XÂY DỰNG CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN TỔNG HỢP HỆ

Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



I.



Mạch vòng điều chỉnh dòng điện.



Hằng số thời gian điện từ của phần ứng động cơ:

Tư=L/R =2,82.10-3/0,94= 0,003(s)

M= K.φ.Iđm=>K. φ= M/.Iđm =40.9/26 =1.57

Hằng số thời gian cơ học:

Tc= (Rư.J)/(K. Φ )2 =0,94.0,25/1,572=0,095(s)

Ta thấy rằng hằng số thời gian cơ học Tc=0,095(s) rất lớn so với hằng

số thời gian điện từ của phần ứng động cơ Tư =0,003(s) nên ta có thể coi

sức điện động của động cơ không ảnh hưởng tới quá trình điều chỉnh của

mạch vòng dòng điện.



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



Vì phản ứng của mạch phần ứng (Sdd E) chậm hơn nhiều so với phản

ứng của bộ điều chỉnh dòng điện Ri nên khi tổng hợp mạch vòng dòng điện

ta có thể bỏ qua khâu phả hồi E= K. Iđm.W.

Đối tượng điều chỉnh có hàm truyền đạt

S0i= (Ki.Kbd/Rư) / [ (1+ pTs)(1+pTư) ]

Nh vậy sơ đồ mạch vòng dòng điện sẽ là:



Ta có :

S 0i =



K cl .K i / R

1

. 1 + pT

(1 + pTdk )(1 + pTvo )(1 + pTi )

u



Mẫu sè : (1 + pTdk )(1 + pTvo )(1 + pTi ) =

1 + p ( Tdk + Tvo + Ti ) + p 2 ( Tdk Tvo + Tdk Ti + Tvo Ti ) + ...



Bá qua các thành phần bậc cao, ta có:

S oi ( p) =



K si

(1 + pTsi )(1 + pTu )

Tsi = Tdk + Tvo + Ti



Trong đó :



K si =



K cl K i

R



Tổng hợp mạch theo chuẩn tối ưu :

Fi ( p ) =



S oi ( p ) Ri ( p )

1 + S oi ( p ) Ri ( p )

F



c

Suy ra : Ri ( p ) = S ( p)[1 − F ]

oi

c



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ

FCMD =



1

1 + 2τ σ p + 2τ 2 p 2



Ri ( p ) =



Vậy:



1

1 + 2τ σ + 2τ 2σ p 2

K si

1

[1 −

]

2

(1 + pTsi )(1 + pTu )

1 + 2τ σ p + 2τ σ p 2



Ri ( p =



Chọn : ττ =



1

K si

.2τ σ p (1 + τ σ p )

(1 + pTsi )



min(Tsi , Tu ) = Tsi



1 + pT



RT



1



u

u

=> Ri ( p) = 2 pT K K / R = 2 K K T (1 + T p ) Là khâu tỉ lệ tích phân

si

cl

i

cl

i si

u



Ta có :



K cl =



Ud0

290,55

=

= 29,05

U dk max

10



* Sensơ đo dòng điện Si:

Ki =



Udk

10

=

= 0,19

Id

2 * 26



Chọn :



Ti = 0,00025s



Tdk = 0,00025s

Tvo =1,67.10 −3 s



Tsi = Tdk + Tvo + Ti = 0,00217 s

1



=> Ri ( p) = 0,0696.(1 + 0,003 p )

Ta có mạch tạo nên theo khâu PI.



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



Ta có :

UI/(Uid-Ui)=-(R2+1/PC)= (R2/R1+R2/PC.R1.R2)=(R2/R1)(1+1/PC.R2)

hệ phương trình :



Ki =



R2

R1



Tu = R2 C



Chọn C=1μF=10-6F => R2 =

R



3



3.10

2

=> R1 = K = 0,0348

i



Tu

0,003

= 3(kΩ)

−6 =

10 −6

10



= 86,2( kΩ

)



Hàm truyền đạt của mạch vòng dòng điện là:

1



1



1



1



Fi = K . 1 + 2T P + 2T 2 P 2 = K . 1 + 2T P

i

i

si

si

si

I ( p)



Fi = U ( p )



=



1

1

.

0,19 1 + 2.0,0367 p



II. Mạch vòng điều chỉnh tốc độ:



Ta có thể chuyển nút Mc ra ngay sau khối kΦđm.

Hằng số thời gian cơ học

Tc =



Ru J

Ru

1

= Kφ T P

2 2 =>( kΦđm)

JP

K φdm

dm c



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



Do Ts là hằng số thời gian nhá (Ts=Tvo+Ti) nên có thể bỏ qua thành

phần 2.Ts2P2 trong biểu thức hàm truyền của F1 .

Vì mạch có nhiễu loạn Mc nên ta phải tổng hợp mạch nhiễu

1. Xét mạch khi Uwd ≠ 0 và Mc =0 (mạch không có nhiễu loạn)

Hàm truyền đạt của đối tượng điều chỉnh

S ow =



KΦ.K w /K i J

KΦ.K w /K i J

=

p( 1 + p[Tw + 2Tsi ])

p( 1 + pTsw )



Trong đó :



Tsw = Tw + 2Tsi



Nh vậy sơ đồ sẽ có dạng nh sau.



Tổng hợp mạch theo tiêu chuẩn tối ưu môdul thì:

Fc( p ) =



1

1 + 2τ δ P + 2τ δ2 P 2



Rw ( p) =



Fc

S ow ( p)(1 − Fc )



Rw ( p) =



Rw ( p) =



1

2

1 + 2τ σ p + 2τ σ p 2



KφK w

1

(1 −

)

2

K i Jp (1 + pTsw )

1 + 2τ σ p + 2τ σ p 2

1

KφK w

2τ σ p (1 + τ σ p )

KJ (1 + pTsw )



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



Chọn: τσ



= Tsw



K KφT



i

c

 Rw ( p ) = 2T K R

sw

w



Tsw = Tw + 2Tsi = 0,00025 + 2.2,17.10 −3 = 4,59.10 −3 s



Tc =0,095 (s); KΦ = 1,57;Ki=0,38;Rư =0,94;

Kw= Uđk/w =10.9,55/1050=0,09

0,19.1,57.0,095



=> Rw= 2.4,59.10 −3 0,94.0,09



= 38,6



mà R2/R1 = Rw => chọn R1=5k.

=>R=R1.Rw= 5.38,6.103= 193k.

Và hàm truyền đạt của mạch vòng tốc độ là

1



1



F2= K 1 + 2.T ' . p + 2.T ' 2 . p 2

w

sw

sw

=



1

0,09.(1 + 2.8,67.10 p + 2.8,67 2.10 −6 p 2 )

−3



Ta có mạch tạo nên khâu P



Với R2=R1



K I .K .φDM .TC 1

RU .K W

4.TS'



2. Xét mạch khi Uwd=0 và Mc ≠0 (mạch có nhiễu loạn)



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



Như vậy để tín hiêu ra w không phu thuộc vào nhiễu Mc thì ta phải bù bằng

khâu bù có hàm truyền đạt Wb (p) như sau:



Ta dễ dàng tính được hàm truyền của hệ trên.

(Wb .R w .F1 −W1 )W 2



FMc(P)=W(P)/Mb(P)= 1 + R .F .W .S

w

1

2

w



Như vậy để ư không phụ thuộc vào Mc thì :

WB.RW.F1-W1=0  WB=W1/(RW.F1)

Trong đó W1 =1/(KΦĐM)

1



Rw= 1 + 4.T ' . p + 8.T ' 2 . p 2

s

s

1



1



1



1



F1= K x 1 + 2.T ' . p + 2.T ' 2 . p 2 ≈ K 1 + 2.T ' . p

i

i

s

s

s

Wb =



R.U K W .4.TS'



( K .φdm ) 2 TC



(1 + 2.TS P ) là khâu tỉ lệ.



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



CHƯƠNG 5



THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

I.



Điều khiển Tiristo:

Tiristo chỉ mở cho dòng điện chạy qua khi có điện áp dương đặt trên



anôt và có xung áp dương đặt vào cực điều khiển. Sau khi tiristo đã mở

thì xung điều khiển không còn tác dụng nữa, dòng điện chạy qua tiristo

do thông số của mạch quyết định.

Mạch điều khiển có các chức năng sau:

-



Điều chỉnh được vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kì

dương của điện áp đặt trên anôt – catôt tiristo.



-



Tạo được các xung đủ điều kiện mở đươc tiristo ( xung điều

khiển thường có biên độ từ 2- 10V, độ rộng xung tx = 20-100 đối

với thiết bị chỉnh lưu tx≤ 10 đối với thiết bị biến đổi tần số cao).



Độ rộng xung được xác định theo biểu thức:

I dt

di / dt



= tx



Trong đó :

Idt – dòng duy trì của Tristo.

di/dt – tốc độ tăng trưởng của dòng tải.

Cấu trúc của mạch điều khiển được trình bày như sau:

Trong đó:



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



Ucm : là điện áp điều khiển, điện áp một chiều.

Ur : là điện áp đồng bộ, là điện áp xoay chiều hay biến thể của nó,

đồng bộ với điện áp của anôt- catôt của Tristo.

Hiệu điện áp Ucm –Uz được đưa vào khâu so sánh 1, làm việc như một

trigơ lật trạng thái, ở đầu ra của nó ta nhận được một chuỗi xung hình chữ

nhật.

- Khâu 2 là điện áp hài 1 trạng thái ổn định.

- Khâu 3 là khâu khuếch đại xung.

- Khâu 4 là khâu biến áp xung.

Bằng cách tác động vào Ucm ta có thể điều chỉnh vị trí xung điều khiển,

cũng tức là điều chỉnh góc α.

II.



Hệ thống điều chỉnh thiết bị chỉnh lưu:



a) Nguyên tắc điều khiển:

Trong điều khiển chỉnh lưu thì việc tạo thời điểm để phát xung mở Tristo là

một khâu rất quan trọng. Việc điều khiển chỉnh lưu thường sử dụng hai

nguyên tắc đó là nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính và nguyên tắc

điều khiển thẳng đứng arcost để điều chỉnh vị trí xung trong nửa chu khì

dương của điện áp đặt lên Tristo.

Sau đây ta sẽ mô tả về 2 nguyên tắc điều khiển này:

* Nguyên tắc điều khiển arccost được thể hiện như sau: