Tu dong hoa

Chöông 1 T©B

Hệ thống điều khiển số Trang 1/ 34

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ

Bộ điều khiển

Bộ xử lý FOC

PWM

QEP ADC

SCI

I/O

ADC

L3 L2 L1

N L

Chöông 1 T©B


Hình 1.1: Sơ đồ đấu dây và điện áp stator của ĐCKĐB ba pha.

Rs sI& jXs

sU&

'rI& '

rR jX’r

Mạch tương đương động cơ KĐB với tổn hao sắt từ

'rR

ss1−

RFe jXm

mI&FeI&

Rs sI& jXs

Rm

mI&

sU& jXm

'rI& '

rR jX’r

Mạch tương đương của động cơ KĐB

'rR

ss1−

A

B

C

N

rotor

stator

Pha A

Pha B

Pha Cusc

usa

usb

Chöông 1 T©B


Hình 1.2: Vector không gian điện áp stator trong hệ tọa độ αβ.

Hình 1.3: Vector không gian điện áp stator sur và các điện áp pha.

Rs sI& jXs

sU&

Mạch tương đương động cơ KĐB với dòng từ hoá

mI&

jXm

jX’r 'rI&

sR '

r

Re

Im β

α A

B

C

o0je

o120je

o240je

sau32 r

sbu32 r

scu32 rsur

usa

ωs

0

jβ

α

sur

usa = usα

usβusc

usb Cuộn dây pha A

Cuộn dây pha B

Cuộn dây pha C

Chöông 1 T©B


Chöông 1 T©B


Hình 1.4: Sơ đồ bộ nghịch lưu ba pha cân bằng gồm 6 khoá S1→S6.

AB C

Udc

S4

S3

S6

S5

S2

S1

S7

R

n n

motor

N

Chöông 1 T©B


Hình 1.5: Trạng thái các khoá S1, S3, S6 ON, và S2, S4, S5 OFF (trạng thái 110).

Đơn vị (Udc) Va Vb Vc usa usb usc uab ubc uca U Deg us S1 S3 S5 UAN UBN UCN UAB UBC UCA usα usβ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 U0 U000 1 0 0 2/3 -1/3 -1/3 1 0 -1 U1 0o 1 1 0 1/3 1/3 -2/3 0 1 -1 U2 60 o 0 1 0 -1/3 2/3 -1/3 -1 1 0 U3 120 o 0 1 1 -2/3 1/3 1/3 -1 0 1 U4 180 o 0 0 1 -1/3 -1/3 2/3 0 -1 1 U5 240 o 1 0 1 1/3 -2/3 1/3 1 -1 0 U6 300 o 1 1 1 0 0 0 0 0 0 U7 U111

Bảng 1.1: Các điện áp thành phần tương ứng với 8 trạng thái của bộ nghịch lưu.

Hình 1.6: Vector không gian điện áp stator sur ứng với trạng thái (100).

A

sur

B

C

sbur

2/3Udc

saur

scur

scsbsa uuu rrr++

U1(100)

A B

C

Udc

n

N

UAN UBN

UCN

Chöông 1 T©B


Hình 1.7: Vector không gian điện áp stator sur ứng với trạng thái (110).

Hình 1.8: 8 vector không gian điện áp stator tương ứng với 8 trạng thái.

3)1k(j

dck eU32U

π−

= k = 1, 2, 3, 4, 5, 6. U0 và U7 là vector 0.

Hình 1.9: Các vector không gian điện áp pha stator.

A

surB

C

scur

Udc

saur

sbur

scsbsa uuu rrr++

U2(100)

Up1

Up2 Up3

Up6 Up5

Up4 Up0

Up7 Trục usa

a

b

c

U1 (100)

U2 (110) U3 (010)

U6 (101) U5 (001)

U4 (011)

CCW

CW

U0 (000)

U7 (111)

Chöông 1 T©B


3)1k(j

dck eU32U

π−

= k = 1, 2, 3, 4, 5, 6. U0 và U7 là vector 0.

Hình 1.10: Các điện áp thành phần tương ứng với 6 trạng thái.

