Tu dong hoa

Chöông 1 T©B

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ

L1 L
L2 N
L3

Bộ xử lý
FOC

SCI ADC

Bộ điều khiển
PWM

I/O

QEP ADC

Hệ thống điều khiển số Trang 1/ 34

Chöông 1 T©B

usb Pha B

stator

usa Pha A
rotor

usc Pha C

Hình 1.1: Sơ đồ đấu dây và điện áp stator của ĐCKĐB ba pha.

B

A
N

C
&
Is Rs jXs &'
Ir R 'r jX’r

&
I Fe &
Im 1− s '
& Rr
Us s
RFe jXm

Mạch tương đương động cơ KĐB với tổn hao sắt từ

&
Is Rs jXs &'
Ir R 'r jX’r

&
Im
& Rm 1− s '
Us Rr
jXm s

Mạch tương đương của động cơ KĐB


Chöông 1 T©B

&
Is Rs jXs &'
Ir jX’r

&
Im
&
Us R 'r
jXm s

Mạch tương đương động cơ KĐB với dòng từ hoá

β
Im

o
e j120
r
ωs u s
B 2r
u sc
3 Re
usa α
A e j0
o
2r
u sa 2r
C 3 u sb
3

o
e j240

Hình 1.2: Vector không gian điện áp stator trong hệ tọa độ αβ.
jβ

usc r
Cuộn dây
pha B
usβ us

usb Cuộn dây
pha A α
0 usa = usα

Cuộn dây
pha C

r
Hình 1.3: Vector không gian điện áp stator u s và các điện áp pha.


Chöông 1 T©B


Chöông 1 T©B

R S1 S3 S5

Udc A
B
motor
C
N

S7 S2 S4 S6

n n

Hình 1.4: Sơ đồ bộ nghịch lưu ba pha cân bằng gồm 6 khoá S1→S6.


Chöông 1 T©B

A B

UAN UBN

Udc N

UCN

n C

Hình 1.5: Trạng thái các khoá S1, S3, S6 ON, và S2, S4, S5 OFF (trạng thái 110).
Đơn vị (Udc)
Va Vb Vc usa usb usc uab ubc uca U Deg us
S1 S3 S5 UAN UBN UCN UAB UBC UCA usα usβ
0 0 0 0 0 0 0 0 0 U0 U000
1 0 0 2/3 -1/3 -1/3 1 0 -1 U1 0o
1 1 0 1/3 1/3 -2/3 0 1 -1 U2 60 o
0 1 0 -1/3 2/3 -1/3 -1 1 0 U3 120 o
0 1 1 -2/3 1/3 1/3 -1 0 1 U4 180 o
0 0 1 -1/3 -1/3 2/3 0 -1 1 U5 240 o
1 0 1 1/3 -2/3 1/3 1 -1 0 U6 300 o
1 1 1 0 0 0 0 0 0 U7 U111
Bảng 1.1: Các điện áp thành phần tương ứng với 8 trạng thái của bộ nghịch lưu.

B

2/3Udc
r
u sb

r r r r
u sa u sa + u sb + u sc
A
r
us
r U1(100)
u sc

C
r
Hình 1.6: Vector không gian điện áp stator u s ứng với trạng thái (100).


Chöông 1 T©B

r r r
u sa + u sb + u sc
B
r
r
u sc us
r
U2(100)
u sb Udc

r
u sa A

C

r
Hình 1.7: Vector không gian điện áp stator u s ứng với trạng thái (110).

U3 (010) U2 (110)
CCW

U0 (000)
U4 (011) U1 (100)
U7 (111)

CW

U5 (001) U6 (101)

Hình 1.8: 8 vector không gian điện áp stator tương ứng với 8 trạng thái.
π
2 j( k −1)
Uk = U dc e 3
k = 1, 2, 3, 4, 5, 6. U0 và U7 là vector 0.
3
Up3 Up2

b

Up0 Up1
a
Up4 Trục usa
Up7

c

Up5 Up6

Hình 1.9: Các vector không gian điện áp pha stator.

Chöông 1 T©B

π
2 j( k −1)
Uk = U dc e 3
k = 1, 2, 3, 4, 5, 6. U0 và U7 là vector 0.
3

Hình 1.10: Các điện áp thành phần tương ứng với 6 trạng thái.
BC 2/3Udc

r
u bc
Uline 1

AB
r
u ab

CA
r
Hình 1.11: Vector không gian điện áp dây stator u line _ 1 ứng với trạng thái (100).


Chöông 1 T©B

Ud2

Ud3 Ud1

Ud0
Ud7 Trục uab

Ud4 Ud6

Ud5
Hình 1.12: Các vector không gian điện áp dây stator.
π
2 j( 2 k −1)
U line _ k = 3U dc e 6
k = 1, 2, 3, 4, 5, 6
3

U3 (010) U2 (110)
CCW

T2
us

U0 (000)
U4 (011) U1 (100)
T1
U7 (111)

CW

U5 (001) U6 (101)

Hình 1.13: Điều chế biên độ và góc vector không gian điện áp.
T1 T2 T
us = U1 + U 2 + 0 U 0 (U 7 )
TPWM TPWM TPWM
T0 ≈ TPWM – (T1 + T2)
với chu kỳ điều rộng xung: TPWM ≈ const
Tổng quát: us =a.Ux + b.Ux+60 + c.{U0, U7}


Chöông 1 T©B

Hình 1.14: Điều chế biên độ và tần số điện áp.

Hình 1.15: Dạng điện áp và dòng điện PWM sin.

jβ ωs
jq
r d
usβ us
dθ s
ωa =
dt
usd
usq
θs
α
0 usα

r
Hình 2.1: Chuyển hệ toạ độ cho vector không gian u s từ hệ tọa độ αβ sang hệ tọa
độ dq và ngược lại.


Chöông 2 T©B

ωa d
Cuoän daây ωs
jq pha B
fs
fsd

θa

fsq

0 Cuoän daây
pha A

Cuoän
daây pha C


Chöông 2 T©B

dφ r
jβ ωr = d
Cuoän daây ωs dt ω
jq pha B ∫ r ωr =ωa
isβ is r
ψr
isd

φr

isq θ
α
0 isα Cuoän daây
pha A

Truïc rotor

Cuoän
Truïc töø daây pha C
thoâng rotor

r
Hình 2.2: Biểu diễn vector không gian is trên hệ toạ độ từ thông rotor, còn gọi là hệ
toạ độ dq.


Chöông 2 T©B

jβ ωr d
Cuoän daây
jq pha B
r r r ω
us ψs
ωs is
r
ψr

ϕ
φr
φs
θ
α
0 Cuoän daây
pha A

Truïc rotor

Cuoän
Truïc töø daây pha C
thoâng rotor

r r
Hình 2.3: Vector không gian ψ s và ψ r trên hệ toạ độ dq.

Udc

Điều
khiển == Nghịch
3~ lưu

φr
a b c
isa
isα isd
isb 2= − jφ r
e
3 isβ isq

M pt (2.…) pt (2.…)
ĐC KĐB
3~

Hình 2.4: Đo giá trị vector không gian dòng điện stator trên hệ tọa độ dq.


Chöông 3 ©TCB

B

A
N

C
Cuộn dây
pha B
usb
isb
ω

rotor
stator
irA θ
Trục chuẩn
irB
isa Cuộn dây
irC pha A
usc usa

isc

stator
Cuộn dây
pha C

&
Is Rs jXs &'
Ir R 'r jX’r

&
I Fe &
Im 1− s '
& Rr
Us s
RFe jXm

Mạch tương đương động cơ KĐB với tổn hao sắt từ


Chöông 3 ©TCB

&
Is Rs jXs &'
Ir R 'r jX’r

&
Im
& Rm 1− s '
Us Rr
jXm s

Mạch tương đương của động cơ KĐB

&
Is Rs jXs &'
Ir jX’r

&
Im
&
Us R 'r
jXm s

Mạch tương đương động cơ KĐB với dòng từ hoá

is Rs Lσs Lσr ir

vs im Lm Rr
s

Rs is Lσs Lσr Rrr

*
vs
* im Lm ψ rr v rr
ψs

jωψ rr


Chöông 3 ©TCB

ω R L

Ikt I
Rkt
Ukt E = kE.Φkt.ω ≈ k.Ikt.ω U
Φkt

V (s) I (s) T (s) ω(s )
1 1
K .φ
Lus + R u Js + B
E (s)
TL (s )
K .φ


Chöông 4 ©TCB


Chöông 4 ©TCB

* ⎛ua ⎞
ψr i* + Δi sd yd u sd ⎜ ⎟ TL
sd
ĐCid ⎜ub ⎟
MTi – MTu ⎜ ⎟
ω* i* + Δi sq yq u sq BBĐ ⎝ u c ⎠ ω
r sq
ĐCiq Động cơ
–

⎛ia ⎞
⎜ ⎟
⎜i ⎟
i sd ⎝ b⎠
i sq CTĐi

ω* + Δω ω* + ωs θr
ĐCω r
∫
– +
ω ω


Chöông 5 ©TCB


Chöông 5 ©TCB

is Rs Lσs Lσr ir

vs im Lm Rr
s

ir
Rs Rσs Rσr

is
vs im Lm Rr

jωψ r


Chöông 5 ©TCB


Chöông 5


Chöông 6 ©TCB

Điều khiển vòng trễ:


Chöông 6 ©TCB

Điều khiển so sánh:


Chöông 6 ©TCB

ĐIỀU KHIỂN DÒNG TRONG HỆ QUY CHIẾU QUAY

ĐIỀU KHIỂN GIÁN TIẾP


Chöông 6 ©TCB


Chöông 7 ©TCB

Mô hình
ω thích nghi r
ˆ
ψ sω
(Ψ )× (Ψ )
rs rs r r sω
r s
is is ε
hệ pt (7.1) r r Ki ω
Kp +
r s
r Mô hình ψ s từ thông ước lượng pt (7.2)
uss
r
tham khảo


Chöông 7 ©TCB


Chöông 7 ©TCB

Đáp ứng mô phỏng:
120 120

100 100

toc do dat
80 toc do dap ung 80 toc do dat
toc do uoc luong toc do dap ung
(rad/s )

(rad/s)
toc do uoc luong
60 60
es t

es t
W

W
40 40

20
20

0
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
tim e (s )
tim e (s)

Hình 7..: Đáp ứng của bộ ước lượng tốc độ Hình 7..: Đáp ứng của bộ ước lượng tốc độ
với mô hình lý tưởng. với mô hình có sai lệch.

Đáp ứng trên hệ thực:


Tuaàn 13-14: Chöông 8 (6T) ©TCB

Xem bài giảng

Các công thức lượng giác:

α +β α −β
cos α + cos β = 2 cos cos
2 2
α +β α −β
cos α − cos β = −2 sin sin
2 2
α +β α −β
sin α + sin β = 2 sin cos
2 2
α +β α −β
sin α − sin β = 2 cos sin
2 2

1
cos α . cos β = [cos(α + β ) + cos(α − β )]
2
1
sin α . cos β = [sin (α + β ) + sin (α − β )]
2
1
sin α . sin β = − [cos(α + β ) − cos(α − β )]
2
1
cos α . sin β = [sin (α + β ) − sin (α − β )]
2

cos(α ± β ) = cos α . cos β m sin α . sin β
sin (α ± β ) = sin α . cos β ± cos α .sin β

cos(− α ) = cos α
sin (− α ) = sin α


Giới thiệu động cơ xoay chiều 3 pha
Giớ thiệ động
Giới thiệu chiề
chiều

BỘ ĐiỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
BỘ ĐiỀ KHIỂ ĐỘ
ĐiỀU KHIỂN ĐỘNG Vai trò của động cơ không đồng bộ 3 pha trong hệ
thống sản xuất
KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
ĐỒ
ĐỒNG BỘ Chuyển điện năng thành động năng
Sử dụng trong các hệ thống truyền động điện

Trình bày: Trần Công Binh

T©B
Xem file AVI

T©B 08/04/2009 1 T©B 2

Lắp đặt, kiểm tra, vận hành động cơ 3 pha
Lắp đặt, kiể tra, vận hành động
kiểm Giới thiệu động cơ xoay chiều 3 pha
Giớ thiệ động
Giới thiệu chiề
chiều

Chọn kiểu đấu dây, lắp đặt dây cấp nguồn Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ 3 pha
Nối Y 3 pha 3 dây Khi cấp nguồn 3 pha vào 3 cuộn dây Stator
Nối Y
Nối Δ Nối Δ
L1 động cơ sẽ chạy với tốc độ gần bằng 60*f/p
L2
L3
N

CB

U V W

M
~3

T©B 3 T©B 4

Giới thiệu bộ biến tần
Giớ thiệ bộ biế tầ
Giới thiệu biến tần Giới thiệu bộ biến tần
Giới thiệu biến tần

Bộ biến tần Bộ biến tần
Inverter

Dùng để điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha.
Sử dụng trong các hệ thống truyền động điện.
T©B 5 T©B 6

1


Bộ biến tần Chức năng của bộ biến tần
Dùng để điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha. Dùng để điều khiển tốc độ động cơ KĐB 3 pha
Điều khiển thay đổi tốc độ động cơ KĐB 3 pha
Ổn định tốc độ động cơ KĐB 3 pha
Khởi động mềm và dừng mềm động cơ
Hạn dòng khởi động
Bảo vệ quá tải, kẹt tải

T©B 7 T©B 8


Chức năng của bộ biến tần Chức năng của bộ biến tần
Dùng để điều khiển tốc độ động cơ KĐB 3 pha Dùng để khởi động mềm và dừng mềm động cơ
Điều khiển thay đổi tốc độ động cơ KĐB 3 pha
Ổn định tốc độ động cơ KĐB 3 pha
Khởi động mềm và dừng mềm động cơ
Hạn dòng khởi động
Bảo vệ quá tải, kẹt tải
Nâng cao chất lượng sản phẩm
Giảm hệ thống cơ (hộp số, rulo,…)
Tiết kiệm năng lượng,…

T©B 9 T©B 10


Chức năng của bộ biến tần Cấu trúc của bộ biến tần
Điều khiển ổn định tốc độ động cơ KĐB 3 pha Mạch động lực
Mạch điều khiển
Mạch giao tiếp, hiển thị, điều khiển, cài đặt
Vỏ, đầu nối dây, tản nhiệt,…

T©B 11 T©B 12

2


Nguyên lý hoạt động của bộ biến tần Nguyên lý hoạt động của bộ biến tần
Bộ nghịch lưu 3 pha (dùng SCR, BJT, MosFET, IGBT) Điều khiển động cơ dùng bộ biến tần

T©B 13 T©B 14


Thay đổi tần số và biên độ điện áp ngõ ra Các chế độ khởi động mềm và dừng mềm
Khởi
động mềm Dừng mềm

60 f
n≈
p

Ikđ ≈ Iđm
T©B 15 T©B 16


Các chế độ khởi động mềm và dừng mềm Đảo chiều không cần đảo pha

T©B 17 T©B 18

3


Biến tần có hồi tiếp tốc độ Biến tần có chế độ Sensorless
L1 L
L1 L L2 N
L2 N L3
L3

Bộ xử lý
Bộ xử lý
FOC
FOC

SCI ADC
SCI ADC
Bộ điều khiển
Bộ điều khiển

PWM
PWM
I/O
I/O

QEP ADC
QEP ADC

Vẫn điều khiển ổn định tốc độ
T©B 19 T©B 20


Tính toán thông số cài đặt Tính toán thông số cài đặt
Điện áp Thông số động cơ khác
Dòng điện Giới hạn tần số
cos ϕ Giới hạn dòng điện
Tần số Giới hạn điện áp
Công suất Thời gian tăng, giảm tốc
Tốc độ Chế độ có hồi tiếp tốc độ
Tốc độ cần điều khiển

T©B 21 T©B 22


Tính toán thông số cài đặt Biến tần cấp nguồn 1 pha
Điều khiển theo cấp tốc độ
Điều khiển thay đổi tốc độ liên tục
Điều khiển, giám sát từ xa
Nối mạng điều khiển

T©B 23 T©B 24

4


Phân loại biến tần Phân loại biến tần
Điều khiển vòng kín
Độ chính xác và ổn định của tốc độ
Nối mạng điều khiển từ xa
Chế độ bảo vệ Tốc độ đáp ứng
Mức độ gây nhiễu Thuật toán điều khiển

T©B 25 T©B 26

Lắp đặt, kiểm tra, vận hành
Lắp đặt, kiể tra, vận hành
kiểm
Giới thiệu biến tần bộ biến tần
bộ biế tầ
biến tần

Phân loại biến tần Lắp đặt bộ biến tần
Khả năng điều khiển hệ thống Lắp bộ biến tần vào nguồn điện

1 pha

3 pha

T©B 27 T©B 28

kiểm Lắp đặt, kiểm tra, vận hành
kiểm
bộ biến tần
bộ biế tầ
biến tần bộ biến tần
bộ biế tầ
biến tần

Lắp đặt bộ biến tần Lắp đặt bộ biến tần
Lắp bộ biến tần vào nguồn điện Lắp thiết bị giao tiếp, cài đặt

T©B 29 T©B 30

5

kiểm
bộ biến tần
bộ biế tầ
bộ biế tầ
biến tần

Vị trí, khoảng cách lắp đặt Cài đặt tối ưu chế độ điều khiển
Cách ly về điện Thông số động cơ
Chống ẩm Chế độ điều khiển
Cháy nổ Thông số điều khiển

T©B 31 T©B 32

kiểm
bộ biến tần
bộ biế tầ
bộ biế tầ
biến tần

Lắp tải, khởi động và vận hành có tải Lắp tải, khởi động và vận hành có tải
Kiểm tra đáp ứng tốc độ hệ thống Kiểm tra tốc độ hệ thống
Kiểm tra tần số, dòng điện, kiểm tra kết nối Kiểm tra quá dòng điện
Kiểm tra quá nhiệt, quạt làm mát, ổ trục, rung động,… Kiểm tra quá nhiệt, quạt làm mát, ổ trục, rung động,…

T©B 33 T©B 34

Phòng ngừa các hư hỏng thường gặp,
ngừ các
ngừa hỏng thườ
thường gặp, Phòng ngừa các hư hỏng thường gặp,
ngừ các
ngừa hỏng thườ
thường gặp,
sửa chữa, bảo trì và giải pháp bảo vệ
sửa chữ bảo trì và giả phá bảo vệ
chữa, giải pháp sửa chữa, bảo trì và giải pháp bảo vệ
sửa chữ bảo trì và giả phá bảo vệ
chữa, giải pháp

Phòng ngừa và sửa chữa các hư hỏng thường gặp Giám sát tình trạng, Phát hiện sớm sự cố, Bảo
Cài đặt sai lệch thông số vệ khi xảy ra hư hỏng
Động cơ quá tải, quá dòng, quá áp
Động cơ không khởi động được
Động cơ quá nhiệt

T©B 35 T©B 36

6

CHÂN THÀNH CẢM ƠN!
THÀ
THÀNH CẢ ƠN!
CẢM

Liên hệ:
Trần Công Binh
Tel. No: 0908 468 100
Email: tcbinh@hcmut.edu.vn
binhtc@yahoo.com
Website: www.dee.hcmut.edu.vn/~tcbinh

T©B

T©B 08/04/2009 37

7

Tu dong hoa

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Empfohlen

Empfohlen (20)

Tu dong hoa