hệ thống điều khiển động cơ không đồng bộ, chương 9 pot

chng 9: Tính toán các thông số động
cơ.
Ch-ơng này sẽ mô phỏng để kiểm nghiệm sự đúng đắn trong các
tính toán ở ch-ơng tr-ớc với một động cơ có bảng thông số nh-
sau:
Thông số Giá trị
Công suất định mức
P
đm
2,2kW
Số đôi cực
2.p
c
4
Dòng từ hoá
i
sd
5A
Từ thông định mức

đm
0,25Wb
Điện trở stato
R
s
1,26
Điện trở roto
R
r
0,2
Điện cảm từ hoá

L
m
50mH
Mômen quán tính
J
0,017 kgm
2
Điện
cảm rò phía stato
L
s

4,7mH
Điện cảm rò phía roto
L
r

4,7mH
Tính toán các đại l-ợng cần thiết cho việc mô phỏng.
Điện cảm stato và rôto: L
s
=L
r
= L
s

+ L
m
=54,7mH = 0,0547(H)
Hằng số thời gian rôto: T

r
=L
r
/R
r
=0,2735
Hằng số thời gian stato: T
s
=L
s
/R
s
=0,0434
Hệ số tản từ:
1645,0
.
1
2

rs
m
LL
L

Các hệ số khác sử dụng trong việc lập mô hình động cơ:
6074,101
1


m

L


6471,117
J
p
7422,2
2L
L3p
6563,3
T
1
47,5
T
0063,0T
6761,1585754,181007,140
11
T
1
1585,111
1
c
r
mc

rm
r
rss
L
TTL





Bộ nghịch l-u: tuỳ thuộc vào tỷ lệ điện áp điều khiển, điện áp ra
và độ trễ khi thực hiện chuyển đổi lệnh điều khiển mà ta có các
thông số K
nl
, T
nl
. Giả sử quán tính bộ nghịch l-u là 1ms tức 0,001
giây , khi điện áp vào là 10V thì điện áp ra là 220V tức là T
nl
=0,001 và K
nl
= 220/10=22
rrd
m
T
0
sd0
iL
A

3,6563
B =
m
L



1

rd0
+ i
sd0
=30,4018

JL
pL
C
r
cmrd
2
3
2
0

=80,6563

A
T
D

1
=162,3324
Bộ điều chỉnh tốc độ:
pT
pT
pT
pT
C
R
c
c
c
nl



1
41
.
8
.21
.
1
2

Đơn giản hoá
pTC
pTT
R
c

cnl
2
8.
)2(21


Nếu lấy T
c
= 0.1s thì
p
p
p
p
p
p
R
08.0
402,01
0124,0
1.01
4.01
.
08.0
002,01
.0124,0

Rút gọn
p
p
p
p
R
4516.6
402,01
08.0
402,01
0124,0





Bộ điều chỉnh dòng i
sq
:
p
p
p
p
pT
L
K
Dp
nl

s
nl
03013.0
0062.01
891.4
3324,162
2
Ri
sq















Bộ điều chỉnh dòng i
sd
:
p
p
pT

L
T
K
pT
Ri
nl
s
nl
sd
0308,0
0063,01
2
1















5-2. Các b-ớc tiến hành mô phỏng
Vì quá trình tìm hàm truyền của các bộ điều chỉnh Ri

sd
, Ri
sq
, R
đều dựa trên các giả thuyết, đơn giản hoá và làm tròn nên kết quả
tính toán sẽ chỉ là giá trị gần đúng.Do vậy ta sẽ lần l-ợt kiểm
nghiệm và hiệu chỉnh các bộ điều chỉnh dòng điện và tốc độ, sau
đó mới mô phỏng hệ thống biến tần - động cơ không đồng bộ với
các bộ quan sát, tính toán khác.
5-2-1. Thử nghiệm với bộ điều chỉnh dòng i
sd
:
Hình 5-1: Kiểm nghiệm bộ điều chỉnh Ri
sd
Kết quả:
0 0.05 0.1 0.15 0.2
0
2
4
6
8
10
12
dong Isd
Hình 5-2: Đồ thị dòng i
sd
Nhận xét: độ quá điều chỉnh và thời gian quá độ của dòng i
sd
rất
nhỏ, phù hợp với mong muốn, Tqđ=0,02s và có thể bỏ qua khi xét

trong toàn bộ hệ thống.
5-2-2. Thử nghiệm với bộ điều chỉnh dòng i
sq
:
Hình 5-3: Kiểm nghiệm bộ điều chỉnh Ri
sq
Kết quả:
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
0
1
2
3
4
5
6
dong Isq
Hình 5-4: Đồ thị dòng i
sq
Nhận xét: độ quá điều chỉnh và thời gian quá độ của dòng i
s
q
rất
nhỏ, phù hợp với mong muốn khi tổng hợp mạch vòng. Tqđ=0,02s.
5-2-3. Thö nghiÖm víi bé ®iÒu chØnh tèc ®é:
H×nh5-5: M« h×nh kiÓm tra bé ®iÒu chØnh tèc ®é.
KÕt qu¶:
Khi kh«ng t¶i:
0 2 4 6 8 10
-1
0

1
2
3
4
5
6
7
dong Isq

0 2 4 6 8 10
0
20
40
60
80
100
120
140
toc do

H×nh5-6: Dßng i
sq
vµ tèc ®é

khi kh«ng t¶i.

Khi t¶i Mc=10(Nm):

0
2

4
6
8
10
0
5
10
15
20
dong Isq

0
2
4
6
8
10
-100
-50
0
50
100
150
toc do
Hình5-7: Dòng i
sq
và tốc độ

khi có tải.
Nhận xét: do quán tính cơ của hệ thống nên khi tổng hợp mạch,

để tránh sự quá tải dòng ta phải cho thời gian ổn định của hệ thống
lớn. Tốc độ ổn định sau thời gian 3s và không phụ thuộc vào tải.
dòng khi không tải = 0, khi có tải 10Nm là 15A. Nhận thấy thời
gian ổn định của hệ thống không đổi, không phụ thuộc tải. Tốc độ
động cơ không bị sụt chứng tỏ mômen động cơ sinh ra đủ lớn để
kéo đ-ợc tải.
5-2-4. Mô phỏng mô hình hệ thống trên toạ độ dq:
Đặt dòng kích từ Isd=5A, tốc độ W=1000, đ-ợc đặt vào sau đó
0,2s
Hình 5-8: Kiểm nghiệm các bộ điều chỉnh trên mô hình động cơ.
Trong đó mô hình động cơ nh- đã lập ở phần 2-3-2:
Hình 5-9: Mô hình động cơ trên toạ độ dq.
Kết quả :
Khi không tải:
0
2
4
6
8
10
0
1
2
3
4
5
6
7
dong Isd

0
2
4
6
8
10
-2
0
2
4
6
8
dong Is q
0
2
4
6
8
10
0
20
40
60
80
100
120
140
toc do
Hình 5-10: đồ thị các dòng điện và tốc độ của động cơ với bộ
điều chỉnh đã chọn khi không tải.

Khi có tải Mc=10Nm:
0 2 4 6 8
10
0
1
2
3
4
5
6
7
dong Isd
0 2 4 6 8 10
0
5
10
15
20
25
30
dong Is q
0 2 4 6 8 10
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150

200
toc do
Hình 5-11: đồ thị khi có tải.
Nhận xét: Kết quả thu đ-ợc là hệ thống ổn định sau 3s, kể cả khi
không tải lẫn có tải. Khi tải Mc=12Nm dòng Isq (thành phần tạo
mômen) là 18A, có giá trị cao nhất là 50A chỉ trong thời gian 1s
không ảnh h-ởng nhiều đến tuổi thọ động cơ. Vả lại có thể giảm
bớt giá trị này bằng cách thay đổi thông số của khâu bão hoà. Việc
tốc độ động cơ giảm về âm trong đồ thị chỉ đúng với tải thế năng,
còn đối với tải phản kháng, đoạn này trên đồ thị sẽ có giá trị là 0.
Kết luận: Nh- vậy, với kết quả mô phỏng trên, ta đã chứng tỏ các
lập luận khi tính toán các bộ điều chỉnh là đúng.