Hình 1.11: Vector không gian điện áp dây stator 1_lineur ứng với trạng thái (100).

AB

BC

CA

bcur

2/3Udc

abur

Uline 1

Chöông 1 T©B


Hình 1.12: Các vector không gian điện áp dây stator.

6)1k2(j

dck_line eU332U

π−

= k = 1, 2, 3, 4, 5, 6

Hình 1.13: Điều chế biên độ và góc vector không gian điện áp.

)U(UT

TU

TT

UT

Tu 70

PWM

02

PWM

21

PWM

1s ++=

T0 ≈ TPWM – (T1 + T2)

với chu kỳ điều rộng xung: TPWM ≈ const Tổng quát: us =a.Ux + b.Ux+60 + c.{U0, U7}

U1 (100)

us

T1

T2

U2 (110) U3 (010)

U6 (101) U5 (001)

U4 (011)

CCW

CW

U0 (000)

U7 (111)

Ud1

Ud2

Ud3

Ud6

Ud5

Ud4

Ud0

Ud7 Trục uab

Chöông 1 T©B


Hình 1.14: Điều chế biên độ và tần số điện áp.

Hình 1.15: Dạng điện áp và dòng điện PWM sin.

Hình 2.1: Chuyển hệ toạ độ cho vector không gian sur từ hệ tọa độ αβ sang hệ tọa

độ dq và ngược lại.

jβ

usβ

0 α

sur

usα

d jq

usd

usq θs

dtd s

aθ

=ω

sω

Chöông 2 T©B


sf

Cuoän daâypha A

Cuoän daây pha B

Cuoändaây pha C

0

d

jq

fsd

fsq

ωa

θa

ωs

Chöông 2 T©B


Hình 2.2: Biểu diễn vector không gian si

rtrên hệ toạ độ từ thông rotor, còn gọi là hệ

toạ độ dq.

sir

isβ

Cuoän daây pha A

Cuoän daây pha B

Cuoän daây pha C

0α

isα

d

jq

isd

isq θ

rψr

ωr =ωa ω

φr

Truïc töø thoâng rotor

Truïc rotor

jβ

∫ dtd r

rφ

=ω ωs

Chöông 2 T©B


Hình 2.3: Vector không gian sψ

r và rψr trên hệ toạ độ dq.

Hình 2.4: Đo giá trị vector không gian dòng điện stator trên hệ tọa độ dq.

ĐC KĐB

== 3~

Udc

Điều khiển

M3~

a b c

Nghịch lưu

2= 3

isa

isb

isα

isβ

rje φ− isd

isq

φr

pt (2.…) pt (2.…)

Cuoän daâypha A

Cuoän daây pha B

Cuoändaây pha C

0α

d

jq

θ

ωr

ω

φr

Truïc töø thoâng rotor

jβ

sψr

ωs

φs

Truïc rotor

ϕ

sir

sur

rψr

Chöông 3 ©TCB


Rs sI& jXs

sU&

'rI& '

rR jX’r

Mạch tương đương động cơ KĐB với tổn hao sắt từ

'rR

ss1−

RFe jXm

mI&FeI&

A

B

C

N

stator

Cuộn dây pha A

isa

usa

irA

isc

usc

isb usb

Cuộn dây pha C

Cuộn dây pha B

rotor

irC

irB

stator

ω

θ

Trục chuẩn

Chöông 3 ©TCB


mLs

Rr

rLσsLσsR

sv

si ri

mi

rrjωψ

sR sLσ rLσrrR

s

*ψsv mLmi

*rrψ r

rv

si

Rs sI& jXs

sU&

Mạch tương đương động cơ KĐB với dòng từ hoá

mI&

jXm

jX’r 'rI&

sR '

r

Rs sI& jXs

Rm

mI&

sU& jXm

'rI& '

rR jX’r

Mạch tương đương của động cơ KĐB

'rR

ss1−

Chöông 3 ©TCB


uu RsL1+

φ.K

φ.K

BJs1+

( )sωT (s)

( )sTL

( )V s I (s)

E (s)

