thiết kế hệ truyền động cho xe Bus chạy điện, chương 7 ppt

Chng 7: Tổng hợp mạch vòng dòng
điện.
Trên sơ đồ cấu trúc, mạch điều chỉnh dòng điện là mạch vòng
trong. Đây là mạch vòng cơ bản có tính chất quyết định tới chất
l-ợng điều chỉnh của hệ thống vì nó ảnh h-ởng trực tiếp tới mômen
kéo của động cơ, gia tốc của động cơ và chức năng bảo vệ hệ
truyền động.
Hằng số thời gian điện từ của mạch phần ứng động cơ
T
-
= 0,17(s)
Mômen quán tính:
J = J
dc
+ m/
2
= J
dc
+ M/(/v)
2
= 20,4 +
7000/(
66
.
16
55.9/600
)
2
=493(kgm
2
)

Hằng số thời gian cơ học:
T
c
= R
-
.J/(K.)
2
=
2
0,0362.493
(3.22)
=1,72(s)
Nhận thấy hằng số thời gian cơ học T
c
= 1,72(s) lớn hơn rất
nhiều so với hằng số thời gian điện từ của phần ứng động cơ T
-
=
0,17(s) nên ta có thể coi sức điện động động cơ không ảnh h-ởng
tới quá trình điều chỉnh của mạch vòng dòng điện.
Vì vậy sơ đồ khối của mạch vòng điều chỉnh dòng điện là: H4-4
Hình 4-4 Sơ đồ khối của mạch vòng dòng điện
Trong đó:
F: mạch lọc tín hiệu
d
dUd
1+p.Tu
1/Ru
(1+pTdk)(1+pTvo)
1

R
i
1
1+p.Tf
Ki
1+p.Tu
E
S
i
Ui
R
1
: bộ điều chỉnh dòng điện
BĐ: bộ biến đổi một chiều
S
i
: là xenxơ dòng điện
T
f
,T
dk
, T
V0
, T
-
, T
i
: là các hằng số thời gian của mạch lọc, mạch
điều
khiển, sự chuyển mạch điều khiển, phần ứng và xenxơ dòng

điện.
R
-
: điện trở mạch phần ứng
: hệ số khuếch đại
* Khâu lọc tín hiệu F:
Dùng lọc tín hiệu một chiều, có hàm truyền là khâu tuyến tính:
F =
pT
f
.1
1

Trong đó: T
f
= 0,00125(s)
* Bộ biến đổi (BĐ):
Tuỳ theo đối t-ợng điều chỉnh mà bộ biến đổi có hàm truyền
khác nhau. Đối với động cơ điện một chiều hàm truyền của bộ biến
đổi có dạng:
F
BĐ
= W
bx
.W
đk
=
pT
vo
.1

1

.
pT
K
dk
dk
.1
Trong đó: W
bx
, W
dk
là hàm truyền của bộ băm xung và bộ điều
khiển.
Với f = 400 Hz là tần số băm xung
T
v0
= 0,00125(s)
K
dk
=
dk
t
U
U
=
10
231
=23,1
U

t
: điện áp trung bình ra tải
U
dk
: điện áp mạch điều khiển
T
dk
= 0,00125 (s)
W
bx
W
đk
T
-
= 0,17(s)
R

-
= 0,073 ()
L = 12,41 mH
Vậy F
BĐ
=
)00125,01).(00125.01(
1,23
pp
* Xenxơ đo dòng điện Si:
K
i
= 0116,0

3.287
10



us
dk
IR
U
R
s
: điện trở đo dòng, R
s
= 1 ()
I
-
: dòng điện phần ứng động cơ, I
-
= 287(A)
T
i
= 0,00125 (s)
Vậy hàm truyền của sensor đo dòng điện:
S
i
=
p00125,01
0116,0

Tổng hợp lại, đ-ợc hàm truyền của mạch vòng dòng điện :

S
0i
(p) =
.
(1 . ).(1 . ).(1 . ).(1 . ).(1 . )
i
dk
u
f dk vo u i
K
K
R
T p T p T p T p T p

Vì T
f
, T
đk
, T
vo
,T
i
là các hằng số thời gian rất nhỏ so với hằng số
thời điện từ T
-
nên nếu đặt:
T
s
=T
f

+T
đk
+T
vo
+T
i
=0,005(s)
Ta có thể có S
0i
(P) ở dạng gần đúng nh- sau:
S
0i
(p) =
.
.
(1 . ).(1 . )
i
dk
u
s u
K
K
R
T p T p

(T
s
<<T
u
)

áp dụng tiêu chuẩn mođun tối -u ta tìm đ-ợc hàm truyền của
bộ điều chỉnh dòng điện có dạng khâu PI:
R
i
(p) =
1 .
. . . .
u
i
dk s
u
T p
K
K a T p
R

( Chọn a=2)

R
i
(p) =
1 0,17.
0,0116
23,1. .2.0,005.
0,073
p
p

=

1 0,17.
0,037.
p
p

Cuối cùng hàm truyền của mạch vòng sẽ là:
( ) 1 1 1 1 1
. .
( ) 2. . .(1 . ) 1 1 2. . 0,0116 0,000116.
i s s i s
I p
U p K T p T p K T p p



Quá trình quá độ điều chỉnh sẽ kết thúc sau thời gian quá độ T
qđ
= 8,4.T
s
và độ quá điều chỉnh là 4,3%. Khi xét đến ảnh h-ởng của
sức điện động của động cơ thì do tính chất cản dịu của nó mà trong
nhiều tr-ờng hợp không xảy ra quá điều chỉnh dòng điện.
Từ đó ta có sơ đồ mạch vòng dòng điện là:
2.Tổng hợp mạch vòng tốc độ.
Mạch vòng điều chỉnh tốc độ dùng để điều chỉnh tốc độ và dữ độ
chính xác tĩnh của hệ thống.
Sơ đồ khối mạch vòng điều chỉnh tốc độ:
p.00125,01
1

p
p
.037,0
.17,01

).00125,01).(.00125,01(
1,23
pp
p.17,01
7,13

p.00125,01
116.0,0

Xác định các tham số của hàm truyền của sensor tốc độ:
Ta có thể coi gần đúng U

=K

.

K

=


U
=
10
0,16

600
9,55

Chọn hằng số T

= 0,005(s)
đặt 2.T
s
=2.T
s
+T

=2.0,005+0,005=0,015
Hàm truyền của đối t-ợng điều chỉnh là:
S
0

=
).015,01.(.72,1.22,3.0116,0
16,0.073,0
) 21.(
1
.

.
'
pp
pTp
TKK
KR

s
ci
u






S
o

=
).015,01.(
182,0
pp
Theo tiêu chuẩn môđun tối -u ta có:
R

(p)=
2.015,0
1
.
16,0.073,0
72,1.22,3.0116,0
2
1
.
.

2
'

p
s
u
ci
K
aT
KR
TKK



K
P
=183
Cuối cùng ta tổng hợp đ-ợc sơ đồ điều khiển tự động truyền
động điện:

R
p
T
K
s
i
.
.
2
1

1
.
1

dm
K

.
pJ.
1
pT
K
.1



M« pháng b»ng maplap simulink
M¹ch vßng tèc ®é
M¹ch vßng dßng ®iÖn