Luận văn:ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA TRONG CẦU TRỤC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A VƯƠNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU ÁP STATOR VÀ XUNG ĐIỆN TRỞ ROTOR ppt

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG



TRẦN MINH NHỰT


ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA
TRONG CẦU TRỤC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A VƯƠNG
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU ÁP STATOR
VÀ XUNG ĐIỆN TRỞ ROTOR

Chuyên ngành : Tự động hóa
Mã số: 60.52.60



TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT





Đà Nẵng - Năm 2012


2

Công trình được hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG



Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN BÊ


Phản biện 1: PGS.TS. NGUYỄN HỒNG ANH


Phản biện 2: TS. TRẦN ĐÌNH KHÔI QUỐC



Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp
Thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày tháng
năm 2012.





* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng

1

MỞ ĐẦU

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ngày nay hầu hết trong cầu trục đều sử dụng biến tần để điều khiển
động cơ nâng hạ. Với một số ưu thế tuyệt đối là khởi động mềm và
điều chỉnh tốc độ động cơ vô cấp, đường đặc tính cơ mềm hơn rất
nhiều so với các hệ còn lại, nhưng khi sử dụng bộ biến tần thì giá
thành đắt, khó sửa chửa khi sự cố xảy ra, hầu hết là phụ thuộc vào
nhà sản xuất. Với đề tài “Điều khiển động cơ không động bộ 3 pha
trong cầu trục nhà máy thủy điện A Vương bằng phương pháp
điều áp stator và xung điện trở rotor”, luận văn góp phần xây dựng
hệ điều khiển có thể thay thế phương pháp trên nhưng vẫn đạt yêu
cầu về khởi động và điều chỉnh tốc độ vô cấp, giá thành hạ, dể sửa
chửa khi có sự cố.
2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là động cơ không đồng bộ ba pha
(động cơ nâng hạ) trong cầu trục nhà máy thủy điện
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về hệ thống tự động điều chỉnh dòng
khởi động và điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha với
momen không đổi
3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu tổng quan về động cơ không đồng bộ ba pha và các
đặc tính khởi động và điều chỉnh tốc độ động cơ
Nghiên cứu phương pháp điều khiển PID trong động cơ không
đồng bô ba pha
Xây dựng mô hình trên matlab simulik để đánh giá trên quả thu
được
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỀ TÀI
2

Tối ưu hóa quá trình điều khiển, giảm dòng khởi động động cơ
không đồng bộ ba pha trong cầu trục, hạ giá thành, làm chủ được
công nghệ và dể bào trì sửa chửa khi có sự cố xảy ra
5. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN
Toàn bộ luận văn được chia làm 4 chương:
- Chương 1: Tổng Quan về cầu trục
- Chương 2: Tính chọn công suất động cơ truyền động
- Chương 3: Chọn phương án truyền động
- Chương 4: Thiết kế và tổng hợp hệ thống
3

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC
Cầu trục nói chung được sử dụng trong nhiều ngành kinh tế khác
nhau như các phân xưởng lắp ráp cơ khí, xí nghiệp luyện kim, công
trường xây dựng, cầu cảng Chúng được sử dụng trong các ngành
sản xuất trên để giải quyết các việc nâng bốc vận chuyển tải trọng,
phối liệu, thành phẩm Có thể nói rằng, nhịp độ làm việc của máy
nâng chuyển góp phần quan trọng, nhiều khi có tính quyết định đến
năng suất của cả dây chuyền sản xuất ở các ngành nói trên. Vì vậy,
thiết kế hệ truyền động cần trục ở cơ cấu nâng hạ cần phải tuân thủ
chặt chẽ các quy trình kỹ thuật đồng thời cũng phải đảm bảo tính
kinh tế. Trước khi đi vào thiết kế hệ truyền động cho cơ cấu nâng-hạ
cầu trục, trong chương này ta đi tìm hiểu một số đặc điểm công nghệ
cùng với việc phân tích những nét chính trong yêu cầu truyền động
cầu trục.
1.1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA CƠ CẤU NÂNG-HẠ CẦU
TRỤC
1.1.1. Cấu tạo

Hình 1.1: Cấu tạo cầu trục
Với: G=150 tấn, G
0
= 500Kg, R
t
= 0,4m, u = 12, v
n
= 0,2m/phút,
i = 340
4

với
2
t
n
R n
i
u v

 




12 0, 2 340
2 2 3,14 0, 4
n
t
i u v
n

R

 
 
  
   
=324vòng/phút
1.1.2. Yêu cầu trong truyền động của có cấu nâng hạ
1.2. KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH PHỤ TẢI
Dạng đặc tính cơ của cơ cấu nâng hạ như sau:











1.3. XÂY DỰNG CÁC CÔNG THỨC CẦN THIẾT CHO TÍNH
TOÁN CƠ CẤU NÂNG HẠ
1.3.1. Phụ tải tĩnh khi nâng tải
1.3.2. Phụ tải tĩnh khi hạ tải
1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Ở chương này ta đi tìm hiểu về một số đặc điểm chính của cầu trục
và xây dựng được công thức cần thiết cho cơ cấu nâng hạ là cơ sở để
ta đi chọn công suất động cơ ở chương 2

Hình 1.2: Dạng đặc tính cơ của cơ cấu nâng-hạ
M
M
C
5

CHƯƠNG 2:
TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG
Chọn công suất động cơ phù hợp với yêu cầu truyền động là một
khâu quan trọng trong quá trình tiến hành thiết kế hệ thống. Việc
chọn công suất động cơ bao hàm cả việc chọn loại động cơ.
2.1. CHỌN LOẠI ĐỘNG CƠ
2.2. XÂY DỰNG BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI TĨNH
Khi nâng tải: v
n
= 0,2m/phút
M
n
=
c
t
iu
RGG


)(
0

= 17,35 (Kg.m) = 170,3(N.m)
P

n
=
c
0
.1000
)(

n
vGG

= 35,41 (Kw)
Khi hạ tải: v
h
= 0,25 m/phút
M
h
=
i
u
RGG
t
.
).(
0

(2 -
c

1
) = 12,15(Kg.m) = 119,2

(N.m)
P
h
=
1000
).(
0 h
vGG 
(2 -
c

1
) = 30,9 (Kw)
Khi hạ không tải hoặc nâng không tải, công suất động cơ thay đổi.
Hệ số mang tải:
K =
đm
GG
G

0
0
= 0,0033

co

=
1
1
a

b
k
 
= 0,03
Với a=0,6
c
c
1



= 0,1 b=0,4
c
c
1



= 0,07
+ Khi nâng không tải:
6

M
no
=
co
t
iu
RG


.
.0
= 1,634(Kgm) = 16,02 (Nm )
P
no
=
co
n
vG

.1000
.
0
= 4,1 (Kw)
+ Khi hạ không tải:
M
ho
=
i
u
RG
t
.
.
0
( 2-
co

1

) = -1,536 (Kgm) = -15,06 (Nm )
P
ho
=
1000
.0 ho
vG
( 2 -
co

1
) = - 3,9 ( Kw )
Từ đó ta xây dựng sơ bộ biều đồ phụ tải như sau:

Hình 2.1: Biều đồ phụ tải tĩnh
Vậy ta chọn động cơ điện không đồng bộ 3 pha roto dây quấn có các
thông số như sau:
- P
đm
:55 Kw
- Tốc độ quay định mức :1447,5 vòng/phút
- I
đm
:105 A
- Điện áp định mức : 380 V
- Tần số định mức : 50 Hz
- Dòng điện rotor : 94 A
- Điện trở stato :
1
0, 04 2

r
 

- Điện kháng của dây quấn stator :
1
0 ,1 6
x
 

7

- Điện trở roto qui đổi về stator :
,
2
0 , 0 7 7 4
r
 

- Điện kháng của dây quấn rotor :
,
2
0 , 2 3 7
x
 

- Độ trượt định mức :
0, 035
dm
s 

- Hệ số công suất định mức :
o s 0 , 8 5
d m
c



- Sức điện động của một pha rotor :
2
1 7 3
E V


2.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Việc tính chọn được công suất động cơ và loại động cơ truyền
động cơ ý nghĩa quan trọng trong việc chọn phương an truyền động
nhằm mục đích thỏa mãn đặc tính tải trong cầu trục.
8

CHƯƠNG 3:
CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG
Chọn phương án truyền động là dựa trên các yêu cầu công nghệ và
kết quả tính chọn công suất động cơ, từ đó tìm ra một phương án khả
thi đáp ứng được cả yêu cầu về đặc tính kỹ thuật và kinh tế với công
nghệ đặt ra. Lựa chọn phương án truyền động tức là phải xác định
được loại động cơ truyền động, phương pháp điều chỉnh tốc độ phù
hợp với đặc tính tải, sơ đồ nối bộ biến đổi đảm bảo yêu cầu truyền
động.
3.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHI KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ
KHÔNG ĐỒNG BỘ

3.1.1. Các yêu cầu mở máy cơ bản
3.1.2. Các phương pháp mở máy
a. Phương pháp “khởi động cứng”
b. Xây dựng mô hình vật lý khởi động động cơ trong matlab
bằng phương pháp đóng điện trực tiếp
Từ những thông số động cơ đã chọn ở chương 2, ta đi xây dựng mô
hình khởi động trên matlab
Continu ous
powergui
Torque
step
Scope3
-K-
Gain1
m
A
B
C
a
b
c
Tm
Dong co 55Kw
0
Constant
torque
CBA
Iabc (A)
<Rotor speed (wm)>

Hình 3.1: Mô hình vật lý khởi động động cơ bằng phương
pháp đóng cắt
9

Hình 3.8:
Đ
ặc tính c
ơ t
ự nhiện của động c
ơ không đ
ồng bộ

rô to dấy quấn P = 55Kw

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
thoi gian (s)
dong dien (A)
dong khoi dong bang phuong phap dong truc tiep dong co vao nguon dien

Hình 3.2: Kết quả mô phỏng dòng khởi động bằng phương pháp
đóng cắt

c. Phương pháp “Khởi động mềm”
d. Lựa chọn phương án
3.2. KHỞI ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNGNG BỘ BẰNG CÁCH
BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP NGUỒN ĐẶT LÊN CUÔN STATOR
3.2.1. Nguyên lý điều chỉnh
3.2.2. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha












3.2.3. Đặc tính cơ khi điều chỉnh điện áp stator
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1

1.1
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3
10

3.2.4. Xây dựng mô hình khởi động động cơ trong matlab
băng phương pháp điều áp xoay chiều 3 pha sử dựng 6 thyristor
mắc song song ngược
Con tinuou s
po wergui
v
+
-
VC
v
+
-
VB
v
+
-
VA
To rque
step
gm
ak
Thyristor5
g m
a k
Thyristor4
gm

ak
Thyristor3
g m
a k
Thyristor2
gm
ak
Thyristor1
g m
a k
Thyristor
Out1
Subsystem1
Scop e3
Scop e2
Pulse
Gene rator1
DongphaA
DongphaB
DongphaC
Udk
DX
TA+
TA-
TB+
TB-
TC+
TC-
Khoi ph at xung
-K-

Gain 1
m
A
B
C
a
b
c
Tm
Dong co 55Kw
0
Constant
torque 1
CBA
Iabc (A)
<Rotor s peed (wm)>
<Electromagneti c torque Te (N*m )>