Ikt

U

R�

I�

E = kE.Φkt.ω ≈ k.Ikt.ω Rkt

Ukt Φkt

ω L�

Chöông 4 ©TCB


Chöông 4 ©TCB


Chöông 4 ©TCB


TL

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

b

a

ii

MTu BBĐ

⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛

c

b

a

uuu

ωĐộng cơ

–

*sdi +

ĐCid

ĐCiq

MTi

–

+

*

rψ

CTĐi

ĐCω–

+

ω

*ω

+

+

ω

*rω

*rω

sω rθ

*sqi

sdi

sqi

sdiΔ

sqiΔ

dy

qy

sdu

squ

∫ ωΔ

Chöông 5 ©TCB


Chöông 5 ©TCB


mLs

Rr

rLσsLσsR

sv

si ri

mi

sR sRσ rRσ

rRmL

rjωψ

misi

ri

sv

Chöông 5 ©TCB


Chöông 5


Chöông 5


Chöông 6 ©TCB


Điều khiển vòng trễ:

Chöông 6 ©TCB


Điều khiển so sánh:

Chöông 6 ©TCB


ĐIỀU KHIỂN DÒNG TRONG HỆ QUY CHIẾU QUAY

ĐIỀU KHIỂN GIÁN TIẾP

Chöông 6 ©TCB


Chöông 6 ©TCB


Chöông 6 ©TCB


Chöông 7 ©TCB


Mô hình thích nghi

hệ pt (7.1)

ωψsr

r̂ω

sKK i

p +ω

( ) ( )sr

sr Ψ×Ψ

rrω

pt (7.2)

ε

từ thông ước lượngMô hình tham khảo

srψ

rssur

ssir

ssir

Chöông 7 ©TCB


Chöông 7 ©TCB


Đáp ứng mô phỏng:

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

0

20

40

60

80

100

120

time (s)

Wes

t (ra

d/s)

toc do dattoc do dap ungtoc do uoc luong

Hình 7..: Đáp ứng của bộ ước lượng tốc độ

với mô hình lý tưởng.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

0

20

40

60

80

100

120

time (s)

Wes

t (ra

d/s)

toc do dattoc do dap ungtoc do uoc luong

Hình 7..: Đáp ứng của bộ ước lượng tốc độ

với mô hình có sai lệch.

Đáp ứng trên hệ thực:

Tuaàn 13-14: Chöông 8 (6T) ©TCB


Xem bài giảng Các công thức lượng giác:

2cos

2cos2coscos βαβαβα −+

=+

2sin

2sin2coscos βαβαβα −+

−=−

2cos

2sin2sinsin βαβαβα −+

=+

2sin

2cos2sinsin βαβαβα −+

=−

( ) ( )[ ]βαβαβα −++= coscos21cos.cos

( ) ( )[ ]βαβαβα −++= sinsin21cos.sin

( ) ( )[ ]βαβαβα −−+−= coscos21sin.sin

( ) ( )[ ]βαβαβα −−+= sinsin21sin.cos

( ) βαβαβα sin.sincos.coscos m=± ( ) βαβαβα sin.coscos.sinsin ±=±

( ) αα coscos =− ( ) αα sinsin =−

1

08/04/2009 1T©BT©B

BỘ ĐiỀU KHIỂN ĐỘNG CƠKHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHABBỘỘ ĐiĐiỀỀUU KHIKHIỂỂN ĐN ĐỘỘNG NG CƠCƠKHÔNG ĐKHÔNG ĐỒỒNG BNG BỘỘ BA PHABA PHA

Trình bày: Trần Công Binh

T©BT©B

2T©BT©B

Giới thiệu động cơ xoay chiều 3 phaGiGiớớii thithiệệuu đđộộngng cơcơ xoayxoay chichiềềuu 3 3 phapha

Vai trò của động cơ không đồng bộ 3 pha trong hệthống sản xuất

Chuyển điện năng thành động năngSử dụng trong các hệ thống truyền động điện

Xem file AVI

3T©BT©B

Lắp đặt, kiểm tra, vận hành động cơ 3 phaLLắắpp đđặặtt, , kikiểểmm tratra, , vvậậnn hhàànhnh đđộộngng cơcơ 3 3 phapha

