6.8. Hệ truyền động động ca đồng bộ điều khiến sổ
6.8.2. Điều khiển ngh|ch luu dùng mạch số
Điều khiển nghịch lưu có hai nhiệm vụ: tạo tín hiệu đồng pha và tạo go'c vượt trước tị‘. Mạch tạo tín hiệu đòng pha để tạo các xung trùng với pha sức điện động động cơ, tín hiệu này phụ thuộc vào vị trí rôto. Trên hình 6-25 là cơ cấu đo vị trí và các biểu đồ xung cùa nó.
Cơ cấu đo gồm có đỉa cứng gán cứng vào trục rôto và bốn đầu đo bán dẫn quang điện . Ba đầu Oị, O2, O3 -* cỏch nhau 60ô điện, đo vị trớ rỏto tạo ra ba tớn hiệu SA, SB, scđồng pha với EA, EB, Ee. Đầu đo 04 đo tốc độ động co Sp. Tín hiệu xung Sp đồng thời cũng là xung nhịp nhị phân tùy thuộc vào số đôi cực của động cơ mà ta có số xung cần thiết. Thí dụ đàu đo hình 6-25 có 2p = 4 số vạch chia là 128 thì một chu kỳ sẽ có 64 xung úng với 2Ô.
Để tạo tín hiệu điều khiển nghịch lưu ta có sơ đ& cấu trúc trình bày trên hình 6-26. Gồm các mạch: mạch đo và sửa xung, mạch dịch pha, mạch phân phối xung và khuếch đại xung, mạch dịch pha được nổi với cổng cùa máy tính để đặt góc ự' (cổng 3) còn mạch logic và phồn phối xung nổi với máy tính để tiếp nhận tín hiệu điều khiển khởi động đảo chiẽu v.v, (cổng 1 và cổng 2).
Mạch do và sứa xụng hình 6-27: nhận 4 tín hiệu xung từ đàu đo SA, Sy, sc, Sp cho ra 3 loại tín hiệu: PA, PB, Pc để đưa sang phân phối xung (làm tín hiệu đồng bộ),
02
ữât ọÓc V ỉỉ/ẽìt khiên khửf tâng
iõ ẠỈỮ ch/êũ
Hình 6-26. Mạchnguyên fý điều khiền nghịch lưu.
- T
4C221 SP
Hình 6-27. Mạch đo vá sửa xung.
Bô đêm chưững /rỉhh
EA F(ỉ Ec đưa sang mạch dịch pha (làm tín hiệu đồng bộ với sức điện động}
và Sp.
Mạch dịch pha-. tạo nên tín hiệu điều khiển tiristo nghịch lưu với góc lệch ụ' giữa E và I. Sơ đò nguyên lý hỉnh 6-28. Mạch nhân tín hiệu EA, Eịị, Ec, Sp và
tín hiệu đặt góc ự' btì (’]í,2^3^4^5 cổng 3 máy tính. Cho ra tín hiệu FA, F(i, Fc.
Nguyên lý làm việc của mạch dịch pha với tín hiệu xung nhị phân Sp làm xung nhịp cho bộ đếm chương trình 6 bit (dùng 2 mạch 4029). Tín hiệu èA, £[t, Ff.
ứng vói điểm qua không của sức điện động động cơ, là tín hiệu điều khiển bộ đếm, như vậy cứ 180° của nửa chu kỳ sức điện động bộ đếm sẽ thực hiện đếm hết 2f’ của Để tạo gốc dịch phsl người ta đưa vào tín hiệu đặt trước dung lượng ố(, ... í>5, tùy theo méi òn ... bs mà dung lượng bộ đếm đă chứa tại đầu chu kỳ của sức điện động lớn hoậc nhỏ và bộ đếm không chờ đến hết chu kỳ. Sức điện động đã đếm đầy, lúc dó SỂ phát ra xung FA, Flt, F(.. Tín hiệu này đưa vào mạch phân phối xung hình 6-30a ta có tỉn hỉệu điều khiến tirísto các pha vượt trưốc so với tín hiệu đồng pha PA, PB, pc mội góc ý'. Góc V' tỷ lệ với mã Ò(1 ... Ế>5 (xem hình 6-29). Trên hỉnh 6-30b-c-d là đồ thị xung mạch phân phổi xung ở các chê' độ làm việc động cơ, chế độ hãm chạy chiều thuận và chiều ngược.
Mạch phãn phối xung: ngoài chức năng tạo góc điều khiển cho nghịch lưu, mạch phân phối xung trong chế độ khởi động điều khiển bàng tin hiệu A, B, c
tìí cổng 1 máy tính.
6.8- 3- Tổng họp hệ điều khiển
a) Mô tả toán học dộng ca đòng bộ và bậ biến íẫn nguôn dòng
Để đơn giản hóa ta giả thiết:
- Mạch từ động cơ chưa bão họa - Dòng điện kích từ không đổi
Hình6-30b. Biều đồ xung điều khiên hệ thống nghjch iưu (ự’ 0).
Riêu đồ phán phối xung, ừ che độ động cơ.
Bteii đồ phân phối xung ớ chẽ độ hãm tái sinh.
■Hờíh6-J0c
PA _| ______________ ______
P8 _______ I I _________
PC I I 1_________ r
Tj jHfiiiimiii____________ Iiiiiiiimiiiii
MĨĨM____________ RĩĩĩĩĩĩĩĩỉĩĩĩimL__
r3 ớĩĩmm .Jằ1Ĩ1ĨĨL
74 nTiĩĩĩĩĩĩĩĩĩĩĩĩĩn ____________ nw 75 m ____________ IIIIIIHIIIIIIIHII ____________ ỈĨIĨ1
-rs m____________ nmĩĩĩĩìiĩĩĩĩĩĩĩĩi ___________
Bien đồ phân phối xung, cho chạy thuận.
Biêu đồ phân phối xung cho chạy ngược.
Hình 6-30d.
- Sức điện động động cơ là hình sin
- Việc đóng cắt tiristo nghịch lưu là lý tưởng - Góc lệch ự> <EỊ) không đổi.
Với giả thiết như vậy ta có sơ đồ thay thế động cơ quy đổi về mạch một chiều trên hình 6-31,
Ta có các phương trình;
uư = E. + Lư —- + did
di
+Bưid (6-33) đi<í
F —y +
dí
+ Bưỵid (6-34)
Hình 6-3 Ị. S cĩ đồ thay thế động cư đồng hộ quy đòi VC mạch một chiều.
trong đó LưS = Lư + Lá, Kưỵ = + 7?d
Lứ, Rá - điện cấm, điện trỏ cuộn kháng lọc một chiều;
Lư, Rư - điện cảm, điện trở động cơ quy đổi từ động cơ sang mạch một chiều, Lu = 2LS, Rư = 2/ỉs;
E - sức điện động động cơ đâ quy đổi sang mạch một chiều:
373”
E =---EoC0s If>.
ĩỉ
3V3
= jDpAfSR.--- ■ Au cos V'-w =KCM (6-35) ĩỉ
trong đó Pp - số đôi cực;
AfSR - h<5; cảm giữa stato và rôto;
7kt - dòng điện kích tìí.
Phương trình mômen trung bình động cơ:
M = Afc + Fu> + J----dw . (6-36) dí
Mc - mômen phụ tải;
F - hệ số ma sát;
J - mômen quán tính;
M - mômen trung bình của động cơ được tínhi
37T ’ '
Af = Pp — 2tfSR./ktcos Ý-d =*mdd (6-37)
ĩĩ
= Ae)
Sử dụng các phương trình (6-34) đến (6-37) ta thiết lập sơ đồ cáu trúc động cơ trên hình 6-32.
Hình 6-32. Sơ đồ cấu trúc hợp bộ NL - động cơ đồng bộ.
Các hàm truyỄn cơ bản khi Mc = 0.
U)(p)
w =.“T7= A-ô
ud(p) trong đó:
1 +— p +—- p2 A| 1 k2 k22
(6-38)
A ml Am
+ AmAe
+ Tụ
t A mAe
I
FRtíz + AmẴe
trong đo':
A,
trong đo* T.
_ Z—X w
w 2(p) =—
ôd(p)
w3(p) =
W ’ p
, r =— .T
> c _•
F
Ềm2
1 + TJ>
*1 1
— p +~~p2 Ề2 k22
(6-39)
(6-40)
*2
k
1
1
F
1 1 +
ư Às
b) Tồng hạp mạch diều chinh dòng điện,
Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện được trình bày trên hình 6-33. Trong đó
Wg(p) là hàm truyền bộ biến đổi, Wj(p) là hàm truyền khâu đo lường dòng'điện, ơj(z) là hàm truyẽn bộ điều chỉnh dòng điện, T| là thời gian cắt mẫu, ĩ là hảng số thời gian do sự trể của mạch tính, 0 là hầng số thời gian do sự không đồng bộ giữa Tị và Ta.
Việc chọn thời gian lấy mẫu Tỵ tùy thuộc vào yêu càu tác động nhanh và khả _________‘________ . '
năng của máy tính. Thường ngườỉ ta chọn Tị =— (n là só nguyên). Dối với vi xử lý thông thường n lấy bằng 1 đến 3, còn vi xử lý nhanh n = 6. Tuy vậy thời điểm lấy mẫu và thời gian Ti:i khổng phải bao giò cũng trùng pha với nhau phồi mất vài chu kỳ điều khiển thl ta mới đạt được sự đồng bộ vì vậy cần đưa thêm thời gian trễ 0.