Tải bản đầy đủ

Giao trinh bai tap chuong05 nhap mon dktm

CHƯƠNG 7

ĐIỀU KHIỂN ĐCƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

VII.1 CÁC KHÁI NIỆM VỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN:
1. Các khái niệm căn bản:
- Truyền động điện: (TTĐ) là hệ thống (HT) biến đổi điện năng thành cơ năng cung
cấp cho các máy móc công nghiệp, là HT cung cấp sức kéo bằng điện (tiếng Anh gọi là electric
drive). Truyền động điện còn có nghiã là nối trục bằng điện theo sơ đồ sau:
Cơ (nguồn) --> [Máy phát điện] --> Điện --> [dây dẫn] --> [Đcơ điện] --> Cơ (tải)
Sơ đồ này có thể gặp trong các phương tiện vận tải (tàu biển, xe lửa) và nhất là các máy
móc cần nhiều trục quay có phối hợp tốc độ với nhau.
- Đặc tính cơ, mặt phẳng đặc tính cơ và điểm làm việc: Cũng như các bộ biến đổi
(BBĐ) của điện tử công suất, BBĐ điện cơ cũng có hai biến trạng thái chính: Momen M và tốc
độ ω. Với một bộ thông số của hệ thống (hay động cơ), ta có một quan hệ M(ω) gọi là đặc tính
cơ của động cơ và với một tải cụ thể, ta có quan hệ momen cản chuyển động theo tốc độ Mc(ω)
gọi là đặc tính cơ phụ tải. Đặc tính cơ được vẽ trong mặt phảng pha M, ω được gọi là mặt
phẳng đặc tính cơ (tương tự như mặt phẳng tải UO,IO của điện tử công suất) chia làm 4 phần tư
đánh số từ I đến IV. Điểm làm việc của động cơ là một điểm (M,ω) trên đặc tính cơ, cho biết
qua hệ giữa hai thông số này ở một thời điểm.
- Phương trình căn bản TĐĐ và chuyển động: Khi các trục nối cứng và giả sử không

có ma sát nhớt (ma sát tỉ lệ tốc độ), ta có phương trình căn bản của chuyển động cho hệ thống
có thông số tập trung và không đàn hồi
ω
(phương trình 2 Newton cho chuyển động
M
c
quay):
M
ωo

dw

M đ = M − MC = J
dt

A

0

Mđ gọi là momen động của chuyển động quay,
J là momen quán tính toàn HT qui đổi về trục
động cơ.
dω /dt được gọi là gia tốc chuyển động.
Từ có thể suy ra các trạng thái của
đcơ:

B
II

I
1

III

M

0
IV

M > MC: đcơ tăng tốc, M < MC: đcơ giảm tốc

M = MC: đcơ không đổi tốc độ hay còn gọi là
s
có điểm làm việc xác lập. Đây chính là giao
Hình VII.1.1 Đặc tính cơ động cơ KĐB và
điểm của đặc tính cơ động cơ và phụ tải.
các điểm làm việc
Điểm làm việc xác lập này được gọi là ổn đònh (tónh) hay cân bằng (bền) khi có ngoại
lực hay nhiễu làm điểm làm việc thay đổi thì Mđ /Δω < 0. Khi đó HT sẽ có gia tốc chuyển
động theo chiều trở về điểm làm việc cũ.

Trang 1/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


Ví dụ: Hình VII.1.1 cho ta đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc và đặc
tính cơ phụ tải của nó có trò số không đổi (Momen cản hằng số). Ở tốc độ đồng bộ, momen động
cơ bằng 0. A là điểm làm việc ổn đònh và B là điểm làm việc không ổn đònh tónh.
- Đặc tính cơ một số phụ tải thông dụng:
Có thể biểu diển đặc tính các tải thông dụng dưới dạng MC = k.wn
k là hằng số, w là tốc độ quay, n là thông số
phụ thuộc vào loại tải:
n = 0: Moment tải là hằng số, gặp ở các tải
dạng ma sát, máy cắt gọt kim loại, nâng vật nặng,
máy bơm piston. Là loại tải thông dụng nhất.
tốc độ

n = 1: Tải dạng máy phát điện, momen tỉ lệ

n ≥ 1: Momen cản tăng nhanh hơn tỉ lệ theo
tốc độ. Gặp ở các dạng máy bơm ly tâm, các loại
quạt thông gió.
Có hai nhóm tải: tải phản kháng khi momen Hình VII.1.2 Các loại tải: Momen hằng
tải luôn cản trở, ngược chiều chuyển động và tải thế (1: thế năng), (2: phản kháng); Tải máy
năng khi momen phụ tải không phụ thuộc chiều. Ta phát (3) và tải quạt gió (4)
gặp tải thế năng khi nâng hạ vật nặng.
2. Hàm truyền động cơ DC và BBĐ:
- Hàm truyền động cơ: Khi dòng điện tải là liên tục, hàm truyền động cơ DC kích từ độc
lập được xây dựng từ các pt sau
U = E + R⋅I + L

R
L

U
E

dI

dt

Ce = k .φ



M = Ce ⋅ I = k .φ ⋅ I
E = Ce ⋅ ω
Hình VII.1.3

Trong đó:
U: Điện áp phần ứng động cơ.
E, I: sức điện động, dòng điện phần ứng của động cơ. I được viết in hoa để chỉ giá trò trung bình.
R: điện trở tương đương của các sụt áp trên phần ứng, L: tự cảm mạch điện phần ứng,
Tđt = L/R gọi là hằng số thời gian điện từ

ε: Phản ứng phần ứng của động cơ, luôn được bỏ qua khi khảo sát truyền động điện.
Ce: Hằng số điện từ của động cơ một chiều, tỉ lệ (hệ số k) vào từ thông φ của cuộn kích từ.
M: momen động cơ, ở chế độ xác lập bằng momen cản trên trục.

