2 I HC THI NGUYấN TRNG I HC K THUT CễNG NGHIP LUN VN THC S K THUT NGHIấN CU H TRUYN NG IN BIN TN - NG C XOAY CHIU S DNG BIN TN GểC PHN T LI CAM OAN Tụi l Bựi Th Thanh Huyn, hc viờn lp cao hc K10 T ng Hoỏ niờn khoỏ 2007-2009 sau hai nm hc v nghiờn cu, c s giỳp ca cỏc thy cụ giỏo v c bit l TS Trn Xuõn Minh, thy giỏo hng dn tt nghip ca tụi, Ngnh: T NG HểA Mó s: 605260 Hc viờn: BI TH THANH HUYN Ngi hng dn khoa hc: TS.TRN XUN MINH tụi ó i n cui chng ng kt thỳc khoỏ hc thc s Tụi ó quyt nh chn ti tt nghip l: "Nghiờn cu h truyn ng in bin tn ng c xoay chiu s dng bin tn gúc phn t" Tụi xin cam oan õy l cụng trỡnh nghiờn cu ca riờng tụi Cỏc s liu, kt qu lun l hon ton trung thc v cha tng c cụng b bt k cụng trỡnh no khỏc Nu cú tụi xin chu hon ton trỏch nhim Tỏc gi lun DUYT BAN GIM HIU KHOA T SAU I HC NGI HNG DN HC VIấN Bựi Th Thanh Huyn Ts Trn Xuõn Minh Bựi Th Thanh Huyn THI NGUYấN - 2009 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn MC LC Trang Trang bỡa ph Li cam oan Mc lc Danh mc cỏc ký hiu v ch vit tt Danh mc cỏc bng Danh mc cỏc hỡnh v, th M U CHNG - TNG QUAN V H THNG TRUYN NG IN BIN TN - NG C XOAY CHIU 1.1 Cỏc h thng truyn ng in dựng ng c xoay chiu 1.1.1 Gii thiu chung 1.1.2 Cỏc phng phỏp iu chnh tc ng c khụng ng b 1.1.3 Cỏc phng phỏp iu chnh tc ng c ng b 1.1.4 H thng iu tc bin tn - ng c xoay chiu 1.2 S lc v cỏc b bin tn dựng dng c bỏn dn cụng sut 1.2.1 Bin tn trc tip (xoay chiu - xoay chiu) 1.2.2 B bin tn giỏn tip 1.3 Bin tn bn gúc phn t 1.3.1 Cỏc tn ti ca cỏc b bin tn thụng thng 1.3.2 Bin tn bn gúc phn t (bin tn 4Q) CHNG - NGHIấN CU CHNH LU TCH CC PWM PHC V CHO BIN TN BN GểC PHN T 2.1 t 2.2 Cu to v nguyờn lý lm vic ca bin tn ngun ỏp bn gúc phn t dựng chnh lu PWM 2.3 Mụ t toỏn hc chnh lu PWM 2.3.1 Mụ t in ỏp u vo chnh lu PWM 2.3.2 Mụ t toỏn hc chnh lu PWM h ta pha 2.3.3 Mụ t toỏn hc chnh lu PWM h ta c nh - 2.3.4 Mụ t toỏn hc chnh lu PWM trờn h ta quay d q 2.3.5 Tớnh toỏn cụng sut chnh lu PWM 2.4 Phm vi v gii hn tham s ca chnh lu PWM 2.4.1 Gii hn cc tiu ca in ỏp mt chiu 2.4.2 Gii hn giỏ tr in ỏp trờn in cm 2.5 c lng cỏc i lng vector c bn 2.5.1 c lng vector in ỏp u vo 2.5.2 c lng vector t thụng o 2.6 Phng phỏp iu khin chnh lu PWM 2.7 Cu trỳc iu khin chnh lu PWM nh hng theo vector in ỏp 2.7.1 Cu trỳc iu khin chnh lu PWM nh hng theo vector in ỏp S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn 7 11 13 13 13 14 15 15 16 16 19 25 25 27 29 29 30 33 34 35 36 37 38 39 39 39 41 41 42 46 47 http://www.lrc-tnu.edu.vn da vo dũng in (VOC) 47 2.7.2 Cu trỳc iu khin chnh lu PWM theo VFOC 49 2.8 Cu trỳc iu khin chnh lu PWM theo phng phỏp trc tip cụng sut DPC 50 2.8.1 c lng cụng sut theo vector in ỏp 52 2.8.2 c lng cụng sut theo vector t thụng o 53 2.8.3 c im c bn ca iu khin trc tip cụng sut DPC cho chnh lu PWM 54 2.8.4 B iu khin cụng sut 55 2.8.5 La chn phõn vựng vector v bng úng ct 57 2.8.6 T hp vector in ỏp 58 CHNG - NGHCH LU IU KHIN VECTOR V CU TRC H TRUYN NG IN BIN TN Q - NG C KHễNG NG B BA PHA 60 3.1 Mụ hỡnh toỏn hc trng thỏi ng ca ng c khụng ng b ba 60 pha 3.1.1 Mụ hỡnh toỏn hc nhiu bin ca ng c khụng ng b ba pha 60 3.1.2 Phộp bin i ta v ma trn chuyn i 69 3.1.3 Mụ hỡnh toỏn hc ng c khụng ng b trờn h ta quay pha bt k 81 3.1.4 Mụ hỡnh toỏn hc ng c in khụng ng b trờn h ta c nh pha 82 3.1.5 Mụ hỡnh toỏn hc ng c khụng ng b trờn h ta quay ng b pha 83 3.1.6 Mụ hỡnh toỏn hc ca ng c khụng ng b theo nh hng t trng trờn h ta quay ng b pha (h ta MT) 83 3.2 Bin tn giỏn tip vi nghch lu iu khin vector 85 3.2.1 Mụ hỡnh ng c mt chiu tng ng ca ng c khụng ng b 86 3.2.2 í tng v cu trỳc h thng iu khin vector 87 3.2.3 Phng trỡnh c bn iu khin vector 88 3.2.4 Mụ hỡnh quan sỏt t thụng rotor 89 3.3 Mụ H truyn ng bin tn 4Q - K 91 3.3.1 S ca h truyn ng bin tn 4Q K 91 3.3.2 S nguyờn lý phn mch lc ca h bin tn 4Q - K 91 3.3.3 Khi iu khin chnh lu PWM 92 3.3.4 Khi iu khin nghch lu ỏp dng nguyờn lý iu khin vector 94 CHNG - Mễ PHNG H TRUYN NG IN BIN TN 4Q NG C KHễNG NG B BA PHA 97 4.1 Mụ phng c tớnh lm vic ca chnh lu PWM 97 4.1.1 Xõy dng chng trỡnh mụ phng chnh lu PWM 97 4.1.2 Cỏc kt qu mụ phng chnh lu PWM 99 4.2 Mụ phng h truyn ng Bin tn 4Q-ng c khụng ng b ba pha 100 4.2.1 Xõy dng s mụ phng h truyn ng phn mm Matlab 100 4.2.2 Kt qu mụ phng 103 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Kt lun v kin ngh 107 Ti liu tham kho 108 l A B C a b c M2 T2 M1 T2 L L L Ld Lq cos C K DPC f FOC i(t), i iA, iB, iC ia, ib, ic idc IL iLa,b,c DANH MC CC Kí HIU V CH VIT TT Gúc pha ca vector chun Gúc lch gia trc cun dõy rotor v stator pha A Gúc pha iu khin phn chnh lu PWM Gúc pha ca vector ỏp ngun phn chnh lu PWM Gúc pha gia dũng in v ỏp, gúc lch gia trc M v trc Tn s gúc ca in ỏp xoay chiu ba pha cp cho ng c Tn s gúc in ỏp li in cp cho b chnh lu Tc gúc ca t thụng stator so vi stator Tc gúc ca t thụng rotor so vi rotor T thụng stator pha A T thụng stator pha B T thụng stator pha C T thụng rotor pha A T thụng rotor pha B T thụng rotor pha C Thnh phn trc M (d) ca vector t thụng rotor Thnh phn trc T (q) ca vector t thụng rotor Thnh phn trc M (d) ca vector t thụng stator Thnh phn trc T (q) ca vector t thụng stator Vector t thụng o Thnh phn trc ca vector t thụng o trờn h trc to - Thnh phn trc ca vector t thụng o trờn h trc to - Thnh phn trc d ca vector t thụng o trờn h trc to d-q Thnh phn trc q ca vector t thụng o trờn h trc to d-q H s cụng sut c bn T in ng c khụng ng b ba pha iu khin trc tip cụng sut (vit tt ca Direct Power Control) Tn s iu khin ta t trng (vit tt ca Field Oriented Control) Giỏ tr dũng in tc thi Dũng ba pha A, B, C cun dõy stator Dũng ba pha a, b, c cun dõy rotor Giỏ tr dũng in mt chiu Vector dũng in li Dũng ba pha A, B, C ca li in xoay chiu phn chnh lu PWM S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn iL iL iLd iLq iM1 iT1 I j J Lm1 Lt1, Lt2 M Mc Mt Mm Mmax np P p(t), p Thnh phn trc ca vector dũng in li trờn h trc to - Thnh phn trc ca vector dũng in li trờn h trc to - Thnh phn trc d ca vector dũng in li trờn h trc to d-q Thnh phn trc d ca vector dũng in li trờn h trc to d-q Thnh phn trc M (d) ca vector dũng stator ng c Thnh phn trc q ca vector dũng stator ng c Giỏ tr hiu dng ca dũng in mt pha ng c n v o Mụ men quỏn tớnh Giỏ tr in cm; h cm cc i cun dõy stator ng c in cm tn cun dõy stator v rotor Mụ men, mụ men ng c Mụ men cn tỏc ng lờn trc ng c (mụ men ti) Mụ men in t ng c Mụ men nh mc Mụ men cc i S ụi cc t ca ng c Cụng sut tỏc dng Cụng sut tỏc dng tc thi PWM q(t), q Q R s S Sa,Sb,Sc t T iu ch rng xung (vit tt ca Pulse Width Modulation) Cụng sut phn khỏng tc thi Cụng sut phn khỏng in tr Toỏn t Laplace Cụng sut biu kin Trng thỏi úng ct ca b bin i Giỏ tr thi gian tc thi Chu k Vector in ỏp t vo ng c Súng hi bc nht in ỏp u nghch lu ca bin tn Thnh phn trc M ca vector in ỏp t vo ng c trờn h trc to M- T Thnh phn trc T ca vector in ỏp t vo ng c trờn h trc to M- T Vector in ỏp li Thnh phn trc ca vector in ỏp li trờn h trc to - Thnh phn trc ca vector in ỏp li trờn h trc to - Thnh phn trc d ca vector in ỏp li trờn h trc to d - q Thnh phn trc q ca vector in ỏp li trờn h trc to d - q Vector in ỏp vo b chnh lu PWM Thnh phn trc ca vector in ỏp u vo b chnh lu trờn h trc U U1 uM1 uT1 UL uL uL uLd uLq Us us S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn us usd usq Udc Va, b, c VFOC VOC W, Wt 4Q to - Thnh phn trc ca vector in ỏp u vo b chnh lu trờn h trc to - Thnh phn trc d ca vector in ỏp u vo b chnh lu trờn h trc to d - q Thnh phn trc q ca vector in ỏp u vo b chnh lu trờn h trc to d - q in ỏp mt chiu in ngun ba pha cp cho ng c iu khin nh hng t thụng o (vit tt ca Virtual Flux Oriented Control) iu khin ta theo in ỏp li (vit tt ca Voltage Oriented Control) Nng lng, nng lng in t Bn gúc phn t (vit tt ca Four (4) Quater) DANH MC CC BNG Bng B.2.1: Bng úng ct cho DPC vi b iu khin hai mc, 12 vựng vector 57 Bng B.2.2 : S tng gim p, q theo U 58 DANH MC CC HèNH V V TH Hỡnh 1.1 Thit b bin tn trc tip (xoay chiu - xoay chiu) Hỡnh 1.2: S nguyờn lý b bin tn trc tip Hỡnh 1.3: th in ỏp u ca thit b bin tn xoay chiu-xoay chiu hỡnh sin. Hỡnh 1.4: Súng hi bc nht dũng, ỏp trờn ti v cỏc ch lm vic ca cỏc khõu bin tn trc tip Hỡnh 1.5: Thit b bin tn giỏn tip Hỡnh 1.6: B bin tn giỏn tip cú khõu trung gian mt chiu Hỡnh 1.7: B bin tn iu khin vector Hỡnh 1.8: Cỏc b lc gim súng hi bc cao ( l ch s súng hi) Hỡnh 1.9: Dp nng lng bng in tr Rh mch mt chiu Hỡnh 1.10: S dng thờm b nghch lu mc song song ngc vi b chnh lu tr nng lng v li in xoay chiu Hỡnh 2.1: S bin tn bn gúc phn t dựng chnh lu PWM Hỡnh 2.2a S thay th mt pha b chnh lu tớch cc PWM Hỡnh 2.2 b th vector tng quỏt ca b chnh lu Hỡnh 2.2 c th vector b chnh lu PWM vi h s cụng sut bng Hỡnh 2.2 d th vector b chnh lu PWM vi h s cụng sut bng -1 (nghch lu) Hỡnh 2.3a: th vector in ỏp c bn iu khin s chuyn mch cỏc khoỏ bỏn dn Sa, Sb, Sc Hỡnh 2.3b: Cỏc trng thỏi chuyn mch ca chnh lu PWM S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn 17 17 18 18 20 21 24 25 26 26 30 31 31 31 31 32 33 http://www.lrc-tnu.edu.vn Hỡnh 2.4: th vector in ỏp, dũng in chnh lu PWM h to v d-q Hỡnh 2.5: Cu trỳc mụ hỡnh toỏn hc chnh lu PWM trờn h to ba pha Hỡnh 2.6: Mụ hỡnh toỏn hc chnh lu PWM trờn h to - Hỡnh 2.7: Mụ hỡnh toỏn hc chnh lu PWM trờn h to d-q Hỡnh 2.8: th vector in ỏp chnh lu PWM Hỡnh 2.9a: Gii hn lm vic in ỏp ca chnh lu PWM Hỡnh 2.9b: Gii hn lm vic in ỏp ca chnh lu PWM Hỡnh 2.10: Mụ hỡnh ng c o v th vộc t t thụng o vi chnh lu PWM Hỡnh 2.11: Quan h gia in ỏp v t thụng o vi dũng cụng sut ca chnh lu PWM Hỡnh 2.12: S cu trỳc nhn dng vộc t t thụng o Hỡnh 2.13: Cỏc phng phỏp iu khin chnh lu PWM Hỡnh 2.14: H truyn ng ng c xoay chiu - bin tn dựng chnh lu PWM vi cỏc phng phỏp iu khin Hỡnh 2.15: Cu trỳc iu khin chnh lu PWM theo VOC Hỡnh 2.16: Cu trỳc cỏc mch vũng iu khin chnh lu PWM theo VOC Hỡnh 2.17: Cu trỳc cỏc mch vũng iu khin chnh lu PWM theo VFOC Hỡnh 2.18: Cu trỳc iu khin chnh lu PWM theo DPC Hỡnh 2.19: Khõu c lng cụng sut v in ỏp Hỡnh 2.20: Khõu c lng p, q theo vector L Hỡnh 2.21: S bin thiờn giỏ tr cụng sut tc thi Hỡnh 2.22: B iu khin cụng sut Hỡnh 2.23: Phõn vựng vector cho phng phỏp iu khin DPC Hỡnh 2.24: Bin i vector in ỏp Hỡnh 3.1: S cu trỳc iu khin nhiu bin ca ng c khụng ng b Hỡnh 3.2: S cu trỳc iu khin h thng iu tc bin tn ca ng c khụng ng b nhiu bin Hỡnh 3.3: Mụ hỡnh vt lý ng c khụng ng b pha Hỡnh 3.4: Mụ hỡnh vt lý ng c in mt chiu hai cc: F- cun dõy kớch t, A - cun dõy rotor, C- cun dõy bự Hỡnh 3.5: Mụ hỡnh vt lý cỏc cun dõy ng c in xoay chiu, mụ hỡnh tng ng v mụ hỡnh ng c in mt chiu Hỡnh 3.6: V trớ vector khụng gian ca h to pha v pha cựng vi sc t ng cun dõy Hỡnh 3.7: H to c nh v h to quay pha v vector khụng gian sc t ng Hỡnh 3.8: S cu trỳc bin i ta ng c khụng ng b: 3/2) Bin S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn 34 35 37 38 39 40 41 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 55 56 57 59 61 61 62 69 71 74 78 http://www.lrc-tnu.edu.vn 11 i pha/2 pha; VR) Bin i quay ng b; ) Gúc gia trc M v M U trc (trc A) 86 Hỡnh 3.9: í tng cu trỳc h thng iu khin vector 87 Tớnh cp thit ca ti Hỡnh 3.10: Mụ hỡnh quan sỏt t thụng trờn h to quay hai pha theo nh hng t trng 90 Trong cụng nghip rt nhiu mỏy sn xut yờu cu phi iu chnh tc Hỡnh 3.11: S h truyn ng in bin tn 4Q - K 91 ng c truyn ng vi phm vi rng v cht lng iu chnh tt Vi s i Hỡnh 3.12: S nguyờn lý phn lc h truyn ng bin tn bn gúc phn t dựng chnh lu PWM - ng c khụng ng b ba pha 92 v phỏt trin ca h truyn ng iu chnh tc ng c khụng ng b ba pha Hỡnh 3.13: Cu trỳc iu khin chnh lu PWM theo VOC 93 bng phng phỏp thay i tn s ngun cp cho mch stator nh cỏc b bin tn ó Hỡnh 3.14: Cu trỳc nghch lu iu khin vector nh hng t thụng gii quyt c rt nhiu m thc t sn xut yờu cu Tuy nhiờn cỏc b bin rotor 96 Hỡnh 4.1: S mụ phng chnh lu PWM ti in tr iu khin theo VOC 98 tn hin cũn tn ti mt s nhc im l nh hng khỏ nhiu n li in Hỡnh 4.2: S mụ phng chi tit iu khin chnh lu PWM theo cụng nghip, c bit cụng sut h truyn ng ln, phn ln cỏc h truyn ng phng phỏp VOC(khi Subsytrem) ca mụ hỡnh hỡnh 4.1 98 Hỡnh 4.3: Chi tit PLECS circuit ca mụ hỡnh hỡnh 4.1 99 b bin tn-ng c xoay chiu cha cho phộp ng c lm vic ch hóm tỏi Hỡnh 4.4: in ỏp mt chiu sau chnh lu PWM iu khin theo VOC 99 sinh Vic xõy dng mt b bin tn khc phc c cỏc tn ti ó nờu l mt yờu Hỡnh 4.5: in ỏp v dũng in pha A ca chnh lu PWM iu khin theo VOC 99 cu k thut cp bỏch Hỡnh 4.6: in ỏp v dũng in pha A ca chnh lu PWM iu khin theo VOC thi gian chu k ngun 100 Mc ớch nghiờn cu Hỡnh 4.7: Dũng mt chiu sau chnh lu ca PWM iu khin theo VOC ti cú mc tiờu nghiờn cu: xõy dng h truyn ng in bin tn- ng thi gian 1/6 chu k ngun 100 Hỡnh 4.8: Cu trỳc iu khin vector vựng tn s f = fm 101 c xoay chiu cho phộp ng c cú th lm vic c c bn gúc phn t v ci Hỡnh 4.9: S mụ phng h truyn ng in bin tn 4Q-ng c khụng thin cht lng dũng in qua li ng b ba pha 102 Hỡnh 4.10: S mụ phng chi tit phn iu khin nghch lu theo FOC i tng v phm vi nghiờn cu (khi INVERTER trờn mụ hỡnh hỡnh 4.9 102 Hỡnh 4.11: Chi tit PLECS circuit ca mụ hỡnh hỡnh 4.9 103 Xõy dng cu trỳc phn chnh lu v nghch lu ca b bin tn giỏn tip Xõy Hỡnh 4.12: Tc gúc ng c khi ng v iu chnh ti chuyn ch lm vic, vi giỏ tr t tc l 100 rad/s 104 dng cu trỳc tng th mt h truyn ng bin tn bn gúc phn t (4Q)-ng c Hỡnh 4.13: S iu chnh mụ men ti ca ng c khi ng v chuyn xoay chiu khụng ng b ba pha Thc hin cỏc mụ phng kim nghim kt qu ng c sang trng thỏi hóm tỏi sinh ch tc n nh (ti t=1s) 104 phõn tớch, tớnh toỏn lý thuyt Hỡnh 4.14: in ỏp v dũng in li pha A cp cho chnh lu PWM trc v sau thi im iu chnh mụ men ti (ti t=1s) chuyn ch lm í ngha khoa hc v thc tin ca ti vic ca ng c t trng thỏi ng c sang hóm tỏi sinh 105 õy l ti nghiờn cu ng dng lnh vc truyn ng in t ng Hỡnh 4.15: Tc gúc ng c khi ng v iu chnh gim tc t 100 105 ti xõy dng h thng truyn ng in ng c xoay chiu cú cht lng cao rad/s xung 80 rad/s Hỡnh 4.16: in ỏp v dũng in li pha A cp cho chnh lu PWM trc v hn cỏc h thng hin cú sau thi im iu chnh gim tc t 100 rad/s xung 80 rad/s (ti t=1s) 106 Kt cu ca lun S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn http://www.lrc-tnu.edu.vn 13 12 Chng Lun ỏn bao gm chng: TNG QUAN V H THNG TRUYN NG IN Chng 1: Tng quan v h thng truyn ng in bin tn-ng c xoay chiu BIN TN - NG C XOAY CHIU 1.1 CC H THNG TRUYN NG IN DNG NG C XOAY CHIU Chng 2: Nghiờn cu chnh lu tớch cc PWM phc v cho bin tn bn gúc phn t 1.1.1 Gii thiu chung Cỏc h thng truyn ng in c s dng rt rng rói cỏc lnh vc khỏc Chng 3: Nghch lu iu khin vector v cu trỳc h truyn ng in bin tn 4Q - ng c khụng ng b ba pha nhau, chỳng c dựng cung cp ng lc cho phn ln cỏc c cu sn xut Trong th k XIX ó ln lt xut hin truyn ng in ng c mt chiu v ng c xoay Chng 4: Mụ phng h truyn ng in bin tn 4Q-ng c khụng ng b chiu Trong nhiu nm ca th k XX, khong 80% cỏc h thng truyn ng in khụng yờu cu iu chnh tc u dựng ng c xoay chiu, cũn khong 20% ba pha truyn ng in cú yờu cu cao v iu chnh tc dựng ng c mt chiu iu Kt lun v kin ngh ny hu nh ó c th gii coi nh l mt quy lut phõn b hin nhiờn Phng ỏn iu chnh tc ng c xoay chiu mc dự ó c phỏt minh v a vo ng dng khỏ sm, nhng cht lng ca nú li khú b sỏnh kp vi h thng truyn ng in mt chiu Mói tn ti thp k 70 ca th k XX, th gii b cun hỳt vo nguy c khan him du m, cỏc nc cụng nghip tiờn tin mi trung vo vic nghiờn cu h thng iu chnh tc ng c xoay chiu hiu sut cao, hy vng coi ú l ng tit kim ngun nng lng Qua hn 10 nm c gng n lc, n thp k 80 hng nghiờn cu y ó t c thnh tu ln, v ó c coi l bc t phỏ thn k truyn ng in xoay chiu, v t ú t l ng dng h thng iu chnh tc ng c in xoay chiu ngy mt tng lờn Trong cỏc ngnh cụng nghip ó cú tro lu thay th h thng iu chnh tc ng c mt chiu bng h thng iu chnh tc ng c xoay chiu ng c in xoay chiu cú th phõn lm hai nhúm: ng c xoay chiu khụng ng b v ng c xoay chiu ng b Trong ng c xoay chiu khụng ng b cú ng c rotor lũng xúc v ng c rotor dõy qun Trong ng c xoay chiu ng b cú ng c kớch t bng nam chõm vnh cu (thng l loi cc n) v ng c kớch t bng nam chõm in (cc li) Mi loi ng c u cú nhng u im v nhc im nht nh v cỏc phng phỏp iu chnh tc cng khụng hon ton ging S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 14 15 3) H thng iu tc cụng sut trt khụng thay i - h thng ny khụng 1.1.2 Cỏc phng phỏp iu chnh tc ng c khụng ng b ng c xoay chiu khụng ng b cú kt cu n gin, chc chn, lm vic tin cy v giỏ thnh r nht iu chnh tc (iu tc) ng c khụng ng b cú rt nhiu phng phỏp, chng hn nh (1) iu chnh tc bng phng phỏp gim in ỏp t vo cun dõy stator ng c; (2) iu chnh tc bng phng phỏp dựng b ly hp trt in t; (3) iu chnh tc bng phng phỏp dựng in tr ph ni tip vi cun dõy rotor i vi ng c khụng ng b rotor dõy qun; (4) iu chnh tc bng phng phỏp ni cp ng c khụng ng b rotor dõy qun; (5) iu chnh tc bng phng phỏp thay i s ụi cc; (6) iu chnh tc bng phng phỏp thay i tn s nh b bin i tn s (phng phỏp bin tn); v.v Da vo cỏch x lý cụng sut trt mỏy in, cỏc h thng iu chnh tc trỏnh tiờu hao cụng sut trờn dõy dn rotor, nhng s tiờu hao cụng sut trt hu nh khụng ph thuc vo tc cao hay thp, vỡ th hiu sut khỏ cao Phng phỏp iu tc thay i s ụi cc v phng phỏp iu tc bin tn thuc loi ny Phng phỏp iu tc thay i s ụi cc l phng phỏp iu chnh cú cp, phm vi iu chnh hp, ớt dựng Phng phỏp iu tc bin tn c ng dng rng rói nht vỡ nú cho phộp iu chnh trn vi phm vi rng, cú kh nng xõy dng c cỏc h thng iu chnh tc ng c xoay chiu cú cht lng cao, cú th thay th h thng iu chnh tc ng c mt chiu v ú cú tin phỏt trin hn c H thng iu tc bin tn ng c khụng ng b cú phm vi ng dng rng c v lnh vc v cụng sut, t cụng sut cc nh n cụng sut rt ln (hng MW) 1.1.3 Cỏc phng phỏp iu chnh tc ng c ng b ng c khụng ng b c phõn loi l h thng iu tc tiờu hao cụng sut ng c ng b, nh ó gii thiu, ch yu cú loi l ng c kớch t bng trt, h thng iu tc kiu tỏi sinh v h thng iu tc cụng sut trt khụng thay nam chõm vnh cu v kớch t bng nam chõm in i vi ng c in ng b ch i Hiu sut ca kiu ny c tng lờn theo th t trờn yu dựng kiu iu tc bin tn 1) H thng iu tc tiờu hao cụng sut trt - ton b cụng sut trt chuyn ng c kớch t bng nam chõm vnh cu thng cú cụng sut nh, c s thnh nhit nng tiờu hao mt Ba phng phỏp iu tc (1), (2), (3) k trờn u thuc dng cỏc h thng chớnh xỏc, vớ d nh iu khin cỏc chuyn ng ca rụ bt v loi ny Hiu sut h thng iu tc ca cỏc loi ny l thp nht v chp nhn tn ng c ng b kớch t bng nam chõm in thng c sn xut vi cụng sut ln, tht cụng sut i ly vic gim tc quay (lỳc mụmen ph ti khụng i), tc cụng sut cú th n hng chc MW, c s dng cỏc h thng truyn ng cng xung thp thỡ hiu sut cng gim, nhng cu trỳc ca h thng ny l n gin nh mỏy bm, qut giú, nộn khớ, truyn ng cho lũ cụng ngh sn xut xi nht, vỡ th nú c dựng mt s trng hp, vớ d cỏc h thng cu mng, trc 1.1.4 H thng iu tc bin tn - ng c xoay chiu 2) H thng iu tc kiu tỏi sinh - mt b phn ca cụng sut trt b tiờu hao Trong cỏc h thng iu tc bin tn cho c loi ng c xoay chiu ng b i, phn ln cũn li nh cú thit b chnh lu - nghch lu c tr v li in xoay v khụng ng b thỡ b bin tn l khõu quan trng quyt nh n cht lng ca h chiu hoc chuyn hoỏ thnh dng c nng dựng vo vic cú ớch khỏc, tc thng truyn ng Ph thuc vo phm vi iu chnh, vo phm vi cụng sut truyn quay cng thp cụng sut thu hi cng cng nhiu, phng phỏp iu tc th (4) ó k ng, vo hng iu chnh m cú cỏc loi bin tn v phng phỏp khng ch bin trờn l thuc loi ny Hiu sut ca h thng iu tc loi ny rừ rng l cao hn loi tn khỏc Trong thc t cỏc b bin tn c chia lm hai nhúm: cỏc b bin tn h thng iu tc tiờu hao cụng sut trt nhng phi thờm thit b chnh lu - nghch l bin tn trc tip v cỏc b bin tn giỏn tip cú khõu trung gian mt chiu Trc lu nờn li phi tiờu hao mt phn cụng sut õy, cỏc h truyn ng dựng bin tn trc tip cht lng in ỏp u thp nờn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 16 17 thng dựng lnh vc cụng sut ln, ni ch tiờu v hiu sut c t lờn hng u 1.2 S LC V CC B BIN TN DNG DNG C BN DN CễNG SUT Ngy nay, vi s phỏt trin ca in t cụng sut v k thut vi iu khin, phng 1.2.1 Bin tn trc tip (xoay chiu - xoay chiu) phỏp iu khin bin tn kiu ma trn cho cht lng in ỏp cao, gim nh hng xu n li in nờn phm vi ng dng ang ngy cng c m rng c ng dng nhiu nht hin l cỏc h iu tc bin tn dựng b bin tn giỏn tip, cỏc b bin tn loi ny cú th khng ch theo cỏc phng phỏp khỏc nhau: iu ch rng xung (PWM); iu khin vector; iu khin trc tip mụ men Bin tn iu ch rng xung (PWM) vi vic iu khin in ỏp v tn s Cu trỳc ca thit b bin AC tn trc tip nh trờn hỡnh 1.1 AC Bin tn xoay chiu xoay chiu ~3 B bin i ny ch dựng mt U1, f1 khõu bin i l cú th bin i ~3 U , f2 Hỡnh 1.1: Thit b bin tn trc tip (xoay chiu - xoay chiu) ngun in xoay chiu cú in ỏp v tn s khụng i thnh theo qui lut U1/1 = const d thc hin nht, ng c tớnh c bin tn ca nú v c in ỏp xoay chiu cú in ỏp v tn s iu chnh c Do quỏ trỡnh bin i khụng bn l tnh tin lờn xung, cng cng khỏ tt, cú th tho yờu cu iu tc phi qua khõu trung gian nờn c gi l b bin tn trc tip, cũn c gi l b bin thụng thng, nhng tc gim thp thỡ st ỏp trờn in tr v in cm tn cun i súng c nh (Cycloconverter) dõy nh hng ỏng k n mụ men cc i ca ng c, buc phi tin hnh bự st in ỏp cho mch stator iu khin Es/ = const l mc tiờu thc hin bự in ỏp thụng dng vi U1/ = const, trng thỏi n nh cú th lm cho t thụng khe h khụng khớ khụng i ( m = const), t ú ci thin c cht lng iu tc trng thỏi Mi mt pha u ca b bin tn trc tip u c to bi mch in mc song song ngc hai s chnh lu tiristor (hỡnh 1.2) Hai s chnh lu thun S chnh lu thuận n nh Nhng ng c tớnh ca nú l phi tuyn, kh nng quỏ ti v mụmen ngc ln lt c iu f1, U1 quay b hn ch khin lm vic theo chu k S chnh lu ngc Ti f , U1 H thng truyn ng iu khin Er/1 = const cú th nhn c ng c tớnh nht nh Trờn ph ti s c tuyn tớnh ging nh ng c mt chiu kớch thớch t c lp, nh ú cú th thc nhn c in ỏp xoay hin iu tc vi cht lng cao Da vo yờu cu tng t thụng ca ton mch rotor chiu ut Biờn ca nú ph thuc vo gúc iu khin , cũn tn s ca nú ph thuc rm= const tin hnh iu khin cú th nhn c Er/1 = const Trong trng thỏi vo tn s khng ch quỏ trỡnh chuyn i s lm vic ca hai s chnh lu mc n nh v trng thỏi ng u cú th trỡ Er/ = const l mc ớch ca iu tc song song ngc Nu gúc iu khin khụng thay i thỡ in ỏp trung bỡnh u bin tn iu khin vec t, ng nhiờn h thng iu khin ca nú l khỏ phc cú giỏ tr khụng i mi na chu k in ỏp u Mun nhn c in ỏp u Da trờn kt qu t hng mc nghiờn cu: Nguyờn lý iu khin nh hng t cú dng gn hỡnh sin hn cn phi liờn tc thay i gúc iu khin cỏc van ca mi trng ng c khụng ng b F Blaschke ca hóng Siemens Cng ho Liờn s chnh lu thi gian lm vic ca nú (mi na chu k in ỏp ra); chng hn bang c a vo nm 1971, v iu khin bin i to in ỏp stator ng c na chu k lm vic ca s thun, thc hin thay i gúc iu khin t /2 cm ng P.C Custman v A.A Clark M cụng b sỏng ch phỏt minh ca (ng vi in ỏp trung bỡnh bng khụng) gim dn ti (ng vi in ỏp trung bỡnh l h, qua nhiu ci tin liờn tc ó hỡnh thnh c h thng iu tc bin tn iu khin cc i), sau ú li tng dn t lờn ti /2 thỡ in ỏp trung bỡnh u ca s vector m ngy ó tr nờn rt ph bin chnh lu li t giỏ tr cc i gim v 0, tc l lm cho gúc thay i phm vi S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Hỡnh 1.2: S nguyờn lý b bin tn trc tip S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 18 19 /2 /2, in ỏp bin i theo quy lut gn hỡnh sin, nh trờn hỡnh 2.3 Trong chuyn mch chiu dũng in c thc hin ging nh s chnh lu cú iu ú, ti im A cú = 0, in ỏp chnh lu trung bỡnh cc i, sau ú ti cỏc im B, C, khin (chuyn mch t nhiờn), i vi cỏc linh kin khụng cú cỏc yờu cu gỡ c bit D, E gúc tng dn lờn, in ỏp trung bỡnh gim xung dn, cho n im F vi = Ngoi ra, t hỡnh 1.3 cú th thy, in ỏp i chiu th hỡnh sin ca in ỏp /2 in ỏp trung bỡnh l in ỏp trung bỡnh na chu k l hỡnh sin hỡnh ngun cng cú th bin i theo rt nhanh chúng, vỡ vy tn s u ln nht cng v th hin bng nột t S iu khin s ngc na chu k õm in ỏp khụng vt quỏ 1/3 1/2 tn s li in (tu theo s pha chnh lu), nu khụng, cng tng t nh th th u s thay i rt ln, s nh hng ti s lm vic bỡnh thng ca h thng iu tc bin tn Do s lng linh kin tng lờn nhiu, tn s u gim xung, Trờn õy ó phõn tớch u mt =/2 =/2 in ỏp u =0 in ỏp trung bỡnh u phm vi thay i tn s u ca b bin tn hp (vỡ cng b gi hn c tn s thp =/2 nht) nờn h iu tc ny ớt c dựng, ch mt s lnh vc cụng sut ln v cn pha bin tn xoay tc lm vic thp, chng hn nh mỏy cỏn thộp, mỏy nghin bi, lũ xi mng, chiu - xoay chiu nhng loi mỏy ny dựng ng c tc thp c cp in bi bin tn trc tip (trc tip), i vi cú th loi b c hp gim tc rt cng knh v thng dựng tiristor mc song song ph ti ba pha, hai pha khỏc cng dựng mch in o chiu mc song mi tho c yờu cu cụng sut u B bin tn trc tip cú mt s Hỡnh 1.3: th in ỏp u ca thit b bin tn xoay chiu-xoay chiu hỡnh sin song ngc, in ỏp trung bỡnh u cú gúc pha lch 1200 Nh vy, nu mi mt s chnh lu u dựng loi s cu ba pha thỡ b bin tn ba pha s cn tng cng ti 36 tiristor (mi nhỏnh cu ch dựng mt tiristor), nu dựng loi s tia ba pha, cng phi dựng ti 18 tiristor Vỡ u, i v mt cu trỳc ch dựng t lng linh kin li tng lờn thit b ca b bin i cú o dũng thng dựng dựng ng c cụng sut n 16.000 KW) Trờn th dng súng (hỡnh 1.4) ta thy cụng sut tc thi ca bin tn bao gm cú bn giai on Trong hai khong ta cú tớch in ỏp v dũng in ca bin tn dng, bin tn ly cụng sut t li cung cp cho 1.2.2 B bin tn giỏn tip B bin tn trc tip cú u im l cú th thit k vi mt cụng sut khỏ ln rt nhiu, kớch thc tng thit b ny u tng t nh iu ny c bit cú ý ngha cụng sut h thng iu tc cc ln (cỏc h thng nờn bin tn bin i cung cp li cụng sut cho li i mt khõu bin i, nhng s tng lờn rt ln Do nhng in ỏp thp, nhng cú u im l hiu sut cao hn so vi cỏc b bin tn giỏn tip, ti Trong hai khong cũn li ta cú tớch gia in ỏp v dũng in bin tn õm u vy thit b bin tn trc tip nhc im l s lng phn t nhiu, phm vi thay i tn s khụng rng, cht lng u v hiu sut cao, nhng cú mt s nhc im sau: S chnh ngc ch nghch l-u S chnh thun ch chnh lu S chnh thun ch nghch lu + Ch cú to in ỏp xoay chiu u vi tn s thp hn tn s in ỏp S chnh ngc ch chnh lu li + Khú iu khin tn s cn khụng vỡ ú tn hao súng hi ng c Hỡnh 1.4: Súng hi bc nht dũng, ỏp trờn ti v cỏc h thng iu tc mt chiu ch lm vic ca cỏc khõu bin tn trc tip cú o chiu nờn quỏ trỡnh khỏ ln S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn + tinh v chớnh xỏc iu khin khụng cao http://www.lrc-tnu.edu.vn 20 21 + Súng in ỏp u khỏc xa hỡnh sin Chớnh vỡ nhng c im trờn m mt loi bin tn khỏc c a nõng cao cht lng h truyn ng bin tn - ng c xoay chiu, ú l bin tn giỏn tip B bin tn giỏn tip cho phộp khc phc nhng nhc im ca b bin tn trc tip trờn B bin tn giỏn tip cú khõu trung gian mt chiu cú th Chnh lu f1,U1 cú cỏc cu trỳc khỏc nhau, cu trỳc chung c mụ t nh hỡnh 1.5 V c bn cú th cú ba khõu Lc + = Ud C0 Nghch lu = f2,U2 - Hỡnh 1.5: Thit b bin tn giỏn tip Chnh lu f1, U1 iu khin Lc chớnh: Chnh lu, lc v nghch lu Ph thuc vo vic iu chnh in ỏp u m Nghch lu f2, U2 Nghch lu f2, U2 Nghch lu PWM f2, U2 a cú th cú ba dng sau: B bin tn dựng chnh lu cú iu khin, b bin tn dựng chnh lu khụng iu khin nhng thờm b bin i xung ỏp mt chiu, b bin tn dựng chnh lu khụng iu khin vi nghch lu thc hin iu ch rng xung f1, U1 Chnh lu khụng iu khin Lc B bin i xung in ỏp Lc (PWM) b A Thit b bin tn giỏn tip dựng chnh lu iu khin B bin tn ny cú cu trỳc nh trờn hỡnh 1.6a, in ỏp xoay chiu li in c bin i thnh in ỏp mt chiu cú iu chnh nh chnh lu iu khin tiristor, khõu f1, U1 Chnh lu khụng iu khin Lc lc cú th l b lc in dung hoc in cm ph thuc vo dng nghch lu yờu cu, c nghch lu cú th s dng cỏc tiristor hoc transistor Vic iu chnh giỏ tr in Hỡnh 1.6: B bin tn giỏn tip cú khõu trung gian mt chiu ỏp U2 c thc hin bng vic iu khin gúc iu khin b chnh lu, vic iu a) Bin tn dựng chnh lu iu khin bng tiristor chnh tn s tin hnh bi khõu nghch lu, nhiờn quỏ trỡnh iu khin c phi b) Bin tn dựng chnh lu khụng iu khin cú thờm b bin i xung in ỏp hp trờn cựng mt mch in iu khin Cu trỳc ca b bin tn loi ny n gin, c) Bin tn dựng chnh lu khụng iu khin vi nghch lu iu ch PWM d iu khin nhng khõu bin i in ỏp xoay chiu thnh mt chiu (u vo) s dng chnh lu iu khin tiristor nờn in ỏp thp thỡ h s cụng sut gim thp; khõu bin i in ỏp hoc dũng in mt chiu thnh xoay chiu (u ra) thng dựng nghch ỏp pha bng tiristor nờn súng hi bc cao in ỏp xoay chiu u thng cú biờn khỏ ln õy l nhc im ch yu ca loi b bin tn ny S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn B Bin tn dựng chnh lu khụng iu khin cú thờm b bin i xung in ỏp B bin tn xoay giỏn tip dựng b chnh lu khụng iu khin kt hp vi b bin i xung in ỏp mt chiu iu chnh in ỏp mt chiu u vo nghch lu c biu din trờn hỡnh 1.6b S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 81 82 3.1.3 Mụ hỡnh toỏn hc ng c khụng ng b trờn h ta quay pha bt k Phn trờn ó ch ra, mụ hỡnh toỏn hc ca ng c khụng ng b khỏ phc tp, d dt m: v: = 11 - 12 (3.52) mun thụng qua phộp bin i ta lm cho nú n gin i Mụ hỡnh toỏn hc theo Tp hp cỏc cụng thc (3.50), (3.51), (3.52) l mụ hỡnh toỏn hc ng c cụng thc (3.23) c xõy dng trờn h ta ABC c nh pha Bõy gi hóy khụng ng b trờn h ta dq, rừ rng nú ó n gin hn rt nhiu so vi mụ chuyn i h ta ny sang h ta quay pha tu ý, tc l sang h ta dq0 hỡnh toỏn hc trờn h ta pha ABC, hn na s hng cng ó gim xung Tuy Nh th mụ hỡnh toỏn hc nhn c ch cú pha, n gin hn so vi mụ hỡnh ban vy s bin s, tớnh cht phi tuyn v rng buc cha thay i u Phng trỡnh t thụng trờn h ta quay dq: Khi tin hnh chuyn i ta , cn phi chuyn in ỏp, dũng in, t thụng ca stator v rotor sang h ta dq0, cỏc ch s dựng cho stator, cũn ch s dựng cho rotor p dng cỏc cụng thc chuyn pha c nh sang hai pha quay thc hiờn chuyn i cỏc i lng i vi b cun dõy stator Mt cỏch tng t cng cú th chuyn i cỏc i lng trờn b cun dõy rotor sang h pha quay vi mt chỳ ý d1 Ls q1 d2 L m q2 0 Ls Lm 0 Lr Lm 0 id1 L m iq1 id2 L r iq2 (3.53) 3.1.4 Mụ hỡnh toỏn hc ng c in khụng ng b trờn h ta c nh pha nh l tớnh i cỏc i lng ta ch quan tõm n gúc lch gia cỏc trc chun Mụ hỡnh toỏn hc trờn h ta c nh , l mt trng hp c bit ca ca hai h ta , nh vy thay cho gúc cỏc cụng thc tớnh i in ỏp, mụ hỡnh toỏn hc trờn h ta quay d, q tu ý, ch cn mụ hỡnh ta quay, dũng in, t thụng t h pha c nh (b cun dõy stator) bng gúc (gúc lch t 1=0, p1= 11=0 l c Lỳc ny p = , tc l tc gúc ca rotor ng c, gia trc d ca h ta quay v trc cun dõy rotor pha A), ta s thu c cỏc cũn 12 = p2 = p(1 - ) = -p = -, ta d, q bin thnh ta , Mụ hỡnh cụng thc chuyn i t h pha quay (rotor) sang h ta pha quay dq Thc toỏn hc ng trờn h ta pha c nh cú dng: hin mt s bin i n gin thu c mụ hỡnh toỏn hc ng khụng ng b pha trờn h ta quay dq: 11L s L mp 11L m i d1 u d1 R1 Ls p u L R L p L L mp i q1 s 11 m q1 11 s u d Lm p 12L m R L rp 12L r i d u L L p L R i q m 12 r L rp q 12 m M t n p Lm (iq1id2 id1i q2 ) M c S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn J d n p dt (3.50) Lmp u R1 Ls p i1 u i R L p L p s m u Lm p L m R Lr p L r i Lm p L r R L r p i u L m Mt = npLm( i1i1 - i2i2) (3.54) (3.55) Cụng thc (3.54) v (3.55), b sung thờm phng trỡnh chuyn ng nh (3.51) phn trc v biu thc vi phõn gúc quay s tr thnh mụ hỡnh toỏn hc ng c khụng ng b trờn h ta http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 83 84 3.1.5 Mụ hỡnh toỏn hc ng c khụng ng b trờn h ta quay ng b pha Bõy gi hóy quy nh trc d dc theo phng ca vector tng t thụng rotor Khi tc gúc ca h ta quay bng tc gú t trng quay thỡ cỏc i 2, ng thi gi nú l trc M (Magnetization); cũn trc q lch i 90o v phớa ngc lng dũng ỏp trờn h ta quay tr thnh i lng mt chiu, h ta ny c kim ng h, tc l vuụng gúc vi vector 2, v t tờn nú l trc T (Torque) Nh gi l h ta quay ng b pha, ú 11=1, cũn tc ca rotor l tc gúc vy, h ta quay ng b pha vi quy nh c th trờn tr thnh h ta MT, 12=1- = s, l tc quay tng i gia h trc dq so vi rotor, tc l tc cũn gi l h ta theo nh hng t trng rotor Ký hiu ca cỏc trc ta trt cỏc cụng thc (3.56) v (3.57) c thay i mt ớt, tc l tr thnh mụ hỡnh Thay vo cụng thc (3.50) v (3.51), s c mụ hỡnh toỏn hc trờn h ta quay ng b: Lmp 1Lm id1 u d1 R1 Ls p 1Ls u R1 Ls p 1Lm Lm p iq1 q1 1Ls u d2 Lm p s Lm R Lr p s Lr id2 u Lm p s Lr R Lr p iq2 q2 s Lm M t n p Lm (iq1id2 id1i q2 ) M c J d n p dt (3.56) toỏn hc trờn h ta MT: Lmp 1L m i M1 u M1 R1 Ls p 1Ls u L R Ls p 1L m L m p i T1 T1 s u M2 L m p s L m R L r p s L r i M2 Lm p s Lr R Lr p i T2 u T2 s Lm Mt n pLm (iT1iM2 iM1iT2 ) (3.57) (3.58) (3.59) Bi vỡ bn thõn chớnh l vector quay vi tc gúc ng b, v: M2 , T2 Phng trỡnh chuyn ng v cụng thc vi phõn gúc quay u khụng thay i u im ni bt ca h ta ny l: bin s h ta A, B, C l hm s sin, thỡ bin s h ta d, q l mt chiu 3.1.6 Mụ hỡnh toỏn hc ca ng c khụng ng b theo nh hng t trng trờn h ta quay ng b pha (mụ hỡnh trờn h ta MT) Trong cụng thc (3.56) mi mt s hng ca ma trn h s 44 phớa bờn phi ca phng trỡnh in ỏp u ó in kớn, ngha l, h thng ny b rng buc rt cht Sau nghiờn cu cú th phỏt hin, i vi h thng ta quay ng b cng tc l: LmiM1 + LriM2 = (3.60) LmiT1 + LriT2 = (3.61) Thay (3.61) vo (3.58) ta c: Lmp 1L m i M1 u M1 R1 Ls p 1Ls u L R Ls p 1L m L m p iT1 T1 s u M2 L m p R Lr p i M2 s L r R iT2 u T2 s L m (3.62) ch quy nh hai trc d, q vuụng gúc vi v tc quay, ch khụng quy nh hng th th ó xut hin cỏc phn t bng 0, ó gim c quan h rng v trớ tng i ca hai trc so vi t trng quay ca ng c, v ú chớnh l ch buc gia cỏc bin s, lm cho mụ hỡnh c n gin hn cũn li la chn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Riờng v phng trỡnh mụ men, ly (3.60), (3.61) thay vo (3.59) c: http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 85 86 L ri M L m M t n pL m (i T1i M i M1i T 2) n pL m i T1i M ( i T1) Lm Lr L n p Lm i T1i M2 i T1 i T1i M2 ) n p m i T1 L Lr r chuyờn mụn ó dy cụng nghiờn cu, cui cựng n nm 1971 ó a c kt qu t cụng trỡnh nghiờn cu: Nguyờn lý iu khin nh hng t trng ng (3.63) c khụng ng b F Blaschke ca hóng Seamens Cng ho Liờn bang c a ra, v iu khin bin i ta in ỏp stator ng c cm ng P.C Quan h ny tng i n gin, rt ging vi ng c mt chiu Khi chuyn i mụ hỡnh toỏn hc ng c in khụng ng b, b cun dõy pha stator v b cun dõy pha rotor u phi chuyn i sang b cun dõy pha tng ng Mụ hỡnh pha tng ng n gin ch yu hai trc ca nú vuụng gúc vi nhau, gia chỳng khụng cú quan h rng buc h cm, khỏc hn vi b cun dõy pha gia hai pha bt k lỳc no cng tn ti quan h h cm ln Custman v A.A Clark M cụng b sỏng ch phỏt minh ca h Sau nhiu ci tin ó xõy dng c h thng bin tn iu khin vector ph bin hin 3.2.1 Mụ hỡnh ng c mt chiu tng ng ca ng c khụng ng b Trong mc 3.1 ó ch rừ rng quy tc ca phộp chuyn i ny l to sc in ng quay ng b, dũng in xoay chiu mch stator iA, iB, iC qua phộp bin i 3/2, cú th chuyn i tng tng thnh dũng in xoay chiu ta c nh Mụ hỡnh pha tng ng xõy dng trờn h ta quay h ta quay pha i1, i1; sau ú li thụng qua phộp bin i quay theo nh hng t trng ng b cú c nhng u im ni bt: Khi bin s pha ban u l dũng in rotor, cú th chuyn i tng ng thnh dũng in mt chiu iM1, iT1 trờn h ta hm sin, thỡ bin s hai pha tng ng l dũng mt chiu, vi vic nh hng quay ng b Nu ngi quan sỏt ng trờn lừi st t v cựng quay vi h ta theo t trng rotor, tc l h ta MT, vi trc M dc theo phng ca vector , thỡ ngi quan sỏt s thy ú nh l mt ng c mt chiu, tng t thụng tng t thụng ca rotor, phng ca trc T vuụng gúc vi vector theo chiu quay ngc kim ng h, thỡ phng trỡnh ma trn in ỏp ó xut hin mt s phn t bng 0, iu ú cú ngha l ó loi b c mt s rng buc gia cỏc iT1 bin s, cũn phng trỡnh mụ men ó n gin c n mc gn ging vi phng iM1 Mụ hỡnh ng c mt chiu tng ng trỡnh mụ men ca ng c in mt chiu õy l c s thc hin bin tn iu khin vector 3.2 BIN TN GIN TIP VI NGHCH LU IU KHIN VECTOR Trong mc trờn cho thy, mụ hỡnh toỏn hc ng c khụng ng b l mt h Hỡnh 3.8: S cu trỳc bin i ta ng c khụng ng b 3/2) Bin i pha/2 pha; VR) Bin i quay ng b; ) Gúc gia trc M v trc (trc A) thng nhiu bin, bc cao, phi tuyn, nhiu rng buc cht ch, thụng qua phộp bin ca rotor ng c xoay chiu ban u chớnh l t thụng ng c in mt chiu i ta , cú th lm nú h bc ng thi n gin hoỏ, nhng cha thay i tng ng Cun dõy M tng ng vi cun dõy kớch t ca ng c mt bn cht tớnh phi tuyn v nhiu bin ca nú Cht lng ng ca h thng iu tc chiu, iM1 (hay id1) tng ng vi dũng in kớch t, cun dõy T tng ng vi bin tn vi nghch lu SPWM khụng c nh mong mun, tham s ca b iu cun dõy phn ng gi c nh, iT1 (hay iq1) tng ng vi dũng in phn ng v t chnh rt khú thit k chớnh xỏc l ch xem h thng iu khin l mt bin s m l thun vi mụ men cha xột ti bn cht ca tớnh phi tuyn, nhiu bin s V ny nhiu nh S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 87 88 T quan h tng ng trờn õy cú th mụ t dng s cu trỳc ca ng c Khi thit k h thng iu khin vector, cú th cho rng b chuyn i quay nh trờn hỡnh 3.8 V tng th m núi, u vo pha A, B, C, u tc gúc , l ngc VR-1 a vo phớa sau b iu khin v khõu chuyn i quay VR bn mt ng c khụng ng b, qua phộp bin i 3/2 v bin i quay ng b tr thõn ng c trit tiờu nhau, b chuyn i 2/3 v b chuyn i 3/2 phớa thnh mt ng c mt chiu u vo iM1, iT1 v u ng c trit tiờu nhau, nu tip tc b qua tr b bin tn sinh thỡ phn khung nột t trờn hỡnh 3.9 cú th b i hon ton, phn cũn li rt ging vi h 3.2.2 í tng v cu trỳc h thng iu khin vector thng iu tc mt chiu Cú th tng tng rng, tớnh nng trng thỏi tnh v ng c khụng ng b qua bin i ta cú th tr thnh ng c mt chiu tng ng, nh vy phng theo phng phỏp iu khin ng c mt chiu, tỡm lng iu khin ca ng c mt chiu, qua phộp bin i ta ngc, li cú th iu khin c ng c khụng ng b Bi vỡ i tng phi ng ca h thng iu tc bin tn iu khin vector hon ton tng ng vi h thng iu tc mt chiu 3.2.3 Phng trỡnh c bn iu khin vector tin hnh bin i ta l vector khụng gian ca dũng in (c trng cho s.t..), Trong mc 3.1, cụng thc (3.62) v (3.63) a mụ hỡnh toỏn hc theo nh cho nờn thụng qua h thng iu khin thc hin chuyn i ta c gi l hng t trng rotor trờn h thng ta quay ng b ca ng c khụng ng h thng iu khin chuyn i vector (Transvector Control System), gi tt l h b i vi ng c rotor ngn mch, thỡ uM2=uT2=0, phng trỡnh ma trn in ỏp thng iu khin vector (Vector Control System), ý tng ny c mụ t bi s mụ hỡnh toỏn hc cú th n gin hoỏ thnh: trờn hỡnh 3.9 Trong ú tớn hiu cho trc v tớn hiu phn hi i qua b iu khin Lmp 1L m i M1 u M1 R1 Ls p 1Ls u L R L p L L m p i T1 s m T1 s Lmp R Lr p i M2 s L r R i T2 s L m tng t nh h thng iu tc mt chiu ó dựng, tớn hiu t dũng in kớch t B phn cú th b thit k b iu khin + B iu khin - i i * T1 * M1 i VR-1 i * * * A i i * B i*C B bin tn iu khin dũng điện iA iB iC iT1 i1 i1 VR iM Trong h thng iu khin vector, i tng iu khin l dũng in mch stator, Mụ hỡnh ng c mt chiu tng ng ng c khụng ng b vỡ vy mụ hỡnh toỏn hc buc phi tỡm c quan h ca hai thnh phn dũng in mch stator v cỏc i lng vt lý khỏc em biu thc ca cụng thc (3.60) thay vo hng th ba cụng thc (3.64), s c: Hỡnh 3.9: í tng cu trỳc h thng iu khin vector * M1 v i = R2iM2 + p(LmiM1 +LriM2) = R2iM2 +p2 tớn hiu t dũng in mch rotor i*T1 , i qua b chuyn i quay VR-1, nhn * * c i , i1 , tip tc i qua phộp chuyn i pha/3 pha nhn c i*A1, i*B1, i*C1 S dng ba dũng in ny iu khin cựng vi tớn hiu iu khin tn s nhn cho nờn: i M2 i M1 in pha m ng c iu tc yờu cu http://www.lrc-tnu.edu.vn p R2 (3.65) li thay tip vo (3.70) gii iM1, s c: c t b iu khin khng ch b bin tn iu khin dũng in, to dũng S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn (3.64) T2 p Lm S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn (3.76) http://www.lrc-tnu.edu.vn 89 hoc: ú T2 90 Lm i M1 T2 p (3.77) s dng mụ hỡnh quan sỏt t thụng rotor kp thi tớnh toỏn biờn v gúc pha ca t thụng Cú th cú rt nhiu mụ hỡnh quan sỏt t thụng rotor, nhng mụ hỡnh quan sỏt trờn h ta quay MT c ỏp dng ph bin hn c, õy ch giỏi thiu Lr l hng s thi gian kớch t mch rotor R2 mụ hỡnh quan sỏt ny Cụng thc (3.67) cho thy, t thụng ca rotor ch iM1 to ra, khụng liờn quan ti iT1, vỡ vy, iM1 c gi l thnh phn kớch t ca dũng in stator (xem hỡnh 3.7) Cụng thc ny cũn chng t, hm s truyn gia v iM1 l mt khõu Da vo phng trỡnh cõn bng in ỏp v phng trỡnh t thụng trờn h ta ụ MT, sau mt s bin i cú th a mụ hỡnh quan sỏt t thụng rotor nh hỡnh 3.10: quỏn tớnh bc nht ( õy p tng ng vi bin s s ca phộp bin i Laplace) Quan h trng thỏi ng ca dũng in mch stator iT1 v dũng in mch rotor iT2 trờn trc T phi tho cụng thc (3.61), hoc vit thnh: i T2 Lm iT1 Lr sin cos Dũng in mch stator pha iA, iB, iC qua phộp bin i 3/2 iA bin thnh dũng in iB (3.68) h ta c nh iC pha i1, i1, li qua T ú chng t, nu iT1 t ngt thay i, iT2 lp tc bin i theo, khụng cú bin i quay ng iM1 T2 Lm s + + VR i1 Lm T2s s Hỡnh 3.10: Mụ hỡnh quan sỏt t thụng trờn h to quay thụng rotor Nghiờn cu tip cụng thc mụ men (3.63), cú th cho rng, iT1 l thnh hng phn mụ men ca dũng in mch stator (xem hỡnh 3.7) Khi iM1 khụng thay i, rotor, nhn c dũng in iM1, iT1 trờn h ta M, T Dựng phng trỡnh iu tc l khụng thay i, nu iT1 thay i, mụ men Mt lp tc thay i theo quan h khin vector cú th nhn c tớn hiu v s, ly s cng vi tớn hiu tc o t l thun vi nú thc s nhn c tớn hiu (tn s gúc mch stator), qua tớch phõn, s nhn t nh b dũng in stator ó thc hin c xúa b rng buc, iM1 quyt nh t thụng 2, theo iT1 quỏn tớnh, ú l vỡ sau nh hng t trng rotor, trờn trc T khụng tn ti t Túm li, ta MT theo nh hng t trng rotor, gia hai thnh phn v i1 trng hai pha theo nh hng t trng c tớn hiu gúc pha ca t thụng rotor (cng chớnh l gúc 1), tớn hiu ny l thụng s ca phộp chuyn i quay ng b cũn iT1 thỡ ch nh hng n mụ men, tng t nh dũng in kớch t v dũng in Mụ hỡnh quan sỏt t thụng rotor da vo tham s T2 v Lm ca ng c, phn ng ng c mt chiu, nh vy ó n gin hoỏ rt nhiu iu chớnh xỏc ca chỳng u chu nh hng ca s thay i tham s, õy l nhc im khin h thng iu tc bin tn - ng c xoay chiu ch yu ca phộp quan sỏt giỏn tip 3.2.4 Mụ hỡnh quan sỏt t thụng rotor nh hng theo t thụng rotor, phi o c biờn v gúc pha ca t thụng rotor Hin nay, h thng thc t, ch yu s dng phng phỏp quan sỏt giỏn tip, tc l o cỏc i lng vt lý d o nh in ỏp, dũng in hoc tc quay, S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 91 92 3.3 H TRUYN NG BIN TN 4Q K uuLL 3.3.1 S ca h truyn ng bin tn 4Q - K K NL CLPWM pha LL K C Hỡnh 3.12: S nguyờn lý phn lc h truyn ng bin tn bn gúc phn t Udc SCLa,b,c iu khin chnh lu PWM KCL SNLa,b,c dựng chnh lu PWM - ng c khụng ng b ba pha FT iu khin nghch lu lý phn mch lc ca h thng truyn ng S gm b in cm ngun L; hai s cu ba pha bng cỏc IGBT lm nhim v chnh lu (CLPWM) v nghch lu (NL); t in C va l phn t c bn s chnh lu PWM, va l phn t lc; ng c khụng ng b ba pha K KNL Hỡnh 3.11: S h truyn ng in bin tn 4Q - K 3.3.3 Khi iu khin chnh lu PWM [3] Theo phõn tớch chng hai, cú nhiu phng phỏp iu khin b chnh lu tớch cc PWM, mi phng phỏp iu khin cú nhng u nhc im riờng S tng quỏt h truyn ng in bin tn 4Q - K c gii thiu trờn hỡnh 3.11 Phn lc ca chnh lu PWM (CLPWM) v nghch lu (NL) cú kt cu tng t Khi iu khin chnh lu PWM v iu khin nghch lu gm cỏc b iu chnh v thit b phỏt xung iu khin cỏc IGBT mch lc Tớn hiu khng ch iu khin chnh lu c ký hiu l KCL, thng l tớn hiu t giỏ tr in ỏp mt chiu u ca chnh lu PWM, ký hiu l U*dc v cú th thờm lng t khỏc; tớn hiu khng ch iu khin nghch lu c ký hiu l KNL, vi phng phỏp iu khin vector thng gm lng t dũng in Cỏc phng phỏp iu khin khỏc cú s khỏc v i lng iu khin cng nh cu trỳc c th ca h thng iu khin nhng u nhm t mc tiờu chung l iu khin s úng m cỏc van gi n nh giỏ tr in ỏp mt chiu u theo giỏ tr t, khng ch h s cụng sut theo yờu cu, m bo dng dũng in li gn vi hỡnh sin v cho phộp thc hin trao i cụng sut hai chiu gia ti v ngun nghiờn cu s lm vic ca h truyn ng bin tn bn gúc phn t - ng c khụng ng b ta chn phng phỏp iu khin chnh lu l phng phỏp VOC Cu trỳc chi tit iu khin chnh lu PWM iu khin theo VOC c sinh t thụng v tc quay 3.3.2 S nguyờn lý phn mch lc ca h bin tn 4Q - K biu din trờn hỡnh 3.7 Cỏc khõu chc nng c bn ca iu khin chnh lu theo phng phỏp VOC gm: Cỏc h truyn ng in bin tn 4Q dựng chnh lu PWM - ng c xoay chiu khụng ng b ch khỏc v phng phỏp iu khin cỏc chnh lu v nghch lu, cũn phn mch lc thỡ c bn ging Hỡnh 3.14 l s nguyờn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 93 94 - Khõu o dũng in v c lng in ỏp li: Thc hin o dũng xoay chiu - Khõu bin i d-q - lm nhim v bin i h ta vector in ỏp ti u vo chnh lu (iLa, iLb), bin i dũng in h ba pha sang vector khụng gian qui i, u nhn c cỏc thnh phn ca vector in ỏp ti trờn h ta - trờn h ta c nh - (iL, iL ) v tớnh cỏc thnh phn vector in ỏp li trờn (us, us ) dựng iu khin khõu iu ch rng xung PWM h ta - (uL, uL ) iLa - Khõu iu ch rng xung PWM: Thc hin to cỏc xung iu khin cỏc khoỏ úng ct ca mch lc, khõu hot ng theo nguyờn lý iu ch vector khụng SCLa,b, iLb gian c Udc Khõu o dũng in v c lng in ỏp li iL iL uL Khõu iu ch rng xung PWM uL k us us sinUL cosUL iLq cosUL b iu chnh dũng l i*d c ly t u b iu chnh in ỏp v i*q (c ly bng khụng theo iu kin h s cụng sut bng 1) Nh vy, trờn thc t, h ch cú mt tớn hiu iu khin chung cho b chnh lu l tớn hiu t in ỏp mt chiu U*dc PI usd sinUL d-q iLd U*dc Udc dq usq - Cỏc b iu chnh dũng v ỏp c la chn l cỏc b PI, tớn hiu t ca cỏc 3.3.4 Khi iu khin nghch lu ỏp dng nguyờn lý iu khin vector [5] T mụ hỡnh toỏn hc ca K trờn h ta MT, da vo cỏc phng trỡnh c i*Lq bn ỏp dng iu khin vector, cú th cú nhiu gii phỏp khỏc Mt PI PI iLq iLd - cỏc phng phỏp hay c ỏp dng [5] l: T phng trỡnh cõn bng in ỏp trờn h i * Ld hin thnh lp cỏc phng trỡnh mụ t quan h gia cỏc thnh phn in ỏp v dũng Hỡnh 3.13: Cu trỳc iu khin chnh lu PWM theo VOC - Khõu bin i - k-: Thc hin xỏc nh gúc gia vector in ỏp li v trc ca h ta -, õy cng l gúc gia trc d ca h ta quay d-q vi trc ca hai h ta c nh -, phc v cho vic chuyn ta cỏc vector dũng v ỏp in stator trờn h ta MT, lm c s cho vic tớnh toỏn giỏ tr cỏc thnh phn in ỏp t, sau chuyn ta v h ba pha thu c cỏc giỏ tr t in ỏp stator T cỏc giỏ tr t in ỏp, s dng nguyờn lý iu ch rng xung hỡnh sin (SPWWM) [4] hoc nguyờn lý iu ch vector khụng gian (CVTKG) [5] thc hin vic iu khin cỏc van nghch lu Cu trỳc phn iu khin nghch lu theo nguyờn lý trờn c mụ t trờn hỡnh - Khõu bin i - d-q lm nhim v bin i h ta vector dũng in li, u nhn c cỏc thnh phn ca vector dũng in li trờn h ta quay d-q (iLd, iLq) S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn MT, kt hp vi cỏc quan h cú c ỏp dng nh hng t thụng rotor, thc http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.14 Cỏc iu khin c bn v nhim v ca trờn hỡnh 3.14: - CTQ l b iu chnh tc quay; S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 95 - MHTT l mụ hỡnh quan sỏt t thụng, cú chc nng tớnh toỏn giỏ tr t thụng rotor (2 M2 ) v gúc gia vector t thụng rotor vi trc chun (); - CTi l khõu chuyn ta dũng in stator t h ta sang h ta MT; - TH l khõu to hm, to giỏ tr t t thụng rotor theo giỏ tr tc gúc rotor; 96 - CTT l b iu chnh t thụng, cho tớn hiu l giỏ tr t thnh phn sinh t thụng ca dũng in stator trờn h ta MT; - C l khõu iu chnh a thụng s, cú nhim v tớnh giỏ tr t cỏc thnh TH CTT '*M Udc i * M1 CD phn in ỏp stator trờn h ta MT; - CTu l chuyn i ta in ỏp t h sang h ta MT; u *M1 u *T1 'M - CVTKG l khõu iu ch vector khụng gian, tớnh toỏn to cỏc xung iu * u*1 u*B u*C 3~ A B C i1 iM1 iT1 ( u*1 ,u*1 ) VR-1 u*A SPWM u *1 khin cỏc van nghch lu t cỏc giỏ tr yờu cu ca in ỏp stator trờn h ta CTu MHTT VR i1 iA iB CTi i*T1 CTQ ĐK Mỏy o tc quay Hỡnh 3.14: Cu trỳc nghch lu iu khin vector nh hng t thụng rotor S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn http://www.lrc-tnu.edu.vn 97 98 Chng4 t=0.4s tng ti bng cỏch ni song song thờm vo in tr ti mt in tr khỏc cú Mễ PHNG H TRUYN NG IN BIN TN Q - NG C giỏ tr l 60 KHễNG NG B BA PHA 4.1 Mễ PHNG C TNH LM VIC CA CHNH LU PWM thc hin quỏ trỡnh mụ phng cỏc c tớnh c bn ca h truyn ng bin tn 4Q-K nhm kim nghim cỏc phõn tớch lý thuyt v chng minh cỏc kh nng ca h truyn ng, trc tiờn, tin hnh mụ phng kim chng cỏc tớnh nng u vit ca chnh lu PWM, ng thi cng l kim chng cu trỳc iu khin chnh lu PWM 4.1.1 Xõy dng chng trỡnh mụ phng chnh lu PWM Da vo mụ t toỏn hc ca chnh lu PWM, cỏc phng phỏp iu khin chnh lu PWM v cỏc cu trỳc tng ng, ng dng cỏc phn mm PLECS v MATLAB ta xõy dng c mụ hỡnh mụ phng cho chnh lu PWM ỏnh giỏ v chnh lu PWM, õy ch mụ phng chnh lu PWM theo mt phng phỏp iu khin l phng phỏp iu khin theo VOC Hỡnh 4.1: S mụ phng chnh lu PWM ti in tr iu khin theo VOC Trong phn ny, ỏnh giỏ v in ỏp mt chiu u ra, cht lng dũng in li v h s cụng sut ca chnh lu PWM, ta nghiờn cu s lm vic ca b chnh lu vi ti in tr cú iu chnh Da vo cu trỳc trỳc iu khin chnh lu PWM theo VOC c mụ t hỡnh 2.15, s dng phn mm MATLAB cú th xõy dng c s (chng trỡnh) mụ phng cho trng hp ny nh trờn hỡnh 4.1, cỏc hỡnh 4.2 v hỡnh 4.3 l s mụ phng chi tit phn iu khin chnh lu theo phng phỏp VOC (khi Subsystem) v phn mch lc (khi PLECS circuit) Cỏc thụng s c bn ca ngun v ti xõy dng chng trỡnh mụ phng c chn: ngun xoay chiu ba pha cú tn s 50Hz, in ỏp pha l 220V; giỏ tr t ca in ỏp chnh lu u Udc bt u mụ phng (t=0) l 600V v ti l in tr 30; ti t=0.2s tng giỏ tr t ca in ỏp chnh lu mt lng Udc=100V; ti S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Hỡnh 4.2: S mụ phng chi tit iu khin chnh lu PWM theo phng phỏp VOC(khi Subsytrem) ca mụ hỡnh hỡnh 4.1 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 99 100 ua(V), ia(A) idc(A) 400 35 ua 300 200 30 25 ia 100 20 15 -100 10 -200 Hỡnh 4.3: Chi tit PLECS circuit ca mụ hỡnh hỡnh 4.1 -300 -400 4.1.2 Cỏc kt qu mụ phng chnh lu PWM Trờn hỡnh 4.4 biu din in ỏp mt chiu sau chnh lu, t th Udc cho t(s) 0.4 0.42 0.44 0.46 0.48 0.5 Hỡnh 4.6: in ỏp v dũng in pha A ca chnh lu PWM iu khin theo VOC thi gian chu k ngun t(s) 0.400 0.417 0.433 Hỡnh 4.7: Dũng mt chiu sau chnh lu ca PWM iu khin theo VOC thi gian 1/6 chu k ngun thy, quỏ trỡnh ng ca b chnh lu din thi gian rt ngn, s thay A) Cỏc th cho thy, dũng in ngun cú dng rt gn vi hỡnh sin; cỏc ch i giỏ tr in ỏp thay i giỏ tr t cng din rt nhanh, in ỏp bỏm khỏc luụn t c h s cụng sut cos =1 (dũng in trựng pha vi in sỏt giỏ tr t vi sai lch khụng ỏng k, mt im cn quan tõm l giỏ tr in ỏp ỏp) mt chiu u cao hn giỏ tr in ỏp ca chnh lu i t thụng thng, iu ny ỏp ng c yờu cu in ỏp mt chiu cao m khụng cn phi dựng mỏy bin ỏp tng ỏp Hỡnh 4.5, 4.6 biu din in ỏp v dũng in mt pha ngun xoay chiu (pha NG B BA PHA 4.2.1 Xõy dng s mụ phng h truyn ng phn mm Matlab ỏnh giỏ y v h truyn ng cng nh v bin tn bn gúc phn t s dng chnh lu PWM, ta tin hnh mụ phng s lm vic ca h truyn ng ua(V), ia(A) Udc(V) 4.2 Mễ PHNG H TRUYN NG BIN TN 4Q-NG C KHễNG 800 400 bin tn 4Q - ng c xoay chiu khụng ng b ba pha rotor lũng xúc Trong h 700 300 thng ny, phn iu khin chnh lu PWM cng ỏp dng phng phỏp iu 600 200 500 400 100 300 -100 200 -200 100 t(s) -300 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 -400 khin VOC, cũn phn nghch lu s dng phng phỏp iu khin vector nh hng theo t thụng rotor Phn iu khin nghch lu c xõy dng c bn da trờn cu trỳc c mụ t trờn hỡnh 3.14 cú sa i chỳt ớt trờn quan im ch thc hin mụ phng s lm vic ca h vựng tn s ca bin tn nm 0.1 0.2 0.3 0.4 t(s) khong t tn s nh mc ca ng c tr xung Vi vựng tn s di tn s c 0.5 bn thỡ yờu cu thc hin trỡ t thụng rotor bng hng s, vy cu trỳc Hỡnh 4.5: in ỏp v dũng in pha A ca Hỡnh 4.4: in ỏp mt chiu sau chnh lu PWM iu khin theo VOC chnh lu PWM iu khin theo VOC S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn iu khin chn giỏ tr t thnh phn sinh t thụng ca dũng stator bng hng s S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 101 i*M1 const CD u *M1 u * T1 102 CTu u*A SPWM u *1 u*B VR-1 u* u*C iT1 * i1 iM1 MHTT i * T1 VR i1 iA iB iC CTi Hỡnh 4.9: S mụ phng h truyn ng in bin tn 4Q-ng c khụng ng CTQ b ba pha Hình 4.8: Cấu trúc điều khiển vector vùng tần số f fđm ( i*M1 const ) v giỏ tr ny c la chn theo dũng t húa ca ng c Cu trỳc iu khin nghch lu trng hp ny c mụ t trờn hỡnh 4.8 S dng phn mm PLECS chy mụi trng MATLAB cú th xõy dng c s (chng trỡnh) mụ phng h truyn ng nh trờn hỡnh 4.9, 4.10, 4.11 Tham s ng c c la chn thc hin quỏ trỡnh mụ phng h truyn ng: Cụng sut nh mc Pm=1.5KW; s ụi cc t np=3; in ỏp nh mc mt pha stator U1m=220V; dũng in nh mc mt pha stator I1m=4.5A; in tr mt pha stator R1=3.5; in tr mt pha rotor quy i v stator R2=4.0; in cm tn mt pha stator Lt1=10mH; in cm tn mt pha rotor quy i v stator Lt2=9mH; in cm h cm cc i Lm1=200mH; Hỡnh 4.10: S mụ phng chi tit phn iu khin nghch lu theo FOC (khi INVERTER trờn mụ hỡnh hỡnh 4.9 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 103 104 (rad/s) 100 80 60 Hỡnh 4.11: Chi tit PLECS circuit ca mụ hỡnh hỡnh 4.9 40 20 4.2.2 Kt qu mụ phng 4.2.2.1 Mụ phng quỏ trỡnh ng v ch hóm tỏi sinh ca ng c Thc hin mụ phng quỏ trỡnh ng ng c t tc bng khụng n t (s) 0 0.25 0.5 0.75 1.25 1.5 Hỡnh 4.12: Tc gúc ng c khi ng v iu chnh ti chuyn ch tc gúc 100 rad/s vi mụ men ti thay i Ti t=1s (khi ó kt thỳc ng, lm vic, vi giỏ tr t tc l 100 rad/s thay i mụ men ti sang õm (tc l tỏc ng mt mụ men c cựng chiu vi chiu quay ca rotor) kim tra kh nng lm vic ca ng c trng thỏi hóm tỏi sinh Mc (Nm) Cỏc kt qu mụ phng c mụ t trờn cỏc hỡnh 4.12 n 4.14 T cỏc kt qu mụ 10 phng cho thy, tc ng c c trỡ theo giỏ tr t mc dự mụ men ti i du (hỡnh 4.12); cũn dũng in ngun xoay chiu cp cho chnh lu PWM thỡ thay i pha mt gúc bng 180 , tc l b chnh lu lm vic ch nghch lu, thc hin chuyn cụng sut t phớa ng c v li in (hỡnh 4.14) vi giỏ tr h s cụng sut bng (cos = -1) Kt qu mụ phng ó chng minh kh nng lm vic -2 ch hóm tỏi sinh ch n nh ca h thng -4 -6 -8 -10 t (s) 0.25 0.5 0.75 1.25 1.5 Hỡnh 4.13: S iu chnh mụ men ti ca ng c khi ng v chuyn ng c sang trng thỏi hóm tỏi sinh ch tc n nh (ti t=1s) S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 105 106 Cng mụ phng quỏ trỡnh ng ng c t tc bng khụng n tc uLa (V), iLa (A) uLa (V) 200 gúc 100 rad/s vi mụ men ti khụng i Ti t=1.2s, thc hin gim tc mt Thi im chuyn ch lng bng 20 rad/s kim tra tỡnh trng lm vic ca h thng iu chnh 150 gim tc 100 iLa (A) uLa (V), iLa (A) 50 200 -50 150 -100 100 -150 50 uLa (V) iLa (A) -200 t (s) 0.9 0.95 1.0 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 Hỡnh 4.14: in ỏp v dũng in li pha A cp cho chnh lu PWM trc v sau -50 thi im iu chnh mụ men ti (ti t=1s) chuynch lm vic ca ng c t -100 trng thỏi ng c sang hóm tỏi sinh -150 -200 0.9 4.2.2.2 Mụ phng quỏ trỡnh ng v iu chnh tc t (s) 0.95 1.0 1.05 1.1 1.15 1.2 Hỡnh 4.16: in ỏp v dũng in li pha A cp cho chnh lu PWM trc v (rad/s) sau thi im iu chnh gim tc t 100 rad/s xung 80 rad/s (ti t=1s) 100 80 Kt lun: T cỏc kt qu mụ phng mt s ch c trng ca chnh lu PWM v h truyn ng bin tn 4Q-ng c khụng ng b cho thy, s dng 60 chnh lu PWM xõy dng b bin tn bn gúc phn t ỏp tt cỏc yờu cu m mc tiờu ti t H truyn ng cú kh nng m bo s lm vic tt ca 40 ng c trờn c bn gúc phn t ca h ta 20 t (s) 0 0.25 0.5 0.75 1.25 1.5 Hỡnh 4.15: Tc gúc ng c khi ng v iu chnh gim tc t 100 rad/s xung 80 rad/s S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 107 108 TI LIU THAM KHO KT LUN V KIN NGH cho phep b bin tn v h truyn ng ng c xoay chiu ng dng loi bin tn Ting Vit Trn Khỏnh H (1997), Mỏy in 1, Nh xut bn Khoa hc v k thut, H Ni Bựi Quc Khỏnh, NguynVn Lin, Phm Quc Hi, Dng Vn Nghi (2002), ny t c nhiu tớnh nng u vit m cỏc b bin tn thụng thng khỏc khụng T ng iu chnh truyn ng in, Nh xut bn Khoa hc v k thut, KT LUN Vic s dng b chnh lu tớch cc PWM lm chnh lu ca b bin tn H Ni cú: Bựi Quc Khỏnh, Nguyn Vn Lin (2007), C s truyn ng in, Nh xut bn khoa hc v k thut, H Ni - Cú kh nng to c h s cụng sut li in theo yờu cu Trn Th, Vừ Quang Lp (biờn kho); C s iu khin t ng truyn ng - Cú kh nng iu chnh v n nh tt in pỏ phn mt chiu, gim bt - Gim n mc rt thp cỏc súng hi bc cao dũng in li in; Nh xut bn Khoa hc v k thut, H Ni,2004 nh hng ca s dao ng in ỏp li in n b bin tn - ng c cú th lm vic c mi ch , c bit l ch hóm tỏi sinh Nguyn Phựng Quang (1996), iu khin t ng truyn ng in xoay chiu ba pha, Nh xut bn Giỏo dc, H Ni Nguyn Phựng Quang, (2003) MATLAB & Simulink dnh cho k s iu khin t ng, Nh xut bn Khoa hc v k thut, H Ni k c ch n nh v quỏ , cho phộp cú th ỏp dng h truyn ng bin tn 4Q-ng c xoay chiu vi nhiu loi ti khỏc nhau, tit kim nng lng Tiếng Anh nhiu trng hp C Daoshen and B K Bose (1992), Expert system based automated selection of industrial AC drives, IEE IAS Annu Meet Conf Rec., pp 387-392 S M Chhaya and B K Bose (1992), Expert system based automated design KIN NGH - Tip tc nghiờn cu hon thin cú th ỏp dng vo thc t technique of a voltage-fed inverter for induction motor drive, IEE IAS Annu Meet Conf Rec., pp 770-778 - Nghiờn cu tỡm thờm ng dng khỏc i vi chnh lu PWM S M Chhaya and B K Bose (1992), Expert system based automated design technique of a voltage-fed inverter for induction motor drive, IEE IAS Annu Meet Conf Rec., pp 770-778 10 S M Chhaya and B K Bose (1995), Expert system aided automated design, simulation and controller tuning of ac drive system, IEE IECON Conf Rec., pp 712-718 11 Mariusz Malinowski (2001), Sensorless Control Strategies for Three Phase PWM Rectifiers, Warsaw, Poland 12 P Barrass, M Cade (1999), PWM rectifier using indirect voltage sensing, Proc.IEE-Elect Power Applicat., 146 (5), 539-544 13 Plexim GmbH, PLECS - Piece-wise Linear Electrical Circuit Simulation for S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 109 Simulink, User Manual, ver 1.2 14 The Mathworks, Simulink-Dynamic System Simulation for Matlab, Help file in Matlab7.01 R14 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn [...]... ngc vi b chnh lu tr nng lng v li in xoay chiu thit b bự cụng sut phn khỏng V mt nguyờn tc, cụng sut d tha trong ng c (thng l ng nng h truyn ng) cú th c tiờu tỏn trờn trờn tr trong mch mt chiu nh khúa úng ct cú iu khin hoc cú th bin i thnh in nng xoay chiu v tr li li in cung cp xoay chiu Khi s dng chnh lu thyristor, cú th thc hin vic bin i nng lng chuyn tr v li in xoay chiu bng cỏch mc song song ngc... http://www.lrc-tnu.edu.vn 33 B Sc=0 A Sb=1 Udc k=1 U2 Sa=1 Sc=0 Sb=0 Sa=1 A C d + k=0 U1 B 34 C + C B A Sc=1 Sb=1 Udc + k=3 U4 Sa=0 Sc=0 Sb=1 Sa=0 A B B Sc=1 A Sb=0 Udc C + B - C Sc=1 A Sb=1 Udc Lt iq a Udc + U7 Sa=1 C Sc=0 B Sb=0 Sa=0 A - U0 Udc + k=5 U6 Sa=1 C id iL - + Sc=1 B Sb=0 Sa=0 A us C k =4 U5 q - k=2 U3 u1=LiL uL b c c Hỡnh 2 .4: th vector in ỏp, dũng in chnh lu PWM trong h to - v d-q Udc - Hỡnh 2.3b:... http://www.lrc-tnu.edu.vn 39 40 Nu ta chn trc d trựng vi trc in ỏp UL v iu khin IL trựng vi UL thỡ ta cú: T phng trỡnh (2. 14) ta thy in ỏp trờn in cm s thay i khi vector dũng in I L bin ng Ta cú 8 vector in ỏp U0, U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7 nh i Lq 0, U Lq 0, U Ld 3 3 U m , i Ld Im , q 0 2 2 ngha in ỏp t cm L th vector in ỏp c v trờn hỡnh 2.8 di tng ng l Up0, Up1, Up2, Up3, Up4, Up5, Up6, Up7 Biu dt... p(+) p(-) iL d uL u q(-) 5 d UL u q(+) 2 jLI L IL Us u3 Hỡnh 2.8: th vector in ỏp chnh lu PWM u4 Hỡnh 2.9a: Gii hn lm vic in ỏp ca chnh lu PWM 2 .4 PHM VI V GII HN THAM S CA CHNH LU PWM din gii hn lm vic ca in ỏp trờn in cm bng th vector hỡnh 2.9a, b 2 .4. 1 Gii hn cc tiu ca in ỏp mt chiu Udcmin > Ud0 = 2,34Ufa Nu b iu chnh dũng in gi c bin ng ca I L xung quanh dũng (2.13) in t I L t Gi gúc l gúc bin... (1,12 1,3 )Ud0 < 2 .4. 2 Gii hn giỏ tr in ỏp trờn in cm Trờn th hỡnh 2.9 ch ra nu = thỡ Nu ta biu din in ỏp chnh lu PWM trờn ta d-q ta cú phng trỡnh cõn bng in ỏp: L dILdq U Ldq jLI Ldq Usdq dt S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn U Ldq jLi Ldq 3 Usdq 2 (2.15) (2. 14) http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 41 42 q up6 vy ngi ta thng... http://www.lrc-tnu.edu.vn 43 44 Ta cú th nh ngha vector t thụng múc vũng qua khe h khụng khớ ca T i lng vector t thụng o cú th biu din nú trờn h d - q, khi vector ng c o L vector ny cú th biu din trờn ta - v d - q Nu b qua I L trựng UL v trc q, biu vector v s mụ t dũng cụng sut ca chnh lu in tr R vector L s vuụng gúc vi UL Mụ hỡnh ng c o v th vector PWM c biu din trờn hỡnh 2.11a,b c mụ t trờn hỡnh 2.10a, b Phớa xoay. .. V2 V1 i L V1 V6 V5 M uS iL V6 qref a) qref * L i b) V3 i*L uS iL i L V1 M V4 i L V5 V6 c) qref V3 V4 i*L iL b) c) uS V5 V2 V1 - Nu q > Hq thỡ dq = 1, qref V6 d) Hình 2.21: Sự biến thiên giá trị công suất tức thời - Nu -Hq q Hq v d q 0 thỡ dq = 0, dt - Nu -Hq q Hq v d q 0 thỡ dq = 1, dt - Nu q < Hq thỡ dq = 0 2.8 .4 B iu khin cụng sut B iu khin cụng sut cú c tớnh tr cú nh hng ln n cht lng ca... cu v phỏt trin, cỏc nh chuyờn mt ó xõy dng Uk-1 c cu trỳc nghch lu iu khin vector nh hng theo t thụng rotor l cu Hình 2. 24: Biến đổi vector điện áp trỳc nghch lu cú nhiu u im v ang c s dng ph bin nht hin nay Kt lun: Chnh lu PWM ỏp ng c yờu cu trao i cụng sut hai chiu gia li in xoay chiu v phớa mt chiu u ra b chnh lu Ngoi ra s dng chnh lu PWM cho phộp gim ỏng k súng hi bc cao trong dũng in li, tng... ng vi b cun dõy xoay chiu 3 pha, nu ngi quan sỏt ng trờn lừi st t quay, chỳng l mụ hỡnh ng c in mt chiu tng ng vi b cun dõy 3 pha xoay chiu Vn t ra l cn phi tỡm c mi quan h chớnh xỏc gia iA, iB, iC vi i, i v iM, iT, ú l nhim v ca phộp chuyn i ta C C i 1 T 1 F a b c Hỡnh 3.5: Mụ hỡnh vt lý cỏc cun dõy ng c in xoay chiu, mụ hỡnh tng ng v mụ hỡnh ng c in mt chiu a) Mụ hỡnh cỏc cun dõy xoay chiu ba pha... n Nh ó phõn tớch trong chng trc, ng c trong h truyn ng in bin tn - ng c xoay chiu lm vic c ch hóm tỏi sinh (yờu cu bt buc ca bin tn bn gúc phn t) l phi chuyn i c nng lng t phớa ng c thnh nng lng in xoay chiu tr li li in thc hin vn ny cú nhiu hng gii quyt, nhng phng phỏp cú u im ni bt l s dng b bin tn vi khõu bin i in ỏp xoay chiu ca li in thnh in ỏp mt chiu dựng chnh lu tớch cc PWM Bin tn bn gúc