Mô tả:
i
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
---------------------------NGUYỄN THỊ THU
ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP MÔMEN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
LUẬN VĂN THẠC SĨ
THÁI NGUYÊN - 2014
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
http://www.lrc-tnu.edu.vn/
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tên học viên
: Nguyễn Thị Thu
Sinh ngày
: 08 tháng 04 năm 1986
Học viên lớp cao học khoá 14 - Tự động hoá - Trƣờng Đại học Kỹ thuật công
nghiệp Thái Nguyên – Đại học Thái Nguyên.
Tôi xin cam đoan bản luận văn tốt nghiệp thạc sĩ: “Điều khiển trực tiếp
mômen động cơ không đồng bộ” do Tôi tự thiết kế dƣới sự hƣớng dẫn của thầy
giáo PGS.TS. NGUYỄN VĂN LIỄN.
Ngoài các tài liệu tham khảo đã dẫn ở cuối luận văn, Tôi đảm bảo
không sao chép các công trình khoa học hay thiết kế tốt nghiệp của ngƣời
khác.
Nếu có gì sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Tác giả luận văn
Nguyễn Thị Thu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
http://www.lrc-tnu.edu.vn/
iii
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo ở khoa Sau Đại học - Trƣờng
Đại học KTCN Thái Nguyên, cùng các giáo sƣ, phó giáo sƣ, tiến sĩ đã quan tâm
tổ chức chỉ đạo và trực tiếp giảng dạy khóa cao học của chúng tôi. Đặc biệt, tôi
xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hƣớng dẫn PGS.TS.Nguyễn Văn Liễn
ngƣời đã tận tình chỉ bảo và góp ý về chuyên môn cho chúng tôi trong suốt quá
trình làm luận văn.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn bạn bè, gia đình và đồng nghiệp - những
ngƣời đã luôn ủng hộ và động viên Tôi nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Tuy nhiên, do bản thân mới bắt đầu trên con đƣờng nghiên cứu đầy thách
thức, chắc chắn bản luận văn còn nhiều thiếu sót. Rất mong nhận đƣợc sự góp ý
của các thầy cô giáo và đồng nghiệp.
Tôi xin trân trọng cảm ơn!
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
http://www.lrc-tnu.edu.vn/
iv
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................................iii
MỤC LỤC ................................................................................................................................. iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT............................................................ vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .............................................................................................. viii
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ ....................................................................................... ix
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1 ................................................................................................................................ 3
MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ TRONG CÁC KHÔNG GIAN VÉCTƠ ................. 3
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ................................................ 3
1.1.1 Lịch sử ra đời của động cơ không đồng bộ ....................................................................... 3
1.1.2 Cấu tạo động cơ không đồng bộ ....................................................................................... 3
1.1.3 Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha .............................. 4
1.1.4 Ứng dụng, ƣu và nhƣợc điểm của động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha ................ 5
1.1.5 Mô hình toán học động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha ......................................... 5
1.2 MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ TRONG CÁC KHÔNG GIAN VÉCTƠ: ....... 10
1.2.1 Mô hình ba pha của động cơ không đồng bộ ................................................................. 10
1.2.2 Đại lƣợng véctơ không gian ............................................................................................ 16
1.2.3 Mô hình động cơ không đồng bộ trong các hệ tọa độ trực giao ..................................... 19
1.3 CHIẾN LƢỢC ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ .......................... 31
1.3.1 Giới thiệu chung .............................................................................................................. 31
1.3.2 Nguyên lý điều khiển điện áp tần số U/f .......................................................................... 34
1.3.3 Điều khiển véctơ .............................................................................................................. 38
1.3.4 Giới thiệu nguyên tắc điều khiển trực tiếp mômem (DTC) ............................................. 41
CHƢƠNG 2 .............................................................................................................................. 45
NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP MÔMEN ................................................................. 45
2.1 NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN ............................................................................................... 45
2.2 CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ...................................................................................................... 49
2.2.1 Sơ đồ DTC ...................................................................................................................... 49
2.2.2 Các bộ điều khiển trong sơ đồ ........................................................................................ 50
2.3 KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN .................................................................................................. 50
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
http://www.lrc-tnu.edu.vn/
v
2.4 LẬP BẢNG CHỌN VÉCTƠ ............................................................................................... 52
CHƢƠNG 3 .............................................................................................................................. 54
THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN ......................................................................................................... 54
3.1. THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN TỪ THÔNG STATOR .............................................................. 54
3.2. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MÔMEN ............................................................................ 54
3.3 MÔ HÌNH TOÁN HỌC ƢỚC LƢỢNG CÁC ĐẠI LƢỢNG PHẢN HỒI............................ 55
CHƢƠNG 4 .............................................................................................................................. 57
MÔ PHỎNG VÀ THÍ NGHIỆM ............................................................................................... 57
4.1. MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG:............................................. 57
4.1.1 Mô hình mô phỏng ........................................................................................................... 57
4.1.2 Cấu trúc các khối chi tiết trong sơ đồ ............................................................................. 58
4.2. ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG QUA THÍ NGHIỆM: ................................................................. 69
4.2.1. Các trang thiết bị trong phần thực nghiệm: ................................................................... 69
4.2.2. Kết quả thực nghiệm ....................................................................................................... 72
4.2.3. Đánh giá kết quả: ........................................................................................................... 73
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ......................................................................................................... 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 76
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
http://www.lrc-tnu.edu.vn/
vi
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
iri (t )
dòng điện rôto trên pha i.
ir
dòng điện pha rôto biểu diễn trên hệ toạ độ rôto.
'
r
i
isi (t )
dòng điện pha rôto biểu diễn trên hệ toạ độ stator.
dòng điện stato trên pha i.
is
dòng điện pha rôto biểu diễn trên hệ toạ độ stator.
'
s
i
Lm
Lr
dòng điện pha rôto biểu diễn trên hệ toạ độ rôto.
cảm kháng từ hoá của ba pha.
tổng cảm kháng của ba pha rôto.
Lr
Lr1
Lrm
Ls
tự cảm của ba pha rôto.
cảm kháng rò rôto.
cảm kháng từ hoá rôto.
tổng cảm kháng của 3 pha stator.
Ls
Ls1
Lsm
f
P
Rr
Rs
s
M
Te
Ts Tz
uri (t )
tự cảm của stator.
cảm kháng rò stator.
cảm kháng từ hoá stator.
tần số.
số đôi cực.
điện trở rôto.
điện trở stator.
hệ số trƣợt.
Mômen
hằng số thời gian của mômen điện từ.
hằng số thời gian trích mẫu.
điện áp rôto trên pha i.
ur
điện áp rôto rotor trên hệ toạ độ rôto.
'
r
u
usi (t )
điện áp rôto trên hệ toạ độ stator.
điện áp stato trên pha i.
us
điện áp stato trên hệ toạ độ stator.
'
s
u
e(t )
r
s
m
r
s
điện áp stato trên hệ toạ độ rôto.
sức phản điện động
góc pha giữa từ thông rôto so với trục ngang của hệ toạ độ stator
góc pha giữa từ thông stator so với trục ngang của hệ toạ độ stator.
góc lệch giữa rôto và stator.
góc rôto.
góc stator.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
http://www.lrc-tnu.edu.vn/
vii
ri
(t )
từ thông rò rôto trên trục toạ độ gắn với rôto.
r
'
r
si
từ thông rò trên cuộn rôto i.
(t )
s
'
s
từ thông rò rôto trên trục toạ độ gắn với stator.
từ thông rò trên cuộn stator i.
từ thông rò stator trên trục toạ độ gắn với stator.
từ thông rò stator trên trục toạ độ gắn với rôto.
CÁC CHỈ SỐ.
/
d /q
D/Q
m
r
ra, rb, rc
Ref
s
sA, sB, sC
x/ y
các thành phần hoành và tung trên hệ toạ độ gắn với rôto.
các thành phần hoành và tung rôto trên hệ toạ độ gắn với stator.
các thành phần hoành và tung stato trên hệ toạ độ gắn với rôto.
từ hoá.
rôto.
các pha của rôto.
tín hiệu đặt.
stator.
các pha của stator.
các thành phần tung và hoành trên hệ toạ độ bất kỳ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
http://www.lrc-tnu.edu.vn/
viii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
STT
Số hiệu
Nội dung
1
Bảng 2.1
Bảng chọn chung cho phƣơng pháp điều khiển
trực tiếp mômen
53
2
Bảng 2.2
Bảng chọn véctơ điện áp của nghịch lƣu
53
53
3
Bảng 2.3
Biến thiên từ thông và mômen ứng với các
véctơ điện áp sử dụng khi véc tơ từ thông ở vị
trí nhƣ hình 2.4b
4
Bảng 2.4
Bảng chọn các sector
61
5
Bảng 4.1
Thông số động cơ
68
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Trang
ix
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
ST
T
Số hiệu
CHƢƠNG 1
Nội dung
Trang
MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG
BỘTRONG CÁC KHÔNG GIAN VÉCTƠ
1
Hình 1.1
Sơ đồ thay thế động cơ không đồng bộ
6
2
Hình 1.2
Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ
8
3
Hình 1.4
Sơ đồ dây quấn tập trung của ĐK
11
4
Hình 1.5
Sơ đồ 3 pha quy đổi về stator của ĐK
13
5
Hình 1.6
Mô hình giải thích cách tính sức điện động rôto
14
6
Hình 1.7
Mô hình của điều khiển trong hệ tọa độ cực (a)
và các đại lƣợng véctơ (b).
15
7
Hình 1.8
Phân bố mật độ dòng điện khi chỉ có pha a có
dòng điện
16
8
Hình 1.9
Phân bố mật độ dòng điện tổng từ các dòng điện
pha ias, ibs, ics
17
9
Hình 1.10
Phân bố mật độ từ thông tổng từ các dòng stator
ở hình 1.6
18
Biểu diễn véctơ trên hệ trục αβ
20
10 Hình 1.11
11 Hình 1.12
12 Hình 1.13
13 Hình 1.14
Sơ đồ thay thế của động cơ không đồng bộ
trong hệ trục ,
Sơ đồ cấu trúc của động cơ trong hệ tọa độ ,
Mô hình trạng thái của điều khiển trong hệ tọa
độ ,
20
22
23
14 Hình 1.15
Biểu diễn véctơ không gian trong hệ trục d, q
24
15 Hình 1.16
Sơ đồ thay thế điều khiển trong hệ trục tọa độ d,
q
25
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
http://www.lrc-tnu.edu.vn/
x
16 Hình 1.17
Sơ đồ cấu trúc của ĐK trong hệ trục tọa độ dq
27
17 Hình 1.18
Biểu diễn véctơ không gian trong hệ trục gắn
với rôto (D,Q)
28
18 Hình 1.19
Sơ đồ thay thế điều khiển trong hệ tọa độ gắn
với rôto
29
19 Hình 1.20
Sơ đồ cấu trúc của điều khiển trong hệ tọa độ
gắn với rôto
30
20 Hình 1.21
Phân loại các phƣơng pháp điều khiển
32
21 Hình 1.22
Các dạng đặc tính
36
Các dạng đặc tính cơ động cơ không đồng bộ
22 Hình1.23a,b,c khi ta thay đổi tần số theo quy luật điều chỉnh U
và f
23 Hình 1.24
Sự tƣơng tự giữa điều khiển động cơ một chiều
và điều khiển véctơ
37
39
Điều khiển độc lập hai thành phần dòng điện:
24 Hình 1.25
39
mômen và kích từ
25 Hình 1.26
Sơ đồ hệ thống điều khiển tốc độ động cơ tựa từ
thông rôto.
40
26 Hình 1.27
Sơ đồ khối DTC
44
CHƢƠNG 2
27 Hình 2.1
NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP
MÔMEN
Biểu diễn các đại lƣợng trong hệ trục
gắn
với stator
47
28 Hình 2.2
Mô tả hàm đóng cắt mạch lực biến tần
48
29 Hình 2.3
Sơ đồ khối của DTC
49
30 Hình 2.4
Quỹ đạo véctơ từ thông Stator (a) và véctơ điện
áp sử dụng trong thời gian ∆t và từ thông tƣơng
ứng (b)
51
CHƢƠNG 3
THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN
31 Hình 3.1
Bộ điều khiển dải trễ hai mức
54
41 Hình 3.2
Bộ điều khiển dải trễ ba mức
54
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
http://www.lrc-tnu.edu.vn/
VUI LÒNG TẢI VỀ
ĐỂ XEM BẢN FULL
ĐẦY ĐỦ !
VUI LÒNG TẢI VỀ
ĐỂ XEM BẢN FULL
ĐẦY ĐỦ !
VUI LÒNG TẢI VỀ
ĐỂ XEM BẢN FULL
ĐẦY ĐỦ !
VUI LÒNG TẢI VỀ
ĐỂ XEM BẢN FULL
ĐẦY ĐỦ !
VUI LÒNG TẢI VỀ
ĐỂ XEM BẢN FULL
ĐẦY ĐỦ !
VUI LÒNG TẢI VỀ
ĐỂ XEM BẢN FULL
ĐẦY ĐỦ !
VUI LÒNG TẢI VỀ
ĐỂ XEM BẢN FULL
ĐẦY ĐỦ !
VUI LÒNG TẢI VỀ
ĐỂ XEM BẢN FULL
ĐẦY ĐỦ !
VUI LÒNG TẢI VỀ
ĐỂ XEM BẢN FULL
ĐẦY ĐỦ !
VUI LÒNG TẢI VỀ
ĐỂ XEM BẢN FULL
ĐẦY ĐỦ !
- Xem thêm -