Nghiên cứu tổng hợp cấu trúc điều khiển véc tơ truyền động động cơ không đồng bộ với tải có khớp nối mềm

199 10 0
  • Loading ...
1/199 trang
Tải xuống

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 29/11/2019, 07:37

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU TỔNG QUAN HỆ ĐIỀU KHIỂN VECTOR TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ KĐB THEO NGUYÊN LÝ TỰA TỪ THÔNG ROTOR 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tổng quan điều khiển hệ truyền động KĐB 1.2.1 Tổng quan phương pháp điều khiển hệ truyền động KĐB 1.2.2 Tổng quan phương pháp điều khiển mạch vòng điều chỉnh……………………… 17 1.3 Tiêu chí đánh giá chất lượng điều khiển hệ truyền động KĐB 1.4 Tình hình định hướng nghiên cứu ngồi nước 1.5 Định hướng nghiên cứu luận án MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG KĐB 2.1 Mô hình điều khiển động KĐB-RLS hệ tọa độ dq 2.2 Phần tải hệ truyền động 2.2.1 Đặt vấn đề 2.2.2 Đặc điểm tải điển hình hệ truyền động điện 2.2.3 Phân tích động lực học khớp nối mềm 2.3 Giới hạn nghiên cứu 2.4 Mơ hình ĐK truyền động động KĐB với tải có khớp nối mềm 2.5 Kết luận chương TỔNG HỢP ĐIỀU KHIỂN MẠCH VÒNG DÒNG STATOR 3.1 Đặt vấn đề 3.2 Tổng hợp đánh giá điều khiển dòng stator 3.2.1 Thiết kế điều khiển dòng stator kiểu PI 3.2.2 Thiết kế điều khiển dòng stator sử phương pháp TTHCX 3.2.3 Thiết kế điều khiển dòng stator sở nguyên lý phẳng 3.2.4 Thiết kế điều khiển dòng stator deadbeat truyền thống 3.2.5 Thiết kế cải tiến điều khiển dòng stator deadbeat 3.3 Đáp ứng mơ-men mạch vòng dòng stator nhanh, xác, tách kênh 3.4 Kết luận chương TỔNG HỢP ĐIỀU KHIỂN MẠCH VÒNG TỐC ĐỘ .76 4.1 Đặt vấn đề 76 4.2 Tổng hợp, đánh giá thiết kế điều khiển tốc độ hệ truyền động động KĐB với tải có khớp nối cứng .78 4.2.1 Thiết kế điều khiển PI tốc độ kiểu .78 4.2.2 Thiết kế điều khiển tốc độ theo phương pháp backstepping .82 4.2.3 Thiết kế điều khiển tốc độ dựa nguyên lý phẳng 88 4.2.4 Kết mô đánh giá độ bền vững hệ thống 93 4.3 Đặc điểm hệ truyền động động KĐB ghép với tải qua khớp nối mềm 95 4.3.1 Khảo sát ảnh hưởng thông số đối tượng đến hệ truyền động 95 4.3.2 Thiết kế điều khiển tốc độ, từ thông dựa nguyên lý phẳng 101 4.3.3 Thiết kế điều khiển tốc độ, từ thông theo phương pháp backstepping 108 4.3.4 Kết mô off-line mô thời gian thực (HIL) 113 4.4 Kết luận chương 117 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 122 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 130 PHỤ LỤC 132 Phụ lục A: Thông số động KĐB-RLS sử dụng q trình mơ thực nghiệm 132 Phụ lục B: Thông số truyền động động KĐB với tải có khớp nối mềm sử dụng q trình mơ thực nghiệm 133 Phụ lục C: Các thiết kế mô Matlab/Simulink triển khai thực nghiệm 133 Phụ lục D: Mơ hình thực nghiệm 135 Phụ lục E: Cấu trúc thực thực nghiệm HIL 141 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT , s r is isd , isq , is , is i r ird , irq , ir s ,ir , sd Ψr sq , rd rq us u ,u sd sq A B N u x y r L ( x) Lm Ls , Lr Ls,Lr Rs , Rr zp J J1, J2 ; 1 ; ; 2 mM ; m L m ;m max c d Backstepping ĐCVTKG ĐCMCKTĐL DTC ĐK DSP Exact Linearizatiom FOC FPGA ĐCVTKG FRT HIL IGBT IM MIMO MCKTĐL MHTT KĐB-RLS KĐB Latness MPC PI PWM TTHCX T4R DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Các phương pháp điều Hình 1.2 Phương pháp điều khiển tự Hình 1.3 Phương pháp điều khiển cá Hình 1.4 Tiêu chí đánh giá chất lượn Hình 1.5 Đáp ứng hệ điều khiển Hình 2.1 Cấu trúc mơ hình điều Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý điều khiể Hình 2.3 Đặc tính tải phản kháng m Hình 2.4 Đặc tính tải có mơ-me Hình 2.5 Đặc tính mô-men m truyền động bơm, quạt (c); Sơ đồ khối (d) Hình 2.6 Đặc tính tải cơng su Hình 2.7 Hệ truyền động ghép mềm Hình 2.8 Cấu trúc hệ truyền động g Hình 2.9 Cấu trúc dạng sơ đồ khối h hình biến đổi để tìm hàm truyền Hình 2.10 Đồ thị biên–tần Gs1 Hình 2.11 Đồ thị Bode G S (s ): D Hình 2.12 Đồ thị biên–tần Gs2 vớ Hình 3.1 Cấu trúc điều khiển PI Hình 3.2 Kết mô thực điều khiển PI dòng stator Hình 3.3 Cấu trúc chuyển đổi tọa độ trạng thái hệ phi tuyến sang tuyến tính thay Hình 3.4 Cấu trúc điều khiển dòng s Hình 3.5 Kết mô thực ngh khiển sử dụng TTHCX dòng stator Hình 3.6 Cấu trúc điều khiển vòng hở sử Hình 3.7 Cấu trúc ĐK vòng kín sử dụng m Hình 3.8 Cấu trúc ĐK dòng stator dự Hình 3.9 Kết mơ thực khiển dựa nguyên lý phẳng dòng stator Hình 3.10 Cấu trúc ĐK số tổng quát hệ Hình 3.11 Giá trị đặt thực hệ SI Hình 3.12 Sơ đồ khối vòng ĐK dòng s Hình 3.13 Kết mơ thực khiển deadbeat truyền thống dòng stator Hình 3.14 Kết mô thực stator Tr giảm Hình 3.15 Cấu trúc điều khiển dòng Hình 3.16 Kết mơ thực khiển dòng stator deadbeat cải tiến Hình 3.17 Kết mơ thực n Hình 3.18 Cấu trúc ĐK tốc độ động c xác tách kênh Hình 3.19 Cấu trúc ĐK mơ-men động Hình 4.1 Cấu trúc ĐK tốc độ PI kh Hình 4.2 Kết mơ thực Hình 4.3 Cấu trúc tổng quát điều khiể Hình 4.4 Cấu trúc ĐK mạch vòng tố cứng với phụ tải Hình 4.5 Kết mô thực phương pháp backstepping Hình 4.6 Sơ đồ cấu trúc ĐK tốc phụ tải Hình 4.7 Kết mô thực phẳng Hình 4.8 Đáp ứng tốc độ, mơ-men Hình 4.9 Cấu trúc điều khiển tốc độ P ghép với khớp qua khớp nối mềm Hình 4.10 Đồ thị đặc tính biên – pha c Hình 4.11 Đáp ứng tốc độ động t Hình 4.12 Đồ thị đặc tính tần biên –pha kh Hình 4.13 Đáp ứng tốc độ động Hình 4.14 Đồ thị đặc tính tần biên – Hình 4.15 Đáp ứng tốc độ động v Hình 4.16 Quỹ đạo 4-1-4 Hình 4.17 Cấu trúc thiết kế ĐK mềm động với phụ tải Hình 4.18 Cấu trúc thiết kế ĐK t ghép mềm động với phụ tải Hình 4.19 ( Kết mơ Matla ) 1000 vòng/phút Hình 4.20 ( Kết mơ Matla ) 1vòng/phút Hình 5.1 Cấu trúc ĐK ĐK dòng Hình 5.2 Cấu trúc ĐK ĐK tốc đ động với phụ tải Hình 5.3 Cấu trúc ĐK ĐK tốc đ với phụ tải Hình 5.4 Mơ hình thực nghiệm Hình 5.5 Sơ đồ cấu trúc dây cho Men Hình 5.6 Các chức phím ấn M Hình 5.7 Mạch đo lường Hình 5.8 Nguyên lý bàn thực nghiệm Hình 5.9 Cấu trúc thực nghiệm HIL DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Các thông số động KĐB-RLS 44 Bảng 3.2 Đánh giá điều khiển PI dòng stator 49 Bảng 3.3 Đánh giá điều khiển sử dụng phương pháp TTHCX dòng stator .53 Bảng 3.4 Đánh giá dòng stator dựa nguyên lý phẳng dòng stator 57 Bảng 3.5 Đánh giá điều khiển dòng stator deadbeat truyền thống 61 Bảng 3.6 Đánh giá điều khiển dòng stator deadbeat cải tiến .69 Bảng 4.1 Các thông số động KĐB-RLS thông số khớp nối mềmmô-men quán 77 Bảng 4.2 Tiêu chí đánh giá ĐK PI tốc độ 81 Bảng 4.3 Tiêu chí đánh giá ĐK tốc độ theo phương pháp backstepping 87 Bảng 4.4 Tiêu chí đánh giá ĐK tốc độ dựa nguyên lý 92 Bảng 4.5 Đánh giá so sánh độ sụt tốc độ độ sụt mô-men Rr tăng 94 Bảng 4.6 Tiêu chí đánh giá ĐK tốc độ cho truyền động động KĐB ghép với phụ tải qua khớp nối mềm 116 Bảng 5.1 Thông số động IM .135 Bảng 5.2 Tham số mạch lực hệ thống thực nghiệm 135 Bảng 5.3 Menu sử dụng để cài đặt chế độ Torque Control cho Mentor II 137 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Ngày hệ thống truyền động động không đồng với cấu trúc biến tần bán dẫn – động không đồng nghiên cứu sử dụng rộng rãi cơng nghiệp Bên cạnh với tiến vượt bậc điều khiển lý thuyết lẫn đảm bảo phần cứng, mở khả nghiên cứu hệ thống truyền động chất lượng cao, đáp ứng đầy đủ yêu cầu động học bền vững môi trường phụ tải biến động Hệ truyền động khơng đồng hệ scalar (vơ hướng) vector, hệ scalar làm việc dựa đặc tính q trình xác lập nên gặp khó khăn đảm bảo q trình động học Còn hệ điều khiển vector, dựa trình tức thời theo thời gian nên kiểm sốt hiệu trình động học phức tạp Hệ điều khiển vector hệ điều khiển tựa theo từ thông rotor (FOC), hệ điều khiển trực tiếp mô-men (DTC), FOC có ưu điểm phân ly q trình điều khiển từ thơng q trình sinh mơ-men, FOC hệ thống điều khiển vector nhận quan tâm nhiều từ trước đến Như biết, hệ truyền động động KĐB ghép nối với tải qua khớp cứng hay khớp mềm có đặc điểm q trình điện từ xảy biến đổi điện cơ, bao gồm biến đổi bán dẫn cơng suất động cơ, với số thời gian nhanh nhiều so với trình học Đồng thời phải kể loại phụ tải, mơ-men qn tính, kết cấu khí trục nối động với phụ tải hộp số trục chuyển động quay, khe hở…Bên cạnh phần điều khiển hệ thống thường có dạng cấu trúc điều khiển thường có phân cấp (cascade), bao gồm mạch vòng dòng stator bên tác động nhanh, đến mạch vòng từ thơng mạch vòng bên ngồi mạch vòng tốc độ, mạch vòng vị trí, mạch vòng cơng nghệ khác với số thời gian lớn Những thành phần quan trọng, ảnh hưởng đến cải thiện, nâng cao chất lượng truyền động nghiên cứu lý thuyết triển khai xuống thực tiễn sản xuất Với cấu trúc FOC tiêu biểu nhận thấy có mạch vòng điều khiển mơ-men thơng qua điều khiển dòng stator mạch vòng điều khiển tốc độ Trong mạch vòng mơ-men cho hệ truyền động KĐB gặp nhiều khó khăn, mơ hình động KĐB hệ đa biến, dòng stator có tính phi tuyến xen kênh, hai biến trạng thái dòng rotor từ thông thường xuyên đo được, điện trở rotor tăng lên theo nhiệt độ trình vận hành, làm ảnh hưởng đến chất lượng điều khiển truyền động điện Mạch vòng điều khiển tốc độ phụ thuộc vào loại tải, mơ-men qn tính cấu ghép nối trục, …Những yếu tố giải triệt để, phù hợp với yêu cầu cơng nghệ thực tiễn, góp phần vào nâng cao chất lượng điều khiển truyền động điện Chính nhận thấy cấu trúc điều khiển FOC thường giải vấn đề khó khắn phương pháp thiết kế tuyến tính hay gần phương pháp phi tuyến Trong phương pháp tuyến tính với điều chỉnh PI áp dụng cho hầu hết hệ truyền động cơng nghiệp thơng thường, có giới hạn cho chế độ quanh điểm xác lập Đối với phương pháp điều khiển phi tuyến với u cầu tính tốn phức tạp hơn, có vùng làm việc rộng nhiều so với điểm xác lập Qua nghiên cứu nhận thấy có nhiều cơng trình nghiên cứu thiết kế điều khiển mô-men điều khiển tốc độ Những kết nghiên cứu trước đạt áp đặt mơ-men nhanh xác, đáp ứng tốc độ nhanh, điều chỉnh nhỏ biên độ mô-men nhỏ Tuy nhiên chưa thấy công trình đánh giá so sánh phương pháp điều khiển tuyến tính phi tuyến, để giải triệt để khó khăn mắc phải điều khiển mô-men điều khiển tốc độ Đồng thời thông qua nghiên cứu tổng quan phương pháp điều khiển mô-men tốc độ động KĐB cấu trúc FOC nhận thấy, nghiên cứu thường tập trung áp dụng phương pháp thiết kế đó, tuyến tính hay phi tuyến, để đảm bảo hay cải thiện phần đặc tính hệ truyền động Chưa thấy cơng trình đưa cách kết hợp mạch vòng điều khiển tốc độ với mạch vòng mơ-men nhanh xác phù hợp với truyền động động ghép với tải qua khớp nối điển hình (ghép nối cứng ghép nối mềm) Chính vấn đề cấp bách đặt “cần nghiên cứu cấu trúc điều khiển vector kết hợp mạch vòng điều khiển tốc độ với mạch vòng điều khiển mơ-men tác động nhanh, xác truyền động động KĐB ghép với tải qua khớp nối điển hình, nhằm đưa hệ truyền động chất lượng, có khả áp dụng thực tiễn công cụ điều khiển đại” Đối tượng nghiên cứu: Cấu trúc điều khiển vector làm việc theo nguyên lý tựa từ thông rotor cho truyền động động không đồng ghép với tải qua khớp nối điển hình (khớp nối cứng khớp nối mềm) Mục đích nghiên cứu: Phân tích, tổng hợp hồn thiện phương pháp thiết kế điều khiển dòng stator, tốc độ điều khiển FOC cho động KĐB, nhằm đưa cấu trúc phù hợp điều khiển hệ truyền động động KĐB ghép với tải qua khớp nối điển hình, để cải thiện chất lượng truyền động Phạm vi nghiên cứu: Điều khiển mô-men cho động KĐB theo phương pháp FOC Điều khiển hệ truyền động KĐB theo phương pháp FOC ghép với tải qua khớp nối điển hình (khớp nối cứng khớp nối mềm) với mơ-men qn tính J, mô-men cản không thay đổi, dải tốc độ Phương pháp nghiên cứu: + Tổng hợp phương pháp thiết kế điều khiển mô-men tốc độ + Đánh giá hoàn thiện phương pháp điều khiển mạch vòng dòng stator tốc độ + Thiết kế điều chỉnh tốc độ phi tuyến cho truyền động động KĐB với mạch vòng mơ-men tác động nhanh xác nhờ điều khiển dòng stator, áp dụng cho động ghép với tải qua khớp nối mềm 10 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN [1] Võ Thanh Hà, Trần Vũ Trung, Nguyễn Phùng Quang, Đỗ Hoàng Ngân Mi, Một cách tiếp cận thiết kế điều khiển tuyến tính vector dòng stator có đáp ứng hữu hạn- Chun san Kỹ thuật Điều khiền Tự động hóa số 16, 8/2016, pp-50-56 [2] Võ Thanh Hà, Trần Vũ Trung, Nguyễn Phùng Quang, Một hướng tiếp cận nguyên lý điều khiển tựa theo từ thông rotor truyền động điện xoay chiều ba pha-Hội nghị Khoa học toàn quốc lần thứ Cơ kỹ thuật Tự động hóa 102016, pp-.17-23 [3] Võ Thanh Hà, Nguyễn Phùng Quang, Vai trò điều khiển dòng dead-beat cách nhìn cấu trúc hệ truyền động xoay chiều ba pha - Hội nghị điện tử VCM-11-2016, pp-148-155 [4] Võ Thanh Hà, Nguyễn Phùng Quang, Mơ hình điện giảm bậc vấn đề điều khiển hệ hai khâu qn tính truyền động khơng đồng –Hội nghị-Triển lãm quốc tế Điều khiển Tự động hoá VCCA-2017 (12/2017), pp 11-17 [5] Võ Thanh Hà, Hoàng Thành Nam, Nguyễn Phùng Quang, Nghiên cứu điều khiển dự báo cho hệ truyền động tựa từ thông rotor biến tần - động không đồng – Hội nghị-Triển lãm quốc tế Điều khiển Tự động hoá VCCA-2017 (12/2017), pp 501-506 [6] Võ Thanh Hà, Nguyễn Đức Nam, Nguyễn Phùng Quang, Thiết kế backstepping điều khiển truyền động khơng đồng hệ hai khâu qn tính ni nghịch lưu nguồn áp có vòng điều khiển dòng stator lý tưởng Chuyên san Đo lường, Điều khiển Tự động hóa 21, số 1, tháng 04 năm 2018, pp 16-23 [7] Nguyen Phung Quang, Vo Thanh Ha, Tran Vu Trung, A New Control Design with Dead-Beat Behavior for Stator Current Vector in Three-Phase AC Drives International Journal of Electrical and Electronics Engineering (SSRG-IJEEE) – April 2018, 5(4) pp1-8 [8] Võ Thanh Hà, Nguyễn Hai Huỳnh, Đỗ Phúc Hưng, Nguyễn Phùng Quang, Thiết kế điều khiển phẳng truyền động điện khơng đồng hệ hai khâu qn tính ghép mềm ni nghịch lưu nguồn áp có vòng điều khiển dòng stator lý tưởng– Tạp chí khoa học Cơng nghê, số 133 (3.2019) [9] Vo Thanh Ha, Nguyen Phung Quang, Flatness-Based Control Design for TwoMass System Using Induction Motor Drive Fed by Voltage Source Inverter with Ideally Control Performance of Stator Current, Engineer of XXI Century”, Book Chapter, Proceedings of the VIII International Conference of Students, PhD Students and Young Scientists, May, 16, 2019 Mechanisms and Machine Science 130 70, Mechanisms and Machine Science, ISBN 978-3-030-13321-4 (eBook), https://doi.org/10.1007/978-3-030-13321-4, pp39-50, Springer Nature Switzerland [10] Vo Thanh Ha, Le Trong Tan, Nguyen Duc Nam, Nguyen Phung Quang, Backstepping Control of Two-Mass System Using Induction Motor Drive Fed by Voltage Source Inverter with Ideal Control Performance of Stator Current – International Journal of Power Electronics and Drive System (IJPEDS), 10(2), June 2019, ISSN: 2088-8694, http://doi.org/10.11591/ijpeds.v10.i2, pp-720-730 (Scopus) [11] Võ Thanh Hà, Nguyễn Phùng Quang, Các cấu trúc thiết kế điều khiển nâng cao tựa từ thông rotor cho động không đồng với mạch vòng dòng sator lý tưởng – Hội nghị-Triển lãm quốc tế Điều khiển Tự động hoá VCCA-2019 (09/2017) [12] Vo Thanh Ha, Tung Lam Nguyen, Vo Thu Ha, Vo Quang Vinh , Advanced control structures for induction motors with ideal current loop response using field oriented control– International Journal of Power Electronics and Drive System(IJPEDS), 10(4), December 2019, ISSN: 2088-8694, http://doi.org/10.11591/ijpeds.v10.i2, pp-610-623 (Scopus) 131 PHỤ LỤC Phụ lục A: Thông số động KĐB-RLS sử dụng q trình mơ thực nghiệm Động khơng đồng rotor lồng sóc 2.2 kW (chỉ sử dụng mơ thực nghiệm) có thơng số sau: Cơng suất định mức: - Dòng điện định mức: Tần số định mức: Hệ số công suất: Số đôi cực: Tốc độ định mức: - Điện áp định mức: Điện trở stator: Điện trở Rotor: Điện cảm stator: Điện cảm Rotor: - Hỗ cảm Stator Rotor: Mơ-men qn tính: - Thành phần điều khiển dòng điện: + l1 = 0.5 + l2 = 0.5 + T =200e-6 (Sampling time) - Thành phần ĐK chiếu: + c1 = 500 + c2 = 500 + c3 = 500 132 Phụ lục B: Thông số truyền động động KĐB với tải có khớp nối mềm sử dụng q trình mơ thực nghiệm Điện áp định mức: PN= 2,2 kW IN=4,7 A fN =50 Hz cosφ = 0,9 zp=1 nN= 2880 vòng/phút UN= 400 V Điện trở stator: Rs=0,37 Ω Điện trở rotor: Rr=0,42 Ω Điện cảm stator: Ls=0,03441 H Lr=0,03425 H Lm=0,0331 H J1=7.555*10 -5kgm2 J2=5.5913*10 -5kgm2 c=0.28Nm/rad d=0.0015Nm/rad Cơng suất định mức: Dòng điện định mức: Tần số định mức: Hệ số công suất: Số đôi cực: Tốc độ định mức: Điện cảm rotor: Hỗ cảm stator rotor: Mơ-men qn tính động IM: Mơ-men qn tính tải : Hệ số cứng trục: Hệ số giảm chấn: Phụ lục C: Các thiết kế mô Matlab/Simulink triển khai thực nghiệm Cấu trúc ĐK mạch vòng dòng stator kiểu deadbeat đề xuất Hình 5.1 Cấu trúc ĐK ĐK dòng stator kiểu deadbeat đề xuất (mô thực nghiệm) 133 Cấu trúc ĐK hệ truyền động ghép mềm động với phụ tải theo phương pháp nguyên lý phẳng Hình 5.2 Cấu trúc ĐK ĐK tốc độ, từ thông dựa nguyên lý phẳng ghép mềm động với phụ tải hệ Cấu trúc ĐK hệ truyền động ghép mềm động với phụ tải theo phương pháp backstepping Hình 5.3 Cấu trúc ĐK ĐK tốc độ, từ thông theo backstepping hệ ghép mềm động với phụ tải 134 Phụ lục D: Mơ hình thực nghiệm Để kiểm nghiệm thuật toán điều khiển, luận án đề xuất mơ hình ngun thực nghiệm hình Mơ hình cho phép dễ dàng phát triển cấu trúc điều khiển tựa từ thông rotor cách linh hoạt cho động KĐB-RLS Model Công suất định mức Điện áp đầu vào Dòng điện định mức Tần số định mức Tốc độ định mức Encoder Bảng 5.2 Tham số mạch lực hệ thống thực nghiệm Phần tử Van bán dẫn phía lưới Lọc LC phía lưới Cuộn cảm L phía chỉnh lưu Tụ DC-Link Van bán dẫn phía động Lọc LC phía động 135 + Bộ chỉnh lưu tích cực tích cực: Chỉnh lưu tích cực ba pha sử dụng van IGBT 6MBP25RA120 Bộ lọc LCL với cuộn cảm tích cực sử dụng 1,2 mH, cảm phía biến đổi (mH) tụ điện 6.8 (uF), điện trở 3.3 (Ω) + Tụ điện DC-Link có giá trị 1700 (uF) + Bộ nghịch lưu phía động cơ: Sử dụng nghịch lưu ba pha cầu H, van bán dẫn IGBT 6MBP25RA120 Bộ lọc phía động với điện cảm (mH) tụ điện 40 (uF) a Hệ thống tạo tải Hệ thống tạo tải sử dụng hệ thống điều khiển động DC mentor II để tạo tải cho động KĐB_RLS Mentor II chạy chế độ góc phần tư bốn góc phần tư nên hai kiểu nối dây cho MentorII Trong thuyết minh ta xét cách nối dây chế độ bốn góc phần tư Hình 5.5 Sơ đồ cấu trúc dây cho Mentor II với DC motor Đấu dây cho Mentor hình 5.6 Đầu tiên nối hai cơng tắc tơ LC RR Cơng tắc tơ LC cơng tắc để đóng nguồn ba pha vào Mentor II ba điểm L1-L3 đồng thời đóng từ L11 L12 Ngồi có ba tiếp điểm cơng tắc tơ LC cơng tắc tơ AR có ba tiếp điểm liên động với tiếp điểm LC Phần ứng động nối vào hai đầu A1 A2; phần kích từ nối vào hai đầu F1và F2 Nếu điều khiển tốc độ động biến trở vào đầu vào số – MentorII Và cuối ta mắc nguồn điều khiển vào ba điểm E1–E3 Lưu ý trình nối dây, E1-E3 phải trùng pha với L1–L3 Lưu đồ vận hành cài đặt cho Mentor II thể hình 5.7 Các thao tác cài đặt chi tiết thể bên 136 Hình 5.6 Bảng 5.3 Menu sử dụng để cài đặt chế độ STT Menu 03: Speed feedback - selection and speed loop 03.13 03.15 Menu 04: Current - selection and limits 04.05 04.12 04.13 Menu 05: Current loop 05.06 05.09 Menu 06: Field control 06.13 Menu 07: Analog inputs and outputs 07.02 07.12 07.17 Menu 10: Status logic & diagnostic information 10.29 Chức Phản hồi điện áp ph Điện áp phần ứng t Giới hạn dòng điện Mode bit Mode bit Dòng tải Nhận dạng tham số Bật tắt kích từ Giá trị lượng đặt đầ Cài đặt đầu vào GP Giá trị tỷ lệ cho đầu Bật tắt báo lỗi kích Các bước cài đặt cho Mentor II Bước Tiến hành đấu nối Mentor II với động DC với lưới điện pha Bước Cấp nguồn pha 380V cho Mentor II, gạt aptopmat cấp điện cho hệ thống điều khiển Mentor II Bước Tiến hành cài đặt tham số cho Mentor II: Để truy cập thay đổi tham số ta đặt tham số 00.00 từ thành 200 Để lưu giá trị sau thay đổi: tham số xx.00 đặt giá trị thành 001, sau bấm reset Tham số 04.05 giới hạn dòng điện có giá trị mặc định 1000 tương ứng với 150% dòng đầy tải (bằng 1.5 x 25 = 37.5A) Cài đặt tham số 04.05 = 400 tương đương 137 10A Dòng tải cài đặt tham số 05.06 (thường đặt 105%), giá trị 1000 tương ứng với 150% Đặt tham số 05.06 = 280 Đặt tham số 03.15 = 200 điện áp phần ứng tối đa Đặt tham số 03.13 = phản hồi điện áp phần ứng Bộ Mentor II sử dụng bị hỏng phần kích từ Đặt tham số 06.13 = để tắt kích từ từ Mentor II cấp kích từ ngồi Đặt tham số 10.29 = để tắt chức báo lỗi kích từ Động DC dùng nguồn kích từ 200VDC dòng kích từ 0.5A Ta chọn cấp kích từ ngồi cầu diode chỉnh lưu từ 220VAC xuống 200VDC Để cài đặt động DC hoạt động theo chế độ Torque Control cần setting 04.12 = 1, 04.13 = Tắt kích từ chạy nhận dạng thơng số 05.09 Sau có thơng số cài đặt 07.12 = 408, cài đặt tỷ lệ 07.17 = 200 Kết nối đầu vào lượng đặt cổng GP2 với giải ± 10V, xem lượng đặt Torque 07.02 Bước Chuyển công tắc khởi động qua on để bật off để tắt động DC b Mạch đo lường  Thiết kết đo cách ly, sử dụng HCPL7800A để đo điện áp, LEM LA55PSP1[35] để đo dòng điện  kênh đo dòng điện: dải đo ± 50A.; kênh đo điện áp chiều: 1000V AGND 24VDC AGND vcc Ua 5V LM339 LM358 GND UPPER vcc Ua 5V LM339 PE LM358 GND Tiếp vỏ LOWER 138 c Nguyên lý thực nghiệm ghép cứng động KĐB-RLS với phụ tải Rectifier MCB 38 0V/50 A1 EMI FILTER B1 C1 MATLAB/ SIMULINK CONTROL DESK Xung điều khiển (1H,2H,3 H,1L,2L, 3L) u v w u Udc s SVM s Hình 5.8 Nguyên lý bàn thực nghiệm Từ máy tính, ta tiến hành mô phần mềm Matlab/Simulink, ta cần xây dựng khối giá trị đặt, điều khiển dòng, điều khiển tốc độ, mơ hình từ thơng khối điều chế vector khơng gian, nghịch lưu động mơ hình, động thật Các tín hiệu điều khiển tín hiệu phản hồi nối với khối vào-ra card DS1104 Mơ hồn tất ta tiến hành nạp vào card DS1104 điều khiển phần mềm Control Desk Ở đầu card DS1104 tín hiệu tạo xung PWM, tín hiệu nối với khối nghịch lưu Đầu vào khối nghịch lưu điệp áp chiều (sau khâu chỉnh lưu điện áp xoay chiều từ biến áp), xung PWM đóng mở van IGBT, đầu khối nghịch lưu điện áp ba pha dạng sóng sin Điện áp ba pha đưa qua mạch đo dòng, áp, sau cấp tới ĐCKĐB Trên mạch đo dòng, áp có khâu đo tín hiệu đo đưa Card DS1104 thơng qua chân ADC Trên động KĐB-RLS có gắn thiết bị đo Encoder, động hoạt động, tín hiệu từ Encoder đưa qua mạch chốt Encoder (Isolated Encoder), đảm bảo tín hiệu đầu đạt mức tín hiệu mà DS1104 đọc Tạo tải cách dùng mentor chỉnh điện áp dải (+-) 10V tương đương với mômen cản động chiều, quay ngược chiều với động KĐB-RLS 139 d Giải pháp điều khiển - Module điều khiển: não biến tần thực nghiệm, sử dụng Card điều khiển DS1104 với trích mẫu đo lường sau: Clock: 200 MHZ Tpluse: 100us (10kHz) Ts: 200us (5kHz) T1: 200us (5kHz), T2 = 5T1, T3 = 5T2 Convert & Read ADC: Udc, Iu, Iv, Iw Clock Tpluse TBPRB CPMA PWM Ts Triger ADC Read Angle Convert & read ADC CLA Current loop Speed loop Position loop Trích mẫu đo lường Thông số điều khiển Tần số phát xun Tần số mạch vò Tần số mạch vò Deadtime Trích mẫu ADC Phân dải ADC 140 Phụ lục E: Cấu trúc thực thực nghiệm HIL Cấu trúc thực HIL bao gồm card HIL402 dùng để mô hệ truyền động hệ hai khâu qn tính là: động IM nối với tải qua khớp nối mềm biến tần nguồn áp hai mức Hệ thống phần cứng mô theo thời gian thực phần mềm Typhoon HIL 402 với bước thời gian 1µs, gần với mơ hình vật lý Tần số sóng mang điều chế độ rộng xung kHz Các điều khiển dòng điện tốc độ, từ thơng thực card DSP TMS320F2808 Hình 5.9 Cấu trúc thực nghiệm HIL 141 ... Nghiên cứu tổng hợp cấu trúc điều khiển véc tơ truyền động động khơng đồng với tải có khớp nối mềm 27 MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG KĐB Equation Chapter Section Để thực tổng hợp, đánh giá điều. .. độ điều khiển FOC cho động KĐB, nhằm đưa cấu trúc phù hợp điều khiển hệ truyền động động KĐB ghép với tải qua khớp nối điển hình, để cải thiện chất lượng truyền động Phạm vi nghiên cứu: Điều khiển. .. 26 hợp phương pháp điều khiển tuyến tính phi tuyến, để tìm cấu trúc kết hợp hai mạch vòng điều chỉnh hệ truyền động động KĐB ghép với tải qua khớp nối điển hình (khớp nối cứng khớp nối mềm) với
- Xem thêm -

Xem thêm: Nghiên cứu tổng hợp cấu trúc điều khiển véc tơ truyền động động cơ không đồng bộ với tải có khớp nối mềm , Nghiên cứu tổng hợp cấu trúc điều khiển véc tơ truyền động động cơ không đồng bộ với tải có khớp nối mềm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn