T tranzito T1 bị khoá lại, động cơ được cắt

ra khỏi nguồn Do ảnh hưởng của các điện cảm phía một chiều (điện cảm phần ứng động cơ và điện cảm cuộn lọc nếu có) dòng điện qua động cơ tiếp tục chảy theo chiều cũ khép mạch qua tranzito T3 và Diode D4 Tại thời điểm T dòng

điện đạt giá trị cực tiểu ở các chu kỳ sau hoạt động của sơ đồ lặp lại hoạt động

b)Chế độ dòng điện gián đoạn

Chế độ này xuất hiện khi tải của động cơ quá nhỏ hoặc khi giai đoạn dẫn của tranzito T1 nhỏxấp xỉ với hằng số thời gian của mạch Khi ấy năng lượng tích luỹ trong hệ thống dưới dạng năng lượng điện từ khi động cơ được cấp nguồn không đủ khả năng kéo dài sự tồn tại của dòng điện qua động cơ đến khoảng thời gian động cơ bị ngắt nguồn Đồ thị làm việc của mạch như sau:

Hình 2 - 9: Đồ thị của dòng điện và điện áp minh hoạ cho sự làm việc

của bộ điều chỉnh ở chế độ dòng gián đoạn

-Trong khoảng thời gian từ 0 đến t0 các tranzito T1 và T3 mở, dòng điện qua

động cơ tăng từ 0 đến giá trị cực đại Im. Điện áp đặt vào động cơ: Ut=EN

-Trong khoảng thời gian từ t0 đến t1 tranzito T1 ngắt động cơ được cắt ra khỏi nguồn Do ảnh hưởng của điện cảm mạch tải, dòng điện tiếp tục chảy theo chiều cũ qua tranzito T3 và Diode D4 cho đến khi dòng điện giảm đến giá trị 0 -Trong khoảng thời gian từ t1 đến T vì dòng điện trong mạch đã hoàn toàn tắt nên điện áp trên tải bằng điện áp phần ứng Ud = Ed

Hoạt động của sơ đồ ở các chu kỳ sau lặp lại hoạt động của nó ở chu kỳ

Chế độ này xuất hiện khi dòng điện qua động cơ, trong khoảng thời gian

động cơ bị ngắt nguồn, kéo dài đến hết chu kỳ và đạt giá trị 0 đúng ở thời điểm bắt đầu chu kỳ sau Đồ thị làm việc của mạch được chỉ ra trên hình 2 - 9

Hình 2 -10: Các đồ thị dòng điện và điện áp minh hoạ sự làm việc

của bộ điều chỉnh ở chế độ giới hạn -Trong khoảng thời gian từ 0 đến t0 các tranzito T1, T3 mở dòng điện qua

động cơ tăng từ 0 đến giá trị cực đại Imax Điện áp đặt vào động cơ là: Ud = EN -Trong khoảng thời gian từ t0 đến T tranzito T1 ngắt động cơ được cắt ra khỏi nguồn Do ảnh hưởng của điện cảm mạch tải, dòng điện tiếp tục chảy theo chiều cũ qua T3 và D4, đến cuối chu kỳ thì dòng điện qua động cơ giảm dần về

giá trị 0 Hoạt động của sơ đồ ở các chu kỳ sau lặp lại hoạt động của nó ở chu

kỳ đầu

2.2.4.Mô tả toán học bộ biến đổi xung điện áp một chiều

Bộ biến đổi xung điện áp một chiều có đảo chiều mà ta nghiên cứu có khả năng đảo được chiều dòng điện khi hãm tái sinh và đảo ngược chiều quay động cơ Trong thực tế ta hay gặp bộ biến đổi xung điện áp một chiều điều chế độ rộng xung Nếu bỏ qua quá trình chuyển mạch của các van thì có thể dùng sơ

