DC1 TwoQuadrant SinglePhase Rectifier 5 HP DC Drive with Regenerative Braking System

DC1 - Two-Quadrant Single-Phase Rectifier 5 HP DC
Drive with Regenerative Braking System
Giảng viên hướng dẫn: TS.Vũ Hồng Phương
Sinh viên nhóm 2 thực hiện:
Nguyễn Kim Cương-20191715

Nghiêm Phú Điền-20191745

Hồng Đình Đan-20191727

Trần Đình Dư-20191751

Phạm Hải Đăng-20191729

Nguyễn Minh Đức-20191762

Trịnh Xuân Đằng-20191730

Nguyễn Văn Đức-20191765

Dương Văn Đạt-20191733

Nguyễn Văn Dũng-20191784


Mục lục
I. u cầu thiết kế
II. Mơ hình hố
III. Cấu trúc hệ truyền động
IV. Khảo sát đường đặc tính cơ
V. Khảo sát chế độ hãm dừng động cơ

VI. Tổng hợp các tham số bộ điều chỉnh
VII.Khảo sát đáp ứng động của hệ thống
2


I. Yêu cầu thiết kế
Thiết kế bộ điều khiển cho động cơ một chiều hoạt động với các thông số lấy từ file mô
phỏng:
1.Bộ chỉnh lưu
Chỉnh lưu cầu Thyristor 1 pha 2 nửa chu kỳ
Điện áp vào: U2 = 390 V - 50 Hz
Điện áp rơi trên Thyristor: Vt = 1.3 V
2.Động cơ DC:
• Cơng suất định mức: Pđm = 5 HP = 3728 W, Iđm = 15.53 (A)
• Tốc độ định mức: nđm = 1750 rpm
• Phần ứng: Ra = 0.78 Ω; La = 0.016 H; Ua = 240 V
• Phần kích từ: Lf = 112.5 H; Rf =150 Ω; Laf = 1.234 H; Uf =150 V
• Momen qn tính: J = 0.25 kg.m2
• Hệ số ma sát: B = 0.01
• Dịng tải: Ia =1.5 Iđm 

3


II.Mơ hình hố

•   Bộ chỉnh lưu
Uư U2 cos α

4

III. Cấu trúc hệ truyền động
Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động đơn giản bao gồm:
• Nguồn cấp(lưới)
• Bộ biến đổi AC-DC
• Động cơ
• Nguồn kích từ

5


IV.Khảo sát đường đặc tính cơ
•1.  Cơ sở lý thuyết
❖ Trạng thái xác lập:
❖ Phương trình đặc tính cơ:
❖ Độ cứng đặc tính cơ:

6


IV.Khảo sát đường đặc tính cơ
•❖  Ảnh hưởng của điện áp phần ứng
• Giả thiết:

• Độ cứng đặc tính cơ:
• Tốc độ khơng tải lý tưởng tỉ lệ với :
• Mơ men và dịng khởi động tỉ lệ với :

7

IV.Khảo sát đường đặc tính cơ
❖
•   Ảnh hưởng của từ thơng kích từ
• Giả thiết:

• Độ cứng đặc tính cơ giảm theo từ thơng:
• Tốc độ khơng tải lý tưởng tỉ lệ nghịch với
từ thơng:
• Mơ men khởi động giảm theo từ thơng:
• Dịng khởi động khơng thay đổi:

8


IV.Khảo sát đường đặc tính cơ
•❖  Ảnh hưởng của điện trở phần ứng
• Giả thiết:

• Độ cứng đặc tính cơ giảm khi tăng
điện trở:
• Tốc độ khơng tải lý tưởng khơng đổi
• Mơ men và dịng khởi động giảm khi
điện trở tăng:
;

9

IV.Khảo sát đường đặc tính cơ
2. Kết quả mơ mỏng 
2.1 Sơ đồ mô phỏng:

10


IV.Khảo sát đường đặc tính cơ
2.2. Đồ thị đặc tính cơ tự nhiên

11


IV.Khảo sát đường đặc tính cơ
2.3. Ảnh hưởng của điện áp đặt vào phần ứng Ua lên đặc tính cơ: với đặc tính cơ tự
nhiên thì Ua=240VDC

12


IV.Khảo sát đường đặc tính cơ
2.4. Ảnh hưởng của điện áp kích từ đối với đặc tính cơ: với đặc tính cơ tự nhiên
thì Ukt=150VDC

13


IV.Khảo sát đường đặc tính cơ
2.5. Ảnh hưởng của điện trở phần ứng đối với đặc tính cơ: với đặc tính cơ tự nhiên thì
Ra=0.78 Ohm

14


V. Khảo sát chế độ hãm dừng
động cơ
•1. Hãm động năng kích từ độc lập.
Tính tốn lí thuyết :
• Với (Ω)
1.5 1.5 x 15.53 = 23.3 (A)
= - = 240 – 0.78 * 23.3 = 221.83 (V)
• Ngay khi bắt đầu hãm : = 0 ; = = 0
= - = kɸ
• - T = -7.36T

15


V. Khảo sát chế độ hãm dừng
động cơ
1. Hãm động năng kích từ độc lập.
Xung step được cài đặt để điều khiển mosfet ngắt điện áp phần ứng sau 5s

2 mosfet được điều khiển ngược nhau với tác dụng chuyển mạch từ
cung cấp điện áp sang điện trở để thực hiện quá trình hãm

16


V. Khảo sát chế độ hãm dừng

động cơ
Kết quả mô phỏng:

Electrical torque Te (Nm)

Armature current Ia (A)

Thời
gian
động cơ
bắt đầu
hãm

Speed Wm (rad/s)

17


V. Khảo sát chế độ hãm dừng
động cơ
Kết quả mô phỏng:

Armature current Ia (A)

Kết quả mơ phỏng tương đối chính xác so với lí thuyết.
18


V. Khảo sát chế độ hãm dừng
động cơ

2. Hãm ngược
Tính
•   tốn lí thuyết:
• Với .78(Ω). Ta có:

Phương trình đặc tính cơ trước khi hãm:
198.35 0.533 /s)
Phương trình đặc tính cơ sau khi hãm:
-198.35 0.533 /s)

19


V. Khảo sát chế độ hãm dừng
động cơ
Khối step cấp tín hiệu điều khiển cho van

2 nguồn DC ngược chiều được chuyển đổi bằng 2 mosfet
để tiến hành quá trình hãm ngược cho động cơ

20


V. Khảo sát chế độ hãm dừng
động cơ
Kết quả mô phỏng:

Thời
gian
động cơ

bắt đầu
hãm

21


V. Khảo sát chế độ hãm dừng
động cơ
So sánh đường đặc tinh cơ giữa mơ phỏng và lí thuyết:

Kết quả mơ phỏng tương đối chính xác so với lí thuyết.
22


V. Khảo sát chế độ hãm dừng
động cơ
5.3 Hãm tái sinh
• Khái
  niệm: hãm động cơ, có trả năng lượng về nguồn.
• Điều kiện xảy ra: > , và có bộ biến đổi trả năng lượng về nguồn.

23


V. Khảo sát chế độ hãm dừng
động cơ
5.3 Hãm tái sinh
• Phương pháp: thay đổi góc mở thyristor chỉnh lưu nhằm thay đổi điện áp
phần ứng, kết hợp với bộ điều khiển phản hồi để khống chế dòng điện phần
ứng.

24


V. Khảo sát chế độ hãm dừng
động cơ
Kết quả mô phỏng:

25