Chọn kiểu đấu dây, lắp đặt dây cấp nguồnNối Y 3 pha 3 dây

Nối Δ

CB

M~3

U V W

L1L2L3N

4T©BT©B

Giới thiệu động cơ xoay chiều 3 phaGiGiớớii thithiệệuu đđộộngng cơcơ xoayxoay chichiềềuu 3 3 phapha

Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ 3 phaKhi cấp nguồn 3 pha vào 3 cuộn dây Stator

Nối YNối Δ

động cơ sẽ chạy với tốc độ gần bằng 60*f/p

5T©BT©B

Giới thiệu bộ biến tầnGiGiớới thii thiệệu bu bộộ bibiếến tn tầầnn

Bộ biến tần

6T©BT©B

Giới thiệu bộ biến tầnGiGiớớii thithiệệuu bbộộ bibiếến tn tầầnn

Bộ biến tầnInverter

Dùng để điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha.Sử dụng trong các hệ thống truyền động điện.

2

7T©BT©B

Giới thiệu bộ biến tần GiGiớớii thithiệệuu bbộộ bibiếến tn tầần n

Bộ biến tầnDùng để điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha.

8T©BT©B


Chức năng của bộ biến tầnDùng để điều khiển tốc độ động cơ KĐB 3 pha

Điều khiển thay đổi tốc độ động cơ KĐB 3 phaỔn định tốc độ động cơ KĐB 3 phaKhởi động mềm và dừng mềm động cơHạn dòng khởi độngBảo vệ quá tải, kẹt tải

9T©BT©B


Chức năng của bộ biến tầnDùng để điều khiển tốc độ động cơ KĐB 3 pha

Điều khiển thay đổi tốc độ động cơ KĐB 3 phaỔn định tốc độ động cơ KĐB 3 phaKhởi động mềm và dừng mềm động cơHạn dòng khởi độngBảo vệ quá tải, kẹt tải

Nâng cao chất lượng sản phẩmGiảm hệ thống cơ (hộp số, rulo,…)Tiết kiệm năng lượng,…

10T©BT©B


Chức năng của bộ biến tầnDùng để khởi động mềm và dừng mềm động cơ

11T©BT©B


Chức năng của bộ biến tầnĐiều khiển ổn định tốc độ động cơ KĐB 3 pha

12T©BT©B


Cấu trúc của bộ biến tầnMạch động lựcMạch điều khiểnMạch giao tiếp, hiển thị, điều khiển, cài đặtVỏ, đầu nối dây, tản nhiệt,…

3

13T©BT©B


Nguyên lý hoạt động của bộ biến tầnBộ nghịch lưu 3 pha (dùng SCR, BJT, MosFET, IGBT)

14T©BT©B


Nguyên lý hoạt động của bộ biến tầnĐiều khiển động cơ dùng bộ biến tần

15T©BT©B


Nguyên lý hoạt động của bộ biến tầnThay đổi tần số và biên độ điện áp ngõ ra

pfn 60

≈

16T©BT©B


Nguyên lý hoạt động của bộ biến tầnCác chế độ khởi động mềm và dừng mềm

Ikđ ≈ Iđm

Khởi động mềm Dừng mềm

17T©BT©B


Nguyên lý hoạt động của bộ biến tầnCác chế độ khởi động mềm và dừng mềm

18T©BT©B


Nguyên lý hoạt động của bộ biến tầnĐảo chiều không cần đảo pha

4

19T©BT©B


Nguyên lý hoạt động của bộ biến tầnBiến tần có hồi tiếp tốc độ

Bô ̣ điều khiển

Bô ̣ xử lýFOC

PWM

QEP ADC

SCI

I/O

ADC

L3L2L1

NL

20T©BT©B


Nguyên lý hoạt động của bộ biến tầnBiến tần có chế độ Sensorless

Bô ̣ điều khiển

Bô ̣ xử lýFOC

PWM

QEP ADC

SCI

I/O

ADC

L3L2L1

NL

Vẫn điều khiển ổn định tốc độ

21T©BT©B


Tính toán thông số cài đặtĐiện ápDòng điệncos ϕTần sốCông suấtTốc độ

22T©BT©B


Tính toán thông số cài đặtThông số động cơ khácGiới hạn tần sốGiới hạn dòng điệnGiới hạn điện ápThời gian tăng, giảm tốcChế độ có hồi tiếp tốc độTốc độ cần điều khiển