đồ khối (Hình 2 - 11) để mô tả bộ biến đổi xung điện áp một chiều có đảo chiều

Hình 2- 11: Sơ đồ khối mô tả bộ biến đổi xung điện áp một chiều có đảo chiều Mô hình bộ biến đổi có phần tử Rơle và có tín hiệu đặt kiểu chu kỳUđf Tần

số làm việc của bộ biến đổi vào khoảng 300 Hz đến 400 Hz nên chu kỳ xung là rất nhỏ so với hằng số thời gian điện từ của mạch động lực, vì vậy ta có thể thay thế bằng mô hình tuyến tính hoá với thời gian trễ bằng một nửa chu kỳ xung

0 v

PTvo

PT 1

1 e

Do đó hàm truyền của bộ biến đổi xung điện áp một chiều:

0 v dk

d

PT 1

K )

p ( U

) p ( U

ý nghĩa vật lý của mô tả toán học bộ biến đổi xung điện áp là: Tại thời điểm

đầu tiên để mở một cặp van thì sau một khoảng thời gian

f T

2

1 3

áp mới đạt độ ổn định Ud

Nhận xét

Như đã phân tích ở trên, khi thiết kế phải giảm nhỏ vùng dòng điện gián

đoạn nên trong khuôn khổ đồ án này khi dùng sơ đồ băm xung có đảo chiều ta

sử dụng phương pháp điều khiển đối xứng vì trong phương pháp này sẽ không còn chế độ dòng điện gián đoạn

Chương III:

những vấn đề chung về điều khiển số

máy điện

Với sự phát triển ngày càng cao của kỹ thuật vi sử lý và máy tính, hệ truyền

động điện điều khiển số dần dần được ứng dụng nhiều, thay thế cho truyền

động điện điều khiển tương tự

Hệ thống có ưu điểm là gọn nhẹ, làm việc an toàn, tin cậy, độ chính xác cao Hơn nữa hệ thống số sử lý nhiều dữ liệu của hệ thống một cách đồng thời, nhanh chóng Các tham số trạng thái hệ thống, tham số điều chỉnh có thể xem xét được bằng các bộ hiển thị số, thay đổi theo yêu cầu công nghệ một cách dễ dàng

Hệ thống số có thể ghép nối với máy tính, thuận tiện cho việc điều khiển và

có thể điều khiển nhiều kênh đồng thời, truyền và giữ tin được lâu

Tuy nhiên hệ thống số lại phụ thuộc nhiều vào tốc độ tính toán sử lý dữ liệu, vào dung lượng bộ nhớ, mức độ lượng tử hoá Xử lý dữ liệu phần lớn dựa vào

kỹ thuật lập trình phần mềm

Để nghiên cứu đến những vấn đề chung về điều khiển số máy điện chúng ta cần phải tiến hành tìm hiểu, phân tích các vấn đề chính như: Xem xét cấu trúc của hệ thống điều khiển truyền động điện tương tự và truyền động điện điều khiển bằng kỹ thuật số, so sánh ưu khuyết điểm của từng hệ thống, phân tích các vấn đề về ảnh hưởng của tần số khi điều khiển hệ truyền động cũng như các yêu cầu đối với các khối trong điều khiển số, để cuối cùng chúng ta sẽ đưa ra các bước cơ bản cần để giải quyết một bài toán đặt ra đối với điều khiển một hệ thống điều khiển số, tiến hành xem xét các đặc tính ổn định, tính điều khiển

được Đó là các tính năng, đặc điểm cơ bản để thiết lập một hệ thống điều khiển

3.1.Cấu trúc hệ thống truyền động điện

3.1.1.Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống truyền động

Hình 3-1 là sơ đồ khối tổng quát của hệ thống truyền động điện gồm nhiều khối chia thành hai mạch chính là mạch động lực và mạch điều khiển

Hình 3 - 1: Sơ đồ khối tổng quát của hệ truyền động điện

a.Mạch động lực

Mạch động lực gồm bộ biến đổi và động cơ truyền động Bộ biến đổi đóng vai trò biến đổi điện áp nguồn cung cấp về điện áp, dòng điện, tần số phù hợp với yêu cầu của các động cơ truyền động

Ngày nay người ta thường sử dụng các bộ biến đổi điện tử công suất Bộ biến đổi điện tử công suất thực chất là các bộ chuyển mạch điện tử làm việc ở chế độ chuyển mạch tự nhiên do sự thay đổi cực tính của điện áp nguồn hoặc chuyển mạch cưỡng bức Với các ưu điểm là chuyển mạch nhanh, tính năng dòng áp cao, chắc chắn, hiệu suất cao, độ tin cậy cao do đó nó ngày càng trở nên chiếm ưu thế cao hơn so với các bộ biến đổi khác

Động cơ truyền động là các loại động cơ thường gặp đó là động cơ một chiều, động cơ không đồng bộ, động cơ đồng bộ Các dộng cơ này được cung cấp bằng dòng điện i và điện áp u và tạo nên mô men cung cấp cho tải

b.Mạch điều khiển

Mạch điều khiển gồm các cảm biến đo lường dùng để đánh giá các thông số trạng thái của mạch động lực và các bộ điều khiển tác động lên các thông số của bộ biến đổi nhằm duy trì các tính năng của hệ thống truyền động về tốc độ, dòng điện, mô men cũng như mở máy, hãm, đảo chiều quay và các chức năng bảo vệ khác

Các cảm biến đo lường trong hệ thống truyền động điện thường là: Cảm biến dòng điện, cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí

Các bộ cảm biến chia thành hai loại:

Đ/k

vị trí tốc độ

Đ/k dòng

điện

Đ/k

bộ biến

đổi

Bộ biến

và

vị trí

*Bộ điều khiển gồm xác định thứ tự và thời điểm phát xung mồi và khoá các linh kiện điện tử công suất theo các chiến lược điều khiển bộ biến đổi

*Bộ điều khiển thuật toán nhằm giải quyết những vấn đề riêng của truyền động như điều khiển tốc độ và vị trí, hạn chế dòng điện, các yêu cầu mở máy, hãm và

đảo chiều Thông thường tín hiệu ra của khối này là mô men

3.1.2.Điều khiển tương tự và điều khiển số

Sơ đồ khối hình 3-1 là sơ đồ hệ thống điều khiển truyền động điện kiểu tương tự thông thường Trong sơ đồ này các thông số trạng thái của các khối là các đại lượng liên tục Tín hiệu từ các bộ cảm biến và các bộ điều chỉnh là các

đại lượng liên tục nhằm duy trì đặc tính cơ của động cơ theo đòi hỏi của phụ tải

ĐBĐRX- Điều biến độ rộng xung εi- Sai lệch dòng điện

U- Điện áp bộ biến đổi εv- Sai lệch tốc độ

Vb- Tín hiệu đặt tốc độ

Hình 3 - 2: Sơ đồ điều khiển hỗn hợp tương tự và số

Trên hình 3-2 là sơ đồ điều khiển hỗn hợp tương tự và số dùng điều khiển truyền động điện một chiều: Sơ đồ gồm 2 phần là phần tương tự và phần điều khiển số

*Phần điều khiển tương tự: Bao gồm các cảm bién đo lường dòng điện và tốc

độ, bộ điều chỉnh dòng điện; bộ biến đổi ở đây là bộ băm điều biến độ rộng xung

*Phần điều khiển số: Bao gồm bộ vi xử lý làm nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ và các chức năng an toàn, đồng bộ hoá Sự khác nhau cơ bản của phần điều khiển

số so với điều khiển tương tự là ở chỗ việc đánh giá thông số trạng thái của hệ

Bộ

điều chỉnh

tốc độ

Bộ hiệu chỉnh dòng điện

Bộ vi xử lý

Phần điều khiển tương tự

thống và đưa tín hiệu điều khiển tiến hành theo từng bước thời gian gọi là tín hiệu rời rạc, tín hiệu lượng tử hoá hoặc tín hiệu số Lúc đó ở mỗi thời điểm rời rạc có một tổ hợp bít mang tin tức về hệ thống Các thông tin số học chỉ có hai mức 0 và 1 và thông số trạng thái của hệ thống truyền động điện được đánh giá bằng một dãy bít

