Đồ án nghiên cứu thiết kế mạch điều khiển hệ thống truyền động điện DC có một mạch vòng điều chỉnh tốc độ với bộ biến đổi là mạch xung áp không đổi chiều

T NG QUAN V ĐI U CH NH T C Đ Đ NG C ĐI N M T CHI UỔ Ề Ề Ỉ Ố Ộ Ộ Ơ Ệ Ộ Ề
M Đ UỞ Ầ
Trong nh ng năm g n đây, xu th công nghi p hóa – hi n đ i hóa đãữ ầ ế ệ ệ ạ
mang l i r t nhi u thay đ i cho đ t n c. Đ c bi t là trong ngành đi n cóạ ấ ề ổ ấ ướ ặ ệ ệ
nhi u tiêm năng l n trong lĩnh v c c a cu c s ng. Ngành đi n mang l iề ớ ự ủ ộ ố ệ ạ
nhi u l i ích cho con ng i nh tăng năng su t lao đ ng, gi m công nhân đ cề ợ ườ ư ấ ộ ả ặ
bi t là trong môi tr ng lao đ ng đ c h i.ệ ườ ộ ộ ạ
Trong ph n l n các nhà máy xí nghi p, phân x ng đ u có s góp m tầ ớ ệ ưở ề ự ặ
c a ngành đi n. Trong các dây truy n s n su t, máy móc s d ng truy nủ ệ ề ả ấ ử ụ ề
đ ng đi n b ng xung áp m t chi u r t nhi u b i vì s d ng h th ng này cóộ ệ ằ ộ ề ấ ề ở ử ụ ệ ố
đ an toàn cao.ộ
Đ án đ c p đ n nghiên c u thi t k m ch đi u khi n h truy nồ ề ậ ế ứ ế ế ạ ề ể ệ ề
đ ng đi n DC có m t m ch vòng đi u ch nh t c đ v i b bi n đ i là m chộ ệ ộ ạ ề ỉ ố ộ ớ ộ ế ổ ạ
xung áp không đ o chi u.ả ề
N i dung đ án đ c chia làm 4 ch ng:ộ ồ ượ ươ
Ch ng 1: Khái quát chung v h truy n đ ng xung áp đ ng c m t chi u.ươ ề ệ ề ộ ộ ơ ộ ề
Ch ng 2: Tính toán m ch l c và m ch đi u khi n cho b xung áp.ươ ạ ự ạ ề ể ộ
Ch ng 3: T ng h p và mô ph ng h đi u ch nh.ươ ổ ợ ỏ ệ ề ỉ
Ch ng 4: Thi t k m ch đi u khi n cho h th ng.ươ ế ế ạ ề ể ệ ố
Đ án này đ c th c hi n v i s giúp đ c a th y Nguy n Đăng Toànồ ượ ự ệ ớ ự ỡ ủ ầ ễ
cùng các th y cô trong b môn. Trong quá trình làm ch c ch n không thầ ộ ắ ắ ể
chánh đ c m t s thi u sót nên em r t mong các th y cô đóng góp ý ki n bượ ộ ố ế ấ ầ ế ổ
xung đ đ án đ c hoàn thi n h n.ể ồ ượ ệ ơ
CH NG I: T NG QUAN V ĐI U CH NH T C Đ Đ NG CƯƠ Ổ Ề Ề Ỉ Ố Ộ Ộ Ơ

M T CHI UỘ Ề
1.1. Đ c tính c c a đ ng c m t chi u.ặ ơ ủ ộ ơ ộ ề
1.1.1. Khái ni m đ c tính cệ ặ ơ
Đ c tính c c a đ ng c đi n là quan h gi a t c đ quay và momenặ ơ ủ ộ ơ ệ ệ ữ ố ộ
c a đ ng c . ta có đ c tính c t nhiên c a đ ng c , n u đ ng c v n hànhủ ộ ơ ặ ơ ự ủ ộ ơ ế ộ ơ ậ
ch đ đ nh m c. Đ c tính c nhân t o c a đ ng c là đ c tính khi ta thayế ộ ị ứ ặ ơ ạ ủ ộ ơ ặ
đ i các tham s ngu n ho c n i thêm các đi n tr , đi n kháng vào đ ng c . ổ ố ồ ặ ố ệ ở ệ ộ ơ
Đ đánh giá v đ c tính c và so sánh nó ng i ta đ a ra khái ni m để ề ặ ơ ườ ư ệ ộ
c ng đ c tính c β.ứ ặ ơ
T ng h p h th ng đi n cổ ợ ệ ố ệ ơ 1







1.1.2. Đ c tính c c a đ ng c m t chi u kích t đ c l pặ ơ ủ ộ ơ ộ ề ừ ộ ậ
S đ nguyên lý hình 1.2ơ ồ
T ng h p h th ng đi n cổ ợ ệ ố ệ ơ 2







Khi ω = 0
Ta co ́
va ̀

I
nm
, M
nm
: dong va momen ngăn mach̀ ̀ ́ ̣
1.2. Ph ng pháp đi u ch nh t c đ đ ng c m t chi u.ươ ề ỉ ố ộ ộ ơ ộ ề
Có hai ph ng pháp đi u ch nh t c đ c a đ ng c m t chi u.ươ ề ỉ ố ộ ủ ộ ơ ộ ề
a. Đi u ch nh đi n áp c p cho ph n ng c a đ ng cề ỉ ệ ấ ầ ứ ủ ộ ơ
b. Đi u ch nh đi n áp c p cho m ch kích t đ ng cề ỉ ệ ấ ạ ừ ộ ơ
1.2.1. Đi u ch nh đi n áp ph n ng.ề ỉ ệ ầ ứ
Đi u ch nh đi n áp ph n ng đ ng c m t chi u c n có thi t b ngu nề ỉ ệ ầ ứ ộ ơ ộ ề ầ ế ị ồ
máy phát đi n m t chi u kích t đ c l p, các b ch nh l u đi u khi n….ệ ộ ề ừ ộ ậ ộ ỉ ư ề ể
Cácthi t b ngu n này có ch c năng bi n năng l ng đi n xoay chi u thànhế ị ồ ứ ế ượ ệ ề
m tchi u.ộ ề
ch đ xác l p có th vi t đ c ph ng trình đ c tính c a h th ng nhỞ ế ộ ậ ể ế ượ ươ ặ ủ ệ ố ư
sau:
T ng h p h th ng đi n cổ ợ ệ ố ệ ơ 3







Đ xác đ nh d i đi u ch nh t c đ . Ta th y t c đ l n nh t c a hể ị ả ề ỉ ố ộ ấ ố ộ ớ ấ ủ ệ
th ng b ch n b i đ c tính c c b n. T c đ nh nh t c a d i đi u ch nh bố ị ặ ở ặ ơ ơ ả ố ộ ỏ ấ ủ ả ề ỉ ị
gi i h n b i yêu c u v sai s t c đ và v momen kh i đ ng. Khi momenớ ạ ở ầ ề ố ố ộ ề ở ộ
t i là đ nh m c thì các giá tr l n nh t và nh nh t c a h th ng là:ả ị ứ ị ớ ấ ỏ ấ ủ ệ ố
Đ tho mãn kh năng quá t i thì đ c tính th p nh t c a đi u ch nhể ả ả ả ặ ấ ấ ủ ề ỉ
ph i có momen ng n m ch.ả ắ ạ

M
nmmin
= M
cmax
= K
M
.M
đm
Đ th đ c tính c là đ ng th ng song song nh hình 1.6.ồ ị ặ ơ ườ ẳ ư
Trong su t quá trình đi u ch nh đi n ap ph n ng thì t thông kích t đ cố ề ỉ ệ ́ ầ ứ ừ ừ ượ
gi nguyên, Mômen cho phép đ ng c đ c tính:ữ ộ ơ ượ
1.2.2. Đi u ch nh đi n áp c p cho m ch kích t đ ng c .ề ỉ ệ ấ ạ ừ ộ ơ
Đi u ch nh t thông kích thích c a đ ng c đi n m t chi u là đi uề ỉ ừ ủ ộ ơ ệ ộ ề ề
ch nh momen đi n t c a đ ng c . M ch kích t c a đ ng c là m ch phiỉ ệ ừ ủ ộ ơ ạ ừ ủ ộ ơ ạ
tuy n vì v y h đi u ch nh t thông cũng là phi tuy n.ế ậ ệ ề ỉ ừ ế
Trong đó:
r
k
- đi n tr dây qu n kích thíchệ ở ấ
T ng h p h th ng đi n cổ ợ ệ ố ệ ơ 4







r
b
- đi n tr nguông đi n áp kích thíchệ ở ệ

ω
k
-s vòng dây c dây qu n kích thích.ố ả ấ
ch đ xác l p ta có:Ở ế ộ ậ
Th ng khi đi u ch nh thì đi n áp ph n ng đ c gi nguyên b ngườ ề ỉ ệ ầ ứ ượ ữ ằ
giá tr đ nh m c , do đó đ c tính c th p nh t trong vùng đi u ch nh t thôngị ị ứ ặ ơ ấ ấ ề ỉ ừ
chính là đ c tính có đi n áp ph n ng đ nh m c t thông d nh múc và đ cặ ệ ầ ứ ị ứ ừ ị ượ
g i là đ c tính c b n (đôi khi chính là đ c tính t nhiên). T c đ l n nh tọ ặ ơ ả ặ ự ố ộ ớ ấ
c a d i đi u ch nh t thông b h n ch b i kh năng chuy n m ch c a củ ả ề ỉ ừ ị ạ ế ở ả ể ạ ủ ổ
góp đi n. Khi gi m t thông đ tăng t c đ quay c a đ ng c thì đ ng th iệ ả ừ ể ố ộ ủ ộ ơ ồ ờ
đi u ki n chuy n m ch c a c góp cũng b x u đi.Đ đ m b o đi u ki nề ệ ể ạ ủ ổ ị ấ ể ả ả ề ệ
chuy n m ch bình th ng thì c n ph i gi m dòng đi n ph n ng cho phép,ể ạ ườ ầ ả ả ệ ầ ứ
k t qu là momen trên tr c đ ng c gi m r t nhanh ngay c khi gi nguyênế ả ụ ộ ơ ả ấ ả ữ
dòng đi n ph n ng thì đ c ng đ c tính c cũng gi m nhanh khi gi m tệ ầ ứ ộ ứ ặ ơ ả ả ừ
thông kích thích.
1.3. Các h truy n đ ng đi n đ ng c m t chi u.ệ ề ộ ệ ộ ơ ộ ề
1.3.1. H truy n đ ng F – Đ.ệ ề ộ
H th ng máy phát đ ng c F - Đ là m t h truy n đ ng đi n mà bệ ố ộ ơ ộ ệ ề ộ ệ ộ
bi n đ i đi n là máy phát đi n m t chi u kích t đ c l p, máy phát nàyế ổ ệ ệ ộ ề ừ ộ ậ
th ng do đ ng c s c p không đ ng b ba pha đi u khi n quay máy phátườ ộ ơ ơ ấ ồ ộ ề ể
đ c xác đ nh b i hai đ c tính:ượ ị ở ặ
Đ c tính t hoá.ặ ừ
Đ c tính t i.ặ ả
Trong tính toán có th tuy n tính hoá các đ c tính nàyể ế ặ
Trong đó:
T ng h p h th ng đi n cổ ợ ệ ố ệ ơ 5

