Download miễn phí Đồ án Thiết kế mô hình biến tần điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha
MỤC LỤC
PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 4
CHƯƠNG 2: CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 14
1. Các yêu cầu đặt ra đối với việc điều khiển động cơ 14
2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha 16
3. Điều chỉnh động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi tần số nguồn 16
4. Phương pháp điều chỉnh U/f = const 17
CHƯƠNG 3: BIẾN TẦN 21
1. Biến tần và tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp 21
2. Phân loại biến tần 23
3. Cấu trúc cơ bản của một bộ biến tần 25
4. cách điều khiển 27
PHẦN II: THIẾT KẾ SƠ BỘ 45
1. Sơ đồ cấu trúc 46
2. Sơ đồ tính năng 49
PHẦN III: THIẾT KẾ CHI TIẾT 50
CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 50
1. Tính toán các thông số động cơ 50
2. Thiết kế tầng nghịch lưu và tầng mạch kích 50
2.1. Giới thiệu về module công suất IRAMX16UP60A 51
2.2. Tính chọn tụ boostrap 57
3. Thiết kế mạch theo dõi dòng điện 59
4. Thiết kế mạch điều khiển 63
5. Thiết kế bộ nguồn 66
CHƯƠNG 2: GIẢI THUẬT VÀ LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 70
1. Phân tích khảo sát phương pháp điều chế độ rộng xung SPWM 70
2. Phương pháp điều chế tín hiệu SPWM ba pha theo luật U/f=const sử dụng PSoC 2
PHỤ LỤC 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO 91
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:
cộng hưởng: Loại này dùng nguyên tắc cộng hưởng khi mạch hoạt động, do đó dạng dòng điện (hay điện áp) thường có dạng hình sin. Cả điện áp và dòng điện ra tải phụ thuộc vào tính chất tải.3. Cấu trúc cơ bản của một bộ biến tần
Cấu trúc cơ bản của một bộ biến tần như hình ()
Tín hiệu vào là điện áp xoay chiều một pha hay ba pha. Bộ chỉnh lưu có nhiệm biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều.
Bộ lọc có nhiệm vụ san phẳng điện áp một chiều sau chỉnh lưu.
Nghịch lưu có nhiệm vụ biến đổi điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều có tần số có thể thay đổi được. Điện áp một chiều được biến thành điện áp xoay chiều nhờ việc điều khiển mở hay khóa các van công suất theo một quy luật nhất định.
Bộ điều khiển có nhiệm vụ tạo tín hiệu điều khiển theo một luật điều khiển nào đó đưa đến các van công suất trong bộ nghịch lưu. Ngoài ra nó còn có chức năng sau:
Theo dõi sự cố lúc vận hành
Xử lý thông tin từ người sử dụng
Xác định thời gian tăng tốc, giảm tốc hay hãm
Xác định đặc tính – momen tốc độ
Xử lý thông tin từ các mạch thu thập dữ liệu
Kết nối với máy tính.
…
Mạch kích là bộ phận tạo tín hiệu phù hợp để điều khiển trực tiếp các van công suất trong mạch nghịch lưu. Mạch cách ly có nhiệm vụ cách ly giữa mạch công suất với mạch điều khiển để bảo vệ mạch điều khiển.
Màn hình hiển thị và điều khiển có nhiệm vụ hiển thị thông tin hệ thống như tần số, dòng điện, điện áp,… và để người sử dụng có thể đặt lại thông số cho hệ thống.
Các mạch thu thập tín hiệu như dòng điện, điện áp nhiệt độ,… biến đổi chúng thành tín hiệu thích hợp để mạch điều khiển có thể xử lý được. Ngài ra còn có các mạch làm nhiệm vụ bảo vệ khác như bảo vệ chống quá áp hay thấp áp đầu vào…
Các mạch điều khiển, thu thập tín hiệu đều cần cấp nguồn, các nguồn này thường là nguồn điện một chiều 5, 12, 15VDC yêu cầu điện áp cấp phải ổn định. Bộ nguồn có nhiệm vụ tạo ra nguồn điện thích hợp đó.
Sự ra đời của các bộ vi xử lý có tốc độ tính toán nhanh có thể thực hiện các thuật toán phức tạp thời gian thực, sự phát triển của các lý thuyết điều khiển, công nghệ sản xuất IC có mức độ tích hợp ngày càng cao cùng với giá thành của các linh kiện ngày càng giảm dẫn đến sự ra đời của các bộ biến tần ngày càng thông minh có khả năng điều khiển chính xác, đáp ứng nhanh và giá thành rẻ.
4. cách điều khiển
4.1. Phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM)
Nội dung của phương pháp điều chế độ rộng xung là tạo ra một tín hiệu sin chuẩn có tần số bằng tần số ra và biên độ tỷ lệ với biên độ điện ra nghịch lưu. Tín hiệu này sẽ được so sánh với một tín hiệu răng cưa có tần số lớn hơn rất nhiều tần số của tín hiệu sin chuẩn. Giao điểm của hai tín hiệu này xác định thời điểm đóng mở van công suất. Điện áp ra có dạng xung với độ rộng thay đổi theo từng chu kỳ.