Hình 3.10: Mô hình vật lý khởi động động cơ bằng phương điều áp
xoay chiều
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
-600
-400
-200
0
200
400
600
Thoi gian (s)
Dong dien (A)

dong khoi dong bang phuong phap ha dien ap dat vào

Hình 3.11: Kết quả mô phỏng khởi động động cơ bằng phương điều
áp xoay chiều
3.3. HỆ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG PHƯƠNG
PHÁP XUNG ĐIỆN TRỞ ROTOR
3.3.1 .Nguyên lý điều chỉnh
3.3.2 Đánh giá và phạm vi ứng dụng
3.3.3 Mô tả toán học động cơ điện và bộ điều khiển xung điện
trở rotor
a. Đặc tính điều chỉnh xung điện trở rotor
b. Nguyên lý làm việc hệ điều chỉnh tốc độ xung điện trở rotor
3.4. ĐIỀU ÁP STATOR VÀ XUNG ĐIỆN TRỞ ROTOR CÓ
ĐỔI CHIỀU QUAY
3.4.1. Sơ đồ mạch lực
11


Hình 3.15: Sơ đồ điều áp stato và xung điện trở roto
3.4.2. Đặc tính điều chỉnh

Hình3.16: Đặc tính cơ của hệ truyền động ĐAXC và xung điện trở
roto
3.4.3. Nguyên lý điều chỉnh điều áp stator và xung điện trở
rotor
3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

12

CHƯƠNG 4:

THIẾT KẾ VÀ TỔNG HỢP HỆ THỐNG
4.1. KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG CƠ KĐB BẰNG ĐIỀU ÁP
STATOR
4.1.1. Yêu cầu
4.1.2. Xây dựng đặc tính điều chỉnh và đặc tính làm việc
của động cơ
Với:  = 31,89
0
(độ)
110 100 90 80 70 60 50 40 31,89 30 20
(độ)
31,9 31,9 31,9 31,9 31,9 31,9 31,9 31,9 31,9 31,9 31,9
U
đk
(V)
3,89 4,4 5 5,56 6,11 6,67 7,22 7,78 8,23 8,33 8,89
U
(1)
(V)
76 120 170 218 263 397 334 342 380 380 380
Với:  = 49,8
0

(độ)
110 100 90 80 70 60 50 40 30 20
(độ)
49,8 49,8 49,8 49,8 49,8 49,8 49,8 49,8 49,8 49,8
U
đk
(V)

3,89 4,4 5 5,56 6,11 6,67 7,22 7,78 8,33 8,89
U
(1)
(V)
66 120 190 243 294 340 380 380 380 380
Từ các số liệu ở bảng trên ta vẽ được các đặc tính điều chỉnh với
các góc  tương ứng.
4.1.3. Thiết kế hệ điều khiển khởi động mềm sử dụng điều
áp xoay chiều
a. Sơ đồ khối của hệ
13









b. Nguyên lý hoạt động của mạch
4.2. TÍNH CHỌN CÁC THÔNG SỐ VÀ HÀM TRUYỀN ĐẠT
CỦA HỆ THỐNG
4.2.1. Khâu phản hồi dòng điện
Vậy ta có hàm truyền của khâu phản hồi dòng:

phi
=
0,02.
1 0,047

cai
K
s


4.2.2. Khâu phản hồi tốc độ
Hàm truyền của khâu phản hồi tốc độ:

ph
= K
ph
= 0,05.K
ca


4.2.3. Hàm truyền của bộ biến đổi

Bộ biến đổi xoay chiều (BBĐ) được coi là một khâu trễ có hàm
truyền gần đúng :
W
bbđ

56,9
1 1 0,0033
BBD
s
K
p p

 

 

4.2.4. Hàm truyền của động cơ
a. Hàm truyền của động cơ khi có phản dòng điện
W
đc
=
23,8
1 0,012
p


Ta có sơ đồ khối của vòng phản hồi dòng điện :
KNi

W
đc
(
W
bbđ

ph

KN

phi
(
U
đk

U
đ

U
ph
U
phi

-

I



Hình 4.3: S
ơ đ
ồ khối của mạch phản hồi d
òng
đi
ện v
à t
ốc độ

14

b. Hàm truyền của động cơ khi có phản hồi tốc độ
Vậy hàm truyền của động cơ trong mạch vòng phản hồi tốc độ:
0 , 4 4
W
1 0 , 0 1 9
d c
p



Ta có sơ đồ cấu trúc của hệ khi chỉ có phản hồi tốc độ:







c. Hàm truyền của toàn hệ thống
+ Xét mạch vòng phản hồi dòng điện :
Hàm truyền của hệ hở:

hi
= W
bbđ
.W

đcI
.
phi

6 3 4 2
27,08.
1,86.10 7,5.10 . 0,0623. 1
cai
hi
K
p p p

 

  

Hàm truyền của hệ kín:

Hình 4.7: Sơ đồ khối của mạch phản hồi tốc độ
KN


0, 4 4
1 0, 01 9
p


56,9
1 0,0033
p



0,05.K
ca

U
đk
U
đặt
U
ph
-



56,9
1 0,0033
p


23,8
1 0,012
p


KNi
0 , 0 2.
1 0, 0 4 7
ca i
K

s


U
đk
U
đặt
U
phi
-


Hình 4.6: S
ơ đ
ồ khối của
m
ạch phản hồi d
òng
đi
ện



15

6 3 4 2
27,08.
1,86.10 7,5.10 . 0,0623. 27,08. 1
cai
ki

cai
K
p p p K

 

   

+ Xét mạch vòng phản hồi tốc độ:
Hàm truyền của hệ hở:

h
= W
bbđ
.W
đc
.
ph


5 2
1,234.
6,27.10 0,0223. 1
ca
h
K
p p






 

Hàm truyền của hệ kín:
5 2
1,234.
6,27.10 0,0223. 1,234. 1
ca
k
ca
K
p p K






  

4.2.5. Xét tính ổn định của hệ thống
a. Xác định miền giá trị của K
ca
để hệ thống kín ổn định
b. Đánh giá các chỉ tiêu động học của hệ thống kín
+ Xét đối với mạch vòng phản hồi dòng điện
+ Khi K
cai
= 0,5

Ta thu được đáp ứng bước
dap ung he thong Kcai=0,5
Time (sec)
Amplitude
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6


Các chỉ tiêu chất lượng:
- Sai lệch tĩnh: e = 1,39%
- Độ quá điều chỉnh( overshoot) :  = 64,44 %
- Thời gian điều chỉnh(setting time) : 0,225 s
+ Khi K
cai
= 0,3 :
Hình 4.8
: Đ
áp
ứng b
ư
ớc của hệ thống khi có

phản hồi dòng điện với K
ca1
= 0,5
16

Ta thu được đáp ứng bước
dap ung he thong Kcai=0,3
Time (sec)
Amplitude
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
0
0.5
1
1.5



Các chỉ tiêu chất lượng:
- Sai lệch tĩnh: e = 1,7 %
- Độ quá điều chỉnh( overshoot) :  = 48,2 %
- Thời gian điều chỉnh(setting time): 0,179 s
+ Xét đối với mạch vòng phản hồi tốc độ.
+ Khi
ca
K

= 0,5 :
Ta thu được đáp ứng bước
dap ung he thong Kcaw =0,5
Time (sec)

Amplitude
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4



Các chỉ tiêu chất lượng:
- Sai lệch tĩnh: e = 1,8 %
- Độ quá điều chỉnh( overshoot) : = 0%
- Thời gian điều chỉnh: 0,0436s
- Khi
ca
K

= 0,3 :
Hình 4.9:
Đ
áp
ứng b
ư
ớc của hệ thống khi có

phản hồi dòng điện với K
ca1
= 0,3
Hình 4.10:
Đáp
ứng b
ư
ớc của hệ thống
khi có ph
ản hồi
dòng điện với K
caw
= 0,5
17

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
dap ung he thong Kcaw =0,3
Time (sec)
Amplitude

Các chỉ tiêu chất lượng:
- Sai lệch tĩnh: e = 1,85 %
- Độ quá điều chỉnh( overshoot):  = 0
- Thời gian điều chỉnh: 0,0538 s
4.3. XUNG ĐIỆN TRỞ ROTOR
4.3.1. Tính điện trở điều chỉnh
Vì mômen của cơ cấu nâng hạ trong quá trình điều chỉnh là như
nhau M = const nên ta có:
2
2
2 2
2 2
1 1
3 ( )
3
f
dm B
I r R
I r
S S
 



Suy ra:
2
2 2
2
1 1

( )
.
f
B
f
dm B dm
r R
r r S
R r
S S S
 

   

Vậy ta có:

,
2
0 , 0 6 0 6 . 0 , 7 7 6
1 , 5 6 7 5 ( )
0 , 0 3 5
R
  

R
f

(
,
2

R
- r
2
) = 1,5675- 0,0606 = 1,507 ()
4.3.2. Tính điện trở một chiều quy đổi về rotor
Vậy: R
f
=
fd
d
RR
R
2
2


Thay số: R
d
= 2.1,507= 3,014 ()
Hình 4.10:
Đáp
ứng b
ư
ớc của hệ thống khi có phản hồi
dòng điện với K
caw
= 0,3
18

4.3.3. Tính toán bộ chỉnh lưu rotor

4.3.4 Tính chọn điện kháng lọc
4.3.5. Xác định dung lượng C
4.3.6. Tính chọn Thiristato R: Chọn Tc và Tp
4.4. TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU CHỈNH VÀ MÔ PHỎNG TRÊN
MATLAB
4.4.1. Tổng hợp bộ điều chỉnh
a. Hàm truyền khâu phản hồi tốc độ
Ta có hàm truyền của bộ phát tốc là:
0, 00 6 6 3
( )
1 0, 01
F P
P



b. Hàm truyền khâu phản hồi dòng điện
Ta có hàm truyền của khâu phản hồi dòng điện là:

( P )
0, 00425
Fi
1 0, 001
P



4.4.2. Tổng hợp mạch vòng
a. Khái quát chung
b. Tính toán các thông số

T
d
=
3 3
2.9, 75.10 20, 2.10
0, 00 855
2.0, 0606 1, 507 3, 01 4
 


 

1
'
2
2
'
2
2
1
f
nm
U
I
R
r X
s

 
 

 
 

1
2
2
'
2
2
1
i f
nm
K U
I
R
r X
s

 
 
 
 

'
2
1 1
2
3
'
2

2 2
2
1
1
. ( )
( )
i f
nm
R
K U r
I
s s
C
R
R
r X
s


  

 
 
 
 

19

2
3

2
2 2
1 1, 507
1,13.220. (0, 042 )
0, 6 0, 776
99, 28
1, 507
(0, 042 ) 0, 397
0, 776
I
R


   

 
 
 
 

A
s
R
I
I
M



.

6
1
2
2


2 2
1 1 1
2
2
2
1 1
3. .
. .
f nm
nm
R
U R R X
S
M
B
R
R
S R X
S

 
 
 
 

 

 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

2 2
2
2
2
1,507
3.220 . 0,042 0, 042 0,397
0, 776
27,37
1,507
151,7.0, 6. 0,042 0,397
0,776
M
B
R
 

 
 
 
 

 
 
  

 
 
 
 
 
 
 
 

c. Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện và tốc độ xung điện trở
rotor
Do ảnh hưởng của khâu
s
I



và
C
M là không đáng kể nên
để dễ cho việc tổng hợp mạch vòng ta có thể bỏ qua. vậy ta có sơ đồ

sau.