Bộ vi sử lý cũng hoạt động theo nguyên lý lượng tử hoá thời gian Thứ tự các lệnh được thực hiện theo từng bước thời gian Vì các bộ vi xử lý có khả năng thực hiện đồng thời các thao tác với số lượng rất lớn nên thời gian xử lý một lệnh máy rất ngắn

Để phối hợp giữa phần số và phần tương tự phải có bộ đổi tương tự - số và

bộ đổi số - tương tự

3.2.So sánh điều khiển số và điều khiển tương tự

3.2.1.Ưu, nhược điểm của điều khiển tương tự

a.Nhược điểm

Nhược điểm quan trọng nhất của kỹ thuật tương tự liên quan đến sự trôi thông số do các nguyên nhân có nguồn gốc khác nhau (do nhiệt, hoá - lý, cơ học )

Các hiện tượng này làm thay đổi các thông số của các linh kiện điện tử, thay

đổi điện dung của các tụ hoá, thay đổi điện trở của các chiết áp Những hiện tượng này dẫn đến sự thay đổi chậm thông số của các phần tử, làm xuất hiện

điện áp lệch hay điện áp trôi ở đầu ra các bộ khuyếch đại thuật toán Việc khử

độ trôi thông số đòi hỏi phải tìm các giải pháp như sử dụng các mạch bù làm phức tạp mạch và tăng giá thành

Một nhược điểm khác là nhạy với nhiễu Nhiễu có thể phát sinh do bản thân linh kiện (nhiễu về nhiệt) hoặc nhiễu ký sinh do ảnh hưởng cuả môi trường Loại nhiễu này đặc biệt quan trọng vì trong việc điều khiển truyền động điện các bộ biến đổi là nguồn nhiễu gây ảnh hưởng đáng kể đến lưới điện

Việc truyền dẫn tín hiệu tượng tự cũng gặp khó khăn do sự suy giảm tín hiệu Các linh kiện kỹ thuật tượng tự cũng có tính chất khác nhau về thông số khi được sản xuất hàng loạt Người ta có thể loại trừ được sự sai khác về thông

số, bằng phương pháp xác xuất cũng như chú ý trong khi thiết kế chế tạo, tuy nhiên hiện tượng này làm cho các linh kiện kỹ thuật tương tự kém ổn định và là nguồn gốc cuả nhiễu

Việc thực hiện một số chức năng như nhớ hoặc trễ bằng kỹ thuật tương tự cũng gặp nhiều trở ngại và do tính phức tạp của việc thực hiện các bộ điều khiển kinh điển rất ít chức năng tương tự có thể thực hiện được bằng mạch tổ hợp và cần đến nhiều linh kiện rời, việc thực hiện mạch và hiệu chỉnh chúng tốn nhiều thời gian và công sức, cần có nhiều tiếp điểm làm giảm độ tin cậy của các mạch tương tự

b.Ưu điểm

Hai ưu điểm quan trọng của kỹ thuật tương tự đó là tác động nhanh và liên tục Vì các hiện tượng điện từ trong máy điện và bộ biến đổi thường diễn ra rất nhanh và có thể phá huỷ toàn bộ hệ thống nếu sảy ra sự cố Các sơ đồ tương tự tác động gần như tức thời; đặc điểm tác động liện tục cho phép các linh kiện tương tự sử dụng hữu ích cho việc khống chế các biến như dòng điện, điện áp

có sự biến thiên rất nhanh và có thể gây nguy hiểm

Điều khiển tương tự có thể trở lên nặng nề đối với các điều khiển phức tạp, tuy nhiên ở mức độ cơ cấu hợp lý thì điều khiển tương tự lại rất đơn giản về cấu trúc

3.2.2.Ưu, nhược điểm của điều khiển số

a.Nhược điểm

Nhược điểm của điều khiển số là tác động chậm và sử lý các đại lượng rời rạc Các cơ cấu số thường tác động có thời gian nên có khó khăn đối với những tác động nhanh của các hiện tượng điện từ v.v Các linh kiện số làm việc với các đại lượng rời rạc và thể hiện nhược điểm lĩnh vực tần số biến thiên nhanh

