kokotsk2003
New Member
Download miễn phí Đề tài Mô phỏng hệ thống truyền động điện nạp từ bộ biến tần PWM
Vì bộ biến tần gián tiếp PWM dùng transistor IGBT nên điện áp ra trên tải lặp lại điện áp
điều khiển trên cực cửa của transistor. Do đó muốn mô phỏng bộ biến tần gián tiếp PWM dùng
transistor IGBT để tạo điện áp ra trên tải có dạng xung hình chữ nhật mong muốn thì tr-ớc hết ta
phải đi mô phỏng tín hiệu điện áp điều khiển các transistor của bộ nghịch l-u trong bộ biến tần.
Dựa vào kết quả mô phỏng bộ biến tần và mô hình toán của động cơ dị bộ lồng sóc ở trên ta
tiến hành mô phỏng cho hệ truyền động động cơ dị bộ nạp từ bộ biến tần PWM. Thuật giải biểu
diễn ở H.8. Trên H.9 biểu diễn kết quả mô phỏng. Từ kết quả mô phỏng hệ thống truyền động
điện động cơ dị bộ nạp từ bộ biến tần ta thấy giá trị tức thời của mô men bị dao động mạnh so với
hệ thống truyền động điện nạp từ lứơi cứng. Giá trị của mô men động cơ ngay ở chế độ ổn định
cũng có giá trị biến đổi. ởchế độ này mô men trung bình có giá trị không đổi còn giá trị tức thời
của mô men vẫn bị dao động. Nguyên nhân của sự dao động mô men là do điện áp và dòng nạp
động cơ không có dạng hình sin, s-tham gia của mô men các sóng bậc cao làm mô men dao
động. Trong những hệ thống có quán tính lớn sự dao động của mô men bị dập đi nhiều.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
1M« pháng hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn n¹p tõ
bé biÕn tÇn PWM
pgstskh th©n ngäc hoµn
®¹i häc hµng h¶i
1. Më ®Çu
Nh÷ng n¨m gÇn ®©y do sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ ®iÖn tö, ®· xuÊt hiÖn nhiÒu lo¹i van b¸n
dÉn c«ng suÊt míi cã nh÷ng −u ®iÓm h¬n c¸c van cò. Mét trong lo¹i van míi ®ã lµ IGBT. Sù ra
®êi cña lo¹i van nµy gióp cho ta chÕ t¹o c¸c bé biÕn tÇn lo¹i PWM mét c¸ch dÔ dµng, chÝnh v× thÕ
c¸c hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn n¹p tõ bé biÕn tÇn PWM ®ang ®−îc nghiªn cøu réng r·i. D−íi ®©y
tr×nh bµy ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu m« pháng hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn ®éng c¬ dÞ bé r« to lång
sãc n¹p tõ bé biÕn tÇn PWM gióp cho ta nghiªn cøu hÖ thèng ë chÕ ®é qu¸ ®é.
2. M« pháng bé biÕn tÇn PWM
2.1.M« pháng transistor
Trªn h×nh 1 biÓu diÔn m¹ch ®iÖn gåm mét transistor IGBT ®−îc n¹p tõ nguån ®iÖn mét
chiÒu Ud, transistor cÊp ®iÖn cho mét tæng trë R vµ c¶m kh¸ng L.
Ta biÕt r»ng transistor IGBT dÉn ®iÖn ph¶i tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn sau:
- Khi cã ®iÖn ¸p d−¬ng ®Æt lªn cùc colect¬ cña transistor (tøc lµ ®iÖn ¸p ®Æt lªn hai cùc
colect¬ vµ emit¬ cña transistor lµ UCE ph¶i lín h¬n 0) vµ cã xung ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn UGE ®−a vµo
cùc cöa cña transistor th× transistor sÏ cho dßng ®iÖn ch¹y qua, nÕu kh«ng tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn
trªn th× transistor sÏ t¾c.
§Ó m« pháng c¸c transistor ta gi¶ thiÕt r»ng: transistor lµ mét khãa lý t−ëng nghÜa lµ khi
dÉn ®iÖn th× ®iÖn trë cña nã b»ng kh«ng cßn khi kh«ng dÉn ®iÖn th× ®iÖn trë cña nã v« cïng lín.
