Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Biến Tần Đa Bậc

LỜI MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1. Vị trí biến tần trong công nghiệp

1.2. Biến tần đa bậc

1.3. Vấn đề điện áp common mode (C.M)

1.4. Những vấn đề sẽ khai triển trong luận văn

2. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỒNG CƠ KĐB - BIẾN TẦN ĐA BẬC

2.1. Giới thiệu

2.2. Các nguyên tắc điều khiển tốc độ động cơ điện trong hệ truyền động đồng động cơ KĐB - biến tần đa bậc

2.3. Cấu trúc biến tần đa bậc

2.3.1. Cấu trúc nghịch lưu dạng Cascade

2.3.2. Cấu trúc nghịch lưu chứa cặp diode kép

2.3.3. Cấu trúc phối hợp

2.3.4. Cấu trúc dùng tụ điện thay đổi

2.3.5. Nhận xét về các dạng só nghịch lưu đa bậc

2.4. Phương pháp điều chế vector không gian cho biến tần đa bậc

2.4.1. Giản đồ vector điện áp bộ biến tần ba bậc

2.4.2. Giản đồ vector điện áp bộ nghịch lưu năm bậc

2.5. Phương Pháp Điều Chế Độ Rộng Xung Dùng Sóng Mang (Carrier based PWM)

2.5.1. Các dạng sóng mang dùng trong kỹ thuật điều chế PWM

3. CHƯƠNG 3: VẤN ĐỀ COMMON MODE TRONG HỆ TRUYỀN ĐỘNG DÙNG BIẾN TẦN

3.1. Mạch common mode trong hệ truyền động biến tần động cơ

3.2. Các thông số điện ảnh hưởng đến độ bào mòn ở đỡ

3.3. Tác động của việc nối đất nguồn cung cấp lên điện áp common mode

3.4. Triệt giảm common mode thông qua việc lắp thêm tụ điện ngoài vào bộ biến tần

3.5. Phương thức thực hiện

3.6. Kiểm chứng qua thực nghiệm

3.7. Những nhận định về triệt giảm C.M thông qua việc lắp thêm tụ điện ngoài vào bộ biến tần

4. CHƯƠNG 4: BIỆN PHÁP XỬ LÝ COMMON MODE CỰC TIỂU TRONG BIẾN TẦN ĐA BẬC

4.1. Giới thiệu các phương án

4.2. Triệt bỏ hoàn toàn điện áp common mode

4.3. Triệt bỏ một phần điện áp common mode

4.4. Hệ thống chỉnh lưu cầu – nghịch lưu NPC

4.5. Chiến lược giảm điện áp C. Thực nghiệm

4.6. Kết luận

5. CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG PHƯƠNG THỨC TRIỆT GIẢM COMMON MODE TỐI ƯU, MÔ PHỎNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

5.1. Giới thiệu phương án

5.2. Kỹ thuật triệt giảm common mode phối hợp giữa SVPWM và CPWM

5.3. Khoái Tạo Tín Hiệu kích hoạt (Active Signal Generator)

5.4. Khoái Tạo Hàm Offset (Offset Generator)

5.5. Mô phỏng hệ truyền động với common mode cực tiểu

5.6. Lựa chọn mạch động lực

5.7. Mô phỏng hệ truyền động

5.8. Khoái xác định các cực trở

5.9. Khoái Giới Hạn giá trị offset

5.10. Khoái Hàm Vr 0,ref

5.11. Khoái định tỉ lệ thời gian đóng cắt K1, K2, K3

5.12. Khoái Tính Toán Tạo Voffset

5.13. Khoái Tính Common mode cực tiểu

5.14. Đánh giá kết quả mô phỏng - kết luận

6. CHƯƠNG 6: HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ ĐIỀU KHIỂN DỰA THEO TỪ THÔNG ROTOR

6.1. Giới thiệu phương thức điều khiển dựa theo từ thông

6.2. So sánh với các phương thức điều khiển thông dụng

6.3. Thành lập mô hình các khối chức năng trong hệ điều khiển theo từ thông

6.4. Nguyên lý chung

6.5. Phép chuyển đổi tọa độ

6.5.1. Chuyển đổi qua lại giữa hệ trục (a,b,c) ↔ (α-β)

6.5.2. Chuyển đổi qua lại giữa hệ trục (d,q) ↔ (α-β)

6.6. Ước lượng từ thông rotor

6.7. Mạch phân ly

6.8. Xác định hàm từ thông yêu cầu

6.9. Tính toán thông số cho các khối

6.9.1. Khối ước tính từ thông rotor

6.9.2. Khối chuyển đổi hệ trục tọa độ

6.9.3. Khối xác định giá trị từ thông và tốc độ yêu cầu

6.9.4. Khối phân ly các thành phần điều khiển

6.10. Mô phỏng hệ truyền động

6.10.1. Thiết lập sơ đồ mạch trong PSIM

6.10.2. Khối ước lượng từ thông rotor

6.10.3. Khối phân ly hai thành phần điều khiển

6.10.4. Các khối chuyển đổi

6.10.5. Mạch thay đổi chế độ tải

6.10.6. Mô phỏng hệ truyền động

6.10.7. Đánh giá kết quả mô phỏng - kết luận

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Giới thiệu về động cơ không đồng bộ và biến tần

Động cơ không đồng bộ là một trong những loại động cơ điện phổ biến nhất trong công nghiệp. Chúng được sử dụng rộng rãi nhờ vào tính năng đơn giản, độ bền cao và chi phí bảo trì thấp. Biến tần là thiết bị quan trọng trong việc điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ. Biến tần đa bậc cho phép điều chỉnh điện áp và tần số cung cấp cho động cơ, từ đó thay đổi tốc độ quay của động cơ một cách linh hoạt. Việc sử dụng biến tần không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn nâng cao hiệu suất làm việc của hệ thống. Theo nghiên cứu, việc điều khiển tốc độ động cơ bằng biến tần đa bậc có thể giảm thiểu tổn thất năng lượng lên đến 30%.

1.1. Vai trò của biến tần trong công nghiệp

Biến tần đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ. Chúng cho phép điều chỉnh tốc độ quay của động cơ theo yêu cầu của quá trình sản xuất. Việc điều khiển tốc độ động cơ không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn giảm thiểu chi phí vận hành. Biến tần đa bậc, với khả năng điều chỉnh điện áp và tần số, giúp cải thiện hiệu suất làm việc của động cơ. Hệ thống điều khiển này cũng giúp giảm thiểu tiếng ồn và rung động, tạo ra môi trường làm việc an toàn hơn cho công nhân.

II. Công nghệ điều khiển tốc độ động cơ

Công nghệ điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ đã phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây. Các phương pháp điều khiển hiện đại như điều khiển vector và điều khiển PWM (Pulse Width Modulation) đã được áp dụng rộng rãi. Điều này cho phép người dùng có thể điều chỉnh tốc độ động cơ một cách chính xác và hiệu quả. Hệ thống điều khiển này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu tổn thất năng lượng. Việc sử dụng cảm biến tốc độ trong hệ thống điều khiển cũng giúp nâng cao độ chính xác trong việc điều chỉnh tốc độ động cơ.

2.1. Các phương pháp điều khiển

Có nhiều phương pháp điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ, trong đó điều khiển vector và PWM là hai phương pháp phổ biến nhất. Điều khiển vector cho phép điều chỉnh mô men và tốc độ một cách độc lập, giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ. Trong khi đó, PWM giúp điều chỉnh điện áp cung cấp cho động cơ, từ đó thay đổi tốc độ quay một cách linh hoạt. Việc áp dụng các phương pháp này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn nâng cao độ bền của động cơ.

III. Vấn đề điện áp common mode trong hệ thống

Điện áp common mode là một trong những vấn đề quan trọng cần được giải quyết trong hệ thống điều khiển động cơ không đồng bộ. Điện áp này có thể gây ra các hiện tượng không mong muốn như nhiễu điện từ và tổn thất năng lượng. Việc giảm thiểu điện áp common mode không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống mà còn bảo vệ các thiết bị điện tử nhạy cảm. Các phương pháp như sử dụng bộ lọc và thiết kế mạch điều khiển hợp lý đã được nghiên cứu và áp dụng để giảm thiểu vấn đề này.

3.1. Tác động của điện áp common mode

Điện áp common mode có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực đến hiệu suất của hệ thống điều khiển động cơ. Nó có thể làm giảm độ tin cậy của các thiết bị điện tử và gây ra các hiện tượng nhiễu điện từ. Việc kiểm soát điện áp common mode là rất cần thiết để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các biện pháp giảm thiểu điện áp common mode có thể cải thiện hiệu suất của hệ thống lên đến 20%.

IV. Kết luận

Việc điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ bằng biến tần đa bậc là một giải pháp hiệu quả trong công nghiệp hiện đại. Công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn nâng cao hiệu suất làm việc của hệ thống. Các vấn đề liên quan đến điện áp common mode cần được chú trọng để đảm bảo hoạt động ổn định và bền bỉ của hệ thống. Tương lai của công nghệ điều khiển động cơ sẽ tiếp tục phát triển với nhiều cải tiến mới, hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho ngành công nghiệp.

Luận Văn Thạc Sĩ Về Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Sử Dụng Biến Tần Đa Bậc