hệ thống truyền động cho động cơ quay chi tiết máy mài tròn đồ án 3

Sự bùng nổ tiến bộ khoa học kỹ thuật trong các lĩnh vựcđiện-điện tử-tin học trong những năm gần đây đã dấn đến sự thay đổi sâu sắc cả về mặt lý thuyết lẫn thực tiễn trong các lĩnh vực tr

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện hóa đất nước ,Truyền động điện giữmột vai trò quan trọng trong các dây chuyền sản xuất để nâng cao sản xuất vàchất lượng sản phẩm Sự bùng nổ tiến bộ khoa học kỹ thuật trong các lĩnh vựcđiện-điện tử-tin học trong những năm gần đây đã dấn đến sự thay đổi sâu sắc cả

về mặt lý thuyết lẫn thực tiễn trong các lĩnh vực truyền động điện tựđộng Trong trường học thì Truyền động điện là môn học đặc biệt quan trọngvới nghành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa.Nó giúp sinh viên hiểu rõ đượcbản chất của truyền động,cơ,điện,từ động cơ một chiều và xoay chiều ,các đặctính ,các chế độ làm việc của động cơ

Đề tài “Thiết kế hệ thống truyền động cho động cơ quay chi tiết máy mài tròn”với nhiều nội dung phong phú đã giúp em có thể hiểu sâu hơn về môn họcTruyền động điện Gia công mài là một trong năm nguyên công gia công cơ bảngồm: tiện, phay, khoan – doa, bào, mài, Đá mài có thể gọt một lớp kim loại rấtmỏng nên khi mài có thể đạt đến độ chính xác rất cao Nguyên công mài đượcthực hiện trên máy mài Ngoài ra, còn có các máy khác như máy mài vô tâm,máy mài rãnh, máy mài cắt, máy mài răng, v.v… Máy mài chiếm khoảng 25%trong số các loại máy cắt kim loại Hiện nay, mài không những dùng ở cácnguyên công gia công tinh mà còn dùng ở các nguyên công gia công thô khi cần

có năng suất và hiệu quả kinh tế cao Đồ án này sẽ đi sâu tìm hiểu công nghệmáy mài tròn và thiết kế hệ truyền động quay tròn chi tiết cho máy mài tròn.Trong suốt làm đồ án ,em đã nhận được sự chỉ bảo tận tình của thầy,Thạc sỹ LêVăn Chương cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn trong lớp.Song vì kiếnthức bản thân còn nhiều hạn chế và điều kiện tiếp cận thực tế không nhiều nênbản đồ án không tránh khỏi được những thiếu sót.Vậy em mong sẽ nhận đượcnhiều ý kiến đóng góp và nhận xét của Thầy giáo và các bạn để bản đồ án nàyđược hoàn thiện hơn,đồng thời giuaps ch chúng em có thể nâng cao được trình

độ chuyên nghành và áp dụng được những kiến thức đã học và thực tế công việccủa mình

Em xin chân thành cảm ơn!!

Sinh viên thực hiện

Trần Văn Quý

Chương 1:Tổng quan công nghệ,các yêu cầu ,lên phương án truyền động và tínhchọn động cơ.

I.1 Giới thiệu công nghệ gia công cắt gọt kim loại

Gia công cắt gọt kim loại là công nghệ gia công bằng cách cắt bớt các lớp kimloại thừa, để sau khi gia công có hình dạng gần đúng yêu cầu (gia công thô)hoặc thỏa mãn hoàn toàn yêu cầu đặt hàng với độ chính xác nhất định về kíchthước và độ bóng cần thiết của bề mặt gia công (gia công tinh) Các máy thựchiện việc gia công cắt gọt kim loại gọi chung là máy cắt kim loại

Trên quan điểm công nghệ, gia công cắt gọt kim loại có mấy loại cơ bản là tiện,phay, khoan- doa, bào, mài Năm công nghệ được phân biệt nhau bởi 2chuyển động: chuyển động chính và chuyển động ăn dao Trong đó:

