Nghiên cứu cải tiến, nâng cao chất lượng hệ truyền động tàu điện ở các mỏ than Quảng Ninh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (251.54 KB, 27 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA
NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN, NÂNG CAO CHẤT
LƢỢNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG TÀU ĐIỆN Ở CÁC
MỎ THAN QUẢNG NINH
NGUYỄN HOÀNG TRUNG
THÁI NGUYÊN, NĂM 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN, NÂNG CAO CHẤT
LƢỢNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG TÀU ĐIỆN Ở
CÁC MỎ THAN QUẢNG NINH
Ngành
: TỰ ĐỘNG HOÁ
Mã số
:
Học viên
: NGUYỄN HOÀNG TRUNG
Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS VÕ QUANG LẠP
THÁI NGUYÊN, NĂM 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƢỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
THUYẾT MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN, NÂNG CAO
CHẤT LƢỢNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG TÀU ĐIỆN
Ở CÁC MỎ THAN QUẢNG NINH
Học viên: Nguyễn Hoàng Trung
Lớp: TĐH- K11
Chuyên ngành: Tự động hóa
Người HD khoa học: PGS.TS Võ Quang Lạp
Ngày giao đề tài: 01/01/2010
Ngày hoàn thành: 30/7/2010
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
HỌC VIÊN
PGS.TS Võ Quang Lạp
Nguyễn Hoàng Trung
BAN GIÁM HIỆU
KHOA SAU ĐẠI HỌC
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
Danh mục các hình vẽ
MỞ ĐẦU
1
Chƣơng 1- TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG TÀU
ĐIỆN Ở CÁC MỎ THAN QUẢNG NINH
4
1.1. Tầm quan trọng của việc sử dụng tàu điện ở các
mỏ than Quảng Ninh
4
1.2. Vấn đề điều khiển tàu điện mỏ ở Quảng Ninh
7
1.3. Đánh giá tình hình sử dụng và kỹ thuật truyền
động tàu điện mỏ
13
1.4. Phương trình chuyển động và các lực tác động
lên đoàn tàu điện mỏ
13
Chƣơng 2- PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN
TRUYỀN ĐỘNG
27
2.1. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp
27
2.2. Động cơ điện một chiều hai cuộn dây kích từ độc
lập
30
2.3. Hệ thống điều khiển vector biến tần – động cơ
không đồng bộ 3 pha
31
2.4. Hệ thống truyền động xung điện áp – động cơ
điện một chiều 2 cuộn dây kích từ (PWM-D)
33
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Chƣơng 3- TỔNG HỢP HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHO TÀU
ĐIỆN
45
3.1. Xây dựng sơ đồ khối cho hệ truyền động
45
3.2. Tổng hợp hệ thống
50
3.3. Mô phỏng hệ thống
64
Chƣơng 4- NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG HỆ TRUYỀN
ĐỘNG Ở CHẾ ĐỘ TẢI NHẸ VỚI SỰ ỨNG
DỤNG CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ
70
4.1. Tính phi tuyến của bộ điều khiển mạch vòng
đồng tốc
70
4.2. Ứng dụng bộ điều khiển mờ để nâng cao chất
lượng hệ truyền động
71
4.3. Mô phỏng hệ thống truyền động tàu điện chạy
trên đường bằng khi có bộ điều khiển PD mờ nối
tiếp PD kinh điển.
77
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
84
TÀI LIỆU THAM KHẢO
86
PHỤ LỤC
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIÊT TẮT
ACV : Nguồn xoay chiều.
DCV : Nguồn một chiều.
A/D : Chuyển đổi tương tự số.
D/A : Chuyển đổi số tương tự.
DC : Động cơ điện một chiều.
P : Bộ điều chỉnh tỷ lệ.
I : Bộ điều chỉnh tích phân.
D : Bộ điều chỉnh vi phân.
PID : Bộ điều chỉnh tỷ lệ vi tích phân.
CPU : Bộ xử lý trung tâm.
µC : Bộ vi điều khiển.
PWM : Phương pháp điều chế độ rộng xung điện áp.
βI : Phản hồi âm dòng điện.
γn : Phản hồi tốc độ.
Ucđ : Điện áp chủ đạo.
Uđk : Điện áp điều khiển.
Urc : Điện áp răng cưa.
FXCĐ : Khối phát xung chủ đạo.
SRC : Khối tạo xung răng cưa.
SS : Khối so sánh.
TXPCX : Khối tạo xung và phân chia xung.
Uω : Tín hiệu điện áp chủ đạo đặt tốc độ.
T : Chu kỳ lấy mẫu (hay gọi thời gian lượng tử).
Uphω : Tín hiệu phản hồi âm tốc độ.
Uphi : Tín hiệu phản hồi âm dòng điện.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
T(s) : Bộ xung biến đổi điện áp (PWM).
H(S) : Khâu lưu giữ 0.
Ud : Điện áp ra của bộ biến đổi PWM.
Uc : Điện áp điều khiển của bộ điều chế độ rộng xung.
M(S1) : Hệ số của khâu lấy tín hiệu dòng điện.
Kω : Hệ số của khâu lấy tín hiệu tốc độ.
Ki , Kp : Hệ số biến đổi của bộ điều khiển số dòng điện.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình vẽ
Tên hình vẽ
Trang
Hình 1.1.
Các lực tác dụng lên bánh xe chủ động của đầu tàu
15
Hình 1.2.
Đặc tính phụ tải của hệ truyền động kéo
25
Hình 2.1.
Sơ đồ nguyên lí hệ thống điều khiển véc tơ động cơ
31
không đồng bộ bằng thiết bị biến tần
Hình 3.1.
Sơ đồ khối hệ truyền động đoàn tàu kéo tải nhẹ
46
Hình 3.2.
Sơ đồ khối hệ truyền động đoàn tàu kéo tải nhẹ có
47
mạch bù dòng điện
Hình 3.3.
Sơ đồ khối hệ truyền động khi tàu lên dốc
48
Hình 3.4.
Sơ đồ khối hệ truyền động khi tàu lên dốc với 3 mạch
48
vòng mắc nối tiếp
Hình 3.5.
Sơ đồ khối hệ truyền động tàu điện làm việc với các
49
chế độ
Hình 3.6.
Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động tàu điện làm việc ở 2 chế
50
độ tải
Hình 3.7.
Sơ đồ cấu trúc hệ thống tàu điện khi kéo tải nhẹ
50
Hình 3.8.
Mạch điện thay thế của động cơ điện một chiều
51
Hình 3.9.
Sơ đồ cấu trúc của bộ chỉnh lưu bán dẫn thyristor
53
Hình 3.10.
Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện
55
Hình 3.11.
Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vòng dòng điện
55
Hình 3.12.
Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vòng tốc độ
56
Hình 3.13.
Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vòng đồng tốc
58
Hình 3.14.
Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động chạy trên đường bằng
60
Hình 3.15.
Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động tàu điện khi kéo tải
61
nặng (lên dốc)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Hình 3.16.
Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động khi tàu kéo tải nặng sau
61
khi biến đổi từ hình 3.15
Hình 3.17.
Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tàu điện kéo tải
63
nặng sau khi đã biến đổi
Hình 3.18.
Sơ đồ mô phỏng hệ truyền động tàu điện chạy trên
64
đường bằng
Hình 3.19.
Kết quả mô phỏng với Ud=10V, Kết quả mô phỏng với
65
Ud=20V (không tải)
Hình 3.20.
Kết quả mô phỏng với Ud=10V Kết quả mô phỏng với
66
Ud=20V (có tải)
Hình 3.21.
Sơ đồ mô phỏng hệ truyền động
67
Hình 3.22.
Kết quả mô phỏng hệ truyền động tàu khi kéo tải nặng
68
với hệ số bù dòng điện phần ứng K khác nhau
Hình 4.1.
Quan hệ giữa Δφ và ω
71
Hình 4.2.
Định nghĩa các biến vào ra của bộ điều khiển mờ PD
74
Hình 4.3.
Định nghĩa các tập mờ cho biến ST của bộ điều khiển
74
mờ PD
Hình 4.4.
Định nghĩa các tập mờ cho biến DST của bộ điều khiển
75
mờ PD
Hình 4.5.
Định nghĩa các tập mờ cho biến Udk của bộ điều khiển
75
mờ PD
Hình 4.6.
Xây dựng các luật điều khiển cho bộ điều khiển mờ PD
76
Hình 4.7.
Bề mặt đặc trưng cho quan hệ vào ra của bộ điều khiển
76
mờ PD
Hình 4.8.
Quan sát tín hiệu vào ra của bộ mờ PD
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
77
Hình 4.9.
Sơ đồ mô phỏng hệ điều khiển truyền động tàu điện
77
chạy trên đường bằng khi dùng bộ điều khiển PD mờ
nối tiếp PD kinh điển
Hình 4.10.
Kết quả mô phỏng với Ud=10V ( Khi không tải)
79
Hình4.11.
Kết quả mô phỏng với Ud=20V ( Khi không tải)
80
Hình 4.12.
Kết quả mô phỏng với Ud=10V ( Khi có tải)
81
Hình 4.13.
Kết quả mô phỏng với Ud=20V ( Khi có tải)
82
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