Hình 4.18: Sơ đồ cấu trúc đơn giản hoá hệ thống điều chỉnh điện trở
rotor
20

d. Tổng hợp mạch vòng dòng điện


Hình 4.19 .Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện.
Đối tượng điều chỉnh có hàm truyền đạt
S
oi
=
1
. . / 2
(1 . )(1 . )(1 . ) (1 . )(1 . )(1 . )
i dm
vo d i vo d i
K C R U K
T p T p T p T p T p T p

     

Theo tiêu chuẩn modun tối ưu:
'
2 2
1
1 2 2 .
i

s s
F
p p
 

 

Trong đó:
sdsf
TTT  ),min(


Thay vào ta có:

1 . 1 1
2 . 2 2 . 2 .
d d
i R
S S s S
T p T
R K
KT p T K T K p T K p

    

Vậy bộ điều chỉnh dòng điện có dạng khâu PI:
KT
T
K
s

d
R
2


Tính:
. .
0,00425.99,28.3,014
0,635
2. 2
i f
tm
K C R
K
U
  

0, 00 8 85 1
0, 00 2 0, 002
i
R
P
 

21

e. Tổng hợp mạch vòng tốc độ

Hình 4.22 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng tốc độ.

Ta thấy rằng:
. 24 ,1 3.0, 0 0 9 7
0 , 0 0 1 9
1 2 2
B T d
C
 
là nhỏ có thể bỏ qua
Hàm truyền:
2 2
( ) /
(1 . )(1 . 2 . )
o
i S S
K A C B C
S
K J P T p T p T p





  

Áp dụng tiêu chuẩn Modun đối xứng
F

=
2 3
1 4 .

1 4 . 8 . 8 .
f
f f
p
p p p

  

  

Ta thấy rằng: 2T
S
.T

= 2.0,0015 . 0,01 = 0,3.10
-4
(s) rất nhỏ có thể bỏ
qua
Ta có:

 
' 2 ' ' 2
1 4 .
1 1
R p
. 8 . 2 8 .
f
p f f
p
K p K K p



  

  

Vậy R

(p) có dạng khâu PI
Đặt
2 . 0 , 0 1 2 .0 , 0 0 1 5 0, 0 1 3 ( )
f S
T T s


    

1 1
1 , 3 5 0 , 0 7 0 3
R
P

 

22

4.4.3. Mô phỏng hệ thống điều chỉnh tốc độ xung điện trở
rotor trên matlab
a. Sơ đồ hệ thống mô phỏng
0.0 005s+1

0.753 5
tranfe r1
0.3s+1
1
tranfe r
mo men can
0.00 97s+1
99.2 8
dong co3
Step
Scope3
Scope1
Scope
Saturation2
PI(s)
PI2
PI(s)
PI1
0.00 1s+1
0.0 0663
PH to c do
0.0 01s+1
0.00 425
PH don g
1
0.22 5s
Mo men truc
-K-
Gain 2
-K-

Gai n
1478
<Rotor speed (wm)>

Hình 4.24: Sơ đồ mô phỏng hệ thống điều khiển tốc độ động cơ trên
matlab
b. Đồ thị tốc độ

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-100
0
100
200
300
400
500
600
Thoi gian (s)
Toc do (vong/phut)
Dap ung toc do voi Udk=4 V
Hình 4.25: Kết quả mô phỏng điều chỉnh tốc độ ứng với
4
dk
U V

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-200
0
200
400

600
800
1000
1200
1400
1600
Thoi gian (s)
Toc do(vong/phut)
Dap ung toc do khi thay doi Udk tu 4V den 10 V

Hình 4.26: Kết quả mô phỏng điều chỉnh tốc độ ứng với
dk
U
tăng từ
4V lên 10V
c. Đồ thị dòng điện rotor
23

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
Thoi gian (s)
Dong dien (A)

dong dien roto

Hình 4.27: Kết quả mô phỏng dòng roto
4.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG IV
Với kết quả mô phỏng trên ta nhận thấy rằng với hệ thống điều
khiển “điều áp stator và xung điện trở rotor” như đã thiết kế thì chất
lượng hệ thống luôn luôn được đảm bảo đáp ứng được tốc độ và
momen khi ta thay đổi vị trí đặt tại tín hiều đầu vào.
Kết quả mô phỏng thu được hoàn toàn phù hợp với các kết quả
nghiên cứu lý thuyết, điều này chứng tỏ thuật toán và cách thức xây
dựng bộ điều chỉnh là đúng và chính xác.