Thiết kế điều khiển cho chỉnh lưu Tiristor 1 pha cấp nguồn cho động cơ một chiều kích từ độc lập (Xung đơn)

Thiết kế điều khiển cho chỉnh lưu Tiristor 1 pha cấp nguồn cho động cơ một chiều kích từ độc lập (Xung đơn). Đề tài: Thiết kế điều khiển cho chỉnh lưu Tiristor 1 pha cấp nguồn cho động cơ một chiều kích từ độc lập Nội dung thiết kế: Mô hình hóa mạch vòng dòng điện Cấu trúc điều khiển Điều khiển xung đơn Mô phỏng, kiểm nghiệm Sử dụng phương pháp thay đổi điện áp phần ứng để điều khiển tốc độ cho động cơ

Trang 1

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

ĐỀ TÀI: Thiết kế điều khiển cho chỉnh lưu Tiristor 1 pha

cấp nguồn cho động cơ một chiều kích từ độc lập *

(Xung đơn)

Trang 2

 NỘI DUNG

 Phần I: Tổng quan đề tài

 Phần II: Thiết kế bộ điều khiển

 Phần III: Mô phỏng kiểm nghiệm thiết kế

Trang 3

Phần I: Tổng quan đề tài

 Đề tài: Thiết kế điều khiển cho chỉnh lưu Tiristor 1 pha cấp nguồn cho động cơ một chiều kích từ độc lập

• Nội dung thiết kế: - Mô hình hóa mạch vòng dòng điện

- Cấu trúc điều khiển

• Điều khiển xung đơn

• Mô phỏng, kiểm nghiệm

 Sử dụng phương pháp thay đổi điện áp phần ứng để điều khiển

tốc độ cho động cơ

Trang 4

Tạo tín hiệu đặt

Bộ điều khiển dòng điện

Mạch tạo xung function

Phần II: Thiết kế bộ điều khiển

Trang 5

Phần II: Thiết kế bộ điều khiển

1 Nguyên tắc điều khiển:

• Ta sử dụng nguyên tắc điều khiển dọc

Sơ đồ khối mạch điều khiển

Trang 6

1 Nguyên tắc điều khiển:

• Nguyên tắc điều khiển dọc

- Điều khiển góc mở a của Tiristor trong vùng

điện áp dương anod, cần tạo một điện áp tựa

dạng tam giác (thường gọi điện áp tựa là điện

áp răng cưa Urc)

- Điện áp một chiều so sánh với điện áp tựa Tại

thời điểm (t1, t4) điện áp tựa bằng điện áp điều

khiển (Urc = Uđk) thì phát xung đk

- Tiristor được mở từ thời điểm có xung điều

khiển (t1, t4) cho tới cuối bán kì ( hoặc tới khi

dòng điện bằng 0)

Trang 7

1.1 Khối đồng pha và tạo điểm tựa

• Điện áp tựa sử dụng xung có dạng răng cưa sườn lên:

• Khâu đồng pha có nhiệm vụ tạo điện áp tựa Urc (thường gặp là điện áp

dạng răng cưa tuyến tính) trùng pha với điện áp anod của thyristor

• Utựa tạo ra điện áp có dạng cố định

Trang 8

1.2 Khâu so sánh và khuếch đại

• Nhận tín hiệu điện áp răng cưa và điện áp điều khiển,

• So sánh giữa điện áp tựa với điện áp điều khiển  Tìm thời điểm hai điện áp này bằng nhau (Uđk = Urc)

• Tại thời điểm hai điện áp bằng nhau, thì phát xung ở đầu ra để gửi sang tầng khuếch đại

Ur(t) =

•

Trang 9

1.3 Khâu tạo xung

• Có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở Tiristor

• Xung để mở Tiristor có yêu cầu:

 Sườn trước dốc thẳng đứng, để đảm bảo yêu cầu Tiristor mở tức thời khi có xung điều khiển (thường gặp loại xung này là xung kim hoặc xung chữ nhật)

 Đủ độ rộng (với độ rộng xung lớn hơn thời gian mở của Tiristor)

 Đủ công suất; cách ly giữa mạch điều khiển với mạch động lực (nếu điện áp động lực quá lớn)

Trang 10

 Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha

Trang 11

2 Bộ điều khiển cho động cơ:

2.1 Mô hình hóa động cơ DC

Trang 12

Trang 13

Trang 14

 Mối quan hệ giữa kích thích đầu vào và đáp ứng đầu ra:

=

 Ta sử dụng cấu trúc điều khiển 2 vòng phân cấp

 Khâu điều chỉnh tốc độ quay n ở vòng ngoài

 Khâu điều chỉnh dòng phần ứng Ia ở vòng trong

+ -

Trang 15

Phần II: Thiết kế bộ điều

khiển

• Mối quan hệ hàm truyền đạt: I a (s) = b(s)

• Sai lệch điều khiển :

e r (s) = [I ref (s)- I a (s)]| Eb(s) = 0 = )

• Ảnh hưởng của điện áp E b tác động đến mạch vòng điều khiển :

e d (s)| Iref(s) = 0 =

• Để e r (s) = 0 và e d (s) = 0 thì bộ điều chỉnh Gc(s) phải thỏa mãn điều kiện:

Gi(s)|s=j = 0 (1 là là tần số góc sóng hài bậc 1 của dòng điện đặt và điện áp Eb )

•

1

𝐿𝑎 𝑠+𝑅𝑎

A + + +

Gi(s) I

Eb

Trang 16

-Phần II: Thiết kế bộ điều khiển

 Sử dụng bộ điều chỉnh PI: Gi(s) = Gpi (s) = kp (1 + )

Với Ti = La/Ra

 Hàm truyền kín của mạch vòng dòng điện :

=

 Hệ số kp của bộ điều chỉnh được xác định: kp =

Với: T là hằng số thời gian quá độ

•

Trang 17

 Với vòng điều khiển tốc độ

• Bỏ qua độ trễ của mạch vòng dòng điện gây ra

• Mối quan hệ hàm truyền đạt:

Trang 18

khâu tạo gia tốc dN/dt):

•

Trang 19

 Chuyển đổi Ua ra Udk:

Trang 20

Phần III: Mô phỏng kiểm

nghiệm thiết kế

Trang 21

Phần III: Mô phỏng kiểm

nghiệm thiết kế

Kết quả mô phỏng: Vân tốc động cơ.

Kịch bản: Vận tốc đặt=80(rad/s) khi với T=5 tác động momen tải M=20(N.M)

Trang 22

Phần III Mô phỏng kiểm nghiệm thiết kế

• Khởi động động cơ, tiến tới xác lập. • Động cơ khi chịu tác động của momen

tải.

Trang 23

Dòng điện phần ứng:

Không tải Có tải

Nhận xét: Khi có momen tải do dòng điện phần ứng và momen động cơ tỷ lệ với nhau với hệ số và

momen động cơ được tính bằng công thức M = M + B(t) + J

Trang 24

 Nhận xét và đánh giá kết quả:

• Đáp ứng tốc độ nhanh(nhỏ hơn 1s)

• Cả hai trường hợp có tải hay không có tải thì đáp ứng tốc độ

vẫn bám sát giá trị đặt ban đầu

• Sai số lượng đặt và giá trị thực thấp(0.625%)

• Tồn tại quá điều chỉnh khi khởi động và thay đổi tải (quá điều

chỉnh 25%)

Trang 25

Cảm ơn thầy và các bạn đã

lắng nghe

Định dạng
Số trang	25
Dung lượng	1,44 MB