Bài giảng Truyền động điện - Huỳnh Vũ Quốc Khánh

10/28/20201BÀI GIẢNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Huynh Vu Quoc Khanh10/28/20202Chương 1. Động học hệ thống động cơ- tải 10/28/20203Truyền động điện10/28/20204Truyền động điện10/28/20205Truyền động điện10/28/20206Truyền động điện10/28/20207Truyền động điện10/28/20208Truyền động điện10/28/20209Truyền động điện10/28/202010Truyền động điện10/28/202011Truyền động điện10/28/202012Truyền động điện10/28/202013Truyền động điện10/28/202014Truyền động điện10/28/202015Mô hình chính xác:Trong trường hợp dòng từ hóa cao, đạt đến giá trị khoảng 30-50% dòng định mức và trở kháng stator Xs cũng có giá trị lớn, cuộn kháng mạch từ chính nên thiết lập tại vị trí giữa trở kháng stator và rotor như trên H3.2a. Tổn hao mạch từ được đơn giản hóa bằng cách xét đến nó khi thiết lập giá trị trở kháng stator và rotor. Sơ đồ mạch này được sử dụng thuận tiện khiđiện áp nguồn cấp cho stator U khác đáng kể so với sức điện động E.10/28/202016Mô hình đơn giản:Nếu độ sụt áp trên điện trở và trở kháng stator nhỏ và sức điện động E trên mạch từ chính không khác biệt nhiều so với điện áp U đặt trên cuộn stator, ta có thể sử dụng mô hình mạch điện gần đúng với nhánh mạch từ chính được dịch ra đầu nguồn như trên H3.2b. 10/28/202017Mô hình đơn giản:Sơ đồ mạch tương đương này có ưu điểm là làm đơn giản các hệ thức tính toán dòng điện mạch từ và dòng điện tải khi biết được nguồn điện áp cấp cho stator. Các tổn hao trong lỏi từ có thể đơn giản hóa bằng cách xét đến ảnh hưởng đó khi thiết lập giá trị điện trở các cuộn dây. Để thuận việc cho việc tính toán, khảo sát các hiện tượng ở chế độ xác lập, mô hình đơn giản H3.2b sẽ được sử dụng10/28/20201810/28/20201910/28/20202010/28/20202110/28/20202210/28/202023Truyền động điện10/28/202024Chương 3. Truyền động động cơ DC vòng hở 10/28/202025Truyền động điệnI. Đặc tính cơ động cơ DC10/28/202026Truyền động điệnI. Đặc tính cơ động cơ DC10/28/202027Động cơ DC nếu khởi động trực tiếp sẽ sinh ra Mkđ và Ikđ động khá lớn so với dòng định mức Khởi động động cơ DC kích từ độc lậpII. Khởi động động cơ DC10/28/202028- Để hạn chế Mkđ và Ikđ vượt quá trị số mong muốn cần phải làm mềm hóa đặc tính cơ bằng cách khởi động qua các cấp điện rở phụ thêm vào mạch phần ứng Dòng điện khởi động phải khống chế không được lớn hơn khả năng chịu dòng của chổi than ( thường là 2,5Iđm đến 3Iđm ) - Moment khởi động phải khống chế không được lớn hơn khả năng chịu đựng của tải ( thường là 3Mđm ) Khởi động động cơ DC kích từ độc lập10/28/202029Truyền động điệnKhởi động động cơ DC qua điện trở phụ Khởi động động cơ DC kích từ độc lập10/28/202030Truyền động điệnKhởi động động cơ DC qua điện trở phụ Khởi động động cơ DC kích từ độc lập10/28/2020311. Hãm của tái sinhIII. Hãm động cơ DC10/28/2020321. Hãm của tái sinh10/28/2020331. Hãm của tái sinh10/28/2020341. Hãm của tái sinh10/28/2020352. Hãm ngược10/28/2020362. Hãm ngược10/28/2020372. Hãm ngược10/28/2020382. Hãm ngược10/28/2020392. Hãm ngược10/28/2020402. Hãm ngược10/28/2020413. Hãm động năng10/28/2020423. Hãm động năng10/28/202043Truyền động điện3. Hãm động năng10/28/202044Truyền động điện3. Hãm động năng10/28/2020453. Hãm động năng10/28/2020463. Hãm động năng10/28/2020473. Hãm động năng10/28/2020483. Hãm động năng10/28/2020494. Điều khiển tốc độ động cơ DC kích từ độc lập10/28/202050Truyền động điệnĐiều khiển tốc độ động cơ DC kích từ độc lập1. Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi điện áp phần ứng10/28/202051Truyền động điện1. Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi điện áp phần ứng10/28/202052Truyền động điện2. Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi từ thông10/28/202053Truyền động điện2. Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi từ thông10/28/202054Truyền động điện3. Điều khiển tốc hổn hợp điện áp phần ứng và từ thông10/28/202055Truyền động điện4. Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi điện trở phần ứng10/28/2020564. Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi điện trở phần ứng10/28/2020575. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưu-Bộ chỉnh lưu biến đổi áp AC-DC cấp cho động cơ DC-Bộ chỉnh lưu điều khiển thay đổi điện áp DC cấp cho động cơ làm thay đổi tốc độ moment động cơ 10/28/2020585. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưuCác dạng sơ đồ chỉnh lưu điều khiển động cơ DC10/28/2020595. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưuCác dạng sơ đồ chỉnh lưu điều khiển động cơ DC10/28/2020605. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưuCác dạng sơ đồ chỉnh lưu điều khiển động cơ DC10/28/2020615. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưuCác dạng sơ đồ chỉnh lưu điều khiển động cơ DC10/28/2020625. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưuĐiện áp ngõ ra của bộ chỉnh lưu10/28/2020635. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưuĐiện áp ngõ ra của bộ chỉnh lưu10/28/2020645. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưuĐánh giá chất lượng hệ thống10/28/2020655. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưu10/28/2020665. Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưu10/28/202067Hệ chỉnh lưu 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC10/28/202068Hệ chỉnh lưu 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC10/28/202069Hệ chỉnh lưu 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC10/28/202070Hệ chỉnh lưu 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC310/28/20207110/28/20207210/28/202073Hệ chỉnh lưu kép 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC10/28/202074Hệ chỉnh lưu kép 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC10/28/202075Hệ chỉnh lưu kép 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC10/28/202076Hệ chỉnh lưu kép 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DCĐiều khiển riêng10/28/202077Hệ chỉnh lưu kép 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC10/28/202078Do điện áp ngõ ra tức thời của hai bộ chỉnh lưu có sự khác biệt nên xuất hiện dòng điện cân bằng dẫn qua nguồn xoay chiều và hai bộ chỉnh lưu. - Để hạn chế biên độ dòng điện cân bằng này, các cuộn kháng hạn chế dòng cân bằng được lắp đặt nối tiếp ở ngõ ra của các bộ chỉnh lưu. Độ lớn các cuộn kháng được chọn sao cho độ lớn dòng cân bằng không vượt quá 30% độ lớn dòng điện tải định mức. Điều này tạo điều kiện để dòng điện tải hầu như liên tục và hệ truyền động đạt được chỉ số điều chỉnh thấp.10/28/202079- Khối 1 và 2 chuyển yêu cầu dòng điện tải thành yêu cầu dòng điệncủa từng nhánh bộ chỉnh lưu. - Tín hiệu ioyc làm tăng thêm dòng điện yêu cầu qua mỗi nhánh chỉnh lưu với độ lớn dòng tăng bằng dòng cân bằng10/28/202080- Ưu điểm của phương pháp điều khiển với dòng điện cân bằng là dòng điện tải liên tục. Do đó, đem lại các tính chất động học cao cho hệ thống điều khiển. Mạch điều khiển không cần bộ cảm biến dòng điện bằng 0.- Điều bất lợi là mạch chứa các cuộn kháng cân bằng làm tăng thêm kích thước cũng như khối lượng mạch động lực. Ngoài ra, các cuộn kháng tiêu thụ công suất ảo làm cho việc định mức mạch nguồn bị tăng lên và hệ số công suất bị giảm.10/28/202081Điều khiển đồng thời 10/28/2020826. Điều khiển động cơ DC dùng bộ biến đổi xung áp ( Chopper)10/28/2020836. Điều khiển động cơ DC dùng bộ biến đổi xung áp ( Chopper)Bộ giảm áp ( chopper A)10/28/2020846. Điều khiển động cơ DC dùng bộ biến đổi xung áp ( Chopper)Bộ giảm áp ( chopper A)10/28/202085Bộ giảm áp ( chopper A)10/28/202086Bộ giảm áp ( chopper A)10/28/2020876. Điều khiển động cơ DC dùng bộ biến đổi xung áp ( Chopper)Bộ tăng áp (chopper B) 10/28/202088Bộ tăng áp (chopper B) 10/28/202089Bộ tăng áp (chopper B) 10/28/2020906. Điều khiển động cơ DC dùng bộ biến đổi xung áp ( Chopper)Bộ tăng áp kiểu đảo dòng ( Chopper C) 10/28/2020916. Điều khiển động cơ DC dùng bộ biến đổi xung áp ( Chopper)Bộ tăng áp kiểu đảo dòng ( Chopper C) Điều khiển linh kiện có thể thực hiện theo hai phương án:Phương án 1:- Cho phép điều khiển riêng chế độ động cơ bằng khóa S1 (S2 bị ngắt) vàđiều khiển hãm động cơ bằng khóa S2 (khóa S1 ngắt).Phương án 1:- Cả hai khóa S1 và S2 đều được kích theo qui tắc kích đối nghịch. Phương án này cho dòng tải liên tục qua điểm zero, mạch điều khiển đơn giản. Do dòng điện có thể đảo chiều, phạm vi hoạt động của đặc tính xảy ra trong cả góc thứ hai của mặt phẳng ( ω-M)10/28/202092Bộ tăng áp kiểu đảo dòng ( Chopper C) 10/28/202093Bộ chopper lớp E10/28/202094Bộ chopper lớp E10/28/202095Bộ chopper lớp E10/28/202096Bộ chopper lớp E10/28/20209710/28/20209810/28/202099Chương 3. Điều khiển vòng kín động cơ DC10/28/202010010/28/202010110/28/202010210/28/202010310/28/202010410/28/202010510/28/202010610/28/202010710/28/202010810/28/202010910/28/202011010/28/202011110/28/202011210/28/202011310/28/202011410/28/202011510/28/202011610/28/2020117- Mạch công suất gồm bộ chỉnh lưu điều khiển mắc vào lưới nguồn ac. Điện áp ngõ ra của bộ chỉnh lưu mắcvào phần ứng của động cơ. Giả thiết mạch kích từ đượcnuôi bởi một nguồn dc độc lập khác và được thiết lập ở giá trị không thay đổibằng định mức. 10/28/2020118-Tùy theo yêu cầu thực tế,mạch công suất có thể chứa cuộn kháng phụ nắn dòng điện Ld mắc nối tiếp với mạch phần ứng. - Do tác dụng hạn chế độ nhấp nhô dòng phần ứng, nên nó tạo điều kiện mở rộng vùng làm việc với chế độ dòng điện phần ứng liên tục đến giá trị cực tiểu Iư. min 10/28/2020119- Với cấu trúc mạch công suất như trên, hệ truyền động có khả năng làm việc trong phạm vi góc phần tư thứ nhất và thứ tư, cho phép thực hiện chế độ kéo tải thụ động (hoặc nâng tảigócphần tư thứ nhất) hoặc hãm tải tích cực với vận tốc âm (hạ tải-góc phần tư thứ tư).10/28/2020120Để hệ truyền động hoạt động, mạch điều khiển nhận các tín hiệu gồm tín hiệu điều khiển chính là vận tốc yêu cầu (wyc), các tín hiệu đo lường hồi tiếp như dòng điện hồi tiếp, vận tốc hồi tiếp. Các tín hiệu hồi tiếp đạt được nhờ các thiết bị cảm biến dòng điện và cảm biến tốc độ và sau khi qua mạch lọc chúng.10/28/2020121Mạch điều khiển gồm ba khối chức năng chính, trong đó chứa hai khối hiệu chỉnh gồm hiệu chỉnh vận tốc và hiệu chỉnh dòng điện mắc theo cấu trúc dạng nối tầng (cascade). 10/28/2020122Khối hiệu chỉnh vận tốc loại P hoặc PI xử lý dựa vào trạng thái tín hiệu vận tốc yêu cầu wyc và tín hiệu vận tốc hồi tiếp và cho đáp ứng ở ngõ ra là moment yêu cầu. 10/28/2020123Chức năng của hiệu chỉnh vận tốc nhằm điều chỉnh moment động cơ sao cho đáp ứng của vận tốc động cơ w bám sát giá trị tín hiệu vận tốc yêu cầu wycđược thiết lập ở ngõ vào10/28/2020124- Tính chất động học của vận tốc và sai số tốc độ xuất hiện trong quá trình điều chỉnh phụ thuộc vào các giá trị tham số thiết lập của khối hiệu chỉnh vận tốc. Mặc khác, với các phần tử giới hạn (có đặc tính bão hòa) tác dụng lên các tín hiệu ngõ ra, khối hiệu chỉnh vận tốc còn thiết lập các giá trị giới hạn cho phépcủa dòng điện tải Iưycmax, Iưycmin.10/28/2020125Do moment có quan hệ tỉ lệ với dòng điện mạch phần ứng nên tín hiệu moment yêu cầu cũng chính là tín hiệu dòng điện phần ứng yêu cầu Iưyc.10/28/2020126Khối hiệu chỉnh dòng điện thường gặp có dạng PI , ngõ vào của nó nhận các tín hiệu dòng điện phần ứng yêu cầu iưyc và dòng điện hồi tiếp iht, khối có chức năng chính là điều chỉnh thay đổi điện áp nguồn cấp cho phần ứng sao cho dòng điện phần ứng (và moment) thay đổi chính xác theo giá trị iưyc được thiết lập ở ngõ ra của hiệuchỉnh vận tốc.10/28/2020127Tín hiệu uđk ở ngõ ra của hiệu chỉnh dòng điện mang thông tin về độ lớn điện áp nguồn cấp cho phần ứng động cơ. - Kết hợp các giá trị khống chế Iưycmax, Iưycminthiết lập ở ngõ ra của hiệu chỉnh vận tốc, hiệu chỉnh dòng điện có chức năng quan trọng thứ hai là bảo vệ quá dòng điện cho mạch công suất.10/28/2020128- Khối thứ ba là mạch tạo xung kích. Nó tiếp nhận tín hiệu uđk từ khối hiệu chỉnh dòng điện và sẽ thực hiện chức năng chuyển đổi tín hiệu uđk thành xung kích đóng ở các thời điểm thích hợp (góc kích α ) cho các thyristor để đạt được điện áp chỉnh lưutrung bình tỉ lệ với uđk. 10/28/2020129- Do là tầng cuối cùng của mạch điều khiển và có chức năng giao tiếp với mạch công suất nên mạch kích thường phải thực hiện chức năng cách ly10/28/2020130- Xét quá trình quá độ khi động cơ khởi động đến vận tốc nyc. -Tại thời điểm ban đầu, do vận tốc động cơ bằng 0. Sai biệt vận tốc đủ lớn làm cho hiệu chỉnhvận tốc sớm đạt giá trị bão hòa. -Dòng điện yêu cầu ở ngõ ra của nó được thiết lập đếngiá trị cực đại iyc=iycmax.10/28/2020131Do dòng chưa qua mạch phần ứng nên sai biệt giữa dòng iyc và dòng tải tác động lên khâu hiệu chỉnh dòng điện sớm làm nó đạt trạng thái bão hòa với tín hiệu uđk xác lập ở giá trị cực đại.- Điện áp chỉnh lưu cực đại tạothành tác dụng lên mạch phần ứng theo phương trình:10/28/2020132Do vận tốc thay đổi chậm nên thành phần sức điện động kφt.ω lúc này có giá trị không đáng kể. Điện áp chỉnh lưu ud tác dụng tăng nhanh dòng điện phần ứng đến giá trị cực đại. 10/28/2020133Tại thời điểm t=t2, iư=iưmax và mạch hiệu chỉnh dòng điện thoát ra vùng bão hòa. Nó bắt đầu tác dụng lên quá trình hiệu chỉnh dòng điện. Do dòng điện phần ứng quá độ tiếp tục tăng lên vượt quá giá trị iyc nên khối hiệu chỉnh dòng tác dụng làm giảm điện áp uđk và từ đó giảm điện áp chỉnh lưu. Quá trình nêu trên kết thúc tại thờiđiểm t210/28/2020134Khi đó, điện áp nguồn cung cấp mạch phần ứng phải vừa đảm bảo duy trì dòng qua phần ứng bằng cực đại vừa bù cho thành phần sức điện động tỉ lệ với vận tốc tăng lên của động cơ. Do vận tốc động cơ trong giai đoạn này thay đổi gần như tuyến tính nên điện áp trung bình của nguồn gần như thay đổi theo hàm:10/28/2020135- Trị trung bình tín hiệu điện áp điều khiển trong giai đoạn (t2 t3. - Do đó, khối hiệu chỉnh vận tốc bắt đầu ra khỏi vùng bão hòa của nó. Sai biệt vận tốc (wyc-wht)t3, cả hai khối hiệu chỉnh đều hoạt động trong phạm vi điều khiển tuyến tính. Do quá trình khởi động đang xét không mang tải, dòng điện duy trì qua phần ứng và moment động cơ tiếp tục tác động tăng vận tốc. Sai biệt vận tốc tiếptục làm giảm tín hiệu dòng iyc đến triệt tiêu. Sai biệt ở ngõ vào khối hiệu chỉnh dòng điện tác động giảm tín hiệu điện áp điều khiển, tức giảm điện áp chỉnh lưu trung bình.10/28/2020137Đến thời điểm t=t4, dòng điện qua phần ứng triệt tiêu và tín hiệu uđk có giá trị thấp không cho phép thực hiện được quá trình chuyển mạch.- Do đó, động cơ sau thời điểmt=t4 chạy không tải với điện áp phần ứng duy trì ở sức điện động đạt được ở thời điểmt=t4.10/28/2020138Một trường hợp khác mô tả trên là khởi động động cơ mang tải. Quá trình khởi động có giai đoạn đầu diễn ra tương tự như trường hợp đã được khảo sát.- Trong giai đoạn (tt2, hai khối hiệu chỉnh cùng hoạt động trong phạm vi tuyến tính.- Do phải tạo nên moment cân bằng với moment tải, dòng điện xác lập mạch phần ứng đạt giá trị khác zero.10/28/202013910/28/2020140- Cấu trúc hệ truyền động đảo chiều vòng kín được mô tả tương tự như trườnghợp ở trên. Điểm khác biệt của cấu trúc đảo chiều thể hiện ở các điểm sau đây.mạch công suất cho phép đảo chiều: ví dụ bộ chỉnh lưu kép (hoặc bộ chỉnh lưu đơn và công tắc đảo) mắc vào mạch phần ứng (hoặc mạch kích từ). 10/28/2020141Mạch đo và xử lý tín hiệu phải xác định được các tín hiệu về dấu cũng như độlớn (đo vận tốc, dòng điện). Các khối hiệu chỉnh được thiết lập sao cho đảm bảo các mức giới hạn dòng điện, vận tốc phù hợp10/28/2020142Cấu trúc điều khiển hệ truyền động tương tự như các hệ đã mô tả. Điểm khác biệt đối với các bộ biến đổi dc đã khảo sát là ở đây động cơ có thể điều khiển chạy theo hai chiều và hãm cũng theo cả hai chiều quay của nó10/28/202014310/28/2020144Trong thực tế, nhiều trường hợp điều khiển truyền động theo yêu cầu đạt mộtvị trí xác định của cơ cấu chấp hành. Điều khiển vận tốc chỉ có ý nghĩa phụ vàkhông có ý nghĩa quyết định. Thông thường, một yêu cầu quan trọng là quátrình chuyển từ vị trí này sang vị trí khác được thực hiện nhanh nhất. Lúc đó,quá trình điều khiển mang tính tối ưu. 10/28/2020145-Quá trình vận tốc, moment và vị trí khi thực hiện điều khiển vị trí được mô tả từ hình vẽ, ta thấy quá trình điều khiển tối ưu đòi hỏi moment thay đổi dạng nhảy cấp. Trong sơ đồ khối phi tuyến N biểu diễn quỹ đạo pha (vị trí) theo hàm vận tốc. 10/28/2020146-Vận tốc yêu cầu của động cơ sẽ di chuyển theo quỹ đạo pha trong quá trình hãm dừng động cơ. Độ chính xác của quá trình điều khiển vị trí bằng kỹ thuật analog đạt đến độ chính xác khoảng 1%. Các ví dụ của quá trình điều khiển vị trí chẳng hạn nhưđiều khiển thang máy trong quá trình hãm đến dừng lại, quá trình dừng tự độngcủa máy cán, các truyền động của các máy công cụ, các cơ cấu truyền động củarobot, tay máy10/28/202014710/28/202014810/28/202014910/28/202015010/28/202015110/28/2020152Chương 4. Truyền động động cơ AC KĐB 3pha 10/28/20201534.1 Đặc tính cơ của động cơ 10/28/20201544.1 Đặc tính cơ của động cơ 10/28/20201554.1 Đặc tính cơ của động cơ 10/28/20201564.1 Đặc tính cơ của động cơ 10/28/20201574.1 Đặc tính cơ của động cơ 10/28/202015810/28/20201591. Khởi động trực tiếpCác tính chất:-Điều khiển đơn giản, đóng các pha động cơ trực tiếp vào ba pha nguồn bằng công tắc cơ khí.-Dòng khởi động lớn có thể gây sụt áp lưới điện quá mức cho phép, đặc biệt khi động cơ có công suất lớn.