23T©BT©B


Tính toán thông số cài đặtĐiều khiển theo cấp tốc độĐiều khiển thay đổi tốc độ liên tụcĐiều khiển, giám sát từ xaNối mạng điều khiển

24T©BT©B


Biến tần cấp nguồn 1 pha

5

25T©BT©B


Phân loại biến tầnĐiều khiển vòng kínNối mạng điều khiển từ xaChế độ bảo vệMức độ gây nhiễu

26T©BT©B


Phân loại biến tầnĐộ chính xác và ổn định của tốc độTốc độ đáp ứngThuật toán điều khiển

27T©BT©B


Phân loại biến tầnKhả năng điều khiển hệ thống

28T©BT©B

Lắp đặt, kiểm tra, vận hànhbộ biến tần

LLắắpp đđặặtt, , kikiểểmm tratra, , vvậậnn hhàànhnhbbộộ bibiếến tn tầầnn

Lắp đặt bộ biến tầnLắp bộ biến tần vào nguồn điện

1 pha

3 pha

29T©BT©B



Lắp đặt bộ biến tầnLắp bộ biến tần vào nguồn điện

30T©BT©B



Lắp đặt bộ biến tầnLắp thiết bị giao tiếp, cài đặt

6

31T©BT©B



Vị trí, khoảng cách lắp đặtCách ly về điệnChống ẩmCháy nổ

32T©BT©B



Cài đặt tối ưu chế độ điều khiểnThông số động cơChế độ điều khiểnThông số điều khiển

33T©BT©B



Lắp tải, khởi động và vận hành có tảiKiểm tra đáp ứng tốc độ hệ thốngKiểm tra tần số, dòng điện, kiểm tra kết nốiKiểm tra quá nhiệt, quạt làm mát, ổ trục, rung động,…

34T©BT©B



Lắp tải, khởi động và vận hành có tảiKiểm tra tốc độ hệ thốngKiểm tra quá dòng điệnKiểm tra quá nhiệt, quạt làm mát, ổ trục, rung động,…

35T©BT©B

Phòng ngừa các hư hỏng thường gặp, sửa chữa, bảo trì và giải pháp bảo vệ

PhòngPhòng ngngừừaa ccáácc hưhư hhỏỏngng thưthườờngng ggặặpp, , ssửửaa chchữữaa, , bbảảoo trtrìì vvàà gigiảảii phpháápp bbảảoo vvệệ

Phòng ngừa và sửa chữa các hư hỏng thường gặpCài đặt sai lệch thông sốĐộng cơ quá tải, quá dòng, quá ápĐộng cơ không khởi động đượcĐộng cơ quá nhiệt

36T©BT©B

Phòng ngừa các hư hỏng thường gặp, sửa chữa, bảo trì và giải pháp bảo vệ

PhòngPhòng ngngừừaa ccáácc hưhư hhỏỏngng thưthườờngng ggặặpp, , ssửửaa chchữữaa, , bbảảoo trtrìì vvàà gigiảảii phpháápp bbảảoo vvệệ

Giám sát tình trạng, Phát hiện sớm sự cố, Bảovệ khi xảy ra hư hỏng

7

08/04/2009 37T©BT©B

T©BT©B

CHÂN THÀNH CẢM ƠN!CHÂN THCHÂN THÀÀNH CNH CẢẢM M ƠNƠN!!

Liên hệ:Trần Công BinhTel. No: 0908 468 100Email: [email protected]

[email protected]: www.dee.hcmut.edu.vn/~tcbinh

Documents

Tu dong hoa