- Chuyển động chính là chuyển động tạo ra lực cắt

- Chuyển động ăn dao là chuyển động cắt tạo ra phoi

Hình 1.1: Các dạng gia công trên máy cắt kim loại

a) Tiện b) Khoan c) Phay d) Mài e) Bào

- Gia công trên máy tiện (a): chi tiết quay tròn, dao chuyển động tịnh tiến

- Gia công trên máy khoan (b): chi tiết đứng yên, dao chuyển động quay tròn

- Gia công trên máy phay (c): chi tiết chuyển động tịnh tiến, dao chuyển độngquay tròn

- Gia công mài (d): chi tiết chuyển động quay tròn, dao chuyển động quay tròn

- Gia công bào (e): chi tiết chuyển động tịnh tiến, dao chuyển động tịnh tiến

I.2 Giới thiệu gia công mài

Hình 1.2: Hình dạng chung của máy mài.

Mài tròn có hai loại: mài tròn trong và mài tròn ngoài Trên máy mài tròn,

chuyển động chính là chuyển động quay của đá mài; chuyển động ăn dao làchuyển động tịnh tiến của ụ đá dọc trục (ăn dao dọc trục) hoặc di chuyển tịnhtiến theo hướng ngang (ăn dao ngang trục) hoặc chuyển động quay của chi tiết(ăn dao vòng) Chuyển động phụ là di chuyển nhanh ụ đá hoặc chi tiết

Hình 1.3: Mài tròn ngoài Hình 1.4: Mài tròn trong

Có 2 phương pháp mài cơ bản: mài chạy dao dọc và mài chạy dao ngang:

-Mài chạy dao dọc: chuyển động chạy

dao hướng kính chỉ được thực hiện ở cuối

hành trình sang trái hoặc sang phải sau một

hành trình kép của bàn máy mang chi tiết

Hình 1.5: Mài chạy dao dọc

-Mài chạy dao ngang: là phương pháp cólượng chạy dao ngang, dùng để mài tròn các chi tiết có chiều dài ngắn hơn chiều rộng của đá

Hình 1.6: Mài chạy dao ngang mài.

Có hai chế độ mài: mài thô và mài tinh Khi mài thô, làm thế nào trong thời

gian ngắn nhất gọt được nhiều lớp kim loại thừa còn yêu cầu đối với chất lượngmặt ngoài và độ chính xác gia công thì tương đối thấp Khi mài tinh, chiều sâucắt rất nhỏ; khi mài hết lớp kim loại thừa trên vật gia công, không được dùngbước tiến ngang mà cứ tiếp tục mài cho đến khi không còn phát ra tia lửa mớithôi

Mài làm tăng độ bóng, độ chính xác (độ bóng đạt cấp 8 – 10, độ chính xácđạt đến cấp 2) Mài cũng có thể cắt được các loại thép tôi cứng các loại thépdụng cụ mà các gia công khác không làm được

I.3 Phân tích đặc điểm, yêu cầu truyền động

Ở đây chỉ phân tích yêu cầu truyền động cho truyền động quay chi tiết mài

Rõ ràng, việc gia công phải được thực hiện với những chi tiết khác nhau,tức là có các chế độ cắt khác nhau Các chế độ cắt khác nhau được thực hiệnbằng cách điều chỉnh tốc độ truyền động chính và truyền động ăn dao Khi giảiquyết vấn đề này, ta cần phải quan tâm đến các chỉ tiêu: phạm vi điều chỉnh tốc

độ, độ trơn điều chỉnh, điều kiện phụ tải, chế độ làm việc, độ ổn định tốc độ vàtính kinh tế của hệ thống truyền động Sau đây sẽ lần lượt đề cập đến các yếu tốđó:

- Phạm vi điều chỉnh tốc độ: trong máy mài tròn, dải điều chỉnh tốc độ

được tính bởi tỉ số giữa tốc độ quay lớn nhất và tốc độ quay nhỏ nhất Thường,

các máy mài điều tốc theo cấp bằng cách điều chỉnh số đôi cực nên dải điềuchỉnh bé Có thể mở rộng dải điều chỉnh bằng cách dùng bộ biến tần để điềuchỉnh trơn tốc độ cho động cơ quay chi tiết Phạm vi điều tốc càng rộng càng cónhiều chế độ gia công.