ω: tốc độ, tính bằng rad/giây.
Trong chế độ xác lập, dòng trung bình không đổi, suy ra:
Trang 2/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


w=

1
1
1
M
(U − R ⋅ I ) hay w = (U − R ⋅ I ) = (U − R )
Ce
k.φ
k.φ
k.φ

Đây là phương trình đặc tính cơ động cơ một chiều.
Nếu dòng tải gián đoạn, ta không có quá độ điện từ vì dòng điện tải là những xung có
dạng không đổi, đạt chế độ tựa xác lập ngay sau khi thay đổi xung điều khiển: Tđt = 0
Ví dụ: tính thông số động cơ một chiều từ các số liệu sau:
m = 220V, Iđm = 50A, Pđm = 9.1kW, tốc độ đònh mức 1500 vòng/phút.
Giải:
Công suất động cơ tiêu thụ:Pin = 220*50 = 11kWû
wđm = (nđm*2π/60 = 157 rad/s
Mđm = Pđm/ wđm = 57.93 Nm; Ce = M/I = 1.158; m = wđm*Ce =181.9V
=> R = (m – m)/Iđm = (220- 181.9)/50 = 0.762 ohm => ΔPR = R.Iđm.Iđm = 1900 W
Kiểm tra lại:
Pin = Pđm + ΔPR . Các tính toán hoàn toàn phù hợp với nhau nhưng không đúng với thực
tế vì đã cho các tổn hao khác của động cơ như tổn hao trong lõi sắt và ma sát, quạt làm mát bằng
không.
Đúng ra, M cung cấp trên trục của động cơ lớn hơn tính toán trên vì Pđm và Mđm tương
ứng là công suất, momen sử dụng được trên trục động cơ. Do đó điện trở mạch phần ứng R sẽ bé
hơn giá trò đã tính.
Tính lại:
Tổn hao công suất toàn phần: ΔP = Pin - Pđm = 1900 W. Giả sử tổn hao điện trở mạch
phần ứng bằng ½ tổn hao công suất toàn phần, suy ra ΔPR = 950 W => R = ΔPR /(Iđm.Iđm)
=> E =m – R.Iđm => Ce = E/wđm và M = Ce.Iđm > Pđm/wđm.
Với cách tính này, ta đã tách tổn hao trong động cơ thành hai phần: tổn hao thay đổi theo
dòng điện ΔPR và tổn hao không đổi bằng ½ tổn hao công suất cực đại, thể hiện bằng một
momen cản có thể xem như không đổi ở điện áp đònh mức (ở tốc độ cơ bản), bao gồm ma sat, lực
cản của gió, tổn hao trong lõi sắt. Tỉ lệ ½ là gần đúng nhưng thường được sử dụng khi không
biết điện trở mạch phần ứng.
- Hàm truyền BBĐ: Một cách gần đúng, tất cả BBĐ luôn có dạng một khâu trễ vì ngỏ ra
của nó không thể thay đổi giữa hai lần phát xung điều khiển. Hàm truyền BBĐ có thể được
tuyến tính hóa thành khâu quán tính như dạng sau:

H ( s ) = K BD .e −TBD 

K BD
trong đó
1 + sTBD

KBĐ là tỉ số trung bình áp ra VO trên áp điều khiển K ở ngỏ vào mạch điều khiểnBBĐ.
KBĐ xác đònh từ sơ đồ phát xung điều khiển để tạo ra dạng áp trên tải tương ứng. KBĐ thay đổi
theo chế độ tải và mạch phát xung. Như đã khảo sát, để có KBĐ không bò ảnh hưởng bởi tải,
BBĐ cần làm việc ở dòng liên tục.
TBĐ làhằng số thời gian, tính bằng trung bình của chu kỳ phát xung điều khiển (thời gian
của hai xung liên tiếp).
Ví dụ: TBĐ của BBĐ áp DC là chu kỳ T của sơ đồ điều rộng xung. Khi các ngắt điện là
transistor, có tần số làm việc từ vài kHz đến hàng trăm kHz, ta có thể xem BBĐ là bộ khuếch đại
không quán tính vì thời gian trễ TBĐ lúc này rất bé so với quán tính của động cơ.
Trang 3/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


3. Đặc tính điều chỉnh của TĐĐ:
Khi điều chỉnh thông số phần điện, đặc tính cơ của động cơ thay đổi, quỹ đạo các điểm
làm việc để động cơ cung cấp momen cực đại mà không hư hỏng (Mcp) được gọi làđặc tính
điều chỉnh của động cơ. Đặc tính điều chỉnh có thể hiểu đơn giản là momen cho phép Mcp(ω),
hay công suất cho phép Pcp(ω) của động cơ khi điều chỉnh tốc độ. Đặc tính điều chỉnh giúp ta
chọn loại tải để tận dụng khả năng động cơ ứng một phương án điều khiển hay tìm ra phương
án điều khiển thích hợp với một loại tải cho trước.
Các giới hạn của động cơ dùng để tính đặc tính điều chỉnh:
Áp, dòng, tổn hao của động cơ U, I, ΔP không được vượt qua giá trò cho phép, có thể lấy
trò số đònh mức m, Iđm, ΔPđm nếu điều kiện làm việc của động cơ là đònh mức. Tương tự,
dòng kích từ ikt hay từ thông φ không được lớn hơn các giá trò đònh mức Iktđm, φđm . Chỉ số đm
tương ứng từ “đònh mức”.
Ví dụ: Tính đặc tính điều chỉnh động cơ một
chiều kích từ độc lập:
Khi điều khiển áp phần ứng (U < m), từ
thông được giữ đònh mức, bằng φđm không đổi:
=> Mcp = K.φđm.Iđm = hằng số . Vậy điều
khiển áp phần ứng động cơ DC có đặc tính điều
chỉnh là momen hằng số hay công suất tăng tỉ lệ
tốc độ, thích hợp với tải có MC không đổi.
Khi điều khiển từ thông (φ <φđm), áp phần ứng Hình VII.1.4: Đặc tính điều chỉnh động cơ một
giữ không đổi, bằng m. Công suất cho phép
chiều kích từ độc lập
Pcp = m Iđm = hằng số, tương ứng với công suất động cơ không đổi hay momen giảm tỉ lệ
nghòch với sự tăng của tốc độ do giảm từ thông. Do đó giảm từ thông động cơ một chiều thích
hợp cho truyền động máy tiện khi tiện tinh, có lượng ăn dao nhỏ, cần tốc độ quay lớn để đảm bảo
độ bóng và năng suất. Giảm từ thông còn được dùng cho các chuyển động không tải tốc độ cao.
Hình VII.1.4 cho ta đặc tính điều chỉnh của động cơ một chiều ứng với hai vùng điều
khiển trên, phân biệt bằng tốc độ cơ bản wcb, ứng với trường hợp làm việc với cả m và φđm.
4. Chế độ hãm của TĐĐ:
a. Khái niệm về chế độ hãm: Máy điện quay được gọi là động cơ khi biến đổi điện năng
ra cơ năng. Như vậy động cơ điện vẫn là một bộ biến đổi điện – cơ thuận nghòch. Hai trục tọa
độ M, ω chia mặt phẳng đặc tính cơ ra làm 4 phần tương ứng với hai chế độ làm việc của động
cơ:
Phần tư I và III có momen M cùng chiều tốc độ ω, P = M.ω > 0, động cơ làm việc ở
chế độ kéo (drive), là chế độ nó được thiết kế.
Phần tư II và IV có momen M ngược chiều tốc độ ω gọi là momen hãm, P = M.ω < 0,
động cơ đã chuyển chế độ làm việc thành máy phát: Cơ năng --> điện năng.
Vậy chế độ hãm của động cơ xuất hiện khi momen ngược chiều chuyển động hay động
cơ biến thành máy phát. Nhận xét để hoạt động ở chế độ hãm, động cơ cần có nguồn cơ năng,
Trang 4/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


ví dụ đang được một động cơ khác kéo hay hệ thống đang có năng lượng tích trữ dạng động
năng hay thế năng cần tiêu tán.
Các chế độ hãm:
Quan sát động cơ DC làm việc với nguồn áp, đặc tính cơ là đường thẳng phương trình
trên hình VII.1.5.

ω
hã m
tá i sinh
wo

+

độ ng cơ

hã m
độ ng nă ng
II

I

III

IV

M
hã m
ngượ c

Hình VII.1.5: Đặc tính cơ của động cơ DC kích từ độc lập

Io

+

Io

U

U

_

_

Hãm tái sinh

Hãm ngược

Khi w > wO (= U/Ce là tốc độ không tải lý tưởng), điểm làm việc di chuyển sang phần
tư thứ II: ta có chế độ hãm tái sinh (regenerative braking). Khi đó E = Ce .w > U, dòng điện
đảo chiều, động cơ biến thành máy phát trả năng lượng về nguồn.
Khi w < 0 , động cơ đảo chiều quay, điểm làm việc di chuyển sang phần tư thứ IV: ta
có chế độ hãm ngược. Khi đó E = Ce .w < 0 cùng chiều với áp nguồn làm dòng điện tăng cao
ứng với moment hãm lớn. Trường hợp này xảy ra khi ta đóng nguồn theo chiều ngược lại một
động cơ đang quay, động cơ sẽ hãm rất nhanh trước khi khởi động theo chiều ngược lại. Tên gọi
hãm ngược là do lực hãm xuất hiện khi ta yêu cầu động cơ quay ngược chiều hiện tại.
Khi U = 0 , động cơ biến thành máy
phát, dòng điện I = – E/R đảo chiều làm cho
momen M = Ce .I < 0 : điểm làm việc di
chuyển sang phần tư thứ II, ta có chế độ hãm
động năng (dynamic braking). Khi đó, cơ năng
biến thành điện năng tiêu tán trên điện trở của
mạch. Chế độ hãm này được gọi là động năng
vì thường được dùng để hãm dừng động cơ
đang quay, năng lượng hãm chính là động
năng của chuyển động.

ω

M

Hình VII.1.6: Quỷ đạo pha khi hãm dừng dùng
điện trở (hãm động năng).

Ví dụ: (hình VII.1.6)ø Để dừng nhanh động cơ DC, người ta có thể ngắt nguồn, nối tắt phần ứng
bằng một R nhỏ. Động cơ biến thành máy phát, dòng điện đảo chiều tạo ra momen hãm và động
năng HT sẽ tiêu tán trong mạch phần ứng, phương trình đặc tính cơ động cơ khi hãm là:
R
ω=−
M Momen hãm giảm nhanh khi tốc độ về không (hình VII.1.4c).
2
( kφ )
- Ứng dụng chế độ hãm trong truyền động điện: Động cơ điện làm việc ở chế độ hãm
Trang 5/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


trong hai trường hợp:
* Hãm dừng động cơ đang quay hay giảm tốc độ: Để dừng hay giảm tốc nhanh động cơ
đang quay ở tốc độ cao, động năng của bộ phận chuyển động cần được tiêu hao. Chế độ hãm
cho phép biến đổi cơ năng này thành điện năng tương ứng với momen hãm, chỉ tồn tại trong
quá trình quá độ.
* Hãm động cơ bò kéo do một ngoại lực, ví dụ như hạ tải thế năng hay xả cuộn giấy hay
tôn. Lực hãm của động cơ cân bằng lực kéo làm hệ thống chuyển động đều. Khi đó động cơ
làm việc như máy phát, biến đổi cơ năng thành điện năng.
b. Chế độ hãm tái sinh của hệ thống truyền động BBĐ động cơ:
Để giúp động cơ làm việc ở chế
+
D1
độ hãm, BBĐ cần có khả năng nghòch lưu
S1
(đão chiều dòng điện hay tổng quát hơn
io
là chiều truyền năng lượng) để chuyển
U
năng lượng điện từ tải về nguồn. Như vậy
Uo
không phải BBĐ nào cũng có khả năng
D2
_
S2
này, ví dụ như các bộ biến đổi sau không
thể nghòch lưu: Chỉnh lưu điều khiển pha
điều khiển không hoàn toàn (chỉnh lưu Hình VII.1.7a: Điều khiển động cơ một chiều dùng
SCR + D), BBĐ áp DC sơ đồ 1 phần tư (1 BBĐ áp DC làm việc 2 phần tư
quadrant) mặt phẳng tải.
BBĐ áp DC sơ đồ 2 phần tư cho
phép hãm tái sinh động cơ DC dễ dàng vì
nó làm việc được ở phầøn tư I và II:
UO > 0 và IO có thể đảo chiều (hình
VII.1.7a). Chỉ cần giảm trung bình áp ra
UO nhỏ hơn sức điện động E của động cơ,
dòng tải IO = (UO – E) / R đảo chiều,
M < 0 đưa động cơ vào chế độ hãm.

w
w1

A

Ví dụ1: (hình VII.1.7b) Điều khiển hãm
M
dừng xe điện chạy bằng BBĐ hai phần tư
Mc
và nguồn accu. Giã sử xe đang chạy với
tốc độ w1 (điểm A) và ta muốn dừng Hình VII.1.7b: Quỷ đạo pha khi hãm hãm tái sinh
nhanh. Có thể ngắt điện động cơ và sử BBĐ hai phần tư bằng cách giảm dần UO về 0.
dụng thắng cơ khí , khi đó động năng chủ
yếu biến thành nhiệt do ma sát. Nhưng nếu
ta giảm dần áp ra UO của BBĐ, dòng điện IO sẽ đảo chiều, động cơ biến thành máy phát và BBĐ
sẽ làm việc trong chế độ tăng áp, nạp năng lượng trở về accu. Vì thế phương pháp này được gọi
là hãm tái sinh.
Nếu BBĐ áp một chiều được cung cấp bằng bộ chỉnh lưu diod, ta cần có phương tiện tiêu
thụ năng lượng từ tải trả về vì bộ chỉnh lưu diod không chuyển tiếp năng lượng này về lưới (xem
sơ đồ hãm động năng bộ biến tần hình VII.1.8)
Trong khi đó, quy trình hãm ở động cơ DC dùng chỉnh lưu điều khiển pha phức tạp hơn
nhiều như sẽ trình bày trong các mục sau của chương này.
Trang 6/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


Đối với biến tần nguồn áp công suất trung bình và bé (hình VII.1.8), đầu vào thường là
chỉnh lưu diod nên BBĐ không trả năng lượng về lưới được nhưng bộ nghòch lưu nguồn áp lại
Chỉnh lưu Diod

Hình VII.1.8: Mạch động lực biến tần
có khâu trung gian DC và nghòch lưu
nguồn áp cho phép hãm động cơ.

Nghòch lưu nguồn áp
L

C

R

Q7

A

B

C

có đặc tính thuận nghòch. Khi tải bộ nghòch lưu là động cơ không đồng bộ làm việc trong trạng
thái hãm, cơ năng được biến thành điện năng và chỉ có thể tích trữ ở tụ lọc C. IGBT Q7 và điện
trở R có nhiệm vụ tiêu thụ năng lượng này để tránh quá áp mạch điện một chiều. Việc hãm
chuyển động bằng điện trong đó tiêu thụ điện năng (từ cơ năng biến thành) qua điện trở được
gọi là hãm động năng (dynamic braking). Ở biến tần công suất lớn, chỉnh lưu đầu vào phải có
khả năng làm việc ở phần tư thứ hai để trả năng lượng về lưới, ta có hãm tái sinh.
5. Các bài toán của TĐĐ:
- Điều khiển momen: Momen động cơ cần phải được điều khiển để kiểm soát quá trình
tăng, giảm tốc và trong rất nhiều trường hợp, ta cũng phải điều khiển momen trong chế độ xác
lập. Có thể kể:
* Vì momen tỉ lệ với dòng điện qua động cơ, việc bảo vệ quá tải cho động cơ
hay bộ biến đổi cũng chính là hạn chế momen không vượt quá giá trò cho phép khi làm
việc do sự cố hay khi lam việc bình thường (đặc tính máy xúc).
* Một số dạng tải yêu cầu làm việc ở momen hay lực kéo đặt trước, ví dụ như
các phương tiện vận tải do người lái không thể điều khiển tự động theo tốc độ, các cơ
cấu cuốn giấy hay sản phẩm dạng băng cần tốc độ quay thay đổi theo đường kính cuộn.
- Điều khiển tốc độ: Là bài toán quen thuộc, tốc độ luôn ảnh hưởng chất lượng và năng
suất của máy móc. Do đó điều chỉnh và ổn đònh tốc độ cho truyền động các máy móc công luôn
là bài toán căn bản của TĐĐ.
- Điều khiển vò trí: trong một số máy móc, ta cần điều khiển vò trí một bộ phận công tác
ví dụ như toạ độ điểm khoan, vò trí bốc dỡ tải trong cầu trục tự động (không người điều khiển),
buồng thang máy. Hai bài toán quan trọng của điều khiển vò trí là:
* Tác động nhanh: Tối thiểu thởi gian di chuyển. Bài toán này thường kết hợp
với các yêu cầu khác như hạn chế gia tốc, tốc độ.
* Dừng chính xác và hạn chế vọt lố: Đây là một yêu cầu dẫn đến giảm tính tác
động nhanh, theo đó động cơ phải di chuyển dần đến vò trí đích không vọt lố và giảm tối
thiểu sai số.
Bài toán điều khiển vò trí như vậy thường được giải quyết bằng cách chọn sơ đồ điều
khiển thích hợp và tính toán tín hiệu đặt theo quỹ đạo pha chuyển động tối ưu. Quỹ đạo pha
chuyển động tối ưu có thể mô tả đơn giản là hệ thống cần có đồ thò thích hợp cho tốc độ, gia
tốc khi khởi động, hoạt động và giảm tốc trước khi đến đích.
Ví dụ: Dùng Simulink để mô phỏng quá trình điều khiển vò trí khi hiệu chỉnh 3 vòng tối ưu
module khi tín hiệu đầu vào là hàm nấc và hàm dốc.
Trang 7/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


Momen, tốc độ, vò trí là ba biến trạng thái của hệ thống điều khiển vò trí và ta có thể sử
dụng điều khiển tọa độ. Khi đó, ta có thể điều khiển vò trí (vòng ngoài cùng) với momen, tốc độ
(các vòng trong) được giữ trong giới hạn đònh trước.
Ta giả sử hệ thống được hiệu chỉnh thành 3 vòng tối ưu đối xứng như hình VII.1.9 với giá
trò bảo hòa bằng ± 4 đơn vò.
+
Sum1

+
Sum2

1
10
Hiệu chỉnh M

P1

10

1

s

H3

H2

10s
H1
Mux

1
20
Hiệu chỉnh tốc độ

10
pmult([1 0],[0.5 1])(s)

10

P2

Auto-Scale
Graph

Gain1

Mux
Đặt 5.u(t)

+

2.5

Sum3

1
Hiệu chỉnh vò trí

Mô hình hiệu chỉnh 3 vòng tối ưu mo dule,
Giả sử đối tượng có 2 tích phân
P3
Các khâu bảo hòa ở +/- 4 đơn vò

Hình VII.1.9: Mô hình Simulink hiệu chỉnh 3 vòng tối ưu module.

Hình VII.1.10a: Kết quả khảo sát
mô hình với tín hiệu đặt hàm nấc.

Quá trình quá độ hàm nấc trình bày trên hình VII.1.10a. Ban đầu, do sai số vò trí quá lớn,
vòng vò trí bảo hòa: động cơ khởi động lên tốc độ không đổi bằng giá trò giới hạn. Quá độ tốc độ
có dạng bậc hai tới hạn như đã biết trước. Nhận xét momen chưa đạt giá trò giới hạn và chỉ xuất
hiện khi thay đổi tốc độ. Một nhận xét khác là hệ thống không có sai số vì đầu vào là hàm nấc,
giống như lý thuyết.
- Điều khiển theo bám (tùy động): Là một dạng điều khiển vò trí, khi vò trí đặt thay đổi
theo thời gian và như vậy động cơ cần phải tác động đủ nhanh để có thể bám theo.
Tiếp tục ví dụ hình VII.1.9, sử dụng tín hiệu đặt hình tam giác cho hàm nấc, nhận xét hiệu
chỉnh module không đạt yêu cầu bám theo hàm dốc (hình VII.1.10b). Như ta đã biết, để vô sai với
hàm dốc cần phải hiệu chỉnh tối ưu đối xứng. Có thể dựa vào sơ đồ khối hình VII.1.9 để hiệu
chỉnh PI khâu điều khiển vò trí để vòng ngoài cùng thành tối ưu đối xứng để kiểm tra.
Trong thực tế, ngoài phần hiệu chỉnh tọa độ, người ta còn đưa vào các phản hồi/hiệu
chỉnh song song để cải thiện đặc tính quá độ khi dùng mạch analog. Khi điều khiển số, thông số
Trang 8/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


PID sẽ được điều chỉnh tự động trong quá trình làm việc, thích hợp với trạng thái hệ thống và
chất lượng động học mong muốn trong từng giai đoạn.

Hình VII.1.10b: Kết quả khảo sát
mô hình với tín hiệu đặt hàm dốc

5.

Quá

trình

khởi

động:
Động cơ điện là một tải động: với cùng dòng điện, điện áp tăng theo tốc độ quay. Do đó
khi đóng trực tiếp vào lưới để khởi động, dòng qua động cơ luôn luôn lớn. Dòng điện này có thể
từ 5 đến 7 lần dòng đònh mức, có thể gây sụt áp làm ảnh hưởng các tải khác trong lưới điện.
Nhất là đối với tải động cơ, sụt áp lớn có thể khiến các động cơ này sụt tốc và tăng dòng. Vì
vậy khi công suất động cơ khá lớn hay ở các khu vực yêu cầu chất lượng điện năng cao, ngøi
ta cần có bộ khởi động. Khi đó dòng điện sẽ được giới hạn ở giá trò cho phép. Khi giảm dòng
khởi động, ta cần để ý đến momen khởi động , nó cần phải lớn hơn momen cản để HT có thể
tăng tốc.
Bộ khởi động còn có khả năng điều khiển momen động để hạn chế ứng suất trong các
phần tử chuyển động, nhằm tránh hư hỏng, tăng độ bền ví dụ như ở băng tải, thiết bò công
nghiệp giấy, in, vải... Điều này cũng tương đương với việc giới hạn gia tốc của chuyển động.
Trong các bộ khởi động chất lượng cao ta có thể đặt trước thời gian khởi động hay tăng
tốc (acceleration) tương ứng với một dạng đường cong tăng tốc chọn trước, có thể là hàm dốc
(RAMP) hay chữ S. Thời gian khởi động dài <=> gia tốc nhỏ hay momen động, ứng suất nhỏ.
Tương tự ta cũng có thể chọn thời gian và dạng của đường cong giảm tốc (deceleration).
VII.2 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU:
1. Điều khiển động cơ một chiều:

M

LƯỚI

Bộ Điều khiển

CKT

Động cơ
Trong công nghiệp, người ta thường
L
dùng chỉnh lưu điều khiển pha hay BBĐ áp một Hình VII.2.1.: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển động
chiều loại Forward để điều khiển động cơ một cơ một chiều
chiều.
Hình III.8.5.a cho ta sơ đồ khối của hệ thống điều khiển động cơ một chiều dùng bộ biến
đổi (bộ điều khiển động cơ hay bộ lái – driver). Cuộn kháng san bằng L có thể mắc nối tiếp
động cơ để làm phẳng dòng điện phần ứng. Động cơ một chiều thường là kích từ độc lập hay
kích từ nam châm vónh cữu (công suất bé) vì nó có thể giữ từ thông φ độc lập với điện áp phần
ứng. Với các hệ thống công suất lớn, động cơ một chiều có thể sử dụng loại hổn hợp. Khi đó,
cuộn dây nối tiếp có nhiệm vụ làm tăng từ thông φ và kết quả là momen M động cơ tăng

Trang 9/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


khi tải tăng, làm giảm sụt tốc.

w

Đã từ rất lâu, động cơ một chiều được
sử dụng trong các hệ truyền động tự động vì dể
điều khiển tốc độ và cung cấp momen lớn.
Công thức cho ta hai vùng điều
khiển tốc độ (hình VII.2.2):

φ

wo

- từ thông φ = φđm và giảm áp U < m
để có tốc độ dưới giá trò cơ bản.

