Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ sử dụng biến tần

Hiện nay, nước ta đang trong giai đoạn phát triển mạnh về công nghiệp hóa, tự động hóa. Trong các nhà máy sản xuất tự động, không thể thiếu được các động cơ đóng vai trò là cơ cấu chấp hành. Các hệ thống truyền động điện được sử dụng rất rộng rãi trong các thiết bị hoặc dây chuyền sản xuất công nghiệp, giao thông vận tải, các thiết bị điện dân dụng . . .

ĐCKĐB có nhiều ưu điểm như: kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ. Với những đặc điểm trên ĐCKĐB được ứng dụng rất rộng rãi trong các dây truyền sản xuất. Trong công nghiệp, ĐCKĐB thường được dùng làm nguồn động lực cho các máy cán thép loại vừa và nhỏ, cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ. Trong nông nghiệp, động cơ này cũng được dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản phẩm. Tóm lại, cùng với sự phát triển của nền sản xuất điện khí hóa và tự động hóa, phạm vi ứng dụng của ĐCKĐB ngày càng rộng rãi.

Do đó một yêu cầu nhất thiết đặt ra đó là điểu khiển được tốc độ động cơ theo yêu cầu mong muốn. Với sự ra đời và phát triển của hệ truyền động điều chỉnh tốc độ ĐCKĐB ba pha bằng phương pháp thay đổi tần số nguồn cấp cho mạch stator nhờ các bộ biến tần đã giải quyết được rất nhiều vấn đề mà thực tế sản xuất yêu cầu.

Điều chỉnh tốc độ ĐCKĐB bằng cách biến đổi tần số nguồn cấp cho phép mở rộng phạm vi sử dụng ĐCKĐB trong nhiều ngành công nghiệp. Nó cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chất động học của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều nói chung và ĐCKĐB nói riêng. Trước hết, chúng được ứng dụng cho các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc như các động cơ truyền động của một nhóm máy dệt, băng tải, băng lăn,… Phương pháp này còn được áp dụng trong các thiết bị đơn lẻ, nhất là ở những cơ cấu có yêu cầu tốc độ làm việc cao như : máy ly tâm, máy mài.

Điều chỉnh tốc độ ĐCKĐB bằng phương pháp điều chỉnh tần số nguồn cấp cho ta thấy đặc tính điều chỉnh phù hợp với nhiều loại tải. Đồng thời dùng phươngpháp này cũng cho ta kết quả điều chỉnh vô cấp khi sử dụng các bộ biến tần thích hợp, ta có thể điều chỉnh được tốc độ tuỳ ý. Bằng phương pháp này, ta nhận được đặc tính cơ cứng, khi đó tổn thất không lớn. Đặc biệt, hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách biến đổi tần số nguồn cấp sử dụng cho ĐCKĐB rotor lồng sóc sẽ có kết cấu đơn giản, vững chắc, giá thành rẻ.

Sau thời gian tìm hiểu, em đã được giao đề tài đồ án II là “ Điều khiển tốc độ động cơ KĐB sử dụng biến tần”. Nội dung đồ án được chia làm 4 chương, cụ thể như sau:

Chương I: TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ (ĐCKĐB)

Chương II:GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN

Chương III: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG SINPWM

Chương IV: LỰA CHỌN BIẾN TẦN ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ

Chương V: MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

NỘI DUNG:

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ 3

1.1 Động cơ không đồng bộ 3

1.1.1.Mô hình toán học nhiều biến của ĐCKĐB 3 pha 3

1.1.2.Phương trình điện áp 4

1.1.3.Phương trình từ thông 5

1.1.4.Phương trình chuyển động 7

1.1.5.Phương trình momen 7

1.1.6.Mô hình toán học ĐCKĐB 3 pha 8

1.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐCKĐB 9

1.2.1.Điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ 9

1.2.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch rotor 12

1.2.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi công suất trượt 14

1.2.4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số nguồn cấp cho ĐCKĐB 14

1.2.5. Điều khiển vector tựa từ thông rotor (FOC) 18

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN 22

2.1. Biến tần trực tiếp (xoay chiều- xoay chiều) 22

2.1.1. Biến tần trực tiếp điều khiển riêng 25

2.1.2. Biến tần trực tiếp điều khiển chung 26

2.1.3. Điều khiển biến tần trực tiếp 27

2.2. Biến tần gián tiếp 28

2.2.1. Thiết bị biến tần gián tiếp dùng chỉnh lưu có điều khiển 28

2.2.2. Biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển có thêm biến đổi xung điện áp 29

2.2.3. Biến tần dùng bộ chỉnh lưu không điều khiển với bộ nghịch lưu PWM 29

2.2.4. Biến tần điều khiển theo phương pháp vector không gian 31

2.2.5. Biến tần 4 góc phần tư ( biến tần 4Q) 32

CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG SINPWM 34

3.1. Phương pháp điều khiển V/f =const 34

3.1.1. Phương pháp E/f 34

3.1.2.Phương pháp V/f 35

3.2. Phương pháp điều chế độ rộng xung SINPWM 38

3.2.1. Cách thức điều khiển 39

3.2.2.Hiệu quả của phương pháp điều khiển 41

CHƯƠNG IV: LỰA CHỌN BIẾN TẦN ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 42

4.1. Cách lựa chọn biến tần 42

4.2. Lựa chọn biến tần điều khiển động cơ 42

4.3. Tính toán các thông số cài đặt bộ biến tần 44

4.3.1. Tính toán thông số bộ nghịch lưu 44

4.3.2. Tính toán thông số bộ chỉnh lưu 47

CHƯƠNG V: MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN 50

5.1. Mô phỏng điều khiển tốc độ ĐCKĐB 3 pha - Phần mềm matlab simulink 50

5.1.1. Mạch chỉnh lưu 50

5.1.2. Bộ lọc 51

5.1.3. Mạch nghịch lưu 52

5.1.4. Động cơ KĐB 3 pha 52

5.1.5. Bộ điều khiển PWM 53

5.2. Kết quả mô phỏng matlab simulink 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

LINK DOWNLOAD (PDF)

LINK DOWNLOAD (WORD)