MỤC LỤC Trang

Trang bìa phụ .. Lời cam đoan ... Mục lục .

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt . Danh mục các bảng .

Danh mục các hình vẽ, đồ thị .

Mở đầu.. 1

Chương 1- TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BIẾN TẦN -

ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU 3

1.1. Các hệ thống truyền động điện dùng động cơ xoay chiều .... 3

1.1.1. Giới thiệu chung . 3

1.1.2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 4

1.1.3. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ ..... 5

1.1.4. Hệ thống điều tốc biến tần - động cơ xoay chiều ... 6

1.2. Sơ lược về các bộ biến tần dùng dụng cụ bán dẫn công suất .. 8

1.2.1. Biến tần trực tiếp (xoay chiều - xoay chiều) .... 8

1.2.2. Bộ biến tần gián tiếp .. 10

1.3. Biến tần bốn góc phần tư . 16

1.3.1. Các tồn tại của các bộ biến tần thông thường 16

1.3.2. Biến tần bốn góc phần tư (biến tần 4Q) .. 19

Chương 2 - NGHIÊN CỨU CHỈNH LƯU PWM 21

2.1.Khái quát về chỉnh lưu PWM .. 21

2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của biến tần nguồn áp bốn góc phần

tư dùng chỉnh lưu PWM . 23

2.3. Mô tả toán học chỉnh lưu PWM .. 26

2.3.1. Mô tả điện áp đầu vào chỉnh lưu PWM

27

2.3.2. Mô tả toán học chỉnh lưu PWM trong hệ tọa độ 3 pha .

28

2.3.3. Mô tả toán học chỉnh lưu PWM trong hệ tọa độ cố định  -  .

29

2.3.4. Mô tả toán học chỉnh lưu PWM trên hệ tọa độ quay d – q

30

2.3.5. Tính toán công suất chỉnh lưu PWM .

31

2.4. Phạm vi và giới hạn tham số của chỉnh lưu PWM ....

32

2.4.1. Giới hạn cực tiểu của điện áp một chiều ..

32

2.4.2. Giới hạn giá trị điện áp trên điện cảm ..

32

2.5. Ước lượng các đại lượng vector cơ bản ....

34

2.5.1. Ước lượng vector điện áp đầu vào .

35

2.5.2. Ước lượng vector từ thông ảo ...

35

2.6. Phương pháp điều khiển chỉnh lưu PWM ...

39

2.7. Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM định hướng theo vector điện áp 40

2.7.1. Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM định hướng theo vector điện áp

dựa vào dòng điện (VOC) 40

2.7.2. Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM theo VFOC .... 42

2.8. Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM theo phương pháp trực tiếp

công suất DPC . 43

2.8.1. Ước lượng công suất theo vector điện áp .. 45

2.8.2. Ước lượng công suất theo vector từ thông ảo 46

2.8.3. Đặc điểm cơ bản của điều khiển trực tiếp công suất DPC cho chỉnh

lưu PWM . 47

2.8.4. Bộ điều khiển công suất ... 48

2.8.5. Lựa chọn phân vùng vector và bảng đóng cắt. 50

2.8.6. Tổ hợp vector điện áp 51

Chương 3 - XÂY DỰNG CẤU TRÖC ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU VÀ

CẤU TRÖC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BIẾN TẦN 4Q - 53

ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ

3.1. Giới thiệu chung động cơ đồng bộ .. 53

3.1.1. Khái quát chung.. 53

3.1.2. Động cơ đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu. 54

3.2. Mô hình toán học của động cơ đồng bộ. 55

3.2.1. Mô hình toán học của động cơ đồng bộ kích từ dây quấn 55

3.2.2. Mô tả toán học động cơ đồng bộ kích từ NCVC 59

3.3. Cấu trúc điều khiển hệ truyền động biến tần động cơ đồng bộ 60

3.3.1. Lựa chọn phương pháp điều khiển nghịch lưu 60

3.3.1.1. Giới thiệu các loại cấu trúc 60

3.3.1.2. Lựa chọn phương pháp điều khiển nghịch lưu.. 63

3.3.2. Xây dựng cấu trúc điều khiển hệ truyền động 64

3.3.2.1. Sơ đồ khối hệ điều khiển 64

3.3.2.2. Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu 65

3.3.3. Cấu trúc điều khiển nghịch lưu.. 67

Chương 4 - MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 70

4.1. Mô phỏng đặc tính làm việc của chỉnh lưu PWM . 70

4.1.1. Xây dựng chương trình mô phỏng chỉnh lưu PWM

70

4.1.2. Các kết quả mô phỏng chỉnh lưu PWM

72

4.2. Mô phỏng hệ truyền động biến tần 4Q - Động cơ đồng bộ..

73

4.2.1. Xây dựng sơ đồ mô phỏng hệ truyền động trong phần mềm Matlab

73

4.2.2. Kết quả mô phỏng . 78

4.3. Kết luận

82

Kết luận và kiến nghị .

83

Tài liệu tham khảo ..

84

MỞ ĐẦU

Trong những năm cuối của thế kỷ XX, sự phát triển của điện tử công suất đã dẫn tới sự phát triển mạnh mẽ của các hệ truyền động điện xoay chiều và nó dần thay thế một phần lớn hệ thống truyền động điện một chiều. Vì hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều bằng phương pháp thay đổi tần số nguồn cấp cho mạch stator có nhiều ưu điểm so với hệ truyền động điện dùng động cơ một chiều.

Tuy nhiên, các bộ biến tần gián tiếp thông dụng trong các hệ truyền động điện xoay chiều thường sử dụng bộ chỉnh lưu điốt và do vậy không có khả năng trả năng lượng về lưới. Vấn đề hãm trong các hệ truyền động như vậy được thực hiện bởi việc sử dụng điện trở tiêu tán năng lượng. Vì vậy, trong các hệ thống truyền động điện mà động cơ thường làm việc ở chế độ hãm thì việc tiêu tán năng lượng trên điện trở sẽ gây ra lãng phí rất lớn. Để tiết kiệm năng lượng, tăng chất lượng điều chỉnh cần phải thiết kế bộ biến tần đảm bảo cho phép động cơ làm việc được ở các trạng thái hãm khác nhau mà đặc biệt là hãm tái sinh. Biến tần như vậy được gọi là biến tần 4 góc phần tư (biến tần 4Q).

Được sự hướng dẫn của thầy giáo TS.Trần Xuân Minh - Trưởng Khoa Điện Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp - Thái Nguyên, tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài luận văn tốt nghiệp là “Nghiên cứu hệ truyền động điện biến tần 4 góc phần tư - Động cơ

đồng bộ”.

Kết cấu của luận văn gồm:

Chương 1: Tổng quan về hệ truyền động biến tần - động cơ xoay chiều.

Chương 2: Nghiên cứu về chỉnh lưu PWM.

Chương 3: Xây dựng cấu trúc điều khiển nghịch lưu và cấu trúc hệ truyền động

biến tần 4Q - động cơ đồng bộ.

Chương 4: Mô phỏng hệ thống. Kết luận và kiến nghị.

Đề tài đã được hoàn thành, ngoài sự nỗ lực của bản thân còn có sự chỉ bảo, giúp đỡ động viên của các thầy cô giáo, gia đình, bạn bè và đồng nghiệp. Tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo TS.Trần Xuân Minh, người đã luôn quan tâm động viên, khích lệ và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

Các vấn đề được đề cập đến trong quyển luận văn này chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót, tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ các thầy cô giáo và các bạn

đồng nghiệp.

Xin trân trọng cảm ơn!