Điều khiển số tính toán mức đặt dòng điện, ở mức thấp chuẩn dòng điện ứng với số bít nhỏ, do đó khó xác định Nhiễu gây ra do việc lượng tử hoá sẽ lớn và dễ tạo nên các sự cố như tạo nên dao động

Điều khiển số thường được coi là điều khiển phức tạp Các biến điều khiển khó truy nhập, trừ trường hợp chương trình phần mềm đã dự kiến

Điều chỉnh số khó có thể điều chỉnh trơn các thông số do đó với kỹ thuật số, một lỗi về số có thể gây lên hậu quả nghiêm trọng

Việc lấy mẫu cũng rất dễ gây mất ổn định và không phải bao giờ cũng có thể giữ được thông số của chu kỳ lấy mẫu do ảnh hưởng của thời gian tính toán

b.Ưu điểm

Ưu điểm của điều khiển số là các linh kiện số chỉ có hai mức cao và thấp (0

và 1) nên không ảnh hưởng của sự trôi thông số Các cấu trúc số có thể được

bảo vệ chống nhiễu bằng các kỹ thuật áp dụng cho các kỹ thuật tương tự như màn chắn kim loại, ngoài ra còn thường dùng kỹ thuật lọc số cho phép loại bỏ các điểm bất thường mà không hạn chế dải thông của mạch

Truyền dẫn tín hiệu số ở phạm vi hợp lý không ảnh hưởng của sự suy giảm tín hiệu Các chức năng như trễ, nhớ có thể thực hiện rất đơn giản bằng kỹ thuật

số Với mức độ phức tạp mà mạch tương tự trở nên bất hợp lý thì đối với mạch

số vấn đề trở nên rất đơn giản Việc mô hình hoá hệ thống theo quan điểm điều khiển số hiện nay là rất phổ biến và ngày càng được phát triển mạnh

3.2.3.Các ưu điểm có tính chất quyết định của điều khiển số

Do các đặc tính quyết định của các linh kiện số cho phép thực hiện các thao tác phức tạp dưới dạng rất chắc chắn Do tính chất này nên hiện nay trên thị trường các linh kiện số đã dần chiếm lĩnh phần lớn so với các linh kiện khác Cũng do đó mà trong các lĩnh vực kỹ thuật hướng phát triển cũng là chuyển dần

từ điều khiển tương tự sang điều khiển số mà điều khiển máy điện không phải

là trường hợp ngoại lệ Các ưu điểm cụ thể của kỹ thuật số thể hiện ở các mặt sau:

*Điều khiển thông minh

Các chương trình phần mềm cho phép tối ưu hoá điều khiển và thay đổi các tính năng mong muốn Nhờ điều khiển số ta có thể trù tính các cải tiến, cụ thể như:

-Đo lường và xử lý tín hiệu

-Trong việc đánh giá các đại lượng bên trong hệ thống hoặc các biến ngoài khi ta muốn loại bỏ một số cảm biến như cảm biến tốc độ

-Trong việc xây dựng các thuật toán mạnh hơn các bộ điều khiển PID kinh điển như điều khiển phi tuyến, bộ hiệu chỉnh tự thích nghi, hệ thống có mô hình chuẩn, chế độ trượt và hiện nay là điều khiển mờ, điều khiển nơ ron

-Trong tư vấn bảo trì và phát hiện sự cố

-Trong trợ giúp tự động hoá quá trình

*Đơn giản hoá thiết bị, tiêu chuẩn hoá và thích hợp hoá

Vì các chức năng điều khiển được thực hiện chủ yếu bằng phần mềm, cho nên với cùng một thiết bị phần cứng (1 bộ vi xử lý và các dao diện) được sử dụng cho mọi ứng dụng Điều này dẫn đến giảm các chi tiết dự phòng, do đó làm giảm giá thành