- Độ trơn điều chỉnh:Như đã nói ở trên, độ trơn điều chỉnh phụ thuộc cách điều

tốc cho truyền động ăn dao Điều chỉnh càng trơn thì chất lượng bề mặt gia côngcàng tốt

- Điều kiện phụ tải: Đặc tính cơ phụ tải được cho bởi phương trình:

M C=M CO+(M đm−M CO)¿

▪ Mđm: Momen định mức của động cơ

▪ Mco: Momen cản ở ω = 0 € động cơ không chuyển động

Từ đó, ta thấy nói chung momen tải là không đổi Tuy nhiên, trong vùng tốc độ thấp,lượng ăn dao nhỏ, lực cắt bị hạn chế bởi chiều sâu cắt tới hạn Trong vùng này, tốc độ

ăn dao giảm làm cho lực ăn dao và momen cũng giảm theo Vùng tốc độ cao thì bị giớihạn bởi công suất của động cơ truyền động nên tại đó, momen cũng phải giảm đểkhông làm công suất của truyền động quá lớn Tóm lại, ta có đặc tính cơ phụ tải truyềnđộng quay chi tiết như sau:

Hình 1.7: Đặc tính cơ phụ tải của truyền động quay chi tiết.

Như vậy, nhiệm vụ của truyền động động cơ là phải làm đặc tính điều chỉnh của nógiống

đặc tính cơ của máy cắt

- Chế độ làm việc: Khi gia công mài, chi tiết quay liên tục còn đá mài di chuyểntrên bề mặt vùng cần gia công Do đó, chế độ làm việc của truyền động ăn dao là chế

độ làm việc dài hạn và không yêu cầu đảo chiều

- Chế độ tải: Khi hệ thống làm việc, chi tiết được lắp trên trục của tang trống vàquay với vận tốc tỉ lệ với tốc độ của trục động cơ Do đó, động cơ mang tải ngay từđầu Do chế độ gia công khác nhau, các chi tiết khác nhau, nên không qui đổi momenquán tính của chi tiết về trục động cơ mà coi chi tiết như một tải có sẵn trên trục độngcơ

- Độ ổn định tốc độ: Rõ ràng, tốc độ quay càng ổn định thì chất lượng gia côngcàng cao, bề mặt mài càng nhẵn, bóng Yêu cầu đối với truyền động ăn dao máy mài:Δω% ≤ (5÷10)%

- Tính kinh tế: Thiết bị cho hệ truyền động phải rẻ, nhưng vẫn đủ cung cấp hiệuquả cao nhất cho hệ Đồng thời, thiết bị phải dễ kiếm và hoạt động tin cậy trong chế độdài hạn

Căn cứ vào yêu cầu đề ra, ta phải thiết kế hệ thống đạt được những yêu cầu sau:

- Dải điều chỉnh tốc độ: D = ωmax : ωmin = 480 : 48 = 10 : 1

- Điều chỉnh vô cấp tốc độ, không yêu cầu đảo chiều

- Điều chỉnh giữ mômen không đổi và bám theo momen tải

- Điều chỉnh giữ ổn định tốc độ

- Làm việc dài hạn, tin cậy

- Giá thành hạ

Chương 2 Tính chọn phương án truyền động.

2.1Chọn phương án truyền đông

Như trên đã nói, chuyển động quay của chi tiết mài chính là chuyển động ăn dao Đốivới máy mài tròn, ở các máy cỡ nhỏ, truyền động quay chi tiết (truyền động ăn dao)thường dùng động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ, điều tốc bằng cách điều chỉnh

số đôi cực Ở các máy lớn thì dùng hệ thống bộ biến đổi - động cơ một chiều/động cơ

đồng bộ Công suất mà đề bài yêu cầu là nhỏ, do đó ở đây sẽ dùng động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc để truyền động quay chi tiết Trước đây, động cơ điện

một chiều thường được ưa chuộng hơn, kể cả trong dải công suất nhỏ vì tính điềuchính đơn giản và tuyến tính của nó Tuy nhiên, ngày nay, công nghệ điện tử và vi điềukhiển phát triển mạnh mẽ, việc điều khiển động cơ không đồng bộ không còn là khókhăn nữa, hơn nữa động cơ không đồng bộ ba pha lồng sóc rẻ hơn động cơ một chiềucùng công suất nhiều và rất phổ biến trên thị trường với dải công suất rộng, do đó,hoàn toàn phù hợp cho ứng dụng của chúng ta