-Moment khởi động chứa thành phần xung khá lớn có thể gây shock cơ học, động cơ khởi động không êm.4.2 Khởi động động cơ KĐB10/28/20201602. Khởi động sao-tam giác để giảm dòng điện và moment khởi động:Dòng khởi động qua cuộn stator giảm đi 3 lần, dòng qua lưới nguồn giảm đi 3 lần. - Tuy nhiên, moment khởi động giảm đi 3 lần.10/28/20201613. Khởi động dung biến ap tự ngẫu để giảm điện áp khởi động:10/28/20201624. Khởi động dùng cuộn kháng phụ (hoặc điện trở phụ) mạch stator10/28/20201634. Khởi động dùng cuộn kháng phụ (hoặc điện trở phụ) mạch stator10/28/20201645. Khởi động động cơ rotor dây quấn bằng điện trở phụ10/28/202016510/28/20201666. Khởi động mềm (Soft Starter)Hiện nay là phương pháp hiện đại, áp dụng cho động cơ công suất vừa và lớn. - Điện áp stator được điều khiển thay đổi liên tục theo thời gian. Điện áp stator được điều khiển bởi bộ biến đổi điện áp xoay chiều thông qua điều khiển góc kích của thyristor10/28/20201676. Khởi động mềm (Soft Starter)10/28/20201686. Khởi động mềm (Soft Starter)10/28/20201696. Khởi động mềm (Soft Starter)Ưu điểm:-Moment khởi động thay đổi mềm (như moment động cơ một chiều)-Khống chế được dòng khởi động-Đáp ứng nhanh khi đóng và ngắt-Không có vấn đề phát sinh hồ quangNhược điểm:- Mạch công suất sử dụng linh kiện bán dẫn nên dẫn điện không hoàn toàn khi đóng tổn hao nhiệt.-Tương tự, linh kiện bán dẫn ngắt điện không hoàn toàn , không hoàn toàn cách ly khi ngắt điện10/28/202017010/28/202017110/28/202017210/28/202017310/28/202017410/28/202017510/28/20201764.3 CÁC CHẾ ĐỘ HÃM ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘChế độ hãm tái sinha/ Nguồn cung cấp có tần số cố định- tải thế năng: Động cơ dưới tác dụng của tải thế năng làm nó quay nhanh hơn tốc độ đồng bộ của từ trường quay của nguồn ac cung cấp. Đặc tính ωƯ(M) cho biết động cơ làm việc ở chế độ máy phát, cơ năng được biến thành điện năng trả về nguồn. Moment hãm có tác dụng giữ cho vận tốc động cơ không tăng lên một giá trị xác định và không có thể hãm dừng động cơ.10/28/2020177Chế độ hãm tái sinhb/ Nguồn cung cấp có tần số điều chỉnh được: bằng cách điều chỉnh tần số nguồn thấp hơn vận tốc đang làm việc của động cơ, động cơ sẽ chuyển sang chế độ hãm tái sinh trong đặc tính làm việc mới. Do tần số nguồn có thể điều chỉnh đến triệt tiêu nên bằng phương pháp này có thể thực hiện hãm dừng động cơ.Điều kiện để hệ hoạt động là nguồn phải điều chỉnh tần số được (bộ biến tần) vànguồn phải có khả năng tiếp nhận năng lượng từ tải đưa về.10/28/20201781. Chế độ hãm tái sinhĐộ trượt khi xảy ra hãm tái sinh:10/28/20201792. Chế độ hãm ngượcXảy ra trong các trường hợp sau:Trường hợp nguồn cung cấp ac không thay đổi: vận tốc đồng bộ giữ nguyên dấu: - Xảy ra khi động cơ dưới tác dụng tải thế năng thực hiện chuyển động quay theo chiều ngược lại với chiều từ trường ( ωm và ωs ngược dấu). Để có thể thực hiện hãm ngược, đặc tính ω(M) của động cơ phải được “mềm” hóa, bằng cách thêm điện trở mạch rotor. -Chế độ xác lập đạt được khi moment động cơ và moment tải bằng nhau và để đạt được điều này, moment cực đại của động cơ phải có giá trị lớn hơn moment tải thế năng 10/28/20201802. Chế độ hãm ngược10/28/2020181Trường hợp nguồn cung cấp ac bị thay đổi: Đảo chiều từ trường quay hay vận tốc đồng bộ đổi dấu: Xảy ra khi động cơ đang vận hành ở một vận tốc nào đó thì bị cắt ra khỏi nguồn và thứ tự pha của nguồn bị thay đổi bằng cách đảo vị trí đấu dây của hai trong ba pha nguồn mắc vào động cơ không đồng bộ-Độ trượt rotor và moment tại thời điểm xảy ra hãm ngược:2. Chế độ hãm ngượcXảy ra trong các trường hợp sau:10/28/2020182Dễ thấy, shn>1. Do đó:Trở kháng tương đương lúc thực hiện hãm ngược nhỏ hơn trở kháng lúc khởi động. Dòng điện hãm ngược vì thế rất lớn. Để khống chế dòng điện hãm ngược, biện pháp mắc thêm điện trở mạch stator hoặc rotor được sử dụng. Phương án sử dụng điện trở mạch rotor có khả năng tăng moment trong quá trình hãm.- Moment động cơ khi vận tốc triệt tiêu sẽ có giá trị âm khác không. Vì thế, nếu muốn thực hiện hãm dừng động cơ và tránh hiện tượng quay đảo chiều động cơ, thì cần thực hiện cắt nguồn ra khỏi động cơ khi vận tốc đạt lân cận giá trị zero.2. Chế độ hãm ngượcXảy ra trong các trường hợp sau:10/28/20201832. Chế độ hãm ngược10/28/2020184- Trong quá trình hãm ngược, năng lượng cơ năng được chuyển thành điện năng, phần năng lượng này cùng với năng lượng từ nguồn cung cấp sẽ tiêu hao trên các điện trở dưới dạngnhiệt. Rõ ràng, đây là phương án hãm gây nhiều tổn hao, hiệu suất thấp.- Hãm ngược sử dụng thích hợp cho họat động đảo chiều vận tốc động cơ.2. Chế độ hãm ngượcXảy ra trong các trường hợp sau:10/28/20201853. Chế độ hãm động năng a/ Chế độ hãm động năng bằng hệ nguồn ac không đối xứng10/28/2020186Động cơ không đồng bộ có thể bị hãm động năng bằng nguồn ac không đối xứng. Lúc đó, stator động cơ được đóng vào nguồn một pha Có thể phân tích tác dụng nguồn ac một pha có thể tách thành nguồn ba pha đối xứng của các thành phần thứ tự thuận và hệ nguồn ba pha đối xứng của các thành phần thứ tự nghịch.3. Chế độ hãm động năng a/ Chế độ hãm động năng bằng hệ nguồn ac không đối xứng10/28/2020187Khi động cơ đang chạy ở vận tốc cho trước và bị hãm động năng bởi nguồn ac một pha, moment hãm chỉ phát sinh khi moment của hệ nguồn đối xứng thứ tự nghịch có trị tuyệt đối lớn hơn moment của hệ nguồn đối xứng theo thứ tự thuận. Điều này chỉ xảy ra khi điện trở rotor đủ lớn. Do đó, hãm động năng bằng hệ nguồn ac không đối xứng chỉ sử dụng thích hợp đối với động cơ không đồng bộ rotor dây quấn hoặc có cấu tạo rotor đặc biệt với điện trở đủ lớn3. Chế độ hãm động năng a/ Chế độ hãm động năng bằng hệ nguồn ac không đối xứng10/28/20201883. Chế độ hãm động năng a/ Chế độ hãm động năng bằng hệ nguồn ac không đối xứng10/28/20201893. Chế độ hãm động năng a/ Chế độ hãm động năng bằng hệ nguồn ac không đối xứng10/28/202019010/28/2020191Hãm động năng là chế độ hãm thường được sử dụng, trong đó phương án sử dụng từ trường của dòng điện một chiều đi qua mạch stator được sử dụng phổ biến. Theo đó mạch stator được ngắt ra khỏi nguồn ac và đóng vào nguồn dc. Khi đó, dòng điện một chiều dẫn qua cuộn stator tạo nên từ trường đứng yên. Chuyển động quay của các cuộn rotor cắt ngang đường sức từ trường đứng yên trên gây ra moment hãm động cơ.3. Chế độ hãm động năng b/ Chế độ hãm động năng bằng nguồn dc10/28/2020192Các cấu trúc đấu mạch stator khi hãm động năng3. Chế độ hãm động năng b/ Chế độ hãm động năng bằng nguồn dc10/28/2020193Các cấu trúc đấu mạch stator khi hãm động năngTổng trở tương đương, quan hệ điện áp chỉnh lưu và dòng điện dc và điện áp mạch một chiều được cho trong bảng3. Chế độ hãm động năng b/ Chế độ hãm động năng bằng nguồn dc10/28/2020194Mạch nguồn dc có thể thực hiện bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu, biến đổi điện áp lưới nguồn ac thành điện áp dc cấp cho các cuộn dây stator. Thực tế, ngưởi ta thường sử dụng cấu trúc mạch chỉnh lưu đơn giản để thực hiện hãm động năng. Cấu trúc bao gồm bộ chỉnh lưu tiamột xung với diode không. Trong một số trường hợp, để tăng nhanh khả năng tắt dòng điện qua stator, cấu trúc dùng bộ chỉnh lưu tia một xung với thyristor được sử dụng.3. Chế độ hãm động năng b/ Chế độ hãm động năng bằng nguồn dc10/28/2020195Nếu sử dụng máy biến thế, có thể chọn cấu trúc bộ chỉnh lưu không điều khiển (ví dụ chỉnh lưu cầu diode một pha), độ lớn dòng điện dc được thiết lập bởi tỉ số vòng dây các cuộn sơ cấp- thứ cấp máy biến thế . Dòng điện kích từ dẫn qua cuộn stator có thể được giới hạn bằng điện trở R1 mắc nối tiếp ở ngõ ra mạch chỉnh lưu 3. Chế độ hãm động năng b/ Chế độ hãm động năng bằng nguồn dc10/28/2020196Moment hãm tác động trong quá trình hãm có thể thay đổi bằng điện trở phụ mạch rotor R2 của động cơ không đồng bộ rotor dây quấn. 3. Chế độ hãm động năng b/ Chế độ hãm động năng bằng nguồn dc10/28/2020197Đặc tính moment hãm thay đổi theo điện trở mạch rotor đượcvẽ minh họa trên 3. Chế độ hãm động năng b/ Chế độ hãm động năng bằng nguồn dc10/28/2020198Moment hãm động năng:3. Chế độ hãm động năng b/ Chế độ hãm động năng bằng nguồn dc10/28/20201993. Chế độ hãm động năng b/ Chế độ hãm động năng bằng nguồn dcMoment hãm động năng cực đaị:10/28/20202003. Chế độ hãm động năng b/ Chế độ hãm động năng bằng nguồn dc10/28/2020201CÁC CHẾ ĐỘ HÃM ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ10/28/2020202ĐiỀU KHIỂN VẬN TỐC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ10/28/2020203Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi số cặp cực4.4 Điều khiển vận tốc động cơ KĐB 3pha10/28/2020204Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi số cặp cực10/28/2020205Đặc tính cơ có moment cực trị giảm dần theo bình phương điện áp stator2. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi điện áp stator10/28/2020206Phạm vi điều khiển vận tốc: - Phạm vi điều chỉnh vận tốc bằng cách điều khiển điện áp stator tương đối hẹp. Do đó, phạm vi điều khiển vận tốc rộng hơn chỉ có ý nghĩa đốivới động cơ không đồng bộ rotor dây quấn. Điện trở phụ mạch rotor hoặc có giá trị cố định hoặc điều khiển thay đổi nhảy cấp (2 hoặc 3) hoặc thay đổi nhuyễn- Phạm vi điều chỉnh tốc độ tăng lên theo hàm2. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi điện áp stator10/28/20202072. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi điện áp stator10/28/20202082. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi điện áp stator10/28/20202092. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi điện áp stator10/28/20202102. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi điện áp stator10/28/20202112. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi điện áp stator10/28/20202122. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi điện áp stator10/28/20202133. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi điện trở rotor 10/28/20202143. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi điện trở rotor 10/28/20202153. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi điện trở rotor 10/28/20202163. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi điện trở rotor 10/28/2020217Nguyên lý điều khiển :- Nếu bỏ qua sụt áp không đáng kể trên stator, ở xác lập điện áp stator tỉ lệ thuận với từ thông và vận tốc theo hệ thức: Nếu điều khiển vận tốc động cơ dưới định mức: bằng cách thay đổi tần số nguồn và giữ nguyên độ lớn điện áp stator, từ thông động cơ sẽ tăng lên đến giá trị bão hòa. Động cơ không thể phát triển hiệu quả moment cực đại khi dòng điện tăng. 4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020218Để tránh hiện tượng bão hòa từ và giảm tổn hao, điện áp stator U cần được thay đổi cùng với f (hoặc ω ) sao cho duy trì tác dụng từ thông bằng định mức, nghĩa là:4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp Nguyên lý điều khiển từ thông không đổi trở thành điều khiển U/f =const10/28/2020219Chứng minh điều này bởi những biến đổi sau4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020220Tuy nhiên:Trường hợp vận tốc động cơ thấp: Khi hoạt động ở tần số thấp, điện trở Rs không thể bỏ qua so với trở kháng (Xs+Xr’). Để giữ nguyên moment cực đại ở tần số thấp, thì tỷ số điện áp/ tần số cần thay đổi và có giá trị lớn hơn tỉ số U/f ở chế độ định mứcTrường hợp vận tốc lớn hơn định mức: Khi điều khiển vận tốc lớn hơn vận tốc định mức, điện áp stator sẽ được duy trì không đổi bằng định mức và tần số f được điều khiển tăng lên. Động cơ sẽ làm việc ở chế độ non kích từ. Để tránh hiện tượng động cơ quá tải, moment động cơ sẽ được điều khiển theo nguyên lý công suất không đổi. Moment cực đại sẽ giảm khi tăng tần số.4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp Khi điều khiển động cơ theo nguyên lý U/f không đổi, với các điều kiện thiết lập, moment đặc tính cơ có cực trị không đổi Mmax=const.10/28/20202214. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp Nguyên tắc điều khiển :10/28/20202224. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020223Đặc tính cơ : khi điều khiển vận tốc theo nguyên lý U/f= K1 Moment cực đại của động cơ thay đổi ít khi vận tốc đồng bộ lớn và giảm dần khi tần số đồng bộ giảm. Khả năng tạo moment của động cơ giảm mạnh ở tần số làm việc thấp. Quan hệ điều khiển giữ từ thông không đổi (U-f) trong phạm vi tần số từ zero đến trên tần số đồng bộ 4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020224Đặc tính cơ điện: - Khi ws>wsđm, động cơ làm việc với điện áp stator không đổi và tần số thay đổi (giảm từ thông).4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202254. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202264. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202274. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202284. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202294. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202304. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202314. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020232Sơ đồ hệ truyền động điều khiển vận tốc động cơ dùng bộ biến tần áp theo nguyên lý U/fTín hiệu điều khiển là tần số đồng bộ của nguồn cần cấp cho stator f*. Khối điều khiển từ thông có chức năng thiết lập độ lớn điện áp stator theo hàm điều khiển điện áp- tần số (U-f) để đảm bảo từ thông động cơ được sử dụng hiệu quả. - Ngõ ra của khối điều khiển từ thông là đại lượng điện áp yêu cầu U*. Các giá trị U*,f* được đưa đến mạch xử lý điều khiển tạo xung kích đóng cho bộ biến tần4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020233Hệ truyền động động cơ không đồng bộ- bộ biến tần áp sáu bước:4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020234Hệ truyền động động cơ không đồng bộ- bộ biến tần áp sáu bước:4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020235Hệ truyền động động cơ không đồng bộ- bộ biến tần áp sáu bước:4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020236Hệ truyền động động cơ không đồng bộ- bộ biến tần áp sáu bước:4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020237Hệ truyền động động cơ không đồng bộ- bộ biến tần áp sáu bước:Ưu điểm : - Bộ biến tần áp loại này là quá trình điều khiển kích đóng bộ nghịch lưu áp đơn giản. Do số lần đóng ngắt linh kiện ít nên tổn hao do đóng ngắt không đáng kể. Nhược điểm: - Tính chất điện áp tải tạo thành chứa nhiều thành phần sóng hài bậc cao, đặc biệt các thành phần hài bậc 5 và bậc 7. Chúng là nguyên nhân gây ra các thành phần moment xung trong động cơ làm nó hoạt động không ổn định ở tần số thấp. - Cũng vì các thành phần sóng hài nên điện áp tụ lọc dc bị nhấp nhô mạnh. Giá trị mạch lọc được định mức khá lớn. - Bộ chỉnh lưu ngõ vào của bộ biến tần được điều khiển pha, làm giảm hệ số công suất của thiết bị.3. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020238Hệ truyền động động cơ không đồng bộ- bộ biến tần áp sáu bước:Tải đấu sao: 4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020239Hệ truyền động động cơ không đồng bộ- bộ biến tần áp sáu bước:Tải đấu tam giác: 4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020240Chất lượng áp và dòng điện tải chứa nhiều sóng hài, sự hình thành moment dạng xung tần số 6 lần tần số đồng bộ và dạng dòng điện tiêu thụ qua lưới (ia) không sin là những nhược điểm của phương pháp vừa nêu4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020241Chế độ hãm động cơ Để hãm động cơ, tần số điện áp ra của biến tần sẽ được điều chỉnh giảm xuống. Về bản chất, đây là hiện tượng hãm tái sinh với nguồn ac thay đổi tần số. Khi động cơ được cấp nguồn bởi bộ biến tần áp điều khiển sáu bước làm việc ở chế độ hãm, năng lượng hãm chuyển thành điện năng đưa trả về mạch một chiều và nạp cho tụ lọc. Nếu công suất hãm lớn, điện áp tụ có thể nạp đến giá trị lớn gây quá áp. 4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020242Chế độ hãm động cơ Biện pháp giải quyết đơn giản là đấu song song với tụ lọc một điện trở xả Rb (Braking Resistor) và đóng điện trở vào mạch nhờ khóa bán dẫn S. Xung kích để đóng khóa dựa vào so sánh điện áp trên tụ với mức điện áp cho phép trên tụ. Do năng lượng hãm cuối cùng được tiêu hao trên điện trở xả nên phương pháp này thường được gọi là hãm động năng3. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020243Đảo chiều vận tốc: Việc đảo chiều vận tốc thực hiện nhờ thay đổi trật tự xung kích các nhánh pha của bộ nghịch lưu áp ba pha3. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020244Hệ truyền động động cơ không đồng bộ- bộ biến tần áp điều chế độ rộng xung sin (sin PWM)4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020245Hệ truyền động động cơ không đồng bộ- bộ biến tần áp điều chế độ rộng xung sin (sin PWM)Độ lớn sóng hài cơ bản điện áp tải và tần số của nó được điều khiển bằng cách điều khiển giản đồ kích bộ nghịch lưu áp. Từ giá trị yêu cầu của tần số đồng bộ fyc, khối điều khiển từ thông thiết lập độ lớn điện áp yêu cầu Uyc. Hai tín hiệu fyc,Uyc qua mạch tạo sóng sẽ tạo nên các tín hiệu điều khiển ba pha dạng sin ur1,ur2,ur3 với tần số bằng tần số fyc và biên độ tỉ lệ với Uyc. - Kết quả so sánh các tín hiệu áp điều khiển trên với sóng mang tam giác sẽ thiết lập giản đồ kích cho các linh kiện bộ nghịch lưu4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020246Hệ truyền động động cơ không đồng bộ- bộ biến tần áp điều chế độ rộng xung sin (sin PWM)Độ lớn sóng hài cơ bản điện áp tải và tần số của nó được điều khiển bằng cách điều khiển giản đồ kích bộ nghịch lưu áp. Từ giá trị yêu cầu của tần số đồng bộ fyc, khối điều khiển từ thông thiết lập độ lớn điện áp yêu cầu Uyc. Hai tín hiệu fyc,Uyc qua mạch tạo sóng sẽ tạo nên các tín hiệu điều khiển ba pha dạng sin ur1,ur2,ur3 với tần số bằng tần số fyc và biên độ tỉ lệ với Uyc. - Kết quả so sánh các tín hiệu áp điều khiển trên với sóng mang tam giác sẽ thiết lập giản đồ kích cho các linh kiện bộ nghịch lưu4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020247Ưu điểm : Bộ biến tần sin PWM tạo nên điện áp tải với lượng sóng hài (bậc tần số sóng mang) không đáng kể, dòng điện pha tải gần như sin. Hệ quả là thành phần moment xung xuất hiện trong động cơ giảm đáng kể; mạch lọc nguồn được thiết kế đơn giản hơn nhiều. Nhược điểm :Tần số đóng ngắt cao và các hệ quả kèm theo như tổn hao do đóng ngắt linh kiện, nhiễu điện từ là những yếu điểm của nó. Mạch tạo sóng mang và sóng điều khiển phức tạp hơn 4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020248Tỷ số điều biên Nếu ma ≤ 1(biên độ sóng sin nhỏ hơn biên độ sóng mang) thì quan hệ giữa biên độthành phần cơ bản của áp ra và áp điều khiển là tuyến tính.4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020249Tỷ số điều biên - Kỹ thuật điều chế độ rộng xung sin cho phép điều khiển tuyến tính biênđộ áp hài cơ bản đến giá trị Ud/2. - Các dạng điều chế độ rộng xung cải tiến của nó và các phương pháp điều chế vector dựa vào kỹ thuật số cho phép tận dụng khả năng điện áp của bộ biến tần và điều khiển tuyến tính biên độ điện áp tải đến giá trị Ud / sqrt(3), với Ud là biên độ nguồn dc. 4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202504. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020251Chế độ hãm động cơ và đảo chiều vận tốc:Thực hiện hãm động cơ bằng phương pháp giảm tần số như vừa mô tả ở phần trên. Phần lớn các loại biến tần điều chế độ rộng xung sin giải quyết năng lượng hãm bằng cách cho xả qua điện trở Rb mắc song song với tụ . 4. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202524. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202534. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202544. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202554. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202564. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202574. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202584. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202594. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202604. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202614. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202624. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202634. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202644. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202654. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202664. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/20202674. Điều khiển vận tốc động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn áp 10/28/2020268Chương 5. Vector không gian- Điều khiển động cơ theo định hướng trường (FOC)10/28/20202691. Vectơ không gian Trong lý thuyết máy điện, nhiều phương pháp biểu diễn mô hình động cơ không đồng đồng bộ được dẫn giải cho việc mô tả động cơ trong hệ tọa độ 3 pha abc.Các phương pháp này, tuy có thể giải thích hiện tượng quá độ của động cơ, tuy nhiên xuất hiện các quan hệ phức tạp gây ra do giá trị hỗ cảm là hàm biến thiên theo thời gian (và vận tốc quay của roror).- Để mô tả các hiện tượng quá độ trong các động cơ xoay chiều được cấp nguồn bởi các bộ biến đổi công suất, người ta thường sử dụng các phép biến hình khử bỏ sự phụ thuộc vào vị trí rotor của cảm kháng tương hổ giữa stator và rotor.10/28/2020270- Với mục đích loại bỏ các tính toán phức tạp trên, phép biến hình vector không gian được giới thiệu và ngày nay trở thành phương pháp rất hiệu quả trong việc khảo sát quá trình động học và điều khiển không những cho động cơ không đồng bộ mà cả cho các hệ thống 3 pha nói chung.1. Vectơ không gian 10/28/2020271Định nghĩa về vector không gian1. Vectơ không gian 10/28/2020272- Phép biến hình “vector không gian” là phép biến hình toán học qui đổi các đại lượng 3 pha của hệ tọa độ abc sang đại lượng vector của hệ tọa độ xy. Như vậy, thay vì phải thực hiện tính toán các đại lượng và quan hệ của chúng trong hệ tọa độ 3 pha, ta sẽ thực hiện tính toán chúng trong hệ tọa độ xy với các biểu thức đơn giản hơn. Nếu muốn xác định giá trị thực của đại lượng theo hàm thời gian, ta sử dụng phép biến hình ngược từ đại lượng vector sang đại lượng 3 pha.Ưu điểm của phép biến hình này là dễ biểu diễn bằng hình học và dể dàng tính toán qui đổi đại lượng các hệ tọa độ khác nhau như hệ stator, hệ rotor.Định nghĩa về vector không gian1. Vectơ không gian 10/28/2020273Giả sử các đại lượng ia,ib,ic trong hệ tọa độ 3 pha đang xét đối xứng thỏa mãn điều kiện:Định nghĩa về vector không gianVector không gian (Space vector transformation) của đại lượng I là vector được định nghĩa bởi hệ thức :1. Vectơ không gian 10/28/2020274Phép biến hình ngược lại cho phép ta thu được giá trị tức thời của các đại lượng 3 pha từ các thành phần thực Re và ảo Im của vector không gian:Định nghĩa về vector không gian1. Vectơ không gian 10/28/20202751. Vectơ không gian 10/28/20202761. Vectơ không gian 10/28/20202771. Vectơ không gian 10/28/20202781. Vectơ không gian 10/28/20202791. Vectơ không gian 10/28/20202801. Vectơ không gian 10/28/20202811. Vectơ không gian 10/28/20202821. Vectơ không gian 10/28/20202832. Phương pháp điều chế vectơ không gianTrong đó, các IBGT nhóm trên: S1, S3, S5các các IBGT nhóm dưới: S4, S6, S2các vector biên chuyển mach: a, b, c10/28/20202842. Phương pháp điều chế vectơ không gian Điện áp ngõ ra của bộ nghịch lưu tương ứng với trạng thái đóng –ngắt các linh kiện IGBT10/28/20202852. Phương pháp điều chế vectơ không gian Điện áp ngõ ra của bộ nghịch lưu tương ứng với trạng thái đóng –ngắt các linh kiện IGBT10/28/20202862. Phương pháp điều chế vectơ không gian Điện áp ngõ ra của bộ nghịch lưu tương ứng với trạng thái đóng –ngắt các linh kiện IGBT10/28/20202872. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20202882. Phương pháp điều chế vectơ không gian Điện áp ngõ ra của bộ nghịch lưu tương ứng với trạng thái đóng –ngắt các linh kiện IGBT10/28/20202892. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20202902. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20202912. Phương pháp điều chế vectơ không gian Điện áp ngõ ra của bộ nghịch lưu tương ứng với trạng thái đóng –ngắt các linh kiện IGBT10/28/20202922. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20202932. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20202942. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20202952. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20202962. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20202972. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20202982. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20202992. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20203002. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20203012. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20203022. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20203032. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20203042. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20203052. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/2020306Cho bộ nghịch lưa áp 3 pha sử dụng linh kiện IGBT có điện áp DC ngõ vào là Ud=500V, tải R=10Ω , L=10mH (đấu sao). Khi sử dụng kỹ thuật điều chế vector không gian SVPWM, thời gian lấy mẫu Tz= 0,2 [ms], vector yêu cầu Vref = 200e j45 (V) . Hãy tính thời gian tác dụng T0, T1, T2 của các vector điều chế cơ bản trong chu kỳ lấy mẫu Tz và vẽ biểu đồ xung kích . Hướng dẫn- Với vector điện áp yêu cầu là Vref = 200e j45 . Nên nó nằm ở góc phần sáu thứ nhất của hình lục giác của hệ tọa độ đứng yên α-β.2. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/2020307Với Vref = 200e j45 V , Tz = 0,2ms , Vdc=500 v, ɵ= 450 ta tính được T1 =0,0358 ms; T2 =0,0975 ms ; T0 = Tz- T1 -T2=0,2- 0,0358-0,0975=0,0667 ms 2. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/2020308Với Vref = 200e j45 V , Tz = 0,2ms , Vdc=500 v, ɵ= 450 ta tính được T1 =0,0358 ms; T2 =0,0975 ms ; T0 = Tz- T1 -T2=0,2- 0,0358-0,0975=0,0667 ms Giản đồ xung kích linh kiện2. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20203092. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20203102. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20203112. Phương pháp điều chế vectơ không gian10/28/20203123.1. Hệ tọa độ đứng yên so với stator αβ3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 10/28/20203133.2. Hệ qui chiếu quay dq vector từ thông rotor3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 10/28/20203143.2 Chuyển đổi đại lượng từ hệ qui chiếu đứng yên( staor) αβ sang hệ qui chiếu quay theo từ thông rotor dq3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 10/28/20203153.3. Ưu thế của việc mô tả ĐC KĐB trên hệ tọa độ tựa theo vector từ thông rotorNhắc lại nguyên tắc điều khiển động cơ DCHai dòng ikt và im có thể được sử dụng trực tiếp làm đại lượng điều khiển cho từ thông và moment quay của động cơ nếu như ta thành công trong việc áp đặt nhanh hai dòng điện đó3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 10/28/2020316Khi mô tả ĐCKĐBBP trên hệ tọa độ abc không còn tồn tại những tương quan minh bạch ( dòng – từ thông, dòng – moment ) như trên nữa, ở đây tồn tại cấu trúc mạch và các đại lượng ba pha phức tạp Khi mô tả ĐCKĐBBP trên hệ tọa độ tựa theo từ thông rotor là cho phép mô tả dẫn tới các tương quan giống như đối với ĐCMC nhằm đạt được các tính năng điều khiển tương tự với ĐCMC3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 3.3. Ưu thế của việc mô tả ĐC KĐB trên hệ tọa độ tựa theo vector từ thông rotor10/28/2020317Sau khi xây dựng vector không gian cho các đại lượng dòng , áp, từ thông động cơ và chuyển các vector đó sang quan sát trên hệ tọa độ từ thông rotor ( tọa độ dq) ta thu được các quan hệ đơn giản sau đây giữa moment quay, từ thông và các phần tử của vetor dòng stator3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 3.3. Ưu thế của việc mô tả ĐC KĐB trên hệ tọa độ tựa theo vector từ thông rotor10/28/2020318Thành phần d của vector từ thông rotor ( cũng chính là modul vector Thành phần d và q của vector dòng statorHằng số thời gian của rotorToán tử laplaceĐiện cảm rotor và hổ cảm giữa stator và rotorSố đôi cực của động cơMoment quay của động cơ3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 3.3. Ưu thế của việc mô tả ĐC KĐB trên hệ tọa độ tựa theo vector từ thông rotor10/28/2020319Nhận thấy rằng :-Từ thông rotor có thể được tăng giảm gián tiếp thông qua tăng giảm isd ( quan hệ giữa hai đại lượng là quan hệ trể bậc nhất với thời hằng Tr ). -Nếu thành công trong việc áp đặt nhanh và chính xác dòng isd ta có thể coi như isd là đại lượng điều khiển từ thông rotor-Nếu isd thành công trong việc điều chỉnh ổn định từ thông rotor tại mọi điểm làm việc thì moment của động cơ có thể có thể được điều chỉnh thông qua đại lượng isq3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 3.3. Ưu thế của việc mô tả ĐC KĐB trên hệ tọa độ tựa theo vector từ thông rotor10/28/2020320Tóm lại ưu thế của việc mô tả ĐC KĐB trên hệ tọa độ dq so với hệ tọa độ αβ:Các đại lượng không biến thiên theo dạng sin theo thời gianHệ phương trình đơn giản hơn ( thành phần từ thông rotor ngang trục bàng không)Phân ly điều khiển từ thông rotor và moment (tốc độ ) theo các thành phần dọc trục và ngang trục dòng statorGần giống với điều khiển động cơ một chiều3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 3.3. Ưu thế của việc mô tả ĐC KĐB trên hệ tọa độ tựa theo vector từ thông rotor10/28/20203213. 4 Mô hình ĐC KĐB mô tả trên hệ tọa độ tựa theo vector từ thông rotor3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 10/28/20203223. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 3. 4 Mô hình ĐC KĐB mô tả trên hệ tọa độ tựa theo vector từ thông rotor10/28/20203233.5 Cấu trúc của hệ thống truyền động điện ĐCKĐBBP mô tả theo hệ toa độ tựa theo vector từ thông rotor3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 10/28/20203243.5. Cấu trúc của hệ thống truyền động điện ĐCKĐBBP mô tả theo hệ toa độ tựa theo vector từ thông rotor3. Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 10/28/20203253.5 Nguyên lý điều khiển định hướng trường vector từ thông 10/28/2020326Tài liệu tham khảo:1. Điện tử công suất 1 Nguyễn Văn Nhờ- NXB ĐH QG Tp. HCM2. Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều 3 pha Nguyễn Phùng Quang – NXB GD- 1996 3. Cơ sở truyền động điện Nguyễn Văn Nhờ- NXB ĐH QG Tp. HCM-20034. Truyền động điện Phan Quốc Dũng- Tô Hữu Phúc - NXB ĐH QG Tp. HCM-20085. Bài giảng “ Truyền động điện” Nguyễn Công Binh – ĐH Nha Trang 6. Tài liệu từ internet