K
F
là h s k t c u c a máy phátệ ố ế ấ ủ
C là h s góc c a đ c tính t hoáệ ố ủ ặ ừ
S đ c a h F – Đơ ồ ủ ệ
N u đ t R = Rế ặ
Fư
+ R
Đư
Ta có th vi t đ c ph ng trình c a đ c tính c a h F – Để ế ượ ươ ủ ặ ủ ệ
T các bi u th c ta th y, khi đi u ch nh dòng đi n kích thích c a máyừ ể ứ ấ ề ỉ ệ ủ
phát thì đi u ch nh t c đ không t i c a h th ng.ề ỉ ố ộ ả ủ ệ ố
* Ch đ làm vi c.ế ộ ệ
Trong h không có ph n t phi tuy n nào nên h có nh ng đ c tínhệ ầ ử ế ệ ữ ặ
đ ng r t t t, r t linh ho t khi chuy n các tr ng thái làm vi c.ộ ấ ố ấ ạ ể ạ ệ
V i s đ H1.7 đ ng c ch p hành Đ có th làm vi c ch đớ ơ ồ ộ ơ ấ ể ệ ở ế ộ
đi uch nh c hai chi u, kích thích máy phát và kích thích đ ng c . Đ o chi uề ỉ ả ề ộ ơ ả ề
quay b ng cách đ o chi u dòng kích thích máy phát.ằ ả ề
* Đ c đi m c a h F – Đ.ặ ể ủ ệ
u đi m n i b t c a h F - Đ là s chuy n đ i tr ng thái r t linh ho t,Ư ể ổ ậ ủ ệ ự ể ổ ạ ấ ạ
kh năng quá t i l n. Nó th ng đ c dùng các máy khai thác công nghi pả ả ớ ườ ượ ở ệ
m .ỏ
Nh c đi m quan tr ng c a h F-Đ là dùng nhi u máy đi n quay. Gâyượ ể ọ ủ ệ ề ệ
ra ti ng n l n, công su t l p đ t máy ít nh t g p ba l n công su t đ ng cế ồ ớ ấ ắ ặ ấ ấ ầ ấ ộ ơ
T ng h p h th ng đi n cổ ợ ệ ố ệ ơ 6

ch p hành. Ngoài ra do các máy phát m t chi u có t d , đ c tính t hoá cóấ ộ ề ừ ư ặ ừ
tr nên khó đi u ch nh sâu t c đ .ễ ề ỉ ố ộ
1.3.2. H truy n đ ng T – Đ.ệ ề ộ
1.3.2.1. Khái quát chung.
H truy n đ ng T - Đ:ệ ề ộ
+ Nguyên lý chung.
+ S đ thay th .ơ ồ ế
+ Đ c tính c .ặ ơ
+ Đ o chi u.ả ề
Do ch nh l u Tiristo d n dòng theo m t chi u và ch đi u khi n khiỉ ư ẫ ộ ề ỉ ề ể
m , còn khóa theo đi n áp l i d n đ n truy n đ ng van th c hi n đ oở ệ ướ ẫ ế ề ộ ự ệ ả
chi u khó khăn và ph c t p h n truy n đ ng F – Đ. Có hai nguyên t c cề ứ ạ ơ ề ộ ắ ơ
b n đ xây d ng h truy n đ ng T – Đ đ o chi u. Gi nguyên chi u dòngả ể ự ệ ề ộ ả ề ữ ề
đi n ph n ng và đ o chi u dòng kích t đ ng c .ệ ầ ứ ả ề ừ ộ ơ
1.3.2.2. S đ và nguyên lý làm vi c.ơ ồ ệ
Gi thi tả ế
sao cho thì dòng ch có th ch y t BĐ1 sang đ ng c màỉ ể ạ ừ ộ ơ
không th ch y t BĐ1 sang BĐ2 đ c. Đ đ t đ cể ạ ừ ượ ể ạ ượ
tr ng thái này c n có góc đi u khi n ph i tho mãn đi u khi n.ạ ầ ề ể ả ả ề ể
N u tính đ n góc chuy n m ch µ và góc khoá δ thì giá tr l n nh t c a gócế ế ể ạ ị ớ ấ ủ
T ng h p h th ng đi n cổ ợ ệ ố ệ ơ 7

đi u ề
khi n c a b bi n đ i đang ch đ ngh ch l u là:ể ủ ộ ế ổ ở ế ộ ị ư
α
max
=π - (µ
max
+δ)
N u ch n thì:ế ọ
α
1
+α
2
=π
Ta có ph ng phát đi u khi n chung đ i x ng, dòng đi n trung bình ch yươ ề ể ố ứ ệ ả
vòng
qua hai b bi n đ i là.ộ ế ổ
1.3.2.3. Đ c đi m.ặ ể
u đi m n i b t c a h T - Đ là đ tác đ ng nhanh cao không gây nƯ ể ổ ậ ủ ệ ộ ộ ồ
và d t đ ng hoá do các van bán d n có h s khu ch đ i công su t r t l n.ễ ự ộ ẫ ệ ố ế ạ ấ ấ ớ
Đi u đó r t thu n ti n trong vi c thi t l p các h th ng t đ ng đi u ch nhề ấ ậ ệ ệ ế ậ ệ ố ự ộ ề ỉ
nhi u vòng đ nâng cao ch t l ng.ề ể ấ ượ
Nh c đi m c a h th ng T-Đ là các van bán d n có tính phi tuy n,ượ ể ủ ệ ố ẫ ế
d ng đi n áp ra có biên đ đ p m nh cao, gây t n th t ph trong máy đi n,ạ ệ ộ ậ ạ ổ ấ ụ ệ
còn làm x u đi n áp ngu n và l i xoay chi u.ấ ệ ồ ướ ề
1.4. Nguyên t c đi u ch nh đ ng c b ng xung áp m t chi u.ắ ề ỉ ộ ơ ằ ộ ề
1.4.1. Điêu chinh xung ap mach đ n.̀ ̉ ́ ̣ ơ
1.4.1.1. S đ nguyên lý.ơ ồ

Trên hình 2.1: Đi n áp và dòng đi n c a đ ng c Uệ ệ ủ ộ ơ
Đ
, i ch có giá tr d ng.ỉ ị ươ
Khi khoá S thông ta có.
U
Đ
= U
N
i = i
N
T ng h p h th ng đi n cổ ợ ệ ố ệ ơ 8







Khi khoá S ng t ắ
i
N
= 0
U
Đ
= 0
Do tác d ng duy trì dòng đi n c a đi n c m L ta có.ụ ệ ủ ệ ả
i = i
Do
Các giá tr trung bình c a đi n áp và dòng đi n ph n ng là Uị ủ ệ ệ ầ ứ
Đ

, I và do
đó s c đi n đ ng E c a đ ng c khi đóng và ng t liên t c khoá S, s đ cứ ệ ộ ủ ộ ơ ắ ụ ẽ ượ
xác đ nh khi bi t lu t đóng ng t khoá và các thông s c a m ch. N u đóngị ế ậ ắ ố ủ ạ ế
ng t khoá S v i t n s không đ i thì ho t đ ng c a m ch t ng t nh c aắ ớ ầ ố ổ ạ ộ ủ ạ ươ ự ư ủ
ch nh l u m t pha n a chu kỳ. ỉ ư ộ ử
Trên hình 2.2 mô t qúa trình dòng đi n và đi n áp trong ch đ dòngđi n liênả ệ ệ ế ộ ệ
t c.ụ
Ph ng trình đi n áp khi S thông.ươ ệ
U
Đ
= E +∆U
L
+∆U
R
T i th i đi m t = 0ạ ờ ể
+
khoá S b t đ u thông.ắ ầ
U
Đ
= U
N
, i = I
min
N u coi Sđđ E không đ i trong m t chu kỳ đóng ng t c a khoá S thì nghi mế ổ ộ ắ ủ ệ
T ng h p h th ng đi n cổ ợ ệ ố ệ ơ 9

c a ph ng trình (2.2) là:ủ ươ
T = L/R h ng s th i gianư ằ ố ờ
T i th i đi m t = tạ ờ ể
đ
khoá S b t đ u ng t.ắ ầ ắ
Lúc này U
Đ
= 0; dòng đi n đ ng c khép m ch qua Dệ ộ ơ ạ
0
, nh n đ c ph ngậ ượ ươ
trình sau:.
Trong đo t’= t - t́
đ
Tai: t=0̣
+
i=I
max
nghiêm cua (2.5) la:̣ ̉ ̀
Tai t’ = T- ṭ
đ
t c la tai t = T, i = Iứ ̀ ̣
min
.
T (2.6) ta co:ừ ́
Kêt h p (2.4) va (2.7) ta co:́ ợ ̀ ́
T ng h p h th ng đi n cổ ợ ệ ố ệ ơ 10