Hình 3-2: Dạng sóng đầu ra theo phương pháp điều chế độ rộng xung
(vo1 là thành phần sin cơ bản, v ilà điện một chiều vào bộ nghịch lưu, vo là điện áp ra )
Trong quá trình điều chế, người ta có thể tạo xung hai cực hay một cực, điều biến theo độ rộng xung đơn cực và điều biến theo độ rộng xung lưỡng cực. Trong đề tài này em sử dụng phương điều chế độ rộng xung đơn cực.
Có hai phương pháp điều chế cơ bản là:
Điều chế theo phương pháp sin PWM (SPWM)
Điều chế vectơ
Điều chế theo phương pháp SPWM
Để tạo ra điện áp xoay chiều bằng phương pháp SPWM, ta sử dụng một tín hiệu xung tam giác vtri (gọi là sóng mang) đem so sánh với một tín hiệu sin chuẩn vc (gọi là tín hiệu điều khiển). Nếu đem xung điều khiển này cấp cho bộ nghich lưu một pha, thì ở ngõ ra sẽ thu được dạng xung điện áp mà thành phần điều hòa cơ bản có tần số bằng tần số tín hiệu điều khiển vc và biên độ phụ thuộc vào nguồn điện một chiều cấp cho bộ nghịch lưu và tỷ số giữa biên độ sóng sin mẫu và biên độ sóng mang. Tần số sóng mang lớn hơn rất nhiều tần số tín hiệu điều khiển. Hình 3-3 miêu tả nguyên lý của của phương pháp điều chế SPWM một pha:
Hình 3-3: Nguyên lý điều chế SPWM một pha
Khi:
vc > vtri , VA0 = Vdc/2
vc < ttri , VA0 = -Vdc/2
Đối với nghịch lưu áp ba pha có sơ đồ như hình 3-4. Để tạo ra điện áp sin ba pha dạng điều rộng xung, ta cần ba tín hiệu sin mẫu.
Hình 3-4: Nghịch lưu áp ba pha
Nguyên lý điều chế và dạng sóng như sau:
Hình 3-5: Nguyên lý điều chế SPWM ba pha
Hệ số điều chế biên độ ma được định nghĩa là tỷ số giữa biên độ của tín hiệu điều khiển với biên độ của sóng mang:
(3-1)
ma - hệ số điều biến
Vc - biên độ sóng điều khiển
Vtri - biên độ sóng mang
Trong vùng tuyến tính (0 < ma < 1), biên độ của thành phần sin cơ bản VA01 (điện áp pha) trong dạng sóng đầu ra tỷ lệ với hệ số điều biến theo công thức:
(3-2)
Đối với điện áp dây là:
(3-3)
Như vậy trong phương pháp này biên độ điện áp dây đầu ra bộ nghịch lưu chỉ có thể đạt 86,67% điện áp một chiều đầu vào trong vùng tuyến tính (0 < ma < 1).
Hệ số điều chế tỷ số mf là tỷ số giữa tần số sóng mang và tần số tín hiệu điều khiển:
(3-4)
mf - hệ số điều chế tỷ số
ftri - tần số sóng mang, bằng tần số PWM
fc - tấn số tín hiệu điều khiển
Giá trị của mf được chọn sao cho nên có giá trị dương và lẻ. Nếu mf là một giá trị không nguyên thì trong dạng sóng đầu ra sẽ có các thành phần điều hòa phụ (subharmonic). Nếu mf không phải là một số lẻ, trong dạng sóng đầu ra sẽ tồn tại thành phần một chiều và các hài bậc chẵn. Giá trị của mf nên là bội số của 3 đối nghịch lưu áp ba pha vì trong điện áp dây đầu ra sẽ triệt tiêu các hài bậc chẵn và hài là bội số của ba.
Như vậy, nếu điện áp một chiều đầu vào không đổi, để điều chỉnh biên độ và tần số của điện áp đầu ra ta chỉ việc điều chỉnh biên độ và tần số của tín hiệu sin chuẩn vc. Đặc trưng cơ bản của phương pháp này là thành phần sóng điều hòa của điện áp ra. Muốn giảm các sóng điều hòa bậc cao cần tăng tần số sóng mang hay tần số PWM. Tuy nhiên càng tăng tần số PWM thì tổn hao chuyển mạch lại tăng lên.
Phương pháp điều chế vectơ không gian (SVPWM)
Phương pháp điều chế vectơ không gian khác với các phương pháp điều chế độ rộng xung khác. Với phương pháp điều chế PWM khác, bộ nghịch lưu được xem như ba bộ biến đổi đẩy kéo riêng biệt với ba điện áp pha độc lập nhau. Đối với phương pháp điều chế vectơ không gian, bộ nghịch lưu được xem như một khối duy nhất với 8 trạng thái đóng ngắt từ 0 đến 7.
4.1.2.1. Thành lập vectơ không gian
Đối với nguồn áp ba pha cân bằng, ta luôn có phương trình sau:
(3-5)
Và bất kỳ ba hàm số nào thỏa mãn phương trình trên đều có thể chuyển sang hệ tọa độ hai chiều vuông góc. Ta có thể biểu diễn phương trình trên dưới dạng ba vectơ gồm [ua 0 0]T, trùng với trục x, vectơ [0 ub 0]T lệch một góc 120o và vectơ [0 0 ua]T lệch một góc 240o so với trục x, như hình vẽ sau:
Hình 3-6: biểu diễn vectơ không ...