Tiểu luận ứng dụng simulink trong phần mềm matlab

1
BÀI LÀM TIỂU LUẬN
Bài 1:Xây dựng hệ chỉnh lưu có điều khiển cầu ba pha và động cơ một chiều
kích từ độc lập trên simulink của phần mềm Matlab
Ta có sơ đồ hệ thống như hình vẽ.
Giới thiệu sơ đồ:
- Nguồn xoay chiều ba pha cấp cho mạch chỉnh lưu là hệ thống điện áp U
a
, U
b,
U
c
là nguồn ba pha đối xứng, lệch pha nhau 120
0
- Bộ chỉnh lưu có điều khiển sử dụng 6 Thyristor được mắc theo sơ đồ cầu ba
pha
- Mạch tạo xung điều khiển cho 6 Thyristor được lấy từ bộ phát xung đồng bộ
Từ bộ phát xung này ta dùng khối tách kênh thành 6 tín hiệu xung điều khiển cấp
cho 6 Thyristor. Thứ tự mở các van như sau: Cặp van T
1
và T
6
; Cặp van T
2
và
T
5
; Cặp van T
3
và T
4.

- Động cơ một chiều kích từ độc lập
2
Điện áp phần ứng của động cơ được cấp vào A+ và A- theo đúng cực tính.
Điện áp mạch kích từ được cấp vào cuộn kích từ theo đúng cực tính F+ và F
m: là chân lấy tín hiệu ra của động cơ như tốc độ, dòng điện, mô men tỉ lệ với
dòng điện.
TL: Mômen tải đầu vào
3
4
Sơ đồ hệ chỉnh lưu có điều khiển cầu ba pha – động cơ điện một chiều
5
Theo yêu cầu của đề ta lựa chọn thông số của động cơ như sau:

- Ngoài ra trong sơ đồ hệ thống còn có các khối đo điện áp và hiện thị các tín
hiệu ra
a) Tính chọn các thông số của hệ để đảm bảo bộ chỉnh lưu có thể điều chỉnh tốc
độ động cơ làm việc trong phạm vi từ tốc độ định mức đến tốc độ bằng 0,3 lần định
mức.
- Chọn điện áp nguồn U
2
= 220 (V)
- Từ thông số của động cơ ta tính toán như sau:

6
R
ư
=11,2 (Ω); U
đm
=500(V) ta tính toán được:
; ;

Điện áp phần ứng của động cơ:

Khi điều chỉnh góc điều khiển α làm thay đổi điện áp chỉnh lưu từ đó thay đổi được
tốc độ của động cơ. Cụ thể khi góc điều khiển càng tăng thì điện áp chỉnh lưu càng
giảm và tốc độ động cơ cũng giảm.
Phạm vi điều chỉnh tốc độ từ định mức xuống 0,3 lần định mức nên ta có tốc độ làm
việc nhỏ nhất là:

Điện áp của bộ chỉnh lưu tương ứng với tốc độ định mức của động cơ
( Coi điện trở của bộ chỉnh
lưu nhỏ hơi rất nhiều điện trở phần ứng động cơ)
 .
=> cosα
min
=0,959=>α
min
=16
0
7
Tương tự ta tính góc điều khiển α
max
để tốc độ động cơ nhỏ nhất
 .
 Cosα
max
=0,47 =>α
max
=62
0
Vậy phạm vi góc điều khiển α là từ 16

0
đến 62
0
Chạy mô phỏng hệ thống
a) Khi góc điều khiển α= =16
0
;
Đặt α= 16
0
vào khối phát xung đồng bộ, các tín hiệu ra như sau:

8
Điện áp nguồn và điện áp chỉnh lưu
9
Điện áp nguồn và điện áp chỉnh lưu
10
Nhìn vào đồ thị tốc độ động cơ ta thấy khi chạy hệ thống đã xây dựng đặt góc điều
khiển α= 16
0
động cơ có tốc độ ổn định bằng tốc độ định mức .
Tốc độ động cơ
11
b) Khi góc điều khiển α= =62
0
;
Đồng thời ta điều chỉnh thông số trong khối BL có giá trị k=0.44

Điện áp nguồn và điện áp chỉnh lưu khi α= =62
0
;

Đồ thị tốc độ động cơ khi α= =62
0
;
12
Bài 3: Hãy sử dụng các phần tử Điot, Transistor, bộ lọc để xây dựng lên một biến
tần và phát ra được điện áp xoay chiều 3 pha hình sin.
Sơ đồ cấu trúc của bộ biến tần:
CL L NL
11
f,U
22
f,U
+
-
+
-
Bộ biến tần gồm các khâu:
- CL: là mạch chỉnh lưu biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều. Mạch chỉnh lưu
có thể là không điều khiển hoặc có điều khiển. Ta sẽ lựa chọn mạch chỉnh lưu hình
không điều khiển cầu ba pha dùng toàn Điôt.
- L: Là mạch lọc để san bằng điện áp chỉnh lưu. Ta sẽ lựa chọn mạch lọc là tụ C mắc
song song với điện áp chỉnh lưu.
- NL: Mạch nghịch lưu biến đổi điện áp một chiều sang điện áp xoay chiều có tần số
thay đổi được. Ta lựa chọn mạch nghịch lưu có các van là Transistor trường IGBT
mắc theo sơ đồ hình cầu ba pha. Điện áp mạch nghịch lưu là điện áp xoay chiều ba
pha không sin.
- Để điện áp ra của bộ biến tần là điện áp xoay chiều hình sin ta dùng mạch lọc xoay
chiều là L//C.
Sơ đồ mạch lực của bộ biến tần như sau:

13
Mô phỏng hệ thống trên simulink của phần mềm Matlab như sau:
14
1. Giới thiệu các khối trong sơ đồ bộ biến tần
15
- Thông số của điện áp nguồn ba pha U
a
, U
b
, U
c

16
- Các van trong mạch chỉnh lưu là 6 Điôt hoàn toàn giống nhau có thông số:

- Tụ lọc điện áp một chiều:
- Các van trong mạch nghịch lưu là các tranzitor trường IGBT có điốt mắc ngược
được mắc theo sơ đồ cầu ba pha. Thông số của các IGBTcó điôt mắc ngược hoàn
toàn giống nhau.
17
- Khối phát xung điều khiển theo PWM để điều khiển các IGBT theo phương pháp
điều khiển độ rộng xung PWM

Trong đó thông số của khối Pulses như trên
Từ khối phát xung đồng bộ này tách thành 6 tín hiệu xung đưa vào các cực điều
khiển của các van IGBT.
18
- Để điện áp xoay chiều đầu ra của biến tần là hệ thống điện áp xoay chiều ba pha
hình sin và đối xứng ta sử dụng bộ chuyển đổi điện áp ba pha và phụ tải ba pha
RLC đóng vai trò như bộ lọc xoay chiều

19

2. Cho chạy mô phỏng bộ biến tần ta thu được các tín hiệu như sau:
- Dạng điện áp một chiều sau chỉnh lưu: Giá trị điện áp chỉnh lưu là U
d
=380V
20
21
22
- Dạng sóng điện áp nghịch lưu và điện áp ra xoay chiều ba pha của biến tần:
- Ta thấy điện áp ra của biến tần là điện áp xoay chiều ba pha. Và sau một khoảng thời
gian t=0,02s thì điện áp xoay chiều ba pha hình sin và đối xứng.
23
Điện áp xoay chiều ba pha hình sin và đối xứng