1 . Mục đích – ý nghĩa.

45,41



TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Uđk

0



1,25



2,5



3,75



5



6,25



7,5



ánh trực tiếp chế độ tải của động cơ. Khi xây dựng mối quan hệ này, do các hệ

thống đều có tính phi tuyến nên ta đưa ra các giả thuyết sau :

-



Động cơ làm việc ở chế độ dài hạn với mạch từ chưa bão hòa.

Điện trở phần ứng của động cơ không thay đổi trong suốt quá trình làm



-



việc.

Hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại của bộ khuếch đại là hằng số.

Thyristor là phần tử không quán tính.

Dòng điện tải tức dòng chỉnh lưu là liên tục.



Với giả thiết trên ta xây dựng đặc tính tĩnh của hệ thống với trạng thái dòng

và áp liên tục. Ta chỉ xây dựng bộ biến đổi làm việc ở hành trình thuân còn

hành trình ngược thì lấy giá trị ngược lại. Có nghĩa là đặc tĩnh của hành trình

thuận nằm ở góc phần tư thứ I và thứ II , còn đặc tính của hành trình ngược

nằm ở góc phần tư thứ III và IV.

2. Xây dựng đặc tính cơ của hệ thống.

2.1. Xây dựng đoạn đặc tính thứ nhất.

Để xây dựng họ đặc tính của hệ thống ta chỉ cần xây dựng 2 đường đặc

tính giới hạn : Đường đặc tính có tốc độ cao nhất và Đường đặc tính có tốc

độ thấp nhất .Hai đường này biểu diễn đầy đủ các chỉ tiêu của hệ thống như

dải điều chỉnh D, độ sai lệch tĩnh S…..

Căn cứ và hệ thống thiết kế ta có sơ đồ cấu trúc như sau :



Trong đó :

Ucđ : tín hiệu điện áp đặt tốc độ (điện áp chủ đạo ).



70



TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Kn :hệ số khuếch đại của mạch tổng hợp tín hiệu phản hồi âm tốc độ.

KI : hệ số khuếch đại của mạch tổng hợp tín hiệu phản hồi âm tốc độ và

khâu ngắt dòng.

KBBĐ : hệ số khuếch đai của bộ biến đổi .

KĐ :hệ số khuếch đại của động cơ một chiều .

a.Xây dựng đường đặc tính cao nhất .

Tốc độ lớn nhất của động cơ được giới han bởi độ bền cơ học phần tử

quay của động cơ. Ở tốc độ cao thì bộ phận này chịu tác động của lực điện khá

lớn nên có thể bị hỏng .

Tia lửu điện giửa chổi than và vành góp có thể làm hỏng vành góp . Để

đảm bảo an toàn cho hệ thống khi làm việc lâu dài thì đường đặc tính cao nhất

phải là đường ứng với tốc độ định mức của động cơ nđm = 3000 (v/p).

Các đoạn đặc tính đều tuyến tính nên ta chỉ cần tìm mỗi đoạn 2 điểm là có

thể xây dựng được đường đặc tính cơ .

Đoạn 1 : đường đặc tính cơ khi chỉ có khâu phản hồi âm tốc độ tác động.

Ở vùng này gọi điểm làm việc của hệ thống là điểm B. Điểm B có tọa độ là

( Iđm;nđm ) nên ta có B ( 11,8 ;3000).Điểm thứ 2 cần xây dựng là điểm không tải

lý tưởng có tọa độ là A (0 ;n0max).



Từ phương trình đặc tính cơ :



Ta có:

⇒



=

=



Mặt khác ta biết rằng tại điểm không tải thì giá trị dòng điện là bằng

không. Vì vậy ta có:



71



TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP



=(v/p)

Vậy ta có:

A (0 ;3001,2) và B (11,8 ;3000)

⇒ Từ hai điểm A, B ta xây dựng được đoạn đặc tính ở vùng khâu ngắt chưa

tác động.

Đoạn 2: đường đặc tính khi cả hai khâu cùng tác động:

Ở hệ thống này ta chọn giá trị dòng điện mà tại đó khâu ngắt bắt đầu tác

động là:

Ing = 1,5.Iđm = 1,5.11,8 = 17,7 (A)

Ta chọn giá trị dòng điện mà tại đó tốc độ bằng không là:

Id = 2,5.Iđm = 2,5.11,8 = 29,5 (A)

Thay Iư =Ing vào biểu thức (I) ta xác định được tốc độ nng. Lúc này khâu

phản hồi âm tốc độ vẫn làm việc trong vùng tuyến tính.

(v/p)

+ Gọi điểm C là điểm phân biệt giữa hai vùng khi khâu ngắt chưa tác động

và bắt đầu tác động. Tức là điểm C nằm trên cả hai vùng tác động. Ta có toạ độ

của điểm C(Ing; nng). Thay Ing vào phương trình đặc tính cơ khi chỉ có khâu phản

hồi âm dòng tác động.

Như vậy ta xác định được toạ độ điểm C là:

C (17,7; 2999,6)

Vậy đoạn đặc tính thứ nhất đi qua các điểm:

A (0; n0max) →



A (0 ;3001,3)



B (Iđm; nđm) →



B (11,8 ;3000)



C (Ing; nng)



→



C (17,7; 2999,6)



* Gọi điểm D là điểm phân biệt giữa vùng tác động và vùng không tác động

(vùng bão hoà) của khâu phản hồi âm tốc độ. Như vậy toạ độ của D là: D

(Ibh;nbh)



72



TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Đoạn đặc tính thứ hai này đi qua 2 điểm đầu điểm C. Ta cần xác định

thêm một điểm nữa. Ta có:

Ing = (1,2 ÷ 1,5)Iđm. Ta chọn Ing = 1,5.Iđm = 1,5.11,8= 17,7 (A)

Với động cơ một chiều kích từ độc lập ta có: Iư = (2,2 ÷ 2,5)Iđm.

Ta chọn: Id = Iư = 2,5.11,8 = 29,5 (A)

Với: Ucđmax = 116,5 (V);



chọn Ubh = Urcmax = 12(V)

γ = 0,0387



KTG = 10,34;

(v/p)

Tính hệ số phản hồi dòng β:



Để xác định dòng điện tại vị trí bão hoà (Ibh) ta xác định hệ số phản hồi

dòng điện như sau:

Uđkbh = Ucđmax - γ.nbh = 116,5-0,0387.2980,3=1,16 (V)



n = [ubh - kIβ (Iư -Ing )].kπ.kd - Iư.RΣ.kd

Tại điểm dừng: n = 0, Iư = Id ta được

0 = n = [ubh - kIβ (Iư -Ing )].kπ.kd - Iư.RΣ.kd



→

Tại điểm D ta có

→

Vậy đoạn đặc tính thứ hai đi qua 2 điểm:

C (Ing; nng)



→



D (Ibh; nbh) →



C (17,7 ; 2999,6)

D (27,12; 2980,3)



Lúc này tốc độ của động cơ đã đạt đến mức đủ nhỏ, làm cho mạch phản

hồi âm tốc độ bão hoà. Vậy chỉ còn mạch vòng hạn chế dòng điện tác động.

73



TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Đoạn đặc tính này đi qua hai điểm :

o Điểm thứ nhất là điểm cuối của đoạn đặc tính thứ hai:



D (Ibh; nbh) →



D (27,12; 2980,3)



Điểm thứ hai ứng với điểm làm cho hệ thống dừng làm việc:

E (29,5; 0)

b. Xây dựng đặc tính cơ thấp nhất:

- Xây dựng đặc tính cơ khi có khâu phản hồi âm tốc độ tác động:

Điểm làm việc ở đường đặc tính cơ này là B’ (nmin; Iđm).

Ta đã biết phạm vi điều chỉnh của hệ thống là D =100/1 nên ta có:

nmin = nđm/D =3000/100 =30 (v/ph)

Do vậy toạ độ của điểm B’ là: B’ (11,8; 30). Mặt khác ta có:



Nên:

(v/p)

Vậy toạ độ điểm không tải lý tưởng là A’ (0; 300,75) và B’(11,8; 30)

- Xây dựng đặc tính cơ khi cả hai khâu cùng tác động:

Thay Ucđ = Ucđmin vào phương trình đặc tính cơ ta có:



(v/p)

Vậy toạ độ điểm C’ là: C’ (17,7; 298,26)

Dựa vào biểu thức:



Từ biểu thức:

n = {[ (Ubh - βng.(I-Ing)].Ki.Kπ- Iu.RuΣ}.KĐ

thay



n = nbhmin vào ta có:



74



TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP



Vậy toạ độ điểm D’ là: D’ ( 29,49; 5,69)

Vẽ đặc tính cơ điện.

Từ toạ độ các điểm:

A (0 ;3001,2)



A’ (0; 300,75)



B (11,8 ;3000)



B’(11,8; 30)



C (17,7; 2999,6)



C’ (17,7; 298,26)



D (27,12; 2980,3)



D’ ( 29,49; 5,69)



E (29,5; 0)

Ta vẽ được đường đặc tính cơ điện của hệ thống như hình vẽ sau:



75



TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

3. Kiểm tra chất lượng tĩnh.

Kiểm tra chất lượng tĩnh thực chất là kiểm tra độ sụt tốc độ có đạt yêu cầu

hay không. Người ta đã chứng minh được rằng độ sụt tốc độ tương đối lớn nhất

nằm trên đường đặc tính cơ thấp nhất.

Do đó ta chỉ kiểm tra trên đường này là đủ.

Ta có:



PHẦN VII: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG VÀ CHẠY TRÊN PHẦN MỀN

MATLAB

I. GIỚI THIỆU PHẦN MỀN MATLAB/SIMULINK

MATLAB – phần mềm nổi tiếng của công ty MathWorks, là một ngôn

ngữ hiệu năng cao cho tính toán kỹ thuật như được viết trong logo của phần

mềm này. Nó tích hợp tính toán, hiện thị và lập trình trong một môi trường dễ sử

dụng. Các ứng dụng tiêu biểu của MATLAB bao gồm:

- Khả năng tính toán mạnh.

- Phát triển thuật toán.

- Chứa Simulink là môi trường mạnh để mô phỏng các hệ thống động

học tuyến tính và phi tuyến.

- Đồ họa khoa học và kỹ thuật.

- Phát triển ứng dụng với các giao diện đồ họa.

- Có kiến trúc mở, ủng hộ việc xây dựng thêm các module tính toán kỹ

thuật theo chuẩn công nghiệp.

Tên của phần mềm MATLAB bắt nguồn từ thuật ngữ “Matrix

Laboratory”. Đầu tiên nó được viết bằng FORTRAN để cung cấp truy nhập dễ

dàng tới phần mềm ma trận được phát triển bởi các dự án LINPACK và

76



TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

EISPACK. Sau đó nó được viết bằng ngôn ngữ C trên cơ sở các thư viện nêu

trên và phát triển thêm nhiều lĩnh vực của tính toán khoa học và các ứng dụng

kỹ thuật.

Ngoài MATLAB cơ bản với các khả năng rất phong phú sẽ được đề cập

sau, phần mềm MATLAB còn được trang bị thêm các ToolBox – các gói

chương trình (thư viện) cho các lĩnh vực ứng dụng rất đa dạng như xử lý tín

hiệu, nhận dạng hệ thống, xử lý ảnh, mạng nơ ron, logic mờ, tối ưu hóa, phương

trình đạo hàm riêng, sinh tin học,... Đây là các tập hợp mã nguồn viết bằng chính

MATLAB dựa theo các thuật toán mới, hữu hiệu mà người dùng có thể chỉnh

sửa hoặc bổ sung thêm các hàm mới.

Simulink là phần mềm mô phỏng các hệ thống động học trong môi trường

Matlab. Đặc điểm của Simulink là lập trình ở dạng sơ đồ cấu trúc của hệ thống.

Nghĩa là, để mô phỏng một hệ thống đang được mô tả ở dạng phương trình vi

phân, phương trình trạng thái, hàm truyền đạt hay sơ đồ cấu trúc thì chúng ta cần

chuyển sang chương trình Simulink dưới dạng các khối cơ bản khác nhau theo

cấu trúc cần khảo sát. Với cách lập trình như vậy người nghiên cứu hệ thống sẽ

thấy trực quan và dễ hiểu.

Trong môi trường Simulink có thể tận dụng được các khả năng tính toán,

phân tích dữ liệu, đồ hoạ của Matlab và sử dụng các khả năng của toolbox khác

như: toolbox xử lý tín hiệu số, logic mờ và điều khiển mờ, nhận dạng, điều

khiển thích nghi, điều khiển tối ưu…vv. Việc Simulink kết hợp được với các

toolbox đã tạo ra công cụ rất mạnh để khảo sát động học các hệ tuyến tính và phi

tuyến trong một môi trường thống nhất.

II. CÁC KHỐI SỬ DỤNG TRONG MẠCH MÔ PHỎNG

1. Thyristor

• Thư viện:

Power Electronics

• Mô tả:



Thyristor là một thiết bị bán dẫn mà có thể thông nhờ một tín hiệu vào ở cổng

gate. Mô hình Thyristor được mô tả bao gồm một điện trở thông Ron, điện cảm

thông Lon, và một nguồn áp một chiều Vf, mắc nối tiếp với một khóa. Khóa này

77