+Ud
i
Udk
Ur Ud
H×nh 1 S¬ ®å m¹ch ®iÖn ®¬n gi¶n cña transistor IGBT
Gäi Uc , X, T lµ c¸c biÕn logic, chóng cã gi¸ trÞ nh− sau:
1 - khi ®iÖn ¸p trªn cùc colect¬ cña transistor IGBT d−¬ng
Uc =
0 - khi ®iÖn ¸p trªn cùc colect¬ cña transistor IGBT ©m
1- khi cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®−a vµo cùc ®iÒu khiÓn cña transistor IGT
X =
0- khi kh«ng cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®−a vµo cùc ®iÒu khiÓn cña IGBT
1- khi transistor dÉn ®iÖn
T =
0- khi transistor kh«ng dÉn ®iÖn
R
L
2
Theo nguyªn lý ho¹t ®éng cña transistor IGBT, ph−¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña tran-si-to
IGBT cã thÓ biÓu diÔn nh− sau:
T = Uc. X (1)
§iÖn ¸p ra cña transistor IGBT cã thÓ biÓu diÔn:
Ur = Ud.T (2)
Ph−¬ng tr×nh c©n b¨ng ®iÖn ¸p theo KiÕc khèp khi tran-si-to dÉn cã d¹ng:
Ur = R.i + L. dt
di
(3)
Trong ®ã: Ud lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu l−íi n¹p, Ur lµ ®iÖn ¸p ra trªn t¶i, R lµ gi¸ trÞ ®iÖn trë
trªn t¶i, L lµ gi¸ trÞ ®iÖn c¶m trªn t¶i, i lµ dßng t¶i, di / dt lµ thµnh phÇn ®¹o hµm dßng t¶i .
2. ThuËt gi¶i m« pháng transistor IGBT
Trªn c¬ së ph©n tÝch trªn ta x©y dùng thuËt gi¶i m« pháng tran-si-to (H.2)
H.2 ThuËt gi¶i m« pháng tran-si-to
Ho¹t ®éng cña thuËt gi¶i nh− sau:
NhËp gi¸ trÞ ®iÖn ¸p n¹p Ud, gi¸ trÞ diÖn trë R, ®iÖn c¶m L, gi¸ trÞ ®Çu cña
dßng ®iÖn t¶i i vµ ®¹o hµm cña nã. Sau ®ã kiÓm tra tr¹ng th¸i dÉn cña transistor IGBT b»ng tÝn
hiÖu ®iÒu khiÓn X. Khi cã ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn trªn cùc ®iÒu khiÓn cña transistor th× tÝn hiÖu X = 1
lµm cho transistor dÉn (T = 1). Khi ®· cã tr¹ng th¸i logic T, ta tÝnh ®iÖn ¸p trªn t¶i Ur theo
ph−¬ng tr×nh (1.7) råi gi¶i ph−¬ng tr×nh vi ph©n (1.8) b»ng ph−¬ng ph¸p Rung Kutte bËc 4, in kÕt
qu¶ råi dõng m¸y.
1.2.1 M« pháng tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tran-si-to
TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tran si to th−êng lµ tÝn hiÖu xung. §Ó lËp tr×nh tÝnh hµm ®iÒu khiÓn
ta cã nhËn xÐt sau: Trong mét chu kú khi tT/2 th× Ur=0; Trong ®ã T-
KT
B§
NhËp Ud, R, L, Is(t,0) di(t,0)/ dt
Uc > 0
X =1
T = 1 T = 0
TÝnh Ur theo (2)
Gi¶i pr−¬ng tr×nh vi ph©n (1.8)
b»ng Rung Kutte bËc 4
In kÕt qu¶
§
S
§
3
chu kú, ur - xung ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn , Urmc biªn ®é cña xung. §Ó cã chuçi xung ta l¹i thÊy r»ng
khi thêi gian nhá h¬n sè nguyªn chu kú th× thêi gian t=t nh−ng khi t lín h¬n sè nguyªn chu kú th×
thêi gian b»ng 0 ( t=0) råi lÆp l¹i. Ta cã thuËt gi¶i sau ®©y ®Ó m« pháng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn tran-
si-to
§i tiÕp
H.2 ThuËt gi¶i tÝnh tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tran-si to
KÕt qu¶ m« pháng biÓu diÔn trªn H.3
H.3 TÝn hiÒu ®iÒu khiÓn tran-si to
12.2 M« pháng bé biÕn tÇn gi¸n tiÕp ba pha nguån ¸p PWM dïng transistor IGBT
1.2.2.1 Nguyªn lý ho¹t ®éng cña bé biÕn tÇn
Bé biÕn tÇn gi¸n tiÕp ba pha nguån ¸p PWM dïng transistor IGBT, biÓu diÔn trªn h.4. S¬
®å gåm 6 transistor IGBT: T1, T2, T3, T4, T5, T6 m¾c theo s¬ ®å cÇu. Do c¸c tran-si-to kh«ng cã
kh¶ n¨ng chÞu ®−îc ®iÖn ¸p ©m nªn ta dïng c¸c diod m¾c song song víi c¸c ti-ri-sto ®Ó b¶o vÖ
tran-si-to khái ®iÖn ¸p ng−îc vµ khÐp kÝn c«ng suÊt kh¸ng. Mçi transistor dÉn 120°. Nhãm
O
t=0
t>kT
k:=k+1 k:=k
t:=t-(k-1).T
ur=Umrc
t >T/2
ur=0
B§
Urmc
^
4
transistor m¾c chung colect¬ sÏ t¹o nöa chu kú ®iÖn ¸p ra d−¬ng. Nhãm transistor m¾c chung
emit¬ sÏ t¹o nöa chu kú ®iÖn ¸p ra ©m
H.4 S¬ ®å nguyªn lý bé biÕn tÇn gi¸n tiÕp PWM dïng IGBT
1.2.2.2 M« pháng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn tran-si to
V× bé biÕn tÇn gi¸n tiÕp PWM dïng transistor IGBT nªn ®iÖn ¸p ra trªn t¶i lÆp l¹i ®iÖn ¸p
®iÒu khiÓn trªn cùc cöa cña transistor. Do ®ã muèn m« pháng bé biÕn tÇn gi¸n tiÕp PWM dïng
transistor IGBT ®Ó t¹o ®iÖn ¸p ra trªn t¶i cã d¹ng xung h×nh ch÷ nhËt mong muèn th× tr−íc hÕt ta
ph¶i ®i m« pháng tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn c¸c transistor cña bé nghÞch l−u trong bé biÕn tÇn.
§Ó t¹o ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn c¸c transistor IGBT cã d¹ng xung PWM ta dùa vµo nguyªn lý
®· tr×nh bµy ë phÇn trªn. Cô thÓ ta ®−a vµo bé so s¸nh mét ®iÖn ¸p mang d¹ng tam gi¸c c©n tÇn sè
fr vµ 3 ®iÖn ¸p ®iÒu biªn cã d¹ng h×nh sin nh− sau:
H.5 §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn tran-si-to cña bé biÕn tÇn PWM
Ua = U®k.sinωt.
Ub = U®k.sin(ωt - 120°)
Uc = U®k.sin(ωt + 120°)
U®k lµ gi¸ trÞ biªn ®é cña ®iÖn ¸p h×nh sinus, ω = 2πf - tÇn sè gãc cña ®iÖn ¸p chuÈn h×nh sinus.
Kho¶ng ®iÖn ¸p mang n»m d−íi ®iÖn ¸p ®iÒu biªn h×nh sin x¸c ®Þnh ®é dµi tån t¹i c¸c xung ®iÒu
khiÓn còng lµ kho¶ng më cña tran-si to. Trªn H.5 biÓu diÔn c¸ch x¸c ®Þnh ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn
tran-si-to theo nguyªn lý ®iÒu khiÓn ®é réng xung cho mét pha.
§Ó cã ®−îc tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn Xi, ta thùc hiÖn nh− sau: §−a vµo thiÕt bÞ so s¸nh 3 ®iÖn ¸p ®iÒu
khiÓn transistor cña c¸c pha a, b, c cã d¹ng xung h×nh ch÷ nhËt mµ ta võa m« pháng trªn vµ 3
U
~3,f1
B
C
Usc
A
T4 T6 T2
T1 T3 T5
umang
udb
u®
k
5
®iÖn ¸p h×nh sin. Do c¸c tran-si-to chØ dÉn trong kho¶ng 1200 nªn c¸c tran-si-to chØ dÉn khi tháa
m·n c¸c ®iÒu kiÖn sau:
Cho T1: ua>ub>uc vµ U®ka >0 th× X1 =1 suy ra T1=1
Cho T2: ub>ua>uc vµ U®kb >0 th× X3 =1 suy ra T3=1
Cho T5: uc>ub>ua vµ U®kc >0 th× X5 =1 suy ra T5=1
Cho T4: ua
Cho T1: uc
theo nguyªn t¾c sau:
if (T1+T3>1) then T1:=0;
if (T3+T5>1) then T3:=0;
if (T1+T5>1) then T5:=0;
if (T4+T6>1) then T4:=0;
if (T6+T2>1) then T6:=0;
if (T4+T2>1) then T2:=0;
Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ra cña bé biÕn tÇn x¸c ®Þnh nh− sau:
ua:=ud*(T1-T4); ub:=ud*(T3-T6); uc:=ud*(T5-T2);
§iÖn ¸p d©y x¸c ®Þnh nh− sau:
uab:=ua-ub; ubc:=ub-uc uca:=uc-ua
KÕt qu¶ m« pháng biÓu diÔn trªn H.7 (tõ ct.BBT_DGT.PAS)
H.6. KÕt qu¶ m« pháng bé biÕn tÇn tran-si-to IGBT
ua
uab
u®k
u®b,umang
6
3. M« h×nh to¸n ®éng c¬ dÞ bé
§éng c¬ dÞ bé lång sãc ë ®¹i l−îng t−¬ng ®èi viÕt trong hÖ trôc vu«ng gãc g¾n vµo tõ tr−êng
quay cã d¹ng:
pids = a1{Lruds - LrRsids +
ω
ω
s
b
Lr(Lsiqs+Miqr) +MRridr -(
ω ω
ω
s r
b
−
)M (Miqs + Lriqr)}
piqs = a1{Lruqs -LrRsiqs -
ω
ω
s
b
Lr(Lsids+Midr) + RrMiqr +(
ω ...