0

U

I, M

- Giảm φ < φđm và giữ áp U = m để có Hình VII.2.2: Sơ đồ khối và đặc tính hệ thống điều
tốc độ lớn hơn cơ bản.
khiển tốc độ động cơ một chiều kích tứ độc lập dùng
Tốc độ cơ bản của động cơ xác đònh từ bộ biến đổi.
điều kiện làm việc đònh mức của nó.
Cách điều khiển này rất thích hợp với đa số tải công nghiệp là có momen không đổi
theo tốc độ. Khi làm việc ở tốc độ rất cao (tương ứng với giảm từ thông), momen động cơ giảm
phù hợp với chế độ di chuyển không tải hay gia công tinh với momen cản bé.
2. Hệ thống chỉnh lưu - động cơ một chiều:
Trong công nghiệp, ta thường gặp các bộ chỉnh lưu điều khiển pha dùng cho điều khiển
động cơ một chiều. Đây là BBĐ thích hợp nhất cho điều khiển động cơ một chiều trong công
nghiệp nhất là ở công suất lớn vì năng lượng điện được phân phối ở dạng xoay chiều và SCR
rẻ tiền hơn các loại linh kiện có điều khiển dòng điện lớn khác.
Để điều khiển động cơ, dạng sơ đồ cầu thường được chọn vì có thể nối trực tiếp vào lưới
điện, điều khiển không hoàn toàn (chỉnh lưu SCR+D) được sử dụng ở công suất trung bình và
nhỏ vì đơn giản, rẻ tiền. Với tải công suất lớn, chỉnh lưu cầu ba pha dùng SCR là thích hợp vì có
dòng điện nguồn đối xứng, nhấp nhô dòng áp tải bé.
a. Hàm truyền bộ chỉnh lưu và dạng áp đồng bộ – ảnh hưởng của dòng gián đoạn:
Áp dụng các tính chất chung của hàm truyền BBĐ (mục VII.1.2) cho sơ đồ chỉnh lưu, ta
có các nhận xét sau:
- Hằng số thời gian TBĐ của chỉnh lưu điều khiển pha bằng T/m (ms) với , m là số xung.
- Hệ số khuếch đại KBĐ = Uo/k thay đổi theo chế độ dòng tải và mạch phát xung.
Khi dòng tải liên tục KBĐ chỉ phụ thuộc mạch điều khiển. (Xem lại biểu thức của trung bình áp
ngỏ ra bộ chỉnh lưu trong chương III). Dạng áp đồng bộ cũng có ảnh hưởng lớn với KBĐ và đặc
tính bệ thống vì như đã khảo sát trong phần mạch phát xung kích SCR (mục III. ), nó xác đònh
quan hệ giữa k và góc điều khiển pha α.
Ảnh hưởng của dòng điện gián đoạn:
Từ hệ phương trình mô tả động cơ một chiều kích từ độc lập , hàm truyền động
cơ có hai thời hằng: Tđt của mạch phần ứng và thời hằng tương ứng với quán tính của phần
quay. Khi hệ thống làm việc ở dòng gián đoạn, dòng tải xác lập theo từng xung dòng (so sánh
hai hình III.1.2 và III.3.3). Suy ra mạch động lực không có quán tính điện từ Tđt = 0.
Điều này ảnh hưởng khá lớn đối với động học của hệ thống sử dụng chỉnh lưu điều
khiển pha: hàm truyền hiệu chỉnh HT khi dòng liên tục và gián đoạn là khác nhau. Khi cần chất
Trang 10/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


lượng động học cao, người ta sử dụng hai bộ hiệu chỉnh cho hai trường hợp dòng tải, dùng một
bộ kiểm tra dòng bằng không để chọn bộ hiệu chỉnh làm việc.
b. Chế độ hãm của động cơ một chiều khi làm việc với chỉnh lưu điều khiển pha: (Sự làm
việc 2 phần tư mặt phẳng đặc tính cơ của hệ thống chỉnh lưu - động cơ một chiều).
Ta đã biết bộ chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn có thể làm việc ở phần tư thứ I (tương
ứng với chế độ chỉnh lưu) và phần tư thứ IV (chế độ nghòch lưu) của mặt phẳng tải U,I. Hai chế
độ này của BBĐ cũng tương ứng với chế độ kéo (động cơ) và hãm của động cơ một chiều, Tuy
nhiên, động cơ một chiều lại làm việc ở phần tư thứ I và II của mặt phẳng đặc tính cơ. Do đó ta
cần phải đão cực tính của phần ứng (hay cuộn kích từ) để có các cực tính dòng, áp thích hợp.

Hình VII.2.3: Hãm và đảo chiều động cơ một chiều khi dùng contactor đảo chiều

Trong chế độ động cơ, HT làm việc ở phần tư thứ I (t1): VO, E > 0. Muốn hãm dừng một
động cơ đang quay, đầu tiên ta giảm VO bằng cách tăng α, để dòng qua động cơ giảm về 0 (t2).
Sau đó khóa xung kích SCR và đảo cực tính động cơ để chuẩn bò cho chế độ nghòch lưu. Để hạn
chế dòng qua BBĐ khi kích xung trở lại, ta tăng góc α đến giá trò max tương ứng với áp nghòch
lưu cực đại và giảm dần (t3). Khi trò số tuyệt đối |VO| bắt đầu bé hơn trò số tuyệt đối của sức
điện động |E| động cơ, dòng điện xuất hiện trở lại (t4) và ta có quá trình hãm. Góc kích α giảm
dần cùng với biên độ của E khi tốc độ động cơ giảm để duy trì momen hãm cho đến khi động
cơ dừng (t5). Nếu vẫn tiếp tục kích SCR và giảm góc α, động cơ sẽ khởi động quay theo chiều
ngược lại (t6), (t7).
Trang 11/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