Do yêu cầu điều chỉnh trơn tốc độ nên ta dùng bộ biến tần để cấp nguồn cho

động cơ Hơn nữa, việc dùng biến tần cho ta dễ dàng mở rộng dải điều chỉnh, dễ dàng

áp đặt các kỹ thuật điều khiển hiện đại, áp đặt nhanh và chính xác momen, điều chỉnhtrơn và ổn định tốc độ Ngoài ra, biến tần hoạt động tin cậy và chắc chắn, dễ dàng càiđặt tham số điều khiển, có thể dùng 1 biến tần cho nhiều loại truyền động Do đó, việc

sử dụng biến tần đã trở thành một chuẩn công nghiệp Có nhiều hãng lớn sản xuất biếntần rất nổi tiếng như ABB, Siemens, … với các sản phẩm rất nổi tiếng trên thị trường,tuy nhiên ở đây, ta sẽ thiết kế lại bộ biến tần để phục vụ cho bài toán yêu cầu màkhông sử dụng biến tần sẵn có

Biến tần có 2 loại: biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp phân biệt nhau bởi khâutrung gian một chiều giữa bộ chỉnh lưu và bộ nghịch lưu Sau đây sẽ phân tích ưunhược điểm của từng loại để chọn ra loại biến tần thích hợp nhất với ứng dụng của ta.2.1.1 Biến tần trực tiếp (Cycloconverter)

Hình 2.1: Biến tần trực tiếp sơ đồ tia 3 pha.

 Ưu điểm:

- Mạch chỉ cần dùng van Tiristor thông thường, quá trình chuyển mạch theo điện áplưới

- Bộ biến tần không sử dụng khâu trung gian một chiều nên hiệu suất rất cao

- Có khả năng làm việc ở tần số thấp thậm chí ngay cả khi có sự cố

- Thường sử dụng cho dải công suất rất lớn đến vài chục MW

2.1.2 Biến tần gián tiếp:

Biến tần gián tiếp khác biến tần trực tiếp ở chỗ nó có khâu trung gian một chiều.Nhờ có khâu trung gian một chiều này mà khâu chỉnh lưu và khâu nghịch lưu là cách

ly nhau và điều chỉnh độc lập với nhau Tần số đầu ra nhờ đó có thể được điều chỉnh

mà không phụ thuộc tần số đầu vào Tùy thuộc vào khâu trung gian một chiều mà phân

ra thành biến tần nguồn dòng và biến tần nguồn áp

- Có khả năng trả năng lượng về lưới.

- Không sợ chế độ ngắn mạch vì dòng điện một chiều được giữ không đổi

- Phù hợp cho dải công suất lớn trên 100 kW

 Nhược điểm:

- Hiệu suất kém ở dải công suất nhỏ

- Cồng kềnh vì có cuộn kháng

- Hệ số công suất thấp và phụ thuộc vào phụ tải nhất là khi tải nhỏ

Do đó, với ứng dụng máy mài với tải chỉ vào khoảng 2,2kW của ta, biến tần nguồndòng rõ ràng là không phù hợp

b.Biến tần nguồn áp

Khâu trung gian một chiều là tụ Cf, thực hiện chức năng nguồn áp cho bộ nghịch lưu.

 Ưu điểm:

- Phù hợp với tải nhỏ, dưới 30kW

- Hệ số công suất của mạch lớn (gần bằng 1)

- Hình dạng và biên độ điện áp ra không phụ thuộc tải, dòng điện cho tải qui định

- Có thể áp dụng kỹ thuật PWM để giảm tổn hao do sóng hài bậc cao, khử đập mạchmomen

 Nhược điểm: Không trả được năng lượng về lưới, nếu muốn trả năng lượng về lướiphải mắc thêm một khâu chỉnh lưu mắc song song ngược với khâu chỉnh lưu ban đầuhoặc dùng chỉnh lưu PWM hay biến tần 4 góc phần tư

Như vậy, đến đây, ta thống nhất chọn bộ biến đổi là biến tần nguồn áp Phần tiếptheo sẽ chọn phương pháp điều khiển cho loại biến tần này

2.1.3 Phương pháp điều khiển biến tần:

Có rất nhiều phương pháp điều khiển cho biến tần nguồn áp Phổ biến trong côngnghiệp là điều khiển theo luậtU f = ¿ const , điều khiển theo hệ số trượt, điều khiển tựa

từ thông rotor (FOC) và gần đây điều khiển trực tiếp momen (DTC) cũng xuất hiệntrong các bộ biến tần công nghiệp thay thế cho FOC Đồ án này chủ định nghiên cứuứng dụng phương pháp DTC cho điều khiển bộ biến tần nguồn áp vì một số lí do sau

- Phương pháp DTC cho phép áp đặt rất nhanh momen do đó, hoàn toàn phù hợp vớiứng dụng máy mài.

- Phương pháp DTC cho phép có thể điều chỉnh với độ chính xác là tùy ý

- Mô hình đơn giản, không phụ thuộc nhiều tham số, do đó, không bị ảnh hưởng bởi sailệch do tham số của động cơ như các phương pháp khác

- Không phải thực hiện phép quay tọa độ do đó, thời gian tính toán nhanh

- Tuy vậy, DTC cũng có nhược điểm: đáp ứng ở tốc độ thấp rất kém; đáp ứng momenkhông trơn, độ nhấp nhô momen phụ thuộc dải trễ và khó có thể khắc phục sự nhấpnhô momen này

- Và một lý do nữa, là DTC dù ra đời đã lâu nhưng chưa phổ biến ở Việt Nam (ở ViệtNam phổ biến dùng DTC và U/f) mà phổ biến ở các nước châu Âu Trong quá trìnhhội nhập, các bộ điều khiển của nước ngoài chắc chắn sẽ tràn vào Việt Nam, cho nên,

em muốn đi sâu tìm hiểu, học hỏi và thử nghiệm phương pháp DTC nhằm ứng dụngsau này

Kết luận: phần tiếp theo, ta sẽ đi sâu vào thiết kế hệ truyền động biến tần nguồn áp –động cơ không đồng bộ ba pha – rotor lồng sóc – phương pháp điều khiển trực tiếp

momen.

2.2:Tính chọn động cơ

Yêu cầu của hệ thống:

- Tốc độ quay chi tiết (n): 48 ÷ 480 vòng/phút

- Momen quán tính cơ cấu (J): 0,009 kg/s2

- Phạm vi điều chỉnh tốc độ, quy đổi về trục động cơ Tốc độ bé nhất của chi tiết:

ωmin = i ωminct = 3 5,03 = 15,09 rad/s

ωmax = i ωmaxct = 3 50,3 = 150,9 rad/s

Tính momen quy đổi về trục động cơ:Momen cực đại ở tang trống Mmax=25Nm.suy

ra momen quy đổi :

M qđ=M max

η i =

25 0,8.3=10,42 NmCông suất cơ cực đại yêu cầu của động cơ:

Pmax=M qđ ⍵ max=10,42.150,9=1,57kW

Vì vậy ta chọn động cơ: cần có công suất lớn hơn Pmax = 1,57 kW, có Momenđịnh mức ≥ 10,42Nm, có dải điều chỉnh ít nhất là D = 10:1, và tốc độ định mức cỡ150,9 rad/s tức là cỡ 1440 vòng/phút

Trên cơ sở đó,ta chọn động cơ không đồng bộ Rotor lống sóc ABB có thông số nhưsau:

- Tên: M3AA 100LC 3GAA 102 313 - CG2

- Điện áp dây định mức: U1đm = 400V

- Tần số định mức: f = 50Hz

- Dòng Stator định mức: I1dm = 4,8A

Hình 2.1: Mạch điện thay thế một pha động cơ không đồng bộ

Do yêu cầu xấy dựng bộ điều khiển cho động cơ ,ta phải xây dựng được mô hìnhđộng cơ.Để xây dựng được mô hình động cơ ,ta phải xác định các đại lượng Rs,Rr’, Lsσ, Lrσ, LM

P= √3 U I> cos ᵩ=P Đm/η =√3 400.4 8 0 77=2200

0,868=2,53 kW (2.2-1)Tốc độ đồng bộ:

=4,39 mH

Tiếp theo chúng ta tính điện kháng từ hóa X M Xuất phát từ mạch điện thay thế

một pha động cơ không đồng bộ ta có

Z¿=j X μ/ {(R S+R ' S

S )+j X nm} (2.2-15)Suy ra: ℜ {Z¿} =Z¿ cosφ=

R S+R r ' S

Do đó, momen quán tính qui đổi được tính bởi:

2.3.1 Nguyên lý của phương pháp DTC

DTC là từ viết tắt của Direct Torque Control, tức là phương pháp điềukhiển trực tiếp mômen Đây là một phương pháp mới xuất hiện vào giữa nhữngnăm 80, do Depenbrock và Takahashi độc lập đề xuất trong hai tài liệu :

“Mirekte Selbstregelung (DSR) fur hochdynamische Drehfeldantriebe mitStromrichterspeisung” – Depenbrock 1988 và “ A new quick Response andHigh-Efficiency control sreategy of an induction motor” – Takahashi 1986.Động cơ không đồng bộ đầu tiên được điều khiển bằng phương pháp DTC được

ra mắt vào năm 1995 do hãng ABB chế tạo

Đây là một phương pháp mới, trong đó việc phối hợp điều khiển bộ biến tần vàđộng cơ không đồng bộ là rất chặt chẽ Logic chuyển mạch của biến tần dựa trêntrạng thái điện từ của động cơ không đồng bộ mà không cần đến điều chế độrộng xung áp của biến tần Do sử dụng công nghệ bán dẫn tiên tiến với các phần

tử tính toán có tốc độ cao mà phương pháp điều chỉnh trực tiếp mômen cho cácđáp ứng đầu ra thay đổi rất nhanh, cỡ vài phần nghìn giây

Phương pháp điều khiển DTC cho phép điều khiển động cơ không đồng bộ theomột nguyên lý đơn giản:

Véc tơ từ thông rotor thường biến thiên chậm hơn véc tơ từ thông stator, do đó

có thể đạt được giá trị mômen theo yêu cầu bằng cách quay véctơ từ thông stato

cáng nhanh càng tốt theo hướng nào đó, làm thay đổi góc mômen δ Biến đổi

(3.1 – 1) ta có:

M =3 p '

2 ⃗Ψ s i⃗s = 3 p '

2 .[(Ψ s+∆ Ψ s) jΨ s] (2.3.1-2)Trong phương trình điện áp stato: U s = R s i s+d Ψ s

Trong đó U dc là điệnáp một chiều S a, S b , S c là các hàm đóng cắt của các van tương

ứng của mạch lực của biến tần

Mỗi khóa S a , S b , S c lấy giátrị 1 khi nối vào+U dc hoặc 0 khi nối vào - U dc.Ta tưởng

tượng chia không gian điện áp thành 6 phần sectors (S1, , S2, S3, S4, S5, S6) với haitrạng thái của ba khóa S a , S b , S c ta có 8 trường hợp V1,V2, V3,V4,V5, V6 tương ứngvới giá trị trên, còn V0 = 111 và V7 = 000

Bảng 3.1: Véctơ điện áp ứng với trạng thái khóa S abc

Từ phương trình (3.1 – 2) ta thấy, giả sử, vector từ thông Stator đang ở mộtsector nào đó Bằng việc thực hiện một vertor điện áp thích hợp sẽ làm cho modulvector từ thông Stator, góc momen δ và do đó, momen thay đổi

Hình 3.2: Sự thay đổi của véctơ từ thông theo véctơ điện áp

Như vậy, bằng việc thay đổi vector điện áp một cách thích hợp, vector từ thông

sẽ quay tròn trong không gian với modul nằm trong một dải trễ nào đó Bằng việcphân tích yêu cầu tăng giảm từ thông và momen trong mỗi sector, ta thu đượcbảng 3.2 là chiến lược đóng cắt tối ưu cho nghịch lưu áp để thực hiện DTC

Hình 3.3: Quý đạo từ thông

Bảng 3.2: Bảng chọn véctơ điện áp tối ưu

Bằng việc thực hiện điều chỉnh Momen và từ thông bằng các khâu Relay, đáp ứng của momen sẽ có dạng như sau:

Hình 3.4: Đáp ứng kiểu relay của momen

2.3.2.Mô hình hệ thống DTC

Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý phương pháp DTC

Hình 3.5 là sơ đồ đơn giản nhất của phương pháp DTC Sai lệch giữa từ thôngước lượng và từ thông đặt (đầu ra của bộ điều chỉnh từ thông) được đưa vào khâuRelay 2 vị trí, sai lệch giữa mômen ước lượng và mômen đặt (đầu ra của bộ điềuchỉnh tốc độ) được đưa vào khâu Relay 3 vị trí Đầu ra của các khâu Relay mangthông tin về yêu cầu tăng hay giảm momen và từ thông cùng với thông tin về góc

từ thông Stator (cho ta biết vị trí của vector từ thông Stator đang ở trong Sectornào) cũng được ước lượng và đưa vào bảng chọn 3.2 Kết quả, ở đầu ra bảngchọn, ta có vector điện áp cần phải thực hiện để thực hiện yêu cầu tăng giảmmomen và từ thông nói trên Từ nguyên lý trên, dễ dàng rút ra các nhận xét sauđây về độ chính xác của phương pháp điều khiển:

-Độ chính xác điều khiển hoàn toàn phụ thuộc vào độ chính xác của phép ước

lượng momen, từ thông và vị trí.

-Độ chính xác điều khiển phụ thuộc vào dải trễ momen và từ thông Rõ ràng, dảitrễ momen càng hẹp thì đáp ứng momen càng mịn, dải trễ từ thông càng hẹp quĩđạo của từ thông càng tròn tức là dòng Stator càng sin Tuy nhiên việc thu hẹp dảitrễ sẽ kéo theo các van IGBT phải tăng tần số chuyển mạch

2.3.3 Các vấn đề về ước lượng và nâng cao độ chính xác

Như trên đã nhận xét, việc ước lượng đúng các tham số của hệ thống sẽ nâng caochất lượng điều chỉnh Xuất phát từ phương trình cân bằng áp trong hệ tọa độ αβ

⃗

U s=R s i⃗s + d ⃗ Ψ s

dt (2.3.1-3)Suy ra:

Các giá trị U sα ,U sβ ,i sα ,i sβđược tính từ các giá trị i α, i β , u a , u b đo được từ phái đầu ra

của nghịch lưu theo qui tắc chuyển đổi abc sang αβ.(i c và u c không cần tính do

giả thiết tải động cơ là đối xứng nên hiển nhiên : i a + i b + i c=0 và u a+u b +u c =0)

Từ công thức (3.1-1) có thể viết lại công thức momen như sau:

M = 3 p '

2 ⃗Ψ s i⃗s= 3 p '

2 (Ψ sα i sβ−Ψ sβ i sα) (2.3.1-7)

Nhận xét: Phương pháp DTC được thực hiện dựa trên các phương trình từ

(2.3.1 – 5) đến (2.3.1– 8) Ta nhận thấy, toàn bộ phương pháp chỉ dùng đúngmột tham số của động cơ đó là điện trở Stator Rs, các thông số khác đều đượctính toán ước lượng Điện trở Stator là thông số dễ dàng đo lường với độ chínhxác cao, dễ dàng bù nhiệt độ Ngoài ra, mô hình không hề dùng đến các phépquay hệ trục tọa độ (như phương pháp FOC) – một phép toán tốn nhiều tàinguyên và thời gian thực hiện với độ chính xác phụ thuộc lớn vào khả năng của

vi xử lý Do đó, có thể nói phương pháp DTC tin cậy, đơn giản và chính xác hơncác phương pháp khác nhiều

2.3.4 Các vấn đề về nâng độ cao chính xác của phương pháp

Theo nhận xét của mục trên, độ chính xác của phương pháp phụ thuộc vào độchính xác của phép ước ượng các tham số momen, từ thông, vị trí Việc nângcao độ phân giải và khả năng tính toán của vi xử lý sẽ làm tăng độ chính xác củacác phép ước lượng, qua đó cải thiện tính chính xác của phương pháp Ở mức

độ đồ án môn học, vấn đề nâng cao độ chính xác của phép ước lượng sẽ khôngđược trình bày mà có thể được tham khảo thêm trong các tài liệu [13], [14]

Độ chính xác còn phụ thuộc vào tính đúng đắn của việc nhận dạng điện trởStator – tham số duy nhất phụ thuộc mô hình động cơ Công việc này cũngkhông quá khó khăn và được đề cập trong tài liệu [17] và cũng không được nêu