Báo cáo tổng hợp hệ điện cơ ngành điện tự động

Công tác chuẩn bị của sinh viên - Sinh viên phải đọc tài liệu hướng dẫn và chuẩn bị ở nhà - Tìm hiểu về cấu trúc điều khiển động cơ một chiều 3.. Nội dung bài thực hành Sinh viên phải ho

Bài 1: Mô phỏng điều khiển động cơ một chiều

1 Mục tiêu:

- Thực hiện mô phỏng điều khiển động cơ một chiều trên phần mềm Matlab

2 Công tác chuẩn bị của sinh viên

- Sinh viên phải đọc tài liệu hướng dẫn và chuẩn bị ở nhà

- Tìm hiểu về cấu trúc điều khiển động cơ một chiều

3 Trang thiết bị cần thiết:

- Máy tính cá nhân

4 Nội dung bài thực hành

Sinh viên phải hoàn thành các chuẩn bị của các bước sau trước khi thí nghiệm 4.1 Hệ phương trình toán mô tả động cơ một chiều kích từ độc lập với từ thông không đổi:

Ta có hệ phương trình gồm

Phương trình cân bằng điện áp phần ứng:

+ U(p) = Rứ I(p) (1 + Tứ P) + E(p) Phương trình cân bằng momen:

+ M(p) – Mc(p) = J.P.ω(p) Sức điện động phần ứng:

e=K

4.3 Sơ đồ mạch động lực của bộ biến đổi thực hiện điều khiển động cơ một chiều

Hình 1 Sơ đồ mạch động lực của bộ biến đổi điều khiển động cơ

4.4 Sơ đồ cấu trúc điều khiển động cơ một chiều với mạch vòng dòng điện và mạch vòng tốc độ

Với động cơ có thông số sau: Động cơ π-21

Pđm =0,7 KW; Uđm = 110V; Iđm = 8,5 A; nđm = 1500V/P; Rư = 1,320 (Ω))

Lư =0,0491 H; J = 0,045 Kg.m2

ñm=

60

.

2 n dm

=2.601500=157 , 08 (rad/s)



dm M

dm dm P

 =157700,08=4 , 5 (Nm)

 K 

dm

dm I

5 , 8

5 ,

4 =0 , 5

Sơ đồ cấu trúc động cơ 1 chiều:

- Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng điện:

Hình 2 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện Với BĐ là bộ biến đổi

Tuỳ đối tượng điều chỉnh mà bộ biến đổi có hàm truyền khác nhau Với động cơ điện một chiều hàm truyền của bộ biến đổi có dạng:

Trong đó: Wbx,Wdk là hàm truyền của bộ băm xung và bộ điều khiển



0

v

T Tđk = 0,001s (chọn)

Kđk = Uđm/Uđk = = 11

Uđm điện áp nguồn (đm)

Uđk điện áp mạch điều khiển

Tv0 ; Tđk: Hằng số thời gian của van, và BĐK

Sensor đo dòng điện Si:

Iđm dòng điện phần ứng động cơ: Iđm = 8,5(A)

chọn Ti =0,001s Hàm truyền của mạch vòng dòng điện:

bx

W W dk

) 1 )(

1 ( 1

1

1

0

K p

T

K p T W

W F

dk v

dk dk

dk v

dk bx BD















) 1 ).(

1 ).(

1 ).(

1 (

)

(

0 0

p T p

T p

T p

T

R

K K p

S

i u

v dk

u

i dk I











Vì Tđk,Tv0,Ti là các hằng số thời gian rất nhỏ so với hằng số thời gian điện từ Tư nên nếu đặt :

Ts= Tđk + Tv0 + Ti = 0,001 + 0,001 + 0,001 = 0,003(s)

Khi đó ta có thể có S0I(p) ở dạng gần đúng như sau:

) 1 ).(

1 (

)

(

0

p T p T R

K K p

S

u s

u

i dk I





 (Ts<<Tư)

Áp dụng tiêu chuẩn môđul tối ưu đối xứng ta tìm được hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng điện có dạng khâu PI

p T R

K K

p T p

R

s u

i dk

u i

2

1 )

Với

Cuối cùng hàm truyền của mạch vòng dòng điện thu được là:

p T K

p T p T K

p

U

p

I

s i

s s

1

1 1 ) 1 (

2

1

1

)

(

)

(











Sơ đồ khối mô phỏng khi có mạch vòng dòng điện:

Hình3 Sơ đồ mô phỏng mạch vòng dòng điện

- Tổng hợp mạch vòng tốc độ:

Hệ có dạng nối cấp: mạch vòng dòng điện bên trong và mạch vòng tốc độ ở bên ngoài, nó được sử dụng khi:

Hệ không có khả năng về quá dòng hoặc có yêu cầu cao về điều chỉnh gia tốc hoặc rơi vào dòng gián đoạn phần ứng

Số mạch vòng dòng điện thường là một đối với hệ không đảo chiều, là hai đối với hệ có đảo chiều

Muốn thay đổi chiều quay của hệ thì phải thay đổi dấu của tín hiệu đặt

Cần phải lắp thêm bộ hạn chế dòng điện sau bộ điều khiển tốc độ để giảm tín hiệu đặt cho mạch vòng dòng điện

Sơ đồ khối của mạch vòng điều chỉnh tốc độ có mạch vòng dòng điện:

Hình 2.4 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng tốc độ

+Xác định các tham số của hàm truyền của sensor đo tốc độ:

Ta có thể coi gần đúng U=K. => K= U/

4,5 0.0029

045 , 0 32 , 1 )

(

2





K

J

R

T u

c

T = 0,001 (s) (chọn)

Hàm truyền của đối tượng điều chỉnh:

) 2 1 (

1

' 0

p T p

T

K

K

K

R

S

s c

i

u











Theo tiêu chuẩn modul tối ưu ta có:

P a T R

T K K p

R

s u

c



2 ' 2

1

K

) (







Chọn a2 = 2

Thay số ta có :

7 , 15 003 , 0 1 2

1 063 , 0 32 ,

1

0029 , 0 5 , 4

2

,

1

)

R

Hình 4.Sơ đồ mô phỏng tốc độ Kết quả mô phỏng:

Hình 5.Đặc tính tốc độ

Hình 6 Đặc tính mô phỏng dòng

Bài 3: Điều khiển ĐCDB bằng biến tần

1 Mục tiêu:

- Thiết lập, cài đặt tham số biến tần điều khiển ĐCDB

- Sử dụng biến tần MM420

2 Công tác chuẩn bị của sinh viên

- Sinh viên phải đọc tài liệu hướng dẫn và chuẩn bị ở nhà

- Tìm hiểu về cấu trúc điều khiển động cơ một chiều

3 Trang thiết bị cần thiết:

- Máy tính cá nhân

4 Nội dung bài thực hành

Sinh viên phải hoàn thành các chuẩn bị của các bước sau trước khi thí nghiệm 4.1 Mạch động lực của biến tần ba pha

4.3 Sơ đồ đấu nối biến tần MM420 – ĐCDB và cài đặt tham số cho biến tần

a) Sơ đồ các tín hiệu vào ra

b) Sơ đồ nguyên lý biến tần

c) Cài đặt nhanh tham số biến tần

c) Chọn nguồn lệnh

d) Đầu vào số DIN

e) Chọn điểm đặt tần số biến tần

f) Đầu vào tương tự

g) Đặt tần số cố định

P0010=1

P0100=2

P0304=380V

P0305=3.20A

P0307=0.75

P0308=0

P0309=0

P0310=50hz

P0640=150%

P0700=1

P1000=3

P1080=0hz

P1082=50hz

P1120=10s

P1121=10s

P1135=5s

P1300=0

P3900=1

*) Đặt tần số cố định

P1001=0hz

P1002=5hz

P1003=10hz

P1004=15hz

P1005=20hz

P1006=25hz

P1007=30hz

P1016=1

P1017=1

P1018=25hz

4.5 Đánh giá, nhận xét

5 Kết luận, các yêu cầu chủ cần đặt được đối với sinh viên khi thực hành

- Nắm được cấu trúc phần cứng của một trạm PLC

- Các bước khai báo và các loại module chức năng, module mở rộng

- Định địa chỉ cho các module khai báo trong trạm