Để dòng điện không cho dòng vượt quá giá trò cho phép trong quá trình hãm, tốc độ
giảm góc α phải tương ứng với tốc độ giảm sức điện động tải E vì I = (Uo – E)/R . Vòng điều
khiển momen (dòng điện) cũng có khả năng hạn chế dòng khi quá độ.
Việc đưa góc ĐK pha α về giá trò cực đại khi hãm để tránh quá dòng khi khởi động bộ
chỉnh lưu được gọi là kỹ thuật “PHASE BACK”, nó đảm bảo trung bình áp Uo ra khi đóng điện
luôn bé hơn (số đại số) sức phản điện E, nên dòng điện lúc đó luôn bằng không.
Có thể so sánh kỹ thuật này với nguyên lý khởi động mềm của bộ biến đổi và còn gặp
lại kỹ thuật này trong các sơ đồ điều khiển TĐĐ đảo chiều quay.
Uo

c.TĐĐ đảo chiều quay dùng chỉnh lưu điều khiển pha:
a. Các sơ đồ:
Chỉnh lưu điều khiển pha dù có thể cung cấp áp ra > 0 và
< 0 nhưng dòng ra chỉ cho phép > 0 (làm việc phần tư thứ I và IV
của mặt phẳng tải UO, IO ở hình VII.2.4). Để có thể đảo chiều dòng
điện tải, có hai phương pháp chính:
- Sử dụng các tiếp điểm đảo chiều (hình VII.2.5a): Hình vẽ
đang có tiếp điểm T đóng, cung cấp một chiều dòng tải, nếu T
ngắt và N đóng dòng tải sẽ được phép đảo chiều.
Io

+
N
Tải

Lưới
_

N

Hình VII.2.4

Lưới

Tải

Lưới
T

_

Hình VII.2.5 Sơ đồ nguyên lý: (a) Đảo chiều dùng tiếp điểm

+

T

Io

Phần tư
IV

_

+

Phần tư
I

(b) BBĐ đảo chiều

KCB

- BBĐ đảo chiều: Gồm hai bộ chỉnh
lưu cung cấp hai chiều dòng tải, hình
A
T1
T2
T3
io
VII.2.5b là sơ đồ nguyên lý và hình VII.2.6 là
B
sơ đồ cụ thể với các bộ chỉnh lưu ba pha hình
C
u
o1
tia.
uo Tải
b. Nguyên lý điều khiển BBĐ đảo
T4
T5
T6
chiều:
u
o2
Để hai BBĐ cung cấp cùng giá trò UO N
cho tải, các góc điều khiển pha của hai BBĐ
sẽ có quan hệ α1 + α2 = π khi giả sử dòng tải hình VII.2.6 Bộ chỉnh lưu đão chiều dùng hai bộ chỉnh
là liên tục. Thực vậy:
lưu ba pha tia
BBĐ 1 cung cấp áp trung bình UO1 với góc α1, BBĐ 2 cung cấp áp UO2 và α2.
UO =UO1 = Udo.cos α1 = UO2 = -Udo.cos α2 => cos α1 = - cos α2

hay α1 + α2 = π

nếu α1 > 0 : BBĐ 1 là chỉnh lưu => α2 < 0 : BBĐ 2 là nghòch lưu và ngược lại.
Dùø các trò trung bình hai BBĐ là bằng nhau, giá trò tức thời của chúng không bằng nhau
làm xuất hiện dòng điện cân bằng (còn gọi là tuần hoàn – circulation) chỉ chạy qua hai bộ
chỉnh lưu khi chúng cùng làm việc. Dòng cân bằng có thể rất lớn nếu ta không có phương pháp
hạn chế chúng. Từ đó suy ra các cách điều khiển sau:
- Điều khiển chung (đồng thời): Hai BBĐ cùng có xung điều khiển nhưng chỉ có một bộ
Trang 12/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


có dòng tải, dòng cân bằng được hạn chế bằng cuộn kháng KCB và qui luật điều khiển thích
hợp. Có hai cách phối hợp : tuyến tính và phi tuyến.
• Phối hợp tuyến tính: Gọi α1, α2 là góc điều khiển pha hai bộ chỉnh lưu. Các áp trung
bình UO1 = UO2 = UO cho ta α1 = π - α2. Áp trên cuộn kháng cân bằng
ucb = uo1 – uo2 không có thành phần một chiều (trò trung bình bằng 0), có thể



tính tương tự như trường hợp bộ chỉnh lưu sáu pha có kháng cân bằng. Dòng cân
bằng có tác dụng làm dòng qua các BBĐ luôn liên tục.
Phối hợp phi tuyến: Để giảm nhỏ kích thước cuộn kháng cân bằng trong khi vẫn hạn
chế dòng cân bằng ở giá trò mong muốn, người ta điều khiển cho áp ra nghòch lưu lớn
hơn áp ra chỉnh lưu:
α2 = π + δ - α1 hay α1 + α2 > π
w

w
Nghòch lưu

Chỉnh lưu

M

M

Hình VII.2.7: Đăïc tính cơ truyền động đảo chiều khi điều khiển chung (hay hỗn hợp) và điều khiển riêng
ở góc kích SCR cố đònh. BBĐ chỉnh lưu kích góc α và BBĐ nghòch lưu kích góc π – α.

Điều khiển chung có lợi là mạch điều khiển đơn giản, dòng tải luôn liên tục. Bất lợi là
giá thành tăng do có cuộn kháng cân bằng và tổn hao công suất cao do có dòng cân bằng.
- Điều khiển riêng: Mỗi lúc chỉ cho một
bộ chỉnh lưu làm việc tương ứng với chiều dòng
điện hoạt động hay mong muốn. Như vậy không
có dòng cân bằng. Với cùng điện áp UO trên tải,
khi đảo chiều dòng thì một BBĐ là chỉnh lưu,
bộ còn lại là nghòch lưu và ngược lại.

phá t xung

phá t xung
điề u khiể n
BBĐ 1

α

phase back

Io
Đặ t á p
Uo

Khố i
LOGIC
phase back

chọ n
BBĐ
phá t xung

Ưu điểm quan trọng của việc điều khiển
điề u khiể n
phá t xung
riêng là mạch động lực rẻ tiền, hiệu suất cao
BBĐ 2
π−α
hơn điều khiển chung. Nhược điểm là mạch
điều khiển phức tạp và đặc tính động kém, cần Hình VII.2.8: Đăïc tính cơ truyền động
có thời gian cả hai BBĐ không làm việc khi chuyển BBĐ làm việc để tránh trường hợp có thể
cả hai BBĐ cùng dẫn điện.
Hạt nhân của mạch điều khiển bộ chỉnh lưu đảo chiều điều khiển riêng là khối LOGIC
để chọn hay đònh hướng xung đến một trong hai bộ chỉnh lưu. Hai bộ chỉnh lưu có thể dùng
chung hay riêng mạch phát xung nhưng cần để ý là với một giá trò áp trung bình UO trên tải, bộ
làm việc trong chế độ chỉnh lưu có góc điều khiển pha α thì bộ làm việc trong chế độ nghòch
lưu nhận xung góc π − α. Có hai nguyên lý để chọn bộ chỉnh lưu:
- Theo tín hiệu đặt khi ta cần đảo chiều áp ra: chọn làm việc ở phần tư I hay III.
- Theo dòng điện tải khi cần đảo chiều momen, chuyển điểm làm việc từ phần tư
Trang 13/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A

I


sang II.
Kỹ thuật “phase back “ luôn được ứng dụng để tránh quá dòng khi cho bộ chỉnh lưu bắt
đầu làm việc.
- Điều khiển hổn hợp: Sơ đồ điều khiển hổn hợp có mạch động lực như sơ đồ điều khiển
chung và điều khiển chung khi dòng tải bé và điều khiển riêng khi dòng tải lớn. Như vậy ta đã
tận dụng tất cả ưu điểm của hai sơ đồ.
3. TĐĐ đcơ một chiều dùng BBĐ áp một chiều:
a. Giới thiệu chung:
BBĐ áp DC có thể dùng để điều khiển động cơ DC trong các trường hợp:
- truyền động động cơ chấp hành khi khai thác các ưu điểm sau của BBĐ áp DC: tác
động nhanh nhờ đóng ngắt ở tần số cao, sơ đồ làm việc 4 phần tư đơn giản và rẻ tiền hơn chỉnh
lưu điều khiển pha.
- Nguồn điện một chiều có sẵn như trường hợp các hệ thống vận tải công cộng ở các
nước hay các hệ thống vận tải dùng accu.
Với cả hai trường hợp, các hệ thống sử dụng động cơ không cổ góp cũng tỏ ra ưu thế khi
giá thành các bộ nghòch lưu đang giảm nhanh trong thời gian gần đây. Tuy nhiên, ưu điểm của
hệ thống BBĐ áp DC điều khiển động cơ làm việc 4 phần tư mặt phẳng đặc tính cơ với chất
lượng cao là đơn giản, rẻ tiền làm cho phương án này luôn đáng chú ý.
Việc thiết kế BBĐ áp một chiều dùng cho truyền động động cơ một chiều có các điểm
cần lưu ý sau:
- Một các tổng quát, sơ đồ khối HT không thay đổi so với bộ nguồn hay chỉnh lưu điều
khiển pha.
- Để hạn chế dòng điện, bên cạnh việc sử dụng vòng điều khiển dòng điện, người ta có
thể sử dụng mạch lái transistor có hạn dòng (khóa transistor ngay khi dòng điện vượt quá giá trò
cho phép - xem lại chương 1). Mạch hạn dòng này có thể thay thế vòng dòng điện nếu tải
không cần điều khiển momen (như ở các hệ thống điều khiển vò trí cần tác động nhanh hay
công suất bé).
- Việc chọn sơ đồ động lực và điều khiển BBĐ cần đề ý đến yêu cầu hãm động cơ.
b. Các sơ đồ động lực và thuật toán điều khiển:
+

io

S

R

+

D

U
_

L
E

(a)

D1

S1

io

U
_

+

D2

(b)

S2

D1

_

D3

io uo

U
Uo

S1

D2

S2

D4

S3

S4

(c )

Hình VII.2.9: BBĐ làm việc 1 phần tư mặt phẳng tải (a), 2 phần tư I và II (b), I và IV (b1) và 4 phần tư (c)

Trang 14/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


Có các sơ đồ BBĐ áp một chiều như hình VII.2.9. BBĐ
làm việc làm việc một phần tư mặt phẳng tải (hình a) chỉ
cho phép áp, dòng dương là sơ đồ đơn giản nhất, không có
chế độ hãm. Với BBĐ làm việc làm việc hai phần tư mặt
phẳng tải (hình b), dòng điện có thể đão chiều cho phép
hãm động cơ và động cơ có thể hoạt động 4 phần tư với
cầu H (hình c).

+
S1

U
_

D3

io

D2

Uo

S4

Để dòng điện trong hai sơ sơ đồ (b) và (c) liên tục
(b1)
nhằm đảm bảo sự di chuyển nhanh chóng của điểm làm
việc từ phần tư thứ I qua II, ta cần có sự đóng ngắt ngược
pha giữa hai ngắt điện nối tiếp nhau: S1, S2 hay S3,S4 (điều khiển hoàn toàn). Thật vậy hãy
xem sơ đồ (b). Khi S1 đóng, S2 ngắt (và ngược lại), dòng tải có thể đảo chiều mà áp ra không
đổi. Ví dụ như khi S1 đóng, áp ra uo sẽ bằng U và khi S2 đóng áp ra bằng 0 bất chấp chiều
dòng điện iO. Do đó sơ đồ (b) có thể làm việc trong chế độ giảm áp (phần tư I) hay tăng áp
(phần tư II) phụ thuộc tