Đang tải... (xem toàn văn)
THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU ................................................THIẾT KẾ MẠCH VÒNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP.........................................................THIẾT KẾ MẠCH VÒNG ĐIỀU KHIỂN DÒNG ĐIỆN.........................................................
BTL Điều Khiển Truyền Động Điện BÀI 1: Hệ thống chỉnh lưu cầu ba pha – động chiều kích từ độc lập a Động cơ: Pđm=14,5KW, Uđm=220V, Iđm=79A, Lư=10mF, J=0.12Kg.m2 đm =112(rad/s), Rư= 0.32 , b Chỉnh lưu: Edmax=230V, Iđm=100A, Rb=0.23, Lb=7mH, Kb=35, sóng cosin U2(t)=Urmcos c Đo lường: Ki=0.05, Ti=0.3x10^-3(s), K = 0.04 (v/rad), = 0.3x10^-3 d HCD: Imax= 2.Iđm Yêu cầu: - Tổng hợp mạch vòng dòng điện chế độ dòng điện liên tục - Tổng hợp mạch vòng tốc độ: • Tối ưu module • Tối ưu đối xứng - Mô Matlab Simulink, nhận xét đặc tính động U cho trường hợp Mc=0 Mc0 Thực hiện: 1.1 Tổng hợp mạch vòng dòng điện Mô hình đối tượng mạch vòng dòng điện bỏ qua nhiễu E Hàm truyền đối tượng: Soi = Trong đó: Tsi = Tb + Ti; Ksi =; Thiết kế điều chỉnh dòng điện Ri(s) theo chuẩn tối ưu module: BTL Điều Khiển Truyền Động Điện Ri(s) = = = Chọn = Tsi ta có: Ri(s) = Mạch vòng điều khiển dòng điện Tính toán: R = Rư + Rb = 0,32 + 0,23 = 0,55 ( L = Lư + Lb = 10 + = 17 (mH) T = = 0,031 (s) Tb = = 0,0304 (s) Tsi = Tb + Ti = 0,0304+0.3*10-3=0,0307 (s) Ksi = = = 3,182 Hàm truyền động cơ: Gđc = = = Hàm truyền chỉnh lưu: Gcl = = = Hàm truyền đo dòng: Gdd = = Hàm truyền điều khiển dòng điện: Ri(s) = = = 1.2 Tổng hợp mạch vòng tốc độ BTL Điều Khiển Truyền Động Điện Mô hình đối tượng mạch vòng tốc độ Khi Mc = ta có hàm truyền đối tượng: = Trong đó: = + ; = ; Tổng hợp điều chỉnh tốc độ theo chuẩn tối ưu module: = = Chọn suy : Mạch vòng điều khiển tốc độ tổng hợp theo chuẩn tối ưu module Tổng hợp điều chỉnh tốc độ theo chuẩn tối ưu đối xứng: = Mạch vòng điều khiển tốc độ tổng hợp theo chuẩn tối ưu đối xứng BTL Điều Khiển Truyền Động Điện Chọn ta có: = Tính toán: = += 2*0,0307+0,3*10-3 =0,0617 (s) =( Udm – Idm*Rư)/=(220 – 79*0,32)/112= 1,7386; = 1,7386*0,04/0,05 = 1,391 Ta có: = = 0,699 = = = BTL Điều Khiển Truyền Động Điện 1.3 Mô matlab Simulink Ta tạo file m để thực nhập tính toán thông số cần thiết: clc Pdm=14.5e3; Udm=220; Idm=79; Wdm=112; Ru=0.32; Lu=10e-3; J=0.12; Edmax=230; Icl=100; Rb=0.23; Lb=7e-3; Kb=35; Ki=0.05; Ti=0.3e-3; Kw=0.04; Tw=0.3e-3; % L=Lu+Lb; R=Ru+Rb; T=L/R; BTL Điều Khiển Truyền Động Điện Tb=Lb/Rb; Tsi=Tb+Ti; Ksi=Kb*Ki/R; Tsw=2*Tsi+Tw; Kphi=(Udm-Idm*Ru)/Wdm; Mdm=Kphi*Idm; Tu=Lu/Ru; Mc= Mdm; Ksw=Kphi*Kw/(Ki*J); ndm=9.55*Wdm; Rwmd=(J*Ki)/(Kphi*Kw*2*Tsw) Rwdx=tf([4*Tsw 1],[Ksw*8*Tsw*Tsw 0]) %J*Ki/(Kphi*Kw*2*Tsw) Mạch vòng dòng điện: Mô hình: Mạch vòng điều khiển dòng điện BTL Điều Khiển Truyền Động Điện Đồ thị đáp ứng 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Mạch vòng tốc độ Mô hìnhtối ưu đối xứng Mạch vòng điều khiển tốc độ tổng hợp theo chuẩn tối ưu đối xứng BTL Điều Khiển Truyền Động Điện Đồ thị đáp ứng 120 100 80 60 40 20 0 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 Hình 1.9.Đồ thị đáp ứng ứng với Mc=0 120 100 80 60 40 20 0 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 Hình 1.10.Đồ thị đáp ứng ứng với Mc=Mdm BTL Điều Khiển Truyền Động Điện Mô hình theo chuẩn tối ưu module Mạch vòng điều khiển tốc độ tổng hợp theo chuẩn tối ưu module Đồ thị đáp ứng 120 100 80 60 40 20 0 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 Hình 1.12.Đồ thị đáp ứng ứng với Mc=0 10 BTL Điều Khiển Truyền Động Điện 120 100 80 60 40 20 0 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 Hình 1.13.Đồ thị đáp ứng ứng với Mc=Mdm Nhận xét: • Với chuẩn tối ưu đối xứng: Bộ điều khiển đáp ứng yêu cầu điều khiển ổn định Khi có nhiễu Mc=Mdm giá trị tốc độ bị giao động nhẹ trở giá trị xác lập, sai leenchj tĩnh • Với chuẩn tối ưu Module: Khi bỏ qua Mc, điều khiển hoạt động tốt, đưa giá trị tốc độ đạt giá trị đặt, nhiên có Mc=M đm xuất sai lệch tĩnh Vì điều khiển tối ưu module không phù hợp 11 BTL Điều Khiển Truyền Động Điện BÀI 2: Động không đồng 3pha 2.1 Lập mô hình động gần hệ dq: Hình 2.1.1: Hệ tọa độ quay dq Xét định nghĩa hệ tọa độ dq (dq) = (); = cos + j sin => = cos+ j sin=> = = cos+ j sin=> = => = ; = ; = Từ mô hình thay động cơ: Rriαr + - ωψβr = Rr iβr + - ωψαr Usd = Rsisd + - ωsψsq Usq = Rsisq + - ωsψsd 12 BTL Điều Khiển Truyền Động Điện ψsd = Lsisd - LMird = Lrsiad + LMimd; Imd = isd – ird ψsq =Ls isq – LMirq = Lrsisq + LMimq; imq = isq – Irq ψrd = -ird.Lr + LMisd = -Lδrird + LMimd ψrq = - irqLr +LMisq =-Lσrirq + LMimd Ta có: M= LM (idr iqs – iqr ids) = ( iqs - ids) 2.2 Thiết kế điều khiển dòng điện Ridq Soid(p) = ; Ts >> Ti Theo tiêu chuẩn TWMD, chọn = Tita được: Rid(p) = Soiq(p) = ; Tnm>> Ti Chọn = Ti Riq = 2.3 Tính toán thông số: Các tham số động cơ: Kphi=(Udm-Idm*Ru)/wdm; Mdm=kphi*Idm; Tu=Lu/Ru; Mc= Mdm; Ts=Ls/Rs; Tr=Lr/Rr; Tính toán hàm điều khiển: Tsi=Tb+Ti; Ksi=Kb*Ki/Ru; 13 BTL Điều Khiển Truyền Động Điện Ksw=Kw*kphi/(Ki*J); Tsw=Tw+2*Tsi; 2.4 Tiến hành mô matlab Ta tạo file m để thực nhập tính toán thông số cần thiết clc Pdm=90e3; Udm=380; Idm=158; fdm=50; ndm=1483; p=2; J=150; Mdm=580; Xidm=0.98; Rs=0.02; Rr=0.016; Ls=16.36e-3; Lr=16.36e-3; Lm=16e-3; Lnm=Ls+Lr;Rnm=Rs+Rr;Tnm=Lnm/Rnm; Knl=1; Tnl=1e-3; Ki=1; Ti=0.1e-3; Kw=0.5; Tw=0.001; Ws=49; Wsl=1; % -Ts=Ls/Rs; Tr=Lr/Rr; Tsi=Tnl+Ti Mô hình mạch vòng điều khiển: 14 BTL Điều Khiển Truyền Động Điện Kết chạy mô phỏng: Dòng điện Isd với giá trị đặt 10: Dòng điện Isq với giá trị đặt 22: 15 BTL Điều Khiển Truyền Động Điện Nhận xét: Ta thấy giá trị Isd Isq đạt giá trị đặt, điều khiển hoạt động tốt với thời gian độ ngắn khoảng 0.01s 16 [...]...BTL Điều Khiển Truyền Động Điện 120 100 80 60 40 20 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Hình 1.13.Đồ thị đáp ứng của ứng với Mc=Mdm Nhận xét: • Với chuẩn tối ưu đối xứng: Bộ điều khiển đáp ứng được yêu cầu điều khiển ổn định Khi có nhiễu Mc=Mdm giá trị tốc độ chỉ bị giao động nhẹ rồi trở về giá trị xác lập, sai leenchj tĩnh bằng 0 • Với chuẩn tối ưu Module: Khi bỏ qua Mc, bộ điều khiển hoạt động tốt,... đm thì xuất hiện sai lệch tĩnh Vì vậy bộ điều khiển tối ưu module không phù hợp 11 BTL Điều Khiển Truyền Động Điện BÀI 2: Động cơ không đồng bộ 3pha 2.1 Lập mô hình của động cơ gần đúng trong hệ dq: Hình 2.1.1: Hệ tọa độ quay dq Xét định nghĩa hệ tọa độ dq (dq) = (); = cos + j sin => = cos+ j sin=> = = cos+ j sin=> = => = ; = ; = Từ mô hình thay thế của động cơ: Rriαr + - ωψβr 0 = Rr iβr + - ωψαr... -Ts=Ls/Rs; Tr=Lr/Rr; Tsi=Tnl+Ti Mô hình mạch vòng điều khiển: 14 BTL Điều Khiển Truyền Động Điện Kết quả chạy mô phỏng: Dòng điện Isd với giá trị đặt là 10: Dòng điện Isq với giá trị đặt là 22: 15 BTL Điều Khiển Truyền Động Điện Nhận xét: Ta thấy giá trị Isd và Isq đã đạt được giá trị đặt, bộ điều khiển hoạt động tốt với thời gian quá độ ngắn chỉ khoảng 0.01s 16 ... Riq = 2.3 Tính toán các thông số: Các tham số động cơ: Kphi=(Udm-Idm*Ru)/wdm; Mdm=kphi*Idm; Tu=Lu/Ru; Mc= Mdm; Ts=Ls/Rs; Tr=Lr/Rr; Tính toán hàm điều khiển: Tsi=Tb+Ti; Ksi=Kb*Ki/Ru; 13 BTL Điều Khiển Truyền Động Điện Ksw=Kw*kphi/(Ki*J); Tsw=Tw+2*Tsi; 2.4 Tiến hành mô phỏng trên matlab Ta tạo 1 file m để thực hiện nhập và tính toán các thông số cần thiết clc Pdm=90e3; Udm=380; Idm=158; fdm=50; ndm=1483;... - ωψαr Usd = Rsisd + - ωsψsq Usq = Rsisq + - ωsψsd 12 BTL Điều Khiển Truyền Động Điện ψsd = Lsisd - LMird = Lrsiad + LMimd; Imd = isd – ird ψsq =Ls isq – LMirq = Lrsisq + LMimq; imq = isq – Irq ψrd = -ird.Lr + LMisd = -Lδrird + LMimd ψrq = - irqLr +LMisq =-Lσrirq + LMimd Ta có: M= LM (idr iqs – iqr ids) = ( iqs - ids) 2.2 Thiết kế bộ điều khiển dòng điện Ridq Soid(p) = ; Ts >> Ti Theo tiêu chuẩn