Tổng hợp hệ điện THM TỔNG HỢP HỆ ĐIỆN CƠ I Ý nghĩa môn học - Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật lĩnh vực điện - điện tử - tin học năm gần đ ã làm thay đổi mạnh mẽ lĩnh vực truyền động điện tự động Đó l đời ngày hoàn thiện biến đổi công suất với kích th ước nhỏ gọn, tác động nhanh, dễ dàng ghép nối với mạch điều khiển Các hệ truyền động điện tự động ngày thường sử dụng nguyên tắc điều khiển véc tơ cho động xoay chiều Phần lớn mạch điều kh iển dùng kỹ thuật số với chương trình phần mềm linh hoạt, dễ dàng thay đổi cấu trúc, tham số luật điều khiển, làm tăng tính tác động nhanh, xác cao cho hệ truyền động đại áp dụng theo yêu cầu công nghệ sản xuất 1/96 Tổng hợp hệ điện THM CHƯƠNG I NGUYÊN TẮC CƠ BẢN KHI XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG 1.1 Khái niệm phân loại Mục tiêu hệ điều chỉnh tự động l đảm bảo giá trị yêu cầu đại lượng điều chỉnh mà không phụ thuộc vào tác động đại lượng nhiễu lên hệ điều chỉnh NL THĐ R BĐ M MX ĐL Hình 1.1 Cấu trúc chung hệ điều chỉnh tự động Máy sản xuất MX vận hành động M Trong trình làm việc thông số làm việc tốc độ quay, cường độ dòng điện, điện áp, tần số thu thập xử lý thiết bị đo lường (ĐL) đưa quay chở so sánh với tín hiệu đặt (THĐ) từ đ ược điều chỉnh (R) xử lý v điều chỉnh để đưa tới biến đổi (BĐ) thiết bị biến đổi lượng từ cung cấp cho động (M) Trong trình làm việc hệ thống chịu tác động nhiễu loạn (NL) nhiệt độ, độ ẩm, từ trường…làm gây sai lệch tín hiệu điều khiển ta phải tìm cách hạn chế ảnh hưởng nhiễu Khi xét nhiệm vụ chung hệ thống ta phân l àm ba loại: a) Hệ điều chỉnh tự động điều chỉnh t rì theo lượng đặt trước không đổi: Ví dụ trì tốc độ, mômen công suất không đổi b) Hệ điều chỉnh tuỳ động (hệ bám) l hệ điều chỉnh vị trí cần điều khiển theo lượng đạt trước biến thiên tuỳ ý Ví dụ điều khiển góc quay ăngten, rada cho tín hiệu thu rõ nét c) Hệ điều khiển chương trình - Thực chất hệ điều khiển vị trí đại lượng điều khiển lại tuân theo ch ương trình đặt trước Ví 2/96 Tổng hợp hệ điện THM dụ điều khiển quỹ đạo, tốc độ c cấu chuyển động máy công cụ CNC (Computer Numeric Control) 1.2 Những vấn đề chung thiết kế hệ điều chỉnh tự động Khi thiết kế hệ điều chỉnh tự động cần đảm bảo hệ thống thực tất yêu cầu đặt yêu cầu công nghệ, chất lượng tiêu kinh tế Khi tổng hợp hệ thống điều khiển người ta thường đưa ba loại: a) Tổng hợp chức thực đ ã biết cấu trúc tham số mạch điều khiển – Ta cần phải xác định luật điều khiển đầu v cho hệ đảm bảo chất lượng b) Tổng hợp tham số thực biế t cấu trúc hệ lượng tác động đầu vào hệ - Ta cần xác định tham số hệ điều khiển c) Tổng hợp cấu trúc tham số thực đ ã biết quy luật biến thiên lượng đầu vào phần tử hệ thống – Ta cần xác định cấu trúc hệ đặc tính tham số điều chỉnh 1.3 Độ xác hệ thống truyền động điện tự động chế độ xác lập tựa xác lập 1.3.1 Các hệ số sai lệch Xét hệ thống tự động điều chỉnh có cấu trúc tối giản nh hình R E C(t) Nn N1 e(t) C F0(p) TM R(t) - t Hình 1.2.a Cấu trúc hệ điều chỉnh tự động F0(p) Đặc – Hàm Hình 1.2.b tínhtruyền độ mạch hở TM - Thiết bị công nghệ R,r(t) – Tín hiệu điều khiển C,c(t) – Tín hiệu e = R – C Sai lệch điều chỉnh Ni – Các nhiễu loạn n C ( p )  F ( p ).R ( p )   Fi ( p ).N i ( p ) i 1 3/96 (1-1) Tổng hợp hệ điện THM F ( p)  F0 ( p )  F0 ( p ) (1-2) Fi(p) – Hàm truyền nhiễu loạn Xét loại tín hiệu điều khiển R(t) v nhiễu loạn N i(t) thoả mãn điều kiện Mclaurin sai lệch điều chỉnh e(t) = R(t) – C(t) e(t )  C R (t )  C1 dN (t ) dR (t ) d R (t ) d i R (t ) +  C2   C  C N N (t )  C1 N i i dt dt dt dt d i N n (t ) d i N (t )  Ci N1  C N n N n (t )  C1 N n  R(t ) d it d it (1-3) Như biết trước R(t) nhiễu loạn N i(t) bỏ qua thặng dư R(t) ta xác định sai lệch e(t) tính số C C0 - Hệ số sai lệch vị trí C1 - Hệ số sai lệch tốc độ C2 - Hệ số sai lệch gia tốc Một hệ thống xác tuyệt đối l hệ có hệ số sai lệch Fe ( p )  F ( p) M ( p)   R ( p )  F0 ( p ) N ( p ) (1-4) Nếu đem chia đa thức M(p) cho đa thức N(p) th ì ta có cách viết hàm sai lệch sau: Fe ( p )  (C  C1 p  C p   C i p i ) R ( p ) C  limFe ( p ) p 1  C1  lim   Fe ( p )  C  p 0 p    C  lim  p 0 p    Fe ( p )  C  C1 p   … 1 C i  lim  i p 0 p    i 1  Fe ( p )   C k p k   k 0  4/96 (1-5) Tổng hợp hệ điện THM Cũng tính hệ số sai lệch tín hiệu điều khiển nhờ h àm truyền hệ thống tín hiệu điều khiển F ( p)  F0 ( p ) C ( p)  R ( p )  F0 ( p ) R( p)  C ( p) FR ( p )    F ( p) R( p) (1-6) Có thể viết hàm truyền dạng tỷ số đa thức F ( p)  b0  b1 p  b2 p   bm p m m  n  a1 p  a p   a n p n (1-7) Sử dụng công thức (1-5) ta có C = – b0 C = a – C0 a – b C2 = a2 – C1a1 – C0a2 – b2 ………………… i 1 C i = a i – C0 a i – b i – C y 1 y  y Chú ý:Nếu thông số b = 1; b i = ai; am = bm tất sai lệch 1.3.2 Tiêu chuẩn sai lệch a) Tiêu chuẩn tích phân bình phương sai lệch(ISE)(Intesral Square Error) - Chất lượng hệ thống đánh giá tích phân sau:  e (t )dt (1-8) Nếu thay cận không xác định thời gian hữu hạn T đủ lớn cho t > T e(t) đủ nhỏ đến mức bỏ qua - Hệ thống tối ưu hệ thống làm cho tích phân cực tiểu - Có thể áp dụng tiêu chuẩn ISE cho loại tín hiệu vào xác định Ví dụ loại nhảy cấp đơn vị cho loại tín hiệu vào xác định theo phương pháp thống kê dùng phương pháp giải tích lẫn phương pháp thực nghiệm để tính tích phân (1-8) 5/96 Tổng hợp hệ điện THM - Nếu coi cực tích phân hữu hạn T thời giá trị tích phân ISE từ đến T tổng diện tích giới hạn trục ho ành đồ thị e2(t) - Tiêu chuẩn ISE coi trọng sai lệch lớn v xem nhẹ sai lệch nhỏ Tức coi trọng sai lệch đầu QTQĐ v ì sai lệch sau QTQĐ không xét đến tiêu chuẩn áp dụng phù hợp cho hệ thống có công suất lớn cần tính thời điểm độ ban đầu ISE T1 T2 Hình 1.3.Tiêu chuẩn tích phân bình phương sai lệch(ISE) b) Chuẩn tích phân tích số thời gian giá trị tuyệt đối sai lệch(ITAE)(Intesral of Time Absolute Error) T  e(t ) t.dt 0 (1-9) Nhận xét: Tiêu chuẩn ITAE không coi trọng sai lệch ban đầu QTQĐ lại quan tâm đến trình sau QTQĐ Trong thực tế người ta thiết kế theo chuẩn ITSE tích phân tích số thời gian với bình phương hàm sai lệch   t.e (t ).dt 0 (1-10) 1.3.3 Hệ thống hữu sai - hệ bậc không - Hàm truyền hệ điều chỉnh có dạng m F0 ( p )  k  (1  Ti p ) i 1 n  (1  Tk p ) k 1 * Hệ thống vô sai cấp - Hệ bậc Nếu hàm truyền hệ thống hở có dạng 6/96 (1-11) Tổng hợp hệ điện THM k v (1  T1 p )(1  T2 p ) p (1  T1 p )(1  T2 p ) ' F0 ( p )  ' (1-12) Tương ứng ta có hàm truyền hệ thống kín k v (1  T1 p )(1  T2 p ) ' F ( p)  ' k v (1  T1 p )(1  T2 p ) p (1  T1 p )(1  T2 p ) ' ' (1-13)  ( Ti ) p  b2 p  = 1  (   Ti ' ) p  a p  kv ' Hệ số sai lệch vị trí là: C0  b0  a   0 b0 (1-14) Hệ số sai lệch tốc độ là: C1 = a1 – b1 = 1/kv Kết luận: Sai lệch hệ thống không phụ thuộc v độ lớn tín hiệu điều khiển mà phụ thuộc vào đạo hàm Phản ứng hệ thống vô sai cấp với tín hiệu v khác nhau: R(t) R(t) C(t) R(t) = Const e  R(t) = k1t e  R(t)  k k v C(t) R (t )    k1t  k t e  7/96 k kv  2.k t Tổng hợp hệ điện THM * Hệ thống vô sai cấp hai - Hệ bậc hai - Xét hệ hở có hàm truyền k a (1  T1 p )(1  T2 p ) p (1  T1 p )(1  T2 p ) ' F0 ( p )  (1-15) ' Hàm truyền hệ thống kín tương ứng với phản hồi đơn vị  ( Ti ) p  ( Ti Ti ) p  b3 p  F ( p)  1  ( Ti ' ) p  (   Ti ' ) p  a p  ka ' ' Các hệ số sai lệch: C = a – b0 = C = a – b1 = C2 = a2 – b2 = 1/ka KL: Khi hệ thống ổn định sai lệch phụ thuộc vào đạo hàm từ cấp hai trở lên tín hiệu vào Hệ thống cấp hai thường sử dụng thiết bị tuỳ động R(t) C(t) R(t) R (t )    k1t  k t C(t) e  R (t )  kt e   1.3.4 Bù sai lệch tĩnh hệ hữu sai N1 R Nn k (1  T1 p )(1  T2 p ) (1  T1 p )(1  T2 p )(1  T3 p ) F0(p) K2 TM C 8/96 Hình 1.4.Bù sai lệch hệ hữu sai k2 ka Tổng hợp hệ điện THM  k   k  k    Ti '  p    Ti 'T j'  p   k k z   k k z    k k z  F ( p)  k k   Ti  k k z  Ti ' p   T iT j  Ti 'T j' p   k k z  k k z     (1-16) Hệ số sai lệch tĩnh(sai lệch vị trí) nếu: k   k2    k k z k (1-17) Qua công thức tính k hệ có hai thành phần phản hồi: - Phản hồi âm với hệ số = - Phản hồi dương với hệ số 1/k Chính thành phần phản hồi dương bù sai lệch tĩnh Tín hiệu đầu vào hệ thống e(t) = R(t) – kz C(t) Khi R(t) = k = const ch ế độ xác lập ta có C(t) = k sai lệch e = k1/k Khác với hệ vô sai cấp sai lệch tĩnh lại phụ thuộc v biên độ tín hiệu điều khiển Trong số trường hợp cụ thể biên độ tín hiệu k lớn làm bão hoà phần tử hệ thống F0(p) Ta chọn thông số hệ tr ên cho hệ số sai lệch tốc độ C triệt tiêu Thoả mãn điều kiện b = a1 k  Ti   Ti  k k z  Ti ' Thay giá trị kz ta có T i ' '   Ti 1.3.5 Bù sai lệch tĩnh, sai lệch tốc độ sai lệch gia tốc hệ vô sai cấp - Xét hệ thống vô sai cấp nối tiếp với hệ gọi khâu điều chỉnh có hàm truyền Fa ( p )  Ta'  Ta p  9/96 Tổng hợp hệ điện THM Trong mạch phản hồi có hàm truyền sensor vị trí T ' p 1 Fz ( p )  T p 1 Giả thiết hệ ổn định ta có hàm truyền hệ F ( p)  C ( p )  b1 p  b2 p   bm p m  m  n R ( p )  a1 p  a p   a n p n Ta tính b1   Ti '  Ta  T b2   Ti 'T f'  T  T ' i  TTa' a1   Ti '  Ta  T '  ' a   Ti 'T j'  Kv  T Kv  Ta  T   Ta'  Ti '  T  Ti '  Ta'T ' i - Hệ thống thoả mãn điều kiện vô sai cấp 1: C0 = - Để đảm bảo hệ số sai lệch tốc độ C = phải thoả mãn điều kiện b = a1 T = T’ + 1/K v - Để hệ đạt hệ số sai lệch gia tốc C = điều kiện hệ cần phải thoả mãn điều kiện b = a2 VD với hệ có T’ = T i '  Ta   Ti Ta  ' 10/96 kv Tổng hợp hệ điện Is  THM rdm  Tr2 s2  Fi ( s ) LM L2M  s I s2 M  K M FM ( s ) I s2 2 Rr   s I r (3.89) (3.90) Trong mô hình có nhiều khâu phi tuyến phức tạp, tuyến tính hoá phương trình áp dụng chuẩn tối ưu để thiết kế điều chỉnh tuyến tính Hàm Fi(ωs) thay khâu khuyếch đại đ ơn giản: Fi ( s )  K Fi  I sdm  sdm (3.91) Tuyến tính hoá biểu thức tính mômen động c ơ: M  M M  s   s s I s 2 M   s1Tr  I s1 s   s21Tr2 I s1 s1 M  B I s   s21Tr2 M L2m   s21Tr2  I s1 A 2 s Rr   s1Tr  82/96  Tổng hợp hệ điện THM ki  pTi U d Rω Ri KF  U U s T s Kb R 1  pTp  A B M  k  pT JP _  MC Hình 3.36.Cấu trúc điều chỉnh tù thông bỏ qua số thời gian điện từ Khảo sát ổn định hệ thống biến tần - động không đồng a) Biến tần nguồn áp Sơ đồ phần mạch lực bién tần nguồn áp bao gồm : Cuộn kháng hạn chế CK - Chỉnh lưu CL - Mạch lọc Lf, Cf - Nghịch lưu độc lập NL - Động không đồng rôto lồng sóc ĐK Từ sơ đồ ta viết quan hệ đại l ượng mạch dòng điện chiều: U d  ( R f  pL f ) Ld  U    U1  (i d i1 )  PC f  Trong đó: (3.93) Ud, id – Giá trị trung bình điện áp, dòng điện chỉnh lưu; U1, i1 – Giá trị trung bình điện áp, dòng điện nghịch lưu; Rf - Điện trở mạch lọc Nếu không tính đến tượng trùng dẫn coi nghịch lưu áp nguồn điện áp ba pha kiểu nhảy cấp , điện áp biểu diễn dạng chuỗi Fourier mặt phẳng phức Ví dụ với góc dẫn van 180o thì: 83/96 Tổng hợp hệ điện THM  2U Us   (1) n (1 n )et e  n    6n  (3.94) Khi chuyển vị hệ thống điện áp ba pha hệ toạ độ [x , y] ta tính điện áp thành phần là: 2U 2  (1  cos(6 e t )  cos(12 e t )     35 143  2U 12   ( sin(6 e t )  sin(12 e t )    35 143 U sx  U sy (3.95) Tổng trở tương đương biến đổi: R f  pL f  Ks  i ( p )  sx  pR f C f  p L f C f   U sx ( p)   Z f ( p)i sx ( p)  (3.102)  ( p ).V  Z i (3.103) U sx ( p)  M ( p)  LM I Z 1  ( p) 0  0    V   LM I syo  Lr I ryo    L I  L I r sxo  M sxo   (3.104) i sx ( p)  i ( p) sy  i   irx ( p)     i ( p )  ry  I   I ryo I rxo I syo  I sxo   Rs  pLs  Z f ( p)   Ls pLM   LM     L R  pL  L pL s s s M M  Z  pLM   s LM Rr  pLr   s Lr     s LM pLM  s LM .Rr  pLr  84/96 (3.105) (3.106) (3.107) Tổng hợp hệ điện THM Trong biểu thức (3.104) định nghĩa h àm truyền G(p) ta có sơ đồ khối tuyến tính hoá hệ sau: M C - JP  M G ( p) Hình 3.39 Sơ đồ tuyến tính hoá hệ biến tần - động Tính chất ổn định hệ thống kín đánh giá thông qua đặc tính tần số hàm truyền hệ hở: F0 ( p)  G ( p) Jp (3.108) b) Biến tần nguồn dòng Ở biến tần nguồn dòng tụ lọc C f = coi nguồn dòng lý tưởng dòng điện stato rôto hệ trục toạ độ oxy là: isx  0  i    sy pL  sL R pL  sL M e M r r e r    =  irx        sL pL   sL R pL e M M e M r      iry  0  (3.109) M   LM isx iry Nếu dòng điện stato có dạng hình chữ nhật với độ rộng 120° biên độ Id thành phần dòng điện hệ trục [x , y] dạng phân tích chuỗi Fourier là: 85/96 Tổng hợp hệ điện THM  cos(6 e t )   35   2 i sy  I d ( sin(6 e t )    35 i sx  I d (1  Với giả thiết phân tích biến tần nguồn áp ta coi chế độ xác lập:  Id  IR    isy   isx  Tuyến tính hoá hệ phương trình (3.109) ta được:  M   LM I Ro.iry  I ryo iR  Khi ta tính hàm truyền G(p) hình 3.39 là: pLr ( LM Lryo  Lr Lrxo )  Rr ( LM Lryo  Lr Lrxo )  0 s0 L2r Lryo 3 (3.111) G ( p)   LM I Ro p L2r  p.2 Lr Rr  Rr2  02 s02 L2M 3.7.5 Điều chỉnh trực tiếp mômen a Nội dung phương pháp Điều chỉnh trực tiếp mô men động c không đồng phương pháp mà việc phối hợp điều khiển biến tần v động không đồng chặt chẽ Logic chuyển mạch biến tần dựa tr ên trạng thái điện tử động mà không cần đến điều chế độ rộng xung áp biến tần 86/96 Tổng hợp hệ điện Md Điều khiển ψ M có trễ THM Bit M ASIC LOGIC Bit ψ Ψd = Chuyển mạch tối ưu Bit đk ∆M Ψ M ui ω Mô hình động cơ: s1,s2, s3 Tính đại lượng ωe Is Nhận dạng thông số Hình 3.56 Điều khiển trực tiếp mômen ĐK - Bộ điều chỉnh có trễ với logic chuyển mạch tối ưu, mô hình động cho phép tính toán nhanh xác giá tr ị thực mô men động c tốc độ quay rôto từ thông stato với tín hiệu v dòng điện pha động giá trị tức thời điện áp chiều - Logic chuyển mạch tối ưu cho nghịch lưu để xác định chu kỳ điều khiển (25 μs) thực mạch điện tử chuy ên dụng (ASIC) Thông tin trạng thái khoá bán dẫn lực (S 1, S2, S3) dùng để tính véc tơ điện áp stato - Điều khiển trực tiếp mômen dựa tr ên lý thuyết điều khiển trường định hướng máy điện không đồng , đại lượng điện từ mô tả véc tơ: Véc tơ từ thông, véc tơ dòng điện véc tơ điện áp biểu diễn hệ toạ độ stato - Kỹ thuật điều khiển trực tiếp mômen nh sau: Logic chuyển mạch khoá bán dẫn lực thực việc tăng hay giảm mômen giá trị tức thời từ thông stato điều chỉnh cho mômen 87/96 Tổng hợp hệ điện THM động đạt giá trị mong muốn Véc t từ thông lại điều chỉnh nhờ điện áp cung cấp cho nghịch l ưu Hay nói cách khác logic chuyển mạch tối ưu xác định cho ta véc tơ điện áp tối ưu tuỳ thuộc vào sai lệch mômen, Biên độ véc tơ từ thông stato tính đến chọn logic chuyển mạch 88/96 Tổng hợp hệ điện THM CHƯƠNG IV HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG C Ơ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 4.1 Khái niệm chung - Hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động đồng ba pha chiếm ưu với giải công suất lớn từ v ài trăm W đến hàng MW - Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động đồng xuất phát từ biểu thức: us  Trong đó: 2 f s pp (4.1) fs - Tần số nguồn cung cấp; pp - Số đôi cực 4.2 Mô tả toán học động đồng ba pha - Giả thiết mạch từ động chưa bão hoà cuộn dây stato pha đối xứng, tham số động c không thay đổi, ta dùng phép biến đổi tuyến tính Park Tất tr ình điện từ động biểu diễn hệ trục toạ độ d, q (stato) D, Q (rôto) Đối với mạch stato: d d   q   dt  d q U q  Rs i q   d   dt U d  Rs i d  (4.2) Đối với mạch kích từ U k  R k 1i k  dk1 dt Đối với mạch cuộn dây khởi động: 89/96 (4.3) Tổng hợp hệ điện THM d Q   dt   d D  U D  RD i D  dt  U Q  RQ iQ  (4.4) CSCAN HINH 6.1 page 324 - Phương trình mômen động M  d iq  q id (4.5) - Phương trình động học M J d  MC dt (4.6) - Phương trình từ thông   L i (4.7) Trong đó:   L  d i d  q i q  k i k  D i D  Q i Q d L   i L L q L kd L L D L L Qq dk kt 90/96 d D Dk L L L D L KD qQ 0 L Q Tổng hợp hệ điện THM Trong đó: *) Ld, Lq, Lkt, LD, LQ điện cảm toàn phần theo trục L dD, LDd, Ldk, Lkd; *) LqQ, LQq, LkD, LDk, hỗ cảm trục 4.3 Động đồng chế độ xác lập Từ hệ phương trình mô tả toán học (4.2) đến (4.7) thay toán tử đạo h àm d/dt = 0, đồng thời gần đúng, bỏ qua điện trở stato (R s = 0) ta nhận phương trình chế độ xác lập: U d  U s sin( )   I q X q (4.8) U q  U s cos( )  E  I d X d (4.9) I q  I s cos(   ) (4.10) I d  I s sin(   ) (4.11) Thành phần dòng phản kháng I tm  I q sin( )  I d cos( ) M  X d  xq U E cos( )  s (1  sin ( )) Xd Xd xq SCAN HINH 6.2 & 6.3 page 326 Trong đó: θ – Góc lệch pha điện áp sức điện động; φ - Góc lệch pha dòng điện điện áp; ψ - Góc lệch pha dòng điện sức điện động 91/96 (4.12) Tổng hợp hệ điện THM 4.5.Truyền động điều chỉnh tốc độ động c đồng dùng biến tần nguồn áp L V1 D1 V3 D3 V5 D5 V6 D6 V2 D2 Đo vị trí C V4 D4 + ĐB - Hình 4.4 Mạch lực truyền động động c đồng dùng biến tần nguồn áp Trong đó: V1 -> V6 tranzito công suất tiristo GTO ; D1 -> D6 diode ngược Trong trường hợp góc dẫn van 1800, điện áp dây 1200 Tuỳ thuộc vào tính chất tải động (cảm kháng hay dung kháng) mà biến tần làm việc với chuyển mạch cưỡng hay chuyển mạch tự nhiên Trên hình 4.5.a đồ thị dòng điện , điện áp khoảng dẫn dòng van diode ứng với trường hợp động mang tính chất tải cảm (thiếu kích từ φ>0) Khi động kích từ dòng điện vượt trước điện áp φ < 0, van thực chuyển mạch tự nhi ên hình 4.5.b Mômen động tính theo công thức: M  Trong đó: 3p E.U sin( ) X d M – Mômen trung bình; p - Số đôi cực động cơ; 92/96 (4.13) Tổng hợp hệ điện THM Xd- Điện kháng trục dọc x d = ωLd; E - Sức điện động động cơ; E = CФ(i).ω; U1 – Thành phần điều hoà bậc 1; U1 = K0 U0 θ – Góc lệch pha sức điện động E điện áp U1 Khi điều chỉnh tốc độ động ta có hai trường hợp: a) Điện áp U0 = const Tỷ số E/X d = const kích từ không đổi M Như mômen động tính bằng: M K sin( )  θ M phụ thuộc vào tốc độ ω góc lệch pha θ ω Hình 4.6 Đặc tính động U0 = const kích từ không đổi b) Điện áp U0 điều chỉnh cho tỷ số U 0/ω = const kích từ không đổi Khi mômen động phụ thuộc vào góc θ đặc tính hệ truyền động điều chỉnh U ω/ω = const M θ ω Hình 4.7 Đặc tính động Uω/ω = const kích từ không đổi 93/96 Tổng hợp hệ điện THM 4.6 Hệ truyền động động đồng với biến đổi tần số nguồn dòng chuyển mạch tự nhiên C L N L Ld Đo vị trí + ĐB - Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý mạch lực hệ truyền động BBĐ động đồng dùng biến tần nguồn dòng chuyển mạch tự nhiên Trong mạch lực hệ bao gồm: Chỉnh lưu tiristo (CL) Cuộn cảm lọc (L d) Nghịch lưu (NL) Để đảm bảo NL làm việc chế độ chuyển mạch tự nhi ên, động phải chế độ kích từ Khi NL thực chất chỉnh lưu làm việc chế độ nghịch lưu bị động với điện áp động cơ, mạch nghịch lưu phần tử chuyển mạch 94/96 Tổng hợp hệ điện THM 4.6.1 Quá trình chuyển mạch LdRd a ia T1 T3 T5 Ud b c Ib T4 T6 T2 T1 T2 T3 T4 T5 T6 Hình 4.9 a) Nguyên lý làm việc nghịch lưu, b)Thứ tự dẫn tiristo Trên hình 4.9 mô hình miêu t ả nguyên lý làm việc nghịch lưu NL Gồm hai nhóm van: Nhóm anot chung (T 1, T3, T5) nhóm catot chung (T 4, T6, T2) Góc dẫn van 1200 điện, thứ tự dẫn van theo cặp T – T2; T2 – T3; T3 – T4; T4 – T5; T5 – T6; T6 – T1 Trong chu kỳ điện áp động có lần chuyển mạch Do dòng điện vượt trước điện áp, nên chuyển mạch: tiristo mở điện áp có chiều thuận (+) anôt; ( -) catôt; tiristo bị khoá, điện áp có chiều ngược (+) catôt; (-) anôt; Vì cần phải có tín hiệu 95/96 ic Tổng hợp hệ điện THM đồng với sức điện động điện áp động c Từ mạch phát xung phát xung mở sớm góc so với điện áp động c Việc tạo tín hiệu đồng dùng mạch đo vị trí rôto đo trực tiếp điện áp động c 96/96 [...]... p 2  8Ts3 p 3 1.4.3 Tổng hợp các bộ điều chỉnh theo nhiễu loạn R(p) xđ _ P(p) 1 1  4Ts p S0(p) S 0 ( p) X Hình 1.12.Tổng hợp bộ điều chỉnh theo nhiễu loạn Trong đó: P(p) - Nhiễu loạn Khi T1 >> Ts ==> coi S 0(p) là hệ vô sai cấp 1 và bộ điều chỉnh sẽ là PI và theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng ta có R( p)  T1 1  4Ts p  2 k1 8Ts p Hàm truyền của hệ theo nhiễu loạn l à S 0 ( p) R( p)S 0 ( p) X ( p)... gần đúng có thể coi hệ kết quả có hàm truyền dạng quán tính F ( p)  1 1  2 2 1  2  p 1  2  p  2  p đường nét đứt trong hình 1 4,3% Y(t) X=1(t) ±2% 0.63 Hình 1.9 Đặc tính quá độ của hệ thống 2T1 4,7T1 8,4T1 t 1.4.2 Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu đối xứng - Tiêu chuẩn này thường áp dụng để tổng hợp các bộ điều chỉnh dạng trong mạch có yêu cầu vô sai cấp cao hoặc bộ điều chỉnh theo quan điểm nhiễu... 1  T1 p Hàm truyền mạch kín F ( p)  k1  kT 0p 1  T1 p   k1 1 1 kT 0 kT T p  0 1 p 2 K1 K1 Để F(p) = F MC(p) thì kT0 = 2T1k1 F ( p)  1 1  2T1 p  2T12 p 2 Nếu hệ có cấu trúc như (1-14) thì theo trên chuẩn modun tối ưu và bộ điều chỉnh có cấu trúc PI thì hàm truyền của nó có dạng: 1 R ( p)  1  T2 p 2k1 T1 p 4,3% Y(t) X=1(t) ±2% Hình 1.9 Đặc tính quá độ của hệ thống 2T1 4,7T1 8,4T1 15/96... phụ thuộc vào cấu trúc của trạng thái  Dạng phổ biến của phương trình trạng thái D  U x B Ax  x A C Y   x  A.x  B.U   y  C.x  D.U Trong đó các phần tử của ma trận A là aij đây là các biến theo đầu ra mà không phải là hằng số 1.4 Tổng hợp các mạch vòng điều chỉnh kiểu nối cấp dùng phương pháp hàm chuẩn tối ưu 1.4.1 Tiêu chuẩn modun tối ưu - Đối với một hệ thống kín, khi tần số tiến đến vô... đối với giải tần thấp nhất hàm truyền phải đạt được điều kiện 13/96 Tổng hợp hệ điện cơ THM F ( jw)  1 F(jw) Hình 1.6 Đặc tính tần số w X(t) 4,3% ±2% Hình 1.7 Đặc tính quá độ 4,7  8,4  t Hàm chuẩn theo tiêu chuẩn modun tối ưu là hàm có dạng: FMC ( p )  1 1  2  p  2 2 p 2 Tiêu chuẩn modun tối ưu hiệu chỉnh lại đặc tính tần số chỉ ở v ùng tần số thấp và trung bình và không bảo đảm trước được... sai số do phép chuyển đổi gây ra phải nhỏ h ơn sai số của thiết bị đo đại lượng liên tục - Trong nhiều trường hợp độ dài từ chỉ cần 10 bit ==> sai số sẽ là y 1 1   10  0,001 y m N ym 2  1 Ngoài ra theo định lý shanon thì độ dài từ lớn nhất bị hạn chế bởi tốc độ chuyển đổi và bởi tần số lấy mẫu 22/96 Tổng hợp hệ điện cơ R Luật điều chỉnh THM u* D T HD us S(p) Y A D Y* A Hình 1.16.Cấu trúc mạch điều... mẫu, xử lý tín hiệu và đưa tín hiệu ra Tín hiệu tương tự y(t) qua chu kỳ trích mẫu T qua bộ chuyển đổi A/D > tín hiệu đưa đến bộ xử lý trung tâm CPU tại đó nó đ ược so sánh với với đầu vào và được xử lý theo luật điều chỉnh đ ã chọn -> qua bộ D/A và gửi tới phần lưu giữ tín hiệu HD -> S(p) -> tín hiệu liên tục của hệ thống y(t) - Giá trị của tác động điều chỉnh đ ưa ra máy tính tại thời điểm lấy mẫu thứ... chức năng tích phân tín hiệu xung x *(t) giữa hai thời điểm lấy mẫu kế tiếp nhau ( Cho ra một hằng số ) 25/96 Tổng hợp hệ điện cơ THM x*(t) = δT(t) x(t) Trong đó δT(t) là một chuỗi xung đơn vị Cách khác: Coi bộ lấy mẫu là bộ điều chế với đầu vào là tín hiệu điều chế x(t) và chuỗi xung đơn vị là sóng mang δT(t) Lấy mẫu δT(t) x*(t) x(t) Điều chế -4T -2T 0 2T 4T  Có  δT(t ) = k   δ(t - kT) Trong đó:... 1) TI  2 i 0  T   T TD  q  K ( 1   ) 0  2T2 T  T 2TD  q   K ( 1  2  ) 1 T T 2   T q2  K D T  (1 -47) Khi cho T D =0 ta có biểu diễn gián đoạn của luật điều chỉnh kiểu PI k èm theo các quan hệ sau: - Phương trình sai phân của luật điều chỉnh u(k) = u(k-1) + q0e(k) + q 1e(k-1) (1-48) - Hàm truyền trong không gian toán tử Z Ví dụ 1.5.2 Cho một hệ thống điều chỉnh có h àm truyền