Thuyết trình Điều khiển động cơ không đồng bộ

Click to edit Master title style Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 06/04/2010 ‹#› ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Nhóm thực hiện : TRẦN VĂN MẠNH TRẦN XUÂN MẠNH PHAN MINH THUẬN ĐINH QUANG PHÁP NGUYỄN VĂN THẮNG HOÀNG VĨNHLONG Động cơ không đồng bộ có 2 loại : Roto lòng sóc Roto dây quấn Sơ đồ thay thế động cơ không đồng bộ Phương trình đặt tính cơ M = ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP STATOR Sơ đồ nguyên lý và đặt tính cơ Mạch lực của hệ thống khởi động mềm gồm 3 cặp thyristor đấu song song ngược cho 3 pha . Vì mô men động cơ tỉ lệ với bình phương điện áp, dòng điện tỉ lệ với điện áp, mômen gia tốc và dòng điện khởi động được hạn chế thông qua điều chỉnh trị số hiệu dụng của điện áp. Quy luật điều chỉnh này trong khi khởi động và dừng nhờ điều khiển kích α, mở 3 cặp thyristor song song ngược. Như vậy, hoạt động của bộ khởi động mềm hoàn toàn dựa trên việc điều khiển điện áp khi khởi động và dừng, tức là trị số hiệu dụng của điện áp là thay đổi.Nếu dừng động cơ, mọi tín hiệu kích mở thyristor bị cắt và dòng điện dừng tại điểm qua không kế tiếp của điện áp nguồn..Nhờ chức năng dừng mềm mà điện áp động cơ được giảm từ từ trong khoảng từ 1 đến 20 giây tuỳ thuộc vào yêu cầu. Điện áp ban đầu cho dừng mềm Ustop = 0,9Un và điện áp cuối quá trình vào khoảng 0,85 điện áp ban đầu. Thời gian ramp điện áp tới 1000 giây cùng điện áp đầu và cuối quá trình dừng mềm đặt theo chương trình Như vậy, thực chất dừng mềm là cố ý kéo dài quá trình dừng bằng cách giảm từ từ điện áp nguồn cung cấp vào động cơ. Nếu trong quá trình dừng mà có lệnh khởi động, thì quá trình dừng này lập tức bị huỷ bỏ và động cơ được khởi động trở lại. Ưu điểm: Hiệu suất cao vì tổn hao công suất trong bộ biến đổi không đáng kể so với các bộ biến đổi liên tục Độ chính xác cao cũng như ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường. Chất lượng điện áp tốt hơn so với các bộ biến đổi liên tục Kích thước gọn nhẹ. Nhược điểm: Cần có bộ lọc đầu ra, do đó làm tăng quán tính của bộ biến đổi khi làm việc trong hệ thống kín Tần số đóng cắt lớn sẽ tạo ta nhiễu cho nguồn cũng như các thiết bị điều khiển NhËn xÐt Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p chØ thÝch hîp víi truyÒn ®éng mµ m«men t¶i lµ hµm t¨ng theo tèc ®é nh­ : qu¹t giã , b¬m ly t©m .Cã thÓ dïng biÕn ¸p tù ngÉu ,®iÖn kh¸ng hoÆc bé biÕn ®æi b¸n dÉn lµm ®iÖn ¸p xoay chiÒu . Trong ®ã v× lý do kü thuËt vµ kinh tÕ mµ bé ®iÒu ¸p kiÓu van b¸n dÉn lµ phæ biÕn h¬n c¶ . Điều khiển điện trở phụ rôto a) Sơ đồ nguyên lý; b)Phương pháp điều chinht; c,d) Các đặc tính Trªn h×nh vÏ a) tr×nh bµy s¬ ®å nguyªn lý ®iÒu chØnh tr¬n ®iÖn trë m¹ch r«to b»ng ph­¬ng ph¸p xung . §iÖn ¸p ur ®­îc chØnh l­u bëi cÇu ®i«t CL , qua ®iÖn kh¸ng läc L ®­îc cÊp vµo m¹ch ®iÒu chØnh gåm ®iÖn trë R0 nèi song song víi kho¸ b¸n dÉn T1 .Kho¸ T1 sÏ ®­îc ®ãng ng¾t mét c¸ch chu kú ®Ó ®iÒu chØnh gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn trë toµn m¹ch . Ho¹t ®éng cña kho¸ b¸n dÉn t­¬ng tù nh­ trong m¹ch ®iÒu chØnh xung ¸p mét chiÒu . Kho¸ T1 ®ãng , ®iÖn trë R0 bÞ lo¹i ra khái m¹ch , dßng ®iÖn r«to t¨ng lªn . Kho¸ T1 ng¾t ®iÖn trë R0 l¹i ®­îc ®­a vµo m¹ch , dßng ®iÖn r«to gi¶m .Víi tÇn sè ®ãng ng¾t nhÊt ®Þnh , nhê cã ®iÖn c¶m L mµ dßng ®iÖn r«to coi nh­ kh«ng ®æi vµ ta cã gi¸ trÞ ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng Re trong m¹ch .Thêi gian ng¾t : tn = T – t® . nÕu ®iÒu chØnh tr¬n tû sè gi÷a thêi gian ®ãng t® vµ thêi gian ng¾t tn ta ®iÒu chØnh tr¬n ®­îc gi¸ trÞ ®iÖn trë trong m¹ch r«to . Re = R0 + R0 = R0 ¦u ®iÓm Cã tèc ®é phÊn cÊp Tèc ®é ®iÒu chØnh nhá h¬n tèc ®é c¬ b¶n Tù ®éng ho¸ trong ®iÒu chØnh ®­îc dÔ dµng H¹n chÕ ®­îc dßng më m¸y Lµm t¨ng kh¶ n¨ng më m¸y cña ®éng c¬ khi ®­a ®iÖn trë phô vµo m¹ch r«to C¸c thao t¸c ®iÒu chØnh ®¬n gi¶n Gi¸ thµnh vËn hµnh , söa ch÷a thÊp Nh­îc ®iÓm: Tæn thÊt n¨ng l­îng lín Tèc ®é æn ®Þnh kÐm øng dông §©y lµ ph­¬ng ph¸p sö dông réng r·i, mÆc dï kh«ng kinh tÕ l¾m . Th­êng ®­îc sö dông trong c¸c hÖ thèng lµm viÖc ng¾n h¹n hay ng¾n h¹n lÆp l¹i vµ dïng trong c¸c hÖ thèng cã yªu cÇu tèc ®é kh«ng cao nh­ cÇu trôc,c¬ cÊu n©ng, cÇn trôc , thang m¸y vµ m¸y xóc... Điều khiển động cơ bằng biến tần Khái niệm : Biến tần là thiết bị biến đổi điện áp xoay chiều của lưới điện thành điện áp xoay chiều có tần số khác với tần số của lưới. Phân loại: Biến tần có 2 loại - Biến tần trực tiếp - Biến tần gián tiếp Ở đây ta xét phần biến tần gián tiếp CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNGBIẾN TẦN CHỈNH LƯU MẠCH LỌC NGHỊCH LƯU U1 f1 U2 f2 Mạch điều khiển Nguyên lý hoạt động Trong biÕn tÇn nµy ,®iÖn ¸p xoay chiÒu ®Çu tiªn ®­îc chuyÓn thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu nhê m¹ch chØnh l­u sau ®ã qua mét bé läc (lọc các thành phần xoay chiều) råi míi ®­îc biÕn ®æi trë l¹i thµnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu víi tÇn sè f2 .ViÖc biÕn ®æi n¨ng l­îng hai lÇn nµy lµm gi¶m hiÖu suÊt biÕn tÇn .Nh­ng bï l¹i lo¹i biÕn tÇn nµy cho phÐp thay ®æi dÔ dµng tÇn sè cña f2 kh«ng phô thuéc vµo f1 trong mét d¶i réng c¶ trªn vµ d­íi f1 v× tÇn sè ra chØ phô thuéc vµo m¹ch ®iÒu khiÓn Phương pháp điều khiển Giá trị điện áp đầu ra biến tần có thể được điều chỉnh bởi điều chỉnh biên độ điện áp 1chiều bằng chỉnh lưu thyristor, điều chỉnh thời gian đóng ngắt các van T1….T6, hoặc điều khiển nghịch lưu theo phương pháp điều chế độ rộng xung PWM. Phương pháp PWM được sử dụng nhiều trong các hệ biến tần công suất nhỏ do có ưu điểm nổi bật là vừa điều chỉnh được biên độ điện áp vừa làm “ sin hoá” điện áp đầu ra biến tần. Với số lượng xung có độ rộng thích hợp phương pháp PWM có thể làm triệt tiêu các thành phần sóng hài bậc cao. BIẾN TẦN NGUỒN ÁP Sơ đồ khối mạch vòng hở điều rộng xung PWM Bộ nghịc lưu Nguồn AC Chỉnh lưu Khâu hạn chế dòng Hồi tiếp dòng Transistor và R hãm đn Tín hiệu tần số f và V của biến tần được tạo theo quy luật V = Kf + V0 Khâu tạo trễ nhằm để tạo tốc độ DC biến thiên kịp thời với sự thay đổi của tốc độ đặt, tránh dao động khi tốc độ biến thiên. BIẾN TẦN NGUỒN ÁP Sơ đồ khối mạch vòng kín PI: khâu hiệu chỉnh tốc độ, làm sai số xác lập tốc độ bằng 0. Khâu tạo hàm dựa trên tốc độ trược và dòng stator để giử từ thông qua khe hở không khí la không đổi. Hai khâu này để tạo ra dòng I1* Tần số f đưa ra được hiệu chỉnh sao cho tốc độ thực bằng tốc độ đặt V* = Vf+ V0 Nếu tín hiệu f > fđm thì điện áp ra sẽ giữ cố định và bằng mức điện áp cho phép lớn nhất của bộ biến tần Khâu hạn chế dòng dùng để hạn chế dòng cung cấp từ bộ biến tần không vượt quá mức cho phép định trước BIẾN TẦN NGUỒN DÒNG Các thông số tính toán ở chế độ tần số định mức E= Xm.Im BIẾN TẦN NGUỒN DÒNG Quan hệ giữa I1(ωsl) BIẾN TẦN NGUỒN DÒNG Khi hoạt động với tần số định mức, do điểm làm việc của động cơ thường ở trên đoạn không ổn định của đặc tính cơ do vậy hệ thống bắt buộc phải là hệ thống điều khiển vòng kín. BIẾN TẦN NGUỒN DÒNG Tín hiệu sai số tốc độ đưa đến khâu hiệu chỉnh PI và khâu hiệu chỉnh tốc độ trượt(ở đây khâu hiệu chỉnh tốc độ trượt được cài đặt ở một mức định trước). Sau khi cộng gộp tín hiệu tốc độ trượt và tín hiệu tốc độ thực, hệ thống xác định tần số ra của biến tầng.đồng thời khâu đk từ thông sẽ lấy tín hiệu tốc độ trượt ở ngõ vào và tạo ra tín hiệu Id* đưa tới bộ đk bộ chỉnh lưu, để tạo ra dòng chỉnh lưu tương ứng để chắc chắn rằng động cơ làm việc với từ thông không đổi. Khi sai số tốc độ >0 thì ωsl dương, hệ thống được gia tốc đến khi đạt được tốc độ yêu cầu. Khi sai số tốc độ <0 thì ωsl âm, hệ thống làm việc ở chế độ hãm tái sinh và giảm tốc đến tốc độ yêu cầu. BIẾN TẦN NGUỒN DÒNG Ưu điểm hạn chế được dòng ngắn mạch qua hai khóa ở mức cực đại khi xảy ra hiện tượng hai khóa trong mọt nhánh cùng dẫn( do kích nhầm hay chuyển mạch) biến tần nguồn dòng có thể làm việc ở chế độ hãm tái sinh Hạn chế So với bộ biến tần nguồn áp thì khi mất nguồn lưới thì biến tần nguồn dòng không thể hoạt đông ở chế độ hãm động năng được. Do sự dụng cuộn kháng nên làm chậm đáp ừng quá độ của hệ thống hơn so với bộ biến tần nguồn áp. Khó áp dụng được kỹ thuật PWM để điều khiển đóng cắt các khóa bán dẫn. Cồng kềnh khi sự dụng nguồn cung cấp là dc Không thể sự dụng truyền động cho nhiều động cơ. Dải điều chỉnh tần số thấp hơn so với của nguồn áp. ¦u ®iÓm Ngµy nay, biÕn tÇn gi¸n tiÕp ®­îc sö dông kh¸ phæ biÕn v× cã thÓ ®iÒu chØnh tÇn sè vµ ®iÖn ¸p ra trong ph¹m vi kh¸ réng .H¬n n÷a víi sù øng dông ®iÒu khiÓn sè nhê kü thuËt vi xö lý vµ dïng van lùc lµ c¸c lo¹i trasisto ®· cho phÐp ph¸t huy tèi ®a c¸c ­u ®iÓm cña biÕn tÇn lo¹i nµy .V× vËy ®a sè c¸c biÕn tÇn hiÖn nay lµ biÕn tÇn cã kh©u trung gian mét chiÒu . Nh­îc ®iÓm : c¬ b¶n cña biÕn tÇn gi¸n tiÕp lµ hiÖu suÊt thÊp ( v× qua hai lÇn biÕn ®æi ) . C«ng suÊt còng nh­ kÝch th­íc cña bé biÕn ®æi lín .NÕu dïng van thyristo vÉn cã mét sè khã kh¨n nhÊt ®Þnh khi gi¶i quyÕt vÊn ®Ò kho¸ van .