Thiết kế 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 lĩnhvực điện-điện tử-tin học trong những năm gần đây đã dấn đến sự thay đổi sâusắc cả về mặt lý thuyết lẫn thực tiễn trong các lĩnh vực tru

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện hóa đất nước ,Truyền động điệngiữ một vai trò quan trọng trong các dây chuyền sản xuất để nâng cao sản xuất

và chất lượng sản phẩm Sự bùng nổ tiến bộ khoa học kỹ thuật trong các lĩnhvực điện-điện tử-tin học trong những năm gần đây đã dấn đến sự thay đổi sâusắc cả về mặt lý thuyết lẫn thực tiễn trong các lĩnh vực truyền động điện tự động.Trong trường học thì Truyền động điện là môn học đặc biệt quan trọng vớinghành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa.Nó giúp sinh viên hiểu rõ được bảnchất 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 màitròn” 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 Lê Văn Chương cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn trong lớp.Song vìkiến thức bản thân còn nhiều hạn chế và điều kiện tiếp cận thực tế không nhiềunên bản đồ án không tránh khỏi được những thiếu sót.Vậy em mong sẽ nhậnđược nhiều ý kiến đóng góp và nhận xét của Thầy giáo và các bạn để bản đồ ánnày được hoàn thiện hơn,đồng thời giúp cho chúng em có thể nâng cao đượctrình độ chuyên nghành và áp dụng được những kiến thức đã học và thực tếcông việc của mình

Em xin chân thành cảm ơn!!

Sinh viên thực hiện Phạm Văn Vương

Chương 1:Tổng quan công nghệ,các yêu cầu ,lên phương án truyền

động và tính chọn 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 lớpkim loại 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 loạia) 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 quaytròn

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

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

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

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 tròncác chi tiết có chiều dài ngắn hơn chiềurộng 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

lượng mặt ngoài và độ chính xác gia công thì tương đối thấp Khi mài tinh,

chiều sâu cắt rất nhỏ; khi mài hết lớp kim loại thừa trên vật gia công, không

được dùng bước tiến ngang mà cứ tiếp tục mài cho đến khi không còn phát ra tia

lửa mới thôi

Mài làm tăng độ bóng, độ chính xác (độ bóng đạt cấp 8 – 10, độ chính xác

đạt đến cấp 2) Mài cũng có thể cắt được các loại thép tôi cứng các loại thép

dụng 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 hiện bằng cách

điều chỉnh tốc độ truyền động chính và truyền động ăn dao Khi giải quyết 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 và tính kinh tế của hệ

thống truyền động Sau đây sẽ lần lượt đề cập đến các yếu tố đó:

- 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 bềmặt gia công càng 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

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 điềuchỉnh của nó giống đặc tính cơ của máy cắt

- Chế độ làm việc: Khi gia công mài, chi tiết quay liên tục còn đá mài dichuyển trên 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 tangtrống và quay với vận tốc tỉ lệ với tốc độ của trục động cơ Do đó, động cơ mangtải ngay từ đầu Do chế độ gia công khác nhau, các chi tiết khác nhau, nênkhông qui đổi momen quán tính của chi tiết về trục động cơ mà coi chi tiết nhưmột tải có sẵn trên trục động cơ

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

- Tính kinh tế: Thiết bị cho hệ truyền động phải rẻ, nhưng vẫn đủ cung cấphiệu quả cao nhất cho hệ Đồng thời, thiết bị phải dễ kiếm và hoạt động tin cậytrong chế độ dài hạn

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

2.1 Chọn phương án truyền đông.

Như trên đã nói, chuyển động quay của chi tiết mài chính là chuyển động

ăn dao Đối với 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 bộbiến 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 ưachuộng hơn, kể cả trong dải công suất nhỏ vì tính điều chính đơn giản và tuyếntính của nó Tuy nhiên, ngày nay, công nghệ điện tử và vi điều khiển phát triểnmạnh mẽ, việc điều khiển động cơ không đồng bộ không còn là khó khăn nữa,hơn nữa động cơ không đồng bộ ba pha lồng sóc rẻ hơn động cơ một chiều cùngcông 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 điềuchỉnh, dễ dàng áp đặt các kỹ thuật điều khiển hiện đại, áp đặt nhanh và chínhxác momen, điều chỉnh trơn và ổn định tốc độ Ngoài ra, biến tần hoạt động tincậy và chắc chắn, dễ dàng cài đặt tham số điều khiển, có thể dùng 1 biến tần chonhiều loại truyền động Do đó, việc sử dụng biến tần đã trở thành một chuẩncông nghiệp Có nhiều hãng lớn sản xuất biến tần rất nổi tiếng như ABB,Siemens, … với các sản phẩm rất nổi tiếng trên thị trường, tuy nhiên ở đây, ta sẽthiết kế lại bộ biến tần để phục vụ cho bài toán yêu cầu mà không sử dụng biếntần sẵn có

Biến tần có 2 loại: biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp phân biệt nhaubởi khâu trung gian một chiều giữa bộ chỉnh lưu và bộ nghịch lưu Sau đây sẽphân tích ưu nhược điểm của từng loại để chọn ra loại biến tần thích hợp nhấtvới ứng dụng của ta

2.1.1 Biến tần trực tiếp (Cycloconverter)

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

- 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 mộtchiều Nhờ có khâu trung gian một chiều này mà khâu chỉnh lưu và khâu nghịchlưu 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 trunggian 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, biếntần nguồn dòng 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 tảiqui định

- Có thể áp dụng kỹ thuật PWM để giảm tổn hao do sóng hài bậc cao, khửđập mạch momen

 Nhược điểm: Không trả được năng lượng về lưới, nếu muốn trả nănglượng về lưới phải mắc thêm một khâu chỉnh lưu mắc song song ngược với khâuchỉnh lưu ban đầu hoặc 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 tiếp theo 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 công nghiệp là điều khiển theo luậtU f = ¿ const , điều khiển theo hệ sốtrượt, điều khiển tựa từ thông rotor (FOC) và gần đây điều khiển trực tiếpmomen (DTC) cũng xuất hiện trong các bộ biến tần công nghiệp thay thế choFOC Đồ án này chủ định nghiên cứu ứng dụng phương pháp DTC cho điềukhiển bộ biến tần nguồn áp vì một số lí do sau

- Phương pháp DTC cho phép áp đặt rất nhanh momen do đó, hoàn toànphù hợp với ứng 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 ảnhhưởng bởi sai lệch do tham số của động cơ như các phương pháp khác.

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

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

- Và một lý do nữa, là DTC dù ra đời đã lâu nhưng chưa phổ biến ở ViệtNam (ở Việt Nam phổ biến dùng DTC và U/f) mà phổ biến ở các nước châu Âu.Trong quá trình hội nhập, các bộ điều khiển của nước ngoài chắc chắn sẽ trànvào Việt Nam, cho nên, em muốn đi sâu tìm hiểu, học hỏi và thử nghiệmphương pháp DTC nhằm ứng dụng sau này

Kết luận: phần tiếp theo, ta sẽ đi sâu vào thiết kế hệ truyền động biếntần 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:

- Momen cực đại (Mmax): 25Nm

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

- Tỉ số truyền (i): 3

- Hiệu suất (η):): 0,8

- 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 củachi tiết:

Tính quy đổi về trục động cơ qua hộp số có tỉ số truyền i=3

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 trốngMmax=25Nm.suy ra momen quy đổi :

M qđ=M max

η i =

25 0,8.3=10,42 Nm

Công 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, cóMomen định mức ≥ 10,42Nm, có dải điều chỉnh ít nhất là D = 10:1, và tốc độđịnh mức cỡ 150,9 rad/s tức là cỡ 1440 vòng/phút

Trên cơ sở đó,ta chọn động cơ không đồng bộ Rotor lống sóc ABB cóthông số như sau:

- Hệ số công suất: cosφ = 0,77 € sinφ = 0,638

- Dòng Stator định mức: I1dm = 4,8A

Tính toán tham số động cơ:

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 hình động 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=2,53kW (2.2-1)Tốc độ đồng bộ:

Z¿= U 1 Đm

√3 I 1 Đm=

400

√3.4,8=48,11Ω (2.2-4)Momnen trên trcu động cơ:

M=

(2 M th . 1+a s th

(s s th)+(s th

S )+2 a sth) (2.2-5)Trong đó: Mth= p U !Đm2

4 π f1¿ ¿ (2.2-6)

X nm=X sσ+X rσ ' (2.2-7) a= R S/R r ' (2.2-8)

n Đm= R r '

√R S2+X nm2 (2.2-9)Khi đó s=S Đm=0,033 ta có momen định mức:

30 S th+30 S th+2 aSth(2.2 10)

Khi S=1,ta có monen khởi động:

M s=2 M th .(1+a s th) 1

Ở chế độ định mức: s = sđm = 0,033 và Zin = 48,11 Ω; cosϕ =0,77 Thay

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 biếntần và động cơ không đồng bộ là rất chặt chẽ Logic chuyển mạch của biến tầndựa trên trạng thái điện từ của động cơ không đồng bộ mà không cần đến điềuchế độ rộng xung áp của biến tần Do sử dụng công nghệ bán dẫn tiên tiến vớicác phần tử tính toán có tốc độ cao mà phương pháp điều chỉnh trực tiếp mômencho các đáp 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 theo một nguyên lý đơn giản:

quấn stator (α , β )

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

Mỗi khóa S a , S b , S c lấy giátrị 1 khi nối vào+U dc hoặc 0 khi nối vào -U dc.Tatưởng tượng chia không gian điện áp thành 6 phần sectors (S1, , S2, S3, S4, S5, S6)với hai trạng thái của ba khóa S a , S b , S c ta có 8 trường hợp V1,V2, V3,V4,V5, V6

tương ứng với giá trị trên, còn V0 = 111 và V7 = 000

Hình 3-1: Các hàm đóng cắt và thực hiện các véctơ áp

Có thể điều khiển phân ly biên độ từ thông stator và mômen điện từ Mbằng cách tác động vào các thành phần hướng kính và thành phần tiếp tuyến củavétơ từ thông móc vòng stator trong quỹ đạo của nó

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 ởmột sector nào đó Bằng việc thực hiện một vertor điện áp thích hợp sẽ làm chomodul vector 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 từthông sẽ quay tròn trong không gian với modul nằm trong một dải trễ nào đó.Bằng việc phân tích yêu cầu tăng giảm từ thông và momen trong mỗi sector, tathu được bảng 3.2 là chiến lược đóng cắt tối ưu cho nghịch lưu áp để thực hiệnDTC

Hình 3.3: Quý đạo từ thông

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 từthông ước lượng và từ thông đặt (đầu ra của bộ điều chỉnh từ thông) được đưavào khâu Relay 2 vị trí, sai lệch giữa mômen ước lượng và mômen đặt (đầu racủa bộ điều chỉnh tốc độ) được đưa vào khâu Relay 3 vị trí Đầu ra của các khâuRelay mang thông tin về yêu cầu tăng hay giảm momen và từ thông cùng vớithông tin về góc từ thông Stator (cho ta biết vị trí của vector từ thông Statorđang ở trong Sector nào) cũng được ước lượng và đưa vào bảng chọn 3.2 Kếtquả, ở đầu ra bảng chọn, ta có vector điện áp cần phải thực hiện để thực hiện yêucầu tăng giảm momen và từ thông nói trên Từ nguyên lý trên, dễ dàng rút ra cácnhận xét sau đây về độ chính xác của phương pháp điều khiển:

-Độ chính xác điều khiển hoàn toàn phụ thuộc vào độ chính xác của phépước lượng momen, từ thông và vị trí

-Độ chính xác điều khiển phụ thuộc vào dải trễ momen và từ thông Rõràng, dải trễ momen càng hẹp thì đáp ứng momen càng mịn, dải trễ từ thôngcàng hẹp quĩ đạo của từ thông càng tròn tức là dòng Stator càng sin Tuy nhiênviệc thu hẹp dải trễ 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 sẽnâng cao chất lượng điều chỉnh Xuất phát từ phương trình cân bằng áp trong hệtọa độ αβ

⃗

U s=R s i⃗s + d ⃗ Ψ s

dt (2.3.1-3)Suy ra:

⃗Ψ s=∫

0

t

(⃗U s−R s i⃗s)dt (2 3.1-4)Phương trình (3.1-4) được dùng để ước lượng từ thông Stator Cụ thể nhưsau:

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 thuộcvào độ chính xác của phép ước ượng các tham số momen, từ thông, vị trí Việcnâng cao độ phân giải và khả năng tính toán của vi xử lý sẽ làm tăng độ chínhxác của các 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

không được 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 điệntrở Stator – 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

ra trong phạm vi của đồ án

Để nâng cao độ chính xác của phương pháp, còn một cách nữa đó là cảitiến bảng chọn vector điện áp Tài liệu [15] đưa ra phương pháp sử dụng 12sectors – 12 vectors, tài liệu [14] đưa ra phương pháp sử dụng 12 sectors – 6vectors, ngoài ra còn có phương pháp 6 sectors – 12 vectors, 24 sectors – 6 hoặc

12 vector, … Ở mức độ đồ án môn học, đồ án vẫn sẽ trình bày phương pháp sửdụng 6 sectors – 6 vectors truyền thống Các cải tiến khác chỉ thay đổi ở phầnbảng chọn, tương ứng với việc thay đổi một chút cách tính toán vị trí vector từthông Stator, tuy nhiên sẽ không được trình bày ở đây

2.4 Tổng hợp và điều chỉnh tốc độ

2.4.1.Phân tích

Hình 3.6: Vòng điều chỉnh tốc độ Như đã nói, bộ DTC – như một khâu Deadbeat – tác động rất nhanh, do

đó, khi tổng hợp vòng điều chỉnh tốc độ, ta có thể coi khâu DTC là một khâuquán tính bậc nhất với hằng số thời gian Tm Mô phỏng bộ DTC với tín hiệu đặtdạng bậc thang ở chế độ không tải, ta thấy, Momen đáp ứng ngay chỉ saukhoảng 1-2ms tùy thuộc tốc độ đặt Mặc dù khi tổng hợp bộ điều chỉnh, ta phảitìm cách bù ảnh hưởng của Tm, tuy nhiên nếu Tm quá nhỏ sẽ gây ra quá điều