Tổng quan về ắc quy CHƯƠNG 2

Xây dựng hệ thống điều chỉnh tốc độ quay với bộ biến đổi xung áp

Chương 2: Xây dựng hệ thống điều chỉnh tốc độ quay với

bộ biến đổi xung áp

2.1 Cấu trúc điều khiển

Ta sẽ xây dựng dựa trên cấu trúc hệ thống điều chỉnh tốc độ quay với hai mạch vòng phân cấp

2.2 Xây dựng mô hình đối tượng

2.2.1 Bộ xung áp một chiều

Trong thực tế hay gặp bộ băm xung áp một chiều điều chế độ rộng xung Mô

việc của bộ xung áp là khoảng 300-400 Hz nên chu kỳ xung là rất nhỏ so với hằng số thời gian điện từ và của mạch lực, vì vậy ta có thể sử dụng mô hình tuyến tính hóa với thời gian trễ bằng một nửa chu kỳ xung điều chế,

Tvo=0.5Tx=0.5/f

Bộ băm xung áp một chiều sẽ có dạng:

Hàm trễ này lại có thể coi gần đúng là khâu quán tính, tức là hai số hạng đầu của chuỗi Mc.Laurin, việc thay thế là đủ chính xác khi tần số xung đủ lớn:

2.2.2 Động cơ

a) Tổng hợp mạch vòng dòng điện

o Khái niệm mạch vòng điều chỉnh dòng điện

Trong các hệ thống truyền động điện cũng như các hệ thống chấp hành thì mạch vòng điều chỉnh dòng điện là mạch vòng cơ bản Chức năng cơ bản của mạch vòng dòng điện trong các hệ thống truyền động một chiều và xoay chiều là trực tiếp (hoặc gián tiếp) xác định momen kéo của động cơ, ngoài ra còn có chức năng bảo vệ, điều chỉnh gia tốc v.v

Một số cấu trúc điều chỉnh dòng điện:

1)

2)

3)

I

I

sp

sp

Hình 2.2

o Tổng hợp mạch vòng dòng điện khi bỏ qua sức điện động động cơ

Sơ đồ khối của mạch vòng điều chỉnh dòng điện như hình sau:

Hình 2.3 Trong đó :

- F : mạch lọc tín hiệu

- Ri : bộ điều chỉnh dòng điện

- BĐ : bộ biến đổi một chiều

- Si : là Sensor dòng điện

Sensor dòng điện có thể thực hiện bằng các biến dòng ở mạch xoay chiều hoặc bằng điện trở sun hoặc các mạch do cách ly trong mạch một chiều

Tf, Tđk, Tvo, Tư, Ti - các hằng số thời gian của mạch lọc, mạch điều khiển chỉnh lưu, sự chuyển mạch chỉnh lưu, phần ứng và Sensor dòng điện :

Rư - điện trở mạch phần ứng:

d

U





 - hệ số khuếch đại của xung áp

Trong trường hợp hệ thống truyền động điện có hằng số thời gian cơ học rất lớn hơn hằng số thời gian điện từ của mạch phần ứng thì ta có thể coi sức điện động của động cơ không ảnh hưởng đến quá trình điều chỉnh của mạch vòng dòng điện (coi E = 0 hoặc E = 0)

Tc >> Tư

Ta có :

Trong đó : các hằng số thời gian Tf, Tđk, Tvo, Ti là rất nhỏ so với thời gian điện từ Tư Đặt Tsi = Tf + Tđk + Tvo + Ti

1

1 2   p  2  p

o

Chọn  = Tsi

=> Ri(p) là khâu PI

b) Tổng hợp mạch vòng tốc độ

o Cấu trúc chung

Hệ thống điều chỉnh tốc độ là hệ thống mà đại lượng được điều chỉnh là tốc

độ góc của động cơ điện, các hệ này rất thường gặp trong thực tế kỹ thuật Hệ thống điều chỉnh điều chỉnh tốc độ được hình thành từ hệ thống điều chỉnh dòng điện Các hệ thống này có thể là đảo chiều hoặc không đảo chiều Do các yêu cầu công nghệ mà hệ cần đạt vô sai cấp 1 hoặc vô sai câp 2 Nhiễu chính của hệ

+ Hệ có : - đại lượng điều chỉnh , 

- nhiễu phụ tải Mc

- tín hiệu tác động Uư

o Tổng hợp mạch vòng tốc độ có mạch vòng dòng điện

Hệ có dạng nối cấp : mạch vòng dòng điện là mạch vòng trong, mạch vòng tốc độ là mạch vòng ngoài Nó được sử dụng khi: hệ không có khả năng chịu quá dòng hoặc có yêu cầu cao về điều chỉnh gia tốc hoặc làm việc trong vung gián đoạn

Số mạch vòng là 1 đối với hệ không đảo chiều; sẽ là 2 cho hệ đảo chiều Kết cấu cơ bản của hệ truyền động động cơ có dạng như trên Tín hiệu từ

bộ phát xung sẽ được đưa vào bộ biến đổi để điều khiển động cơ Bộ điều chỉnh

tử phi tuyến HCD là phần tử hạn chế dòng điện trong quá trình quá độ Sensor tốc độ S đóng vai trò khâu phản hồi tốc độ

Ta thấy rằng có hai tín hiệu tác động vào hệ truyền động tốc độ, đó là tín

đổi R của hệ

Sơ đồ khối chức năng của hệ truyền động tốc độ được trình bày trên hình vẽ:

Hình 2.4

Kết quả khi tổng hợp mạch vòng dòng điện bằng tiêu chuẩn môdul tối ưu ta có:



Mi

2 2

1

1

p T p



Vì T si  nên ta có thể bỏ qua các thành phần bậc cao:

 F Mi 

p

T si

2 1

1

 Vậy sơ đồ cấu trúc của mạch vòng tốc độ là:

Hình 2.5.Sơ đồ mạch vòng tốc độ động cơ điện một chiều



c

)

(



K

J

p

T

K









Hình 2.6.Sơ đồ thu gọn mạch vòng tốc độ

 0

) 1

)(

2 1 (

) (

.

p T p T p

T K K

R K

si c



Vì T sivà T<< nên ta có thể bỏ đi các thành phần bậc cao:

 S0 =

p T K K

R K

si c



Đặt T s=2Tsi+ T thay vào biểu thức trên ta được:

 0

S =

) 1

( ) (K T p T p K

R K

s c



Áp dụng tiêu chuẩn môdul tối ưu ta có hàm truyền của hệ thống kín:



M

2 2

1

1

p



Mặt khác ta có:



M

F =









0

0

1 R S

S R



 R=

) 1 (

1

1

0 F M 

S

Thay vào ta được:



R =

) 1

( 2

) 1

( ) (

p p

R K

p T p T K



















Chọn  =T ta có: s



R =







s

c i

T R K

T K K

2

) (



