Thiết kế mạch băm xung 1 chiều có đảo chiều quay để điều khiển động cơ 1 chiều kích từ độc lập theo nguyên tắc không đối xứng

Lêi nãi ®Çu TiÕn tr×nh lÞch sö nh©n lo¹i ®· x· héi ®· thÓ hiÖn râ Khoa häc_ KÜ thuËt lµ ®éng lùc ph¸t triÓn nÒn kinh tÕ vµ n©ng cao chÊt l­îng cuéc sèng, nhu cÇu øng dông nh÷ng thµnh tùu Khoa häc c«ng nghÖ míi vµo ®êi sèng ngµy cµng nhiÒu. §Êt n­íc ta muèn ph¸t triÓn nÒn kinh tÕ trong lÜnh vùc C«ng- N«ng nghiÖp, dÞch vô cao h¬n n÷a, tiÕn tíi hiÖn ®¹i ho¸ c«ng nghiÖp ho¸; th× kh«ng thÓ thiÕu Tù ®éng ho¸ trong s¶n xuÊt, trong sinh ho¹t. §iÒu ®ã kh¼ng ®Þnh Nghµnh Tù ®éng ho¸- Tù ®éng ®iÒu khiÓn chiÕm mét vµi trß kh«ng thÓ thiÕu ®Ó ph¸t triÓn kinh tÕ ®Êt n­íc; c¸c linh kiÖn ®iÖn tö, c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö c«ng suÊt… ph¸t triÓn ®Ó phôc vô nghµnh. ViÖc øng dông ®iÖn tö c«ng suÊt vµo truyÒn ®éng ®iÖn ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ trong c¸c xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp hiÖn ®¹i ngµy cµng nhiÒu vµ kh«ng thÓ thiÕu. §iÖn tö c«ng suÊt gãp phÇn gi¶i quyÕt nh÷ng bµi to¸n kÜ thuËt phøc t¹p trong lÜnh vùc tù ®éng hãa còng nh­ trong ®êi sèng hµng ngµy. Ngµy nay, Các nhà sản xuất không ngừng cho ra đời các sản phẩm và công nghệ mới về các phần tử bán dẫn công suất và các thiết bị điều khiển đi kèm, do đó khi thực hiện đồ án chúng em đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới nhất, những công nghệ mới trong lĩnh vực điều khiển các phần tử bán dẫn công suất. Với yêu cầu thiết kế mạch băm xung một chiều để điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập có yêu cầu đảo chiều quay theo nguyên tắc kh«ng đối xứng, chúng em đã cố gắng tìm hiểu kĩ về các phương án công nghệ sao cho bản thiết kế vừa đảm bảo yêu cầu kĩ thuật, yêu cầu kinh tế. Mặc dù đã nỗ lực và cố gắng làm việc với tinh thần học hỏi ®Ó n©ng cao vèn kiÕn thøc, song do trình độ hiểu biết còn nhiều hạn chế nên chúng em không thể tránh khỏi những sai sót. chúng em mong nhận được sự phê bình góp ý của các thầy giúp chúng em hiểu rõ hơn các vấn đề trong đồ án cũng như những ứng dụng thực tế của nó để đồ án được hoàn thiện hơn. Trong quá trình làm đồ án chúng em nhận được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo PHẠM QUỐC HẢI . Chúng em xin chân thành cảm ơn! ch­¬ng I Giíi thiÖu vÒ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu I.1 §Æt vÊn ®Ò Cïng víi sù ph¸t triÓn ngµy cµng m¹nh mÏ cña c¸c ngµnh c«ng nghiÖp c¶ vÒ chiÒu réng lÉn chiÒu s©u ,®iÖn vµ c¸c m¸y ®iÖn ®ãng mét vai trß rÊt quan träng, kh«ng thÓ thiÕu ®­îc trong phÇn lín c¸c ngµnh c«ng nghiÖp vµ ®êi sèng sinh ho¹t cña con ng­êi. Nã lu«n ®i tr­íc mét b­íc lµm tiÒn ®Ò võa lµ mòi nhän quyÕt ®Þnh sù thµnh c«ng cña c¶ mét hÖ thèng s¶n xuÊt c«ng nghiÖp. Kh«ng mét quèc gia nµo, mét nÒn s¶n xuÊt nµo kh«ng sö dông ®iÖn vµ m¸y ®iÖn. Do tÝnh ­u viÖt cña hÖ thèng ®iÖn xoay chiÒu: dÔ s¶n xuÊt, dÔ truyÒn t¶i..., c¶ m¸y ph¸t vµ ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu ®Òu cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n vµ c«ng suÊt lín, dÔ vËn hµnh... mµ m¸y ®iÖn (®éng c¬ ®iÖn) xoay chiÒu ngµy cµng ®­îc sö dông réng r·i vµ phæ biÕn. Tuy nhiªn ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu vÉn gi÷ mét vÞ trÝ nhÊt ®Þnh nh­ trong c«ng nghiÖp giao th«ng vËn t¶i, vµ nãi chung ë c¸c thiÕt bÞ cÇn ®iÒu khiÓn tèc ®é quay liªn tôc trong ph¹m vi réng (nh­ trong m¸y c¸n thÐp, m¸y c«ng cô lín, ®Çu m¸y ®iÖn...). MÆc dï so víi ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ®Ó chÕ t¹o ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cïng cì th× gi¸ thµnh ®¾t h¬n do sö dông nhiÒu kim lo¹i mµu h¬n, chÕ t¹o b¶o qu¶n cæ gãp phøc t¹p h¬n ... nh­ng do nh÷ng ­u ®iÓm cña nã mµ m¸y ®iÖn mét chiÒu vÉn kh«ng thÓ thiÕu trong nÒn s¶n xuÊt hiÖn ®¹i. ¦u ®iÓm cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu lµ cã thÓ dïng lµm ®éng c¬ ®iÖn hay m¸y ph¸t ®iÖn trong nh÷ng ®iÒu kiÖn lµm viÖc kh¸c nhau. Song ­u ®iÓm lín nhÊt cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu lµ ®iÒu chØnh tèc ®é vµ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i. NÕu nh­ b¶n th©n ®éng c¬ kh«ng ®ång bé kh«ng thÓ ®¸p øng ®­îc hoÆc nÕu ®¸p øng ®­îc th× ph¶i chi phÝ c¸c thiÕt bÞ biÕn ®æi ®i kÌm (nh­ bé biÕn tÇn....) rÊt ®¾t tiÒn th× ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kh«ng nh÷ng cã thÓ ®iÒu chØnh réng vµ chÝnh x¸c mµ cÊu tróc m¹ch lùc, m¹ch ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n h¬n, l¹i ®¹t chÊt l­îng cao. Ngµy nay hiÖu suÊt cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu c«ng suÊt nhá kho¶ng 75% ¸ 85%, ë ®éng c¬ ®iÖn c«ng suÊt trung b×nh vµ lín kho¶ng 85% ¸ 94% .C«ng suÊt lín nhÊt cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu vµo kho¶ng 100000kw ®iÖn ¸p vµo kho¶ng vµi tr¨m cho ®Õn 1000v. H­íng ph¸t triÓn lµ c¶i tiÕn tÝnh n©ng vËt liÖu, n©ng cao chØ tiªu kinh tÕ cña ®éng c¬ vµ chÕ t¹o nh÷ng m¸y c«ng suÊt lín h¬n; ®ã lµ c¶ mét vÊn ®Ò réng lín vµ phøc t¹p. V× vËy víi vèn kiÕn thøc cßn h¹n hÑp cña m×nh trong ph¹m vi ®Ò tµi nµy em kh«ng thÓ ®Ò cËp nhiÒu vÊn ®Ò lín mµ chØ ®Ò cËp tíi vÊn ®Ò thiÕt kÕ bé b¨m xung mét chiÒu ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é cã ®¶o chiÒu cña ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp kÝch tõ b»ng nam ch©m vÜnh cöu theo nguyªn t¾c ®èi xøng . §©y lµ mét trong nh÷ng ph­¬ng ph¸p ®­îc dïng phæ biÕn nhÊt hiÖn nay ®Ó ®iÒu chØnh ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp víi yªu cÇu ®¶o chiÒu quay ®éng c¬ theo ph­¬ng ph¸p kh«ng ®èi xøng. §©y lµ mét ph­¬ng ph¸p mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao vµ ®­îc sö dông réng r·i bëi nh÷ng ­u viÖt cña nã. I.2 Tæng quan vÒ ®éng c¬ ®iÖn m«t chiÒu I.2.1.Giíi thiÖu chung vÒ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu I.2.1.1) CÊu t¹o: §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã hai phÇn chÝnh PhÇn tÜnh vµ phÇn ®éng a) PhÇn tÜnh (stato). PhÇn Stato lµ bé phËn ®øng yªn cña m¸y nã bao gåm cùc tõ chÝnh,cùc tõ phô (lµ bé phËn sinh ra tõ tr­êng hay nã lµ phÇn c¶m). +) Cùc tõ chÝnh Lµ bé phËn sinh ra tõ tr­êng, gåm cã lâi s¾t cùc tõ vµ d©y qu¸n kÝch tõ lång ngoµi lâi s¾t cùc tõ. Lâi thÐp cùc tõ lµm b»ng lâi thÐp kü thuËt ®iÖn máng, c¸c cuén kÝch tõ ®­îc quÊn b»ng d©y ®ång boc c¸ch ®iÖn vµ tÈm s¬n c¸ch ®iÖn tr­íc khi ®Æt lªn cùc tõ c¸c cuén kÝch tõ nµy ®­îc nèi tiÕp víi nhau. +) Cùc tõ phô. Cùc tõ phô ®­îc ®Æt gi÷a c¸c cùc tõ chÝnh vµ dïng ®Ó c¶i thiÖn ®æi chiÒu. Lâi thÐp th­êng lµm b»ng thÐp khèi vµ trªn th©n cùc tõ phô cã ®Æt day quÊn mµ cÊu t¹o gièng nh­ d©y quÊn cùc tõ chÝnh +) G«ng tõ G«ng tõ dïng ®Ó lµm m¹ch tõ nèi liÒn c¸c cùc tõ ®ång thêi lµm vá m¸y. +) N¾p m¸y B¶o vÖ m¸y khái bÞ nh÷ng vËt bªn ngoµi r¬i vµo lµm h­ háng d©y quÊn vµ an toµn cho ng­êi vËn hµnh. Trong ®éng c¬ ®iÖn nã ®­îc lµm gi¸ ®ì æ bi C¬ cÊu chæi than: §Ó ®­a dßng ®iÖn tõ phÇn quay ra ngoµi. C¬ cÊu chæi than gåm cã mét chæi than ®Æt trong hép chæi than ®­îc cè ®Þnh trªn gi¸ chæi than vµ c¸ch ®iÖn víi gi¸, gi¸ chæi than cã thÓ quay ®­îc ®Ó ®iÒu chØnh vÞ trÝ chæi than cho ®óng chç. b)PhÇn quay hay Roto (phÇn øng) Bao gåm nh÷ng bé phËn chÝnh sau: +) Lâi s¾t phÇn øng Dïng ®Ó dÉn tõ, th­êng dïng nh÷ng tÊm thÐp kü thuËt dµy 0,5mm phñ c¸ch ®iÖn máng ë hai mÆt råi Ðp chÆt l¹i ®Ó gi¶m tæn hao do dßng ®iÖn xo¸y g©y nªn. Trªn l¸ thÐp cã dËp h×nh d¹ng r·nh ®Ó sau khi Ðp l¹i th× dÆt d©y quÊn vµo. Trong nh÷ng ®éng c¬ trung b×nh trë lªn ng­êi ta cßn dËp nh÷ng lç th«ng giã ®Ó khi Ðp l¹ thµnh lâi s¾t cã thÓ t¹o ®­îc nh÷ng lç th«ng giã däc trôc. Trong nh÷ng ®éng c¬ ®iÖn lín h¬n th× lâi s¾t th­êng chia thµnh nh÷ng ®o¹n nhá, gi÷a nh÷ng ®o¹n Êy cã ®Ó mét khe hë gäi lµ khe hë th«ng giã. Khi m¸y lµm viÖc giã thæi qua c¸c khe hë lµm nguéi d©y quÊn vµ lâi s¾t. Trong ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu nhá, lâi s¾t phÇn øng ®­îc Ðp trùc tiÕp vµo trôc. Trong ®éng c¬ ®iÖn lín, gi÷a trôc vµ lâi s¾t cã ®Æt gi¸ r«to. Dïng gi¸ r«to cã thÓ tiÕt kiÖm thÐp kü thuËt ®iÖn vµ gi¶m nhÑ träng l­îng r«to. +) D©y quÊn phÇn øng. D©y quÊn phÇn øng lµ phÇn ph¸t sinh ra suÊt ®iÖn ®éng vµ cã dßng ®iÖn ch¹y qua. D©y quÊn phÇn øng th­êng lµm b»ng d©y ®ång cã bäc c¸ch ®iÖn. Trong m¸y ®iÖn nhá cã c«ng suÊt d­íi vµi kW th­êng dïng d©y cã tiÕt diÖn trßn. Trong m¸y ®iÖn võa vµ lín th­êng dïng d©y tiÕt diÖn ch÷ nhËt. D©y quÊn ®­îc c¸ch ®iÖn cÈn thËn víi r·nh cña lâi thÐp. +) Cæ gãp : Dïng ®Ó ®æi chiÒu dßng ®iÖn xoay chiÒu thµnh mét chiÒu. Cæ gãp gåm nhiÒu phiÕn ®ång cã ®­îc m¹ c¸ch ®iÖn víi nhau b»ng líp mica dµy tõ 0,4 ®Õn 1,2mm vµ hîp thµnh mét h×nh trôc trßn. Hai ®Çu trôc trßn dïng hai h×nh èp h×nh ch÷ V Ðp chÆt l¹i. Gi÷a vµnh èp vµ trô trßn còng c¸ch ®iÖn b»ng mica. §u«i vµnh gãp cã cao lªn mét Ýt ®Ó hµn c¸c ®Çu d©y cña c¸c phÇn tö d©y quÊn vµ c¸c phiÕn gãp ®­îc dÔ dµng. +) C¸c bé phËn kh¸c. - C¸nh qu¹t: dïng ®Ó qu¹t giã lµm nguéi m¸y. M¸y ®iÖn mét chiÒu th­êng chÕ t¹o theo kiÓu b¶o vÖ. ë hai ®Çu n¾p m¸y cã lç th«ng giã. C¸nh qu¹t l¾p trªn trôc m¸y, khi ®éng c¬ quay c¸nh qu¹t hót giã tõ ngoµi vµo ®éng c¬. Giã ®i qua vµnh gãp, cùc tõ lâi s¾t vµ d©y quÊn råi qua qu¹t giã ra ngoµi lµm nguéi m¸y. - Trôc m¸y: trªn ®ã ®Æt lâi s¾t phÇn øng, cæ gãp, c¸nh qu¹t vµ æ bi. Trôc m¸y th­êng lµm b»ng thÐp cacbon tèt. I.2.2. ph©n lo¹i ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Trong ®êi sèng vµ trong nhiÒu nghµnh s¶n xuÊt nh­ giao th«ng vËn t¶i vµ nh÷ng thiÕt bÞ cÇn ®iÒu chØnh tèc ®é quay liªn tôc trong ph¹m vi réng ®ßi hái ph¶i dïng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu.Ngõoi ta ph©n lo¹i ®éng c¬ ®iÖn mét theo c¸ch kÝch thÝch tõ c¸c ®éng c¬. Theo ®ã øng víi mçi c¸ch ta cã c¸c lo¹i ®éng c¬ ®iÖn lo¹i: +) KÝch thÝch ®éc lËp: khi nguån mét chiÒu cã c«ng suÊt ko ®ñ lín, m¹ch ®iÖn phÇn øng vµ m¹ch kÝch tõ m¾c vµo hai nguån mét chiÒu ®éc lËp nhau nªn :I = I­. E I Rf U­ Ikt Rkt U­ CKT Ukt §èi víi c¸c ®éng c¬ cã c«ng suÊt bÐ ng­êi ta dïng kÝch thÝch b»ng nam ch©m vinh cöu S¬ ®å nèi d©y cña ®éng c¬ KÝch tõ ®äc lËp +) KÝch thÝch song song: khi nguån mét chiÒu cã c«ng suÊt v« cïng lín vµ ®iÖn ¸p ko ®æi, m¹ch kÝch tõ ®­îc m¾c song song víi m¹ch phÇn øng nªn I = Iu +It E I Rf Ikt Rkt CKT Ukt S¬ ®å nèi d©y cña ®éng c¬ KÝch tõ song song +) KÝch thÝch nèi tiÕp: cuén kÝch tõ m¾c nèi tiÕp víi cuén d©y phÇn øng cuén kÝch tõ cã tiÕt diÖn lín, ®iÖn trë nhá, sè vßng Ýt, chÕ t¹o dÔ dµng nªn ta cã I = I­ =It. +) KÝch thÝch hçn hîp: ta cã: I = Iu +It Víi mçi lo¹i ®éng c¬ trªn th× sÏ t­¬ng øng víi c¸c ®Æc tÝnh, ®Æc ®iÓm kü thuËt ®iÒu khiÓn vµ øng dông kh¸c nhau phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè. Trong ®Ò tµi nµy ta chØ xÐt ®ªn ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp b»ng nam ch©m vinh cöu vµ biÖn ph¸p h÷u hiÖu nhÊt ®Ó ®iÒu khiÓn lo¹i ®éng c¬ nµy. I.3. §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp b»ng nam ch©m vÜnh cöu  I.3.1) Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬: BiÓu thÞ mèi quan hÖ gi÷a tèc ®é (n) vµ m«men (M) cña ®éng c¬ cã d¹ng chung Th«ng qua ph­¬ng tr×nh nµy, ta cã thÓ thÊy ®­îc sù phô thuéc cña tèc ®é ®éng c¬ vµo m«men ®éng c¬ vµ c¸c th«ng sè kh¸c (m«men,...), tõ ®ã ®­a ra ph­¬ng ¸n ®Ó ®iÒu chØnh ®éng c¬ (tèc ®é) víi ph­¬ng ¸n tèi ­u nhÊt. Víi nh÷ng ®iÒu kiÖn U­ = const, It = const, Φ = const. V× vËy quan hÖ trªn lµ tuyÕn tÝnh vµ ®­êng ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ lµ ®­êng th¼ng. Th­êng d¹ng cña ®Æc tÝnh lµ ®­êng th¼ng mµ giao ®iÓm víi trôc tung øng víi m«men ng¾n m¹ch cßn giao ®iÓm víi trôc tung øng víi tèc ®é kh«ng t¶i cña ®éng c¬ ω ωo M Mnm Mt ωt 0 Ng­êi ta ®­a thªm ®¹i l­îng ®Ó ®¸nh gi¸ ®é cøng. §Æc tÝnh cµng dèc cµng cøng ( cµng lín) tøc lµ m«men biÕn ®æi nhiÒu nh­ng tèc ®é biÕn ®æi Ýt vµ ng­îc l¹i. §Æc tÝnh cµng Ýt dèc cµng mÒm tøc lµ m«men biÕn ®æi Ýt nh­ng tèc ®é biÕn ®æi nhiÒu thay ®æi. §Ó hiÓu ®­îc nguyªn lý vµ lùa chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèi ­u, tr­íc hÕt ta ®i xÐt ®Æc tÝnh cña ®éng c¬ ®iÖn. §ã lµ quan hÖ gi÷a tèc ®é quay víi m«men (hoÆc dßng ®iÖn) cña ®éng c¬. +§Æc tÝnh c¬ tù nhiªn cña ®éng c¬: nÕu ®éng c¬ vËn hµnh ë chÕ ®é ®Þnh møc (®iÖn ¸p, tÇn sè, tõ th«ng ®Þnh møc vµ kh«ng nèi thªm c¸c ®iÖn kh¸ng, ®iÖn trë vµo ®éng c¬). Trªn ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn ta cã c¸c ®iÓm lµm viÖc ®Þnh møc cã gi¸ trÞ M®m, w®m. +§Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o cña ®éng c¬ lµ ®Æc tÝnh khi ta thay ®æi c¸c tham sè nguån ho¹c nèi thªm c¸c ®IÖn trë, ®iÖn kh¸ng. §Ó so s¸nh c¸c ®Æc tÝnh c¬ víi nhau, ng­êi ta ®­a ra kh¸i niÖm ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬: b=DM/Dw (tèc ®é biÕn thiªn m«men so víi vËn tèc). I.3.2) §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp Khi nguån mét chiÒu cã c«ng suÊt kh«ng ®ñ lín th× m¹ch ®iÖn phÇn øng vµ m¹ch kÝch tõ m¾c vµo hai nguån mét chiÒu ®éc lËp víi nhau: gäi lµ ®éng c¬ ®iÖn kÝch tõ ®éc lËp. Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ xuÊt ph¸t: +U­: ®iÖn ¸p phÇn øng. +E­: søc ®iÖn ®éng phÇn øng. +R­: ®iÖn trë m¹ch phÇn øng : R­=r­ +rcf +rb +rct +r­: ®iÖn trë cuén d©y phÇn øng. +rcf: ®iÖn trë cuén cùc tõ phô. +ri: ®iÖn trë cuén bï. +rct: ®iÖn trë tiÕp xóc cña chæi ®iÖn. +Rf: ®iÖn trë phô trong m¹ch phÇn øng. +I­: dßng ®iÖn m¹ch phÇn øng. +E­ ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc sau: + p: sè ®«i cùc tõ chÝnh. + N: sè thanh dÉn t¸c dông cña cuén d©y phÇn øng. + A: sè ®«i m¹ch nh¸nh song song cña cuén d©y phÇn øng. +: tõ th«ng kÝch tõ d­íi mét cùc tõ. +w: tèc ®é gãc. Trong ®ã K lµ hÖ sè cÊu t¹o cña ®éng c¬. V× vËy Suy ra BiÓu thøc (*) lµ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn cña ®éng c¬. MÆt kh¸c m«men ®iÖn tõ cña ®éng c¬ ®­îc x¸c ®Þnh Suy ra Thay vµo (*) ta ®­îc Nõu bá qua c¸c tæn thÊt c¬ vµ thÐp th× m«men c¬ trªn trôc ®éng c¬ b»ng m«men ®iÖn tõ b»ng M. Ta cã ω ωo M Mnm Mt ωt 0 §©y lµ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. §å thÞ h×nh vÏ : NhËn xÐt : + I­=0 hoÆc M=O ta cã §©y lµ tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng cña ®éng c¬ +w = 0 th× : Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch. : M«men ng¾n m¹ch. Tõ ®ã cã thÓ tèc ®é ®«ng c¬ ®iÖn mét chiÒu phô thuéc vµo c¸c ®¹i l­îng lµ: U­, R, I. Nh­ vËy th«ng qua c¸c ®¹i l­îng biÕn thiªn nµy mµ ta cã thÓ ®iÒu khiÓn ®­îc tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. I.3.3 C¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ b»ng nam ch©m vÜnh cöu §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu lµ mét trong c¸c néi dung chÝnh cña truyÒn ®éng ®iÖn nh»m ®¸p øng c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ nµo ®ã cña c¸c m¸y s¶n xuÊt. §iÒu chØnh tèc ®é lµ dïng ph­¬ng ph¸p thuÇn tuý ®iÖn t¸c ®éng lªn b¶n th©n hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn ®Ó thay ®æi tèc ®é quay cña ®éng c¬ ®iÖn. Tèc ®é quay cña ®éng c¬ ®iÖn th­êng bÞ thay ®æi do sù biÕn thiªn cña t¶i ,cña nguån hay chÕ ®é lµm viÖc nh­ më m¸y ,h·m m¸y ...vµ do ®ã g©y ra c¸c sai sè so víi tèc ®é ,kÜ thuËt mong muèn ....Trong c¸c hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn th­êng c¨n cø vµo mét sè chØ tiªu kinh tÕ ,kÜ thuËt c¬ b¶n ,c¸c chØ tiªu nµy ®­îc tÝnh khi thiÕt kÕ vµ ®iÒu chØnh ®éng c¬ ®iÖn Trong thùc tÕ cã 3 ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu + §iÒu chØnh ®iÖn ¸p cho phÇn øng ®éng c¬. + §iÒu chØnh b»ng c¸ch thay ®æi tõ th«ng phÇn øng hay thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng cÊp cho m¹ch kÝch tõ. + §iÒu chØnh b»ng thay ®æi ®iÖn trë phô trªn m¹ch phÇn øng. b.1) Nguyªn lý ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ChØ ¸p dông ®­îc víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch thÝch ®éc lËp hoÆc song lµm viÖc ë chÕ ®é kÝch thÝch ®éc l©p. Lo¹i nµy cÇn cã thiÕt bÞ nguån nh­: m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp, c¸c bé chØnh l­u ®iÒu khiÓn cã chøc n¨ng biÕn n¨ng l­îng ®iÖn xoay chiÒu thµnh mét chiÒu cã s®® Eb ®iÒu chØnh nhê tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn U®k. Ta cã ph­¬ng tr×nh V× tõ th«ng cña ®éng c¬ ®­îc gi÷ kh«ng ®æi nªn ®Æc tÝnh c¬ còng kh«ng ®æi. Tèc ®é kh«ng t¶i lÝ t­ëng tuú thuéc gi¸ trÞ U®k cña hÖ thèng. §å thÞ tuyÕn tÝnh do ®ã míi nãi ph­¬ng ph¸p nµy lµ triÖt ®Ó. §Ó x¸c ®Þnh d¶i ®iÒu chØnh tèc ®é. Chó ý: + Ph­¬ng ph¸p nµy cã tõ th«ng kh«ng ®æi nªn ®Æc tÝnh c¬ cã ®é cøng kh«ng ®æi + Tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng tuú thuéc vµo gi¸ trÞ ®iÖn ¸p U®k cña hÖ thèng do ®ã cã thÓ nãi ph­¬ng ph¸p nµy ®iÒu khiÓn lµ triÖt ®Ó. + Gi¶i ®iÒu chØnh tèc ®é cña hÖ tthèng bÞ chÆn bëi ®Æc tÝnh c¬ b¶n lµ ®Æc tÝnh øng víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc vµ tõ th«ng ®Þnh møc. Tèc ®é nhá nhÊt cña d¶i ®iÒu khiÓn bÞ giíi h¹n bëi yªu cÇu vÒ sai sè tèc ®é vµ m« men khëi ®éng. +Víi mét c¬ cÊu m¸y cô thÓ cã x¸c ®Þnh v× vËy ph¹m vi ®iÒu chØnh D phô thuéc tuyÕn tÝnh vµo gi¸ trÞ ®é cøng §Ó tho¶ m·n kh¶ n¨ng qu¸ t¶i th× ®Æc tÝnh thÊp nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh ph¶i cã m«n men ng¾n m¹ch lµ (KM: lµ hÕ sè m«men qu¸ t¶i). Hä ®Æc tÝnh c¬ lµ c¸c ®­êng th¼ng song song nªn ta cã Víi x¸c ®Þnh ë mçi m¸y. D phô thuéc tuyÕn tÝnh vµo b. Khi ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu b»ng c¸c thiÕt bÞ nguån ®iÒu chØnh th× ®iÖn trë m¹ch phÇn øng gÊp kho¶ng 2 lÇn ®iÖn trë phÇn øng ®éng c¬ do ®ã cã thÓ tÝnh s¬ bé ®­îc: . Do ®ã ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é kh«ng v­ît qu¸ 10, VËy víi yªu cÇu cña ®Ó bµi ta sÏ ®iÒu chØnh d¶i ®iÖn ¸p ra trong d¶i ®iÒu chØnh ®· cho. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng ph­¬ng ph¸p nµy rÊt thÝch hîp trong nh÷ng tr­êng hîp Mt=const trong toµn d¶i ®iÒu chØnh. * Ph¹m vi ®iÒu chØnh phô thuéc tuyÕn tÝnh vµo b wmin w0min wmax womax Mdm Mnmmin wdk1 wdk2 b.2) Thay ®æi ®iÖn trë phô Rf Tõ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh (*) (*) Thùc tÕ ngµy nay ng­êi ta kh«ng dïng ph­¬ng ph¸p nµy . V× ph­¬ng ph¸p nµy chØ cho phÐp ®iÒu chØnh tèc ®é quay trong vïng d­íi tèc ®é ®Þnh møc, vµ lu«n kÌm theo tæn hao n¨ng l­îng trªn ®iÖn trë phô, lµm gi¶m hiÖu suÊt cña ®éng c¬ ®iÖn. V× vËy ph­¬ng ph¸p nµy chØ ¸p dông ë ®éng c¬ ®iÖn cã c«ng suÊt nhá vµ thùc tÕ th­êng dïng ë ®éng c¬ ®iÖn trong cÇn trôc. ndm nomax Mdm M Rf=0 Rf1 Rf2 Rf3 c) KÕt luËn Qua c¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ b»ng nam ch©m vÜnh cöu ta thÊy ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng cã c¸c ­u ®iÓm h¬n nh­ sau 1 - HiÖu suÊt ®iÒu chØnh cao (ph­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn lµ tuyÕn tÝnh, triÖt ®Ó) h¬n khi ta ding ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng nªn tæn hao c«ng suÊt ®iªï khiÓn nhá. 2 - ViÖc thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng cô thÓ lµ lµm gi¶m U dÉn ®Õn m«men ng¾n m¹ch gi¶m, dßng ng¸n m¹ch gi¶m. §iÒu nµy rÊt cã ý nghÜa trong lóc khëi ®éng ®éng c¬. 3 - §é sôt tèc tuyÖt ®èi trªn toµn d¶i ®iÒu chØnh øng víi mét m«men ®iÒu chØnh x¸c ®Þnh lµ nh­ nhau nªn d¶i ®iÒu chØnh ®Òu, tr¬n, liªn tôc. Tuy vËy ph­¬ng ph¸p nµy ®ßi hái c«ng suÊt ®iÒu chØnh cao vµ ph¶i cã nguån ¸p ®iÒu chØnh ®­îc song kh«ng ®¸ng kÓ so víi vai trß vµ ­u ®Óm cña nã. VËy nªn ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc sö dông réng r·i. I.4. §¶o chiÒu ®éng c¬ ChiÒu quay ®éng c¬ phô thuéc vµo chiÒu quay m«men cã thÓ dïng hai ph­¬ng ph¸p .HoÆc thay ®æi chiÒu dßng phÇn øng I­ hoÆc ®æi chiÒu tõ th«ng (®æi chiÒu dßng kÝch tõ Ikt). Tuy nhiªn ®èi víi lo¹i ®éng c¬ ®ang xÐt, ®Ó ®¶o chiÒu quay ®éng c¬ chóng ta chØ sö dông ®­îc ph­¬ng ph¸p ®¶o chiÒu dßng phÇn øng I­ Tõ nh÷ng ph©n tÝch trªn ta chon ph­¬ng ph¸p thay ®æi tèc ®é lµ thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng U­ (tøc lµ ®iÒu khiÓn U­) vµ ®¶o chiÒu quay b»ng ®¶o chiÒu dßng phÇn øng I­ I.5. Mét sè yªu cÇu kü thuËt kh¸c I.5.1 §é tr¬n Trong ®ã: lµ tèc ®é æn ®Þnh cña ®éng c¬ ®¹t ®­îc ë cÊp i, i+1 tøc lµ hÖ truyÒn ®éng cã thÓ æn ®Þnh ë mäi vÞ trÝ trong toµn d¶i ®iÒu chØnh. I.5.2 D¶i ®iÒu chØnh tèc ®é Lµ ph¹m vi ®iÒu chØnh gi÷a tØ sè gi¸ trÞ lín nhÊt vµ gi¸ trÞ nhá nhÊt cña tèc ®é lµm viÖc øng víi m«men t¶i ®· cho. :h¹n chÕ bëi ®é bÒn ®éng c¬ vµ cña vµnh gãp : bÞ chÆn bëi yªu cÇu vÒ m«men khëi ®éng ,kh¶ n¨ng qu¸ t¶i vµ sai sè tèc ®é lµm viÖc cho phÐp. I.6 C¸c chÕ ®é lµm viÖc kh¸c cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. I.6.1 C¸c gãc phÇn t­ lµm viÖc II:H·m II: §éng c¬ II: H·m II:§éng c¬ Pc=Mdω<0 Pc=Mdω>0 Pc=Mdω>0 Pc=Mdω<0 ω M Mc Mc Mc Mc Tr¹ng th¸i h·m vµ tr¹ng thaÝ ®éng c¬ ®­îc ph©n bè trªn ®Æc tÝnh c¬ ë gãc phÇn t­ t­¬ng øng víi chiÒu m«men vµ tèc ®é nh­ h×nh vÏ. + I, III: tr¹ng th¸i ®éng c¬ ( cïng chiÒu víi M). + II, IV: tr¹ng th¸i h·m ( ng­îc chiÒu víi M). C«ng suÊt c¬ Pc¬=M®. C«ng suÊt ®iÖn cña ®éng c¬ P®=Pc¬+P (P: tæn hao c«ng suÊt) I.6.2. C¸c chÕ ®é lµm viÖc kh¸c cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp a) Khëi ®éng Tõ ph­¬ng tr×nh ®Æ tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu (*) Khi khëi ®éng nªn .ë ®éng c¬ c«ng suÊt trung b×nh vµ lín, R­ th­êng cã gi¸ trÞ nhá nªn dßng ®iÖn khëi ®éng ban ®Çu (dßng ng¾n m¹ch) t­¬ng ®èi lín Gi¸ trÞ dßng lín sÏ kh«ng cho phÐp vÒ mÆt chuyÓn m¹ch vµ ph¸t nãng cña ®éng c¬ còng nh­ sôt ¸p trªn l­íi ®iÖn. §Æc biÖt lµ nh÷ng hÖ thèng cÇn khëi ®éng (Khi h·m m¸y còng x¶y ra hiÖn t­îng t­¬ng tù). VËy qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ g¾n víi chÕ ®é khëi ®éng sao cho Vëy ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn gi¶m ¸p phÇn øng lµ phï hîp nhÊt v× khi khèng chÕ dßng ng¾n m¹ch ë chÕ ®é khëi ®éng cßn h¹n chÕ ®­îc ®iÖn ¸p khëi ®éng. §iÒu nµy gióp t¨ng tuæi thä cho m¸y còng nh­ ®¶m b¶o cho c¶ hÖ thèng lµm viÖc æn ®Þnh. b) ChÕ ®é h·m. H·m lµ tr¹ng th¸i mµ ®éng c¬ sinh ra m«men quay ng­îc chiÒu tèc ®é quay, §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã ba tr¹ng th¸i h·m: h·m t¸i sinh, h·m ng­îc, vµ h·m ®éng n¨ng. +) H·m t¸i sinh X¶y ra khi tèc ®é quay cña ®éng c¬ lín h¬n tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng. Khi ®ã U­ > E­. §éng c¬ lµm viÖc nh­ mét m¸y ph¸t ®iÖn song song víi l­íi. So víi chÕ ®é ®éng c¬, dßng ®iÖn vµ m«men h·m ®· ®æi chiÒu x¸c ®Þnh theo biÓu thøc . TrÞ sè h·m sÏ lín dÇn cho ®Õn khi c©n b»ng víi m«men phô t¶i th× hÖ thèng lµm viÖc æn ®Þnh víi tèc ®é . V× s¬ ®å ®Êu d©y cña m¹ch ®éng c¬ kh«ng ®æi nªn ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ t­¬ng tù nh­ng m«men cã gi¸ trÞ ©m. §­êng ®Æc tÝnh c¬ n»m trong gãc phÇn t­ thø hai vµ thø t­ (h×nh 2-14 tt®) Trong h·m t¸i sinh, dßng ®iÖn h·m ®æi chiÒu vµ c«ng suÊt ®­îc ®­a tr¶ vÒ l­íi ®iÖn cã gi¸ trÞ P = (E-U) I. §©y lµ ph­¬ng ph¸p h·m kinh tÕ nhÊt v× ®éng c¬ sinh n¨ng l­îng h÷u Ých. VÝ dô: c¬ cÊu n©ng h¹ cÇn trôc. Khi n©ng t¶i ®éng c¬ ®­îc ®Êu vµo nguån theo cùc tÝnh thuËn vµ lµm viÖc trªn ®Æc tÝnh c­ lµm trong gãc phÇn t­ thø nhÊt. Khi muèn h¹ t¶i ph¶i ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬. Lóc nµy nÕu m«men do träng t¶i g©y ra lín h¬n m«men ma s¸t trong c¸c bé phËn chuyÓn ®éng cña ®éng c¬ xuÊt hiÖn tr¹ng th¸i h·m t¸i sinh. Tèc ®é h¹ cÇn trôc t¨ng dÇn tíi +) H·m ng­îc X¶y ra khi phÇn øng d­íi t¸c dông cña ®éng n¨ng tÝch luü trong c¸c bé phËn chuyÓn ®éng hoÆc do thÕ n¨ng quay ng­îc chiÒu víi m« men ®iÖn tõ cña ®éng c¬, m«men cña ®éng c¬ khi ®ã chãng l¹i sù chuyÓn ®éng cña c¬ cÊu s¶n xuÊt. ●H·m ng­îc khi ®­a ®iÖn trë phô vµo m¹ch phÇn øng (t¨ng t¶i) §Æc tÝnh h·m ng­îc s®® t¸c dông cïng chiÒu víi ®iÖn ¸p l­íi, §éng c¬ lµm viÖc nh­ mét m¸y ph¸t nèi tiÕp víi l­íi ®iÖn, biÕn ®iÖn n¨ng nhËn tõ l­íi ®iÖn vµ c¬ n¨ng thµnh nhiÖt ®èt nãng ®iÖn trë tæng m¹ch phÇn øng, v× vËy tæn thÊt lín. ● §¶o chiÒu ®iÖn ¸p phÇn øng Dßng ®iÖn Ih ng­îc chiÒu víi chiÒu lµm viÖc cña ®äng c¬ vµ cã thÓ kh¸ lín Nªn rÊt nguy hiÓm ph¶i cã biÖn ph¸p h¹n chÕ dßng trong ph¹m vi cho phÐp: +) H·m ®éng n¨ng Lµ tr¹ng th¸i ®éng c¬ lµm viÖc nh­ mét m¸y ph¸t mµ n¨ng l­îng c¬ häc cña ®éng c¬ ®­îc tÝch luü ®­îc trong qu¸ tr×nh lµm viÖc tr­íc ®ã biÕn thµnh ®iÖn n¨ng tiªu t¸n d­íi d¹ng nhiÖt. ● H·m ®éng n¨ng tù kÝch tõ ®éc lËp Khi ta c¾t phÇn øng ®éng c¬ khái l­íi ®iÖn mét chiÒu vµ ®ãng vµo mét ®iÖn trë h·m Chøng tá Ihdvµ Mhd ng­îc chiÒu víi tèc ®é ban ®Çu. N¨ng l­îng chñ yÕu ®­îc t¹o ra do ®éng n¨ng tiªu tèn chØ n»m trong m¹ch kÝch tõ. ● H·m ®éng n¨ng tù kÝch Nh­îc ®iÓm lµ nÕu mÊt ®iÖn th× kh«ng thùc hiÖn h·m ®­îc do cuén d©y kÝch tõ vÉn ph¶i nèi víi nguån.muèn kh¾c phôc ng­êi ta sö dông ph­êng ph¸p h·m ®éng n¨ng tù kÝch tõ. Nã x¶y ra khi ta c¾t c¶ phÇn øng lÉn cuén kÝch tõ ra khái l­íi ®iÖn khi ®«ng c¬ quay ®Ó ®ãng vµo mét ®iÖn trë h·m. Trong qu¸ tr×nh h·m tèc ®é gi¶m dÇn, dßng kÝch tõ gi¶m dÇn vµ do ®ã tõ th«ng gi¶m dÇn vµ lµ hµm tèc ®é v× vËy ®Æc tÝnh c¬ nh­ ®Æc tÝnh kh«ng t¶i cña m¸y ph¸t ®iÖn tù kÝch thÝch vµ phi tuyÕn. So víi ph­¬ng ph¸p h·m ng­îc, h·m ®éng n¨ng cã hiÖu qu¶ kÐm h¬n khi cã cïng tèc ®é vµ m«men c¶n, tuy nhiªn h·m ®éng n¨ng ­u viÖt h¬n vÒ mÆt n¨ng l­îng ®Æc biÖt h·m ®éng n¨ng tù kÝch v× kh«ng tiªu thô n¨ng l­îng tõ l­íi. Sö dông ®­îc kÓ c¶ khi mÊt ®iÖn. I.7.VÊn dÒ phô t¶i §Æc tÝnh cña phô t¶i còng lµ vÊn ®Ò cÇn ph¶i quan t©m khi ®iÒu khiÓn ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. Víi c¸c lo¹i kh¸c nhau ta sÏ chän ph­¬ng ph¸p phï hîp vµ tÝnh to¸n kh¸c nhau.cã thÓ ph©n ra thµnh 3 lo¹i c¬ b¶n theo sù thay ®æi cña m«men c¶n theo tèc ®é. Khi tèc ®é ®éng c¬ thay ®æi, m«men phô t¶i cã thÓ lµ + Kh«ng ®æi: thang m¸y... (1) + T¨ng: nh­ trong qu¹t giã, b¬m... + Gi¶m: c¸c c¬ cÊu m¸y cuèn d©y, cuèn giÊy, truyÒn ®éng quay trôc chÝnh m¸y c¾t gät kim lo¹i... 1 2 3 4 Chương II ThiÕt kÕ m¹ch BĂM XUNG MỘT CHIỀU cã ®¶o chiÒu (BXDC) II.1 Giới thiệu về băm xung một chiều (BXDC): BXDC có chức năng biến đổi điện áp một chiều, có thể thay đỏi điện áp trong một phạm vi rộng víi hiệu suất của bộ biến đổi cao vì tổn thất của bộ biến đổi chủ yếu trên các phần tử đóng cắt rất nhỏ. So víi c¸c ph­¬ng ph¸p thay ®æi ®iÖn ¸p mét chiÒu ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu nh­ ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh b»ng biÕn trë, b»ng m¸y ph¸t mét chiÒu, b»ng bé biÕn ®æi cã kh©u trung gian xoay chiÒu, b»ng chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn... th× ph­¬ng ph¸p dïng m¹ch b¨m xung cã nhiÒu ­u ®iÓm ®¸ng kÓ: ®iÒu chØnh tèc ®é vµ ®¶o chiÒu dÔ dµng, tiÕt kiÖm n¨ng l­îng, kinh tÕ vµ hiÖu qu¶ cao, ®ång thêi ®¶m b¶o ®­îc tr¹ng th¸i h·m t¸i sinh cña ®éng c¬. Cïng víi sù ph¸t triÓn vµ øng dông ngµy cµng réng r·i c¸c linh kiÖn b¸n dÉn c«ng suÊt lín ®· t¹o nªn c¸c m¹ch b¨m xung cã hiÖu suÊt cao, tæn thÊt nhá, ®é nh¹y cao, ®iÒu khiÓn tr¬n tru, chi phÝ b¶o tr× thÊp, kÝch th­íc nhá. M¹ch b¨m xung ®Æc biÖt thÝch hîp víi c¸c ®éng c¬ mét chiÒu c«ng suÊt nhá. Điện thế trung bình đầu ra sẽ được điều khiển theo mức mong muốn mặc dù điện thế đầu vào có thể là hằng số (ắc qui, pin) hoặc biến thiên (đầu ra của chỉnh lưu), tải có thể thay đổi.Với một giá trị điện thế vào cho trước, điện thế trung bình đầu ra có thể điều khiển theo hai cách: - Thay đổi độ rộng xung. - Thay đổi tần số băm xung. t t1 t2 T II.1.1 Ph­¬ng ph¸p thay ®æi ®é réng xung Néi dung cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ thay ®æi t1, gi÷ nguyªn T. Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p ra khi thay ®æi ®é réng lµ: Trong ®ã ®Æt: lµ hÖ sè lÊp ®Çy, cßn gäi lµ tØ sè chu kú. Nh­ vËy theo ph­¬ng ph¸p nµy th× d¶i ®iÒu chØnh cña Ura lµ réng (0 < e £ 1). II.1.2 Ph­¬ng ph¸p thay ®æi tÇn sè xung Néi dung cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ thay ®æi T, cßn t1 = const. Khi ®ã: VËy Ud = U . Ngoµi ra cã thÓ phèi hîp c¶ hai ph­¬ng ph¸p trªn. Thùc tÕ ph­¬ng ph¸p biÕn ®æi ®é réng xung ®­îc dïng phæ biÕn h¬n v× ®¬n gi¶n h¬n, kh«ng cÇn thiÕt bÞ biÕn tÇn ®i kÌm. II.1.3 Nhận xét Ở đây ta chọn cách thay đổi độ rộng xung, phươg pháp này gọi là PWM (Pulse Width Modulation).Theo phương pháp này tân số băm xung sẽ là hằng số.Việc điều khiển trạng thái đóng mỏ của van dựa vào viêc so sánh một điện áp điều khiển với một sóng tuần hoàn (thường là dạng tam giác(Sawtooth)) có biên độ đỉnh không đổi.Nó sẽ thiết lập tần số đóng cắt cho van,tần số đóng cắt này là không đổi với dải tẩn từ 400Hz đến 200kHz.Khi thì cho tín hiệu điều khiển mở van, ngược lại khóa van. off on Ura II.2. Sơ đồ nguyên lý vµ c¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn bé b¨m xung mét chiÒu cã ®¶o chiÒu ë ®©y ta sö dông van b¸n dÉn IGBT víi c«ng suÊt ®iÒu khiÓn yªu cÇu cùc nhá. Bé BXMC dïng van ®iÒu khiÓn hoµn toµn IGBT cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p vµ ®¶o chiÒu dßng ®iÖn t¶i . Trong c¸c hÖ truyÒn ®éng tù ®éng cã yªu cÇu ®¶o chiÒu ®éng c¬ do ®ã bé biÕn ®æi nµy th­êng hay dïng ®Ó cÊp nguån cho ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp cã nhu cÇu ®¶o chiÒu quay. C¸c van IGBT lµm nhiÖm vô kho¸ kh«ng tiÕp ®iÓm .C¸c §i«t §1,§2,§3,§4 dïng ®Ó tr¶ n¨ng l­îng ph¶n kh¸ng vÒ nguån vµ thùc hiÖn qu¸ tr×nh h·m t¸i sinh. II.2.1.Các phương pháp điều khiển a.Ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ®éc lËp NÕu ta muèn ®éng c¬ ch¹y theo chiÒu nµo th× ta sÏ chØ cho mét cÆp van ch¹y ,cÆp cßn l¹i sÏ kho¸. +Muèn cho ®éng c¬ quay thuËn cho S1,S2 dÉn ,S3,S4 nghØ . +Muèn cho ®éng c¬ quay nghÞch cho S1,S2 nghØ ,S3,S4 dÉn . b. Phương pháp điều khiển không đối xứng Gi¶ sö ®éng c¬ quay theo chiÒu thuËn (®éng c¬ sÏ lµm viÖc ë gãc phÇn t­ thø 1vµ thø 2) t­¬ng øng víi cÆp van S1,S2 lµm viÖc ,S3 lu«n bÞ kho¸ ,S4 ®­îc ®ãng më ng­îc pha víi S2. Bé BXMC cã 3 tr¹ng th¸i lµm viÖc : Tr¹ng th¸i 1: E>Et : §éng c¬ lµm viÖc ë gãc phÇn t­ thø nhÊt .N¨ng l­îng cÊp cho ®éng c¬ ®­îc cÊp tõ nguån th«ng qua c¸c van S1,S2 dÉn trong kho¶ng 0t1 . +Trong kho¶ng t1T :N¨ng l­îng tÝch tr÷ trong ®iÖn c¶m sÏ duy tr× cho dßng ®iÖn theo chiÒu cò vµ khÐp m¹ch qua S2,§4. Tr¹ng th¸i 2: E<Et : §éng c¬ lµm viÖc ë gãc phÇn t­ thø 2 (chÕ ®é h·m) +Trong kho¶ng 0t1 :§éng c¬ tr¶ n¨ng l­îng vÒ nguån th«ng qua c¸c §i«t §1,§2 (I§1=I§2=It) +Trong kho¶ng t1T :S4 dÉn ,dßng t¶i khÐp m¹ch qua §2 ,S4 (I§2=IS4=It) Tr¹ng th¸i 3: E=Et : +Trong kho¶ng 0t0: Et >E :§éng c¬ tr¶ n¨ng l­îng vÒ nguån qua §1 vµ §2 (I§1=I§2=It) +Trong kho¶ng t0t1 :E>Et : §éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ N¨ng l­îng tõ nguån qua S1 ,S2 cÊp cho ®éng c¬ +Trong kho¶ng t1t2: S1 khãa ,S4 më .N¨ng l­îng tÝch luü trong ®iÖn c¶m sÏ cÊp cho ®éng c¬ vµ duy tr× dßng ®iÖn qua §2 ,§4 +Trong kho¶ng t2T :Khi n¨ng l­îng dù tr÷ trong ®iÖn c¶m hÕt ,suÊt ®iÖn ®éng ®éng c¬ sÏ ®¶o chiÒu dßng ®iÖn vµ dßng t¶i sÏ khÐp m¹ch qua S4 ,§2 +E 0 0 0 0 0 0 0 0 t t t t t t t t it it it Ut UG3 UG2 UG4 UG1 -E §Ó ®éng c¬ lµm viÖc theo chiÒu ng­îc l¹i ,luËt ®iÒu khiÓn c¸c van sÏ thay ®æi theo chiÒu ng­îc l¹i. Lóc ®ã van T4 lu«n dÉn, T1 lu«n khãa; cÆp vanT2 vµ T3 ®ãng më ng­îc pha nhau. UG3 UG2 UG4 UG1 t t t 0 0 0 0 +E -E ● C¸c biÓu thøc tÝnh to¸n: +Gi¸ trÞ dßng trung b×nh qua t¶i Ta cã Do ®ã R.It +E=U +Dßng trung b×nh qua van Víi Rót gän ta cã IS =It +Dßng trung b×nh qua §i«t +Gi¸ trÞ trung b×nh ®iÖn ¸p ra t¶i Ut=U VËy ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬ ta chØ cÇn ®iÒu khiÓn ®Ó ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra t¶i c.Phương pháp điều khiển đối xứng Cách 1: Điện áp ra đơn cực tính (Unipolar Voltage Switching) Nguyên tắc điều khiển Chu kì đóng cắt của các van bán dẫn là 2T; S1 dẫn trong khoảng , S2 dẫn trong khoảng ;S3 dẫn trong khoảng , và S4 dẫn trong khoảng . +Chế độ làm việc ở góc phần tư 1() t t t 0 0 t t t * Trong khoảng 1, S1 và S2 được kích dẫn, động cơ được nối với nguồn U, dòng phần ứng tăng. * Trong khoảng2, S2 tắt, S3 được kích dẫn, do phần ứng có tính chất điện cảm nên dòng qua phần ứng ngắn mạch qua S1 và D3. Lúc này điện áp đặt lên động cơ là 0, dòng trong động cơ giảm. * Trong khoảng 3, S2 lại được kích dẫn, S3 tắt, do đó động cơ được cấp điện áp U từ nguồn, dòng qua phần ứng tăng. * Trong khoảng 4, S4 được kích dẫn, S1 tắt, do đó dòng qua phần ứng khép mạch qua S2 và D4, dòng qua phần ứng giảm do ngược chiều suất điện động E. +Chế độ làm việc ở góc phần tư 2(). Để chuyển từ chế độ động cơ sang chế độ hãm tái sinh bằng cách sthay đổi chiều dòng điện tức là tức là giảm γ hoặc tăng E.Để quá trình điều khiển được đơn giản ta chọn phương pháp giảm γ gần tới 0,5 mà do tính quán tính của động cơ nên E biến đổi chậm, do đó , dòng qua phần ứng đổi chiều. t t t 0 0 t t t * Trong khoảng 1: S1 và S3 nhận tín hiệu điều khiến, sức điện động sinh ra dòng điện chảy qua D1 và S3. Trong khoảng này, dòng qua phần ứng tăng và tích lũy năng lượng trong điện kháng mạch phần ứng. * Trong khoảng 2: S3 tắt, S1 và S4 được kích dẫn, do tính chất điện kháng nên dòng qua phần ứng sẽ qua D1, U và D4, năng lượng được đưa trả về nguồn, dòng qua phần ứng giảm. * Trong khoảng 3: S1 tắt, S2 và S4 được kích dẫn, khi đó dòng qua phần ứng khép mạch qua S2 và D4, dòng qua phần ứng tăng. * Trong khoảng 4: S1 và S4 được kích dẫn, S2 tắt,dòng phần ứng chảy qua D1, U và D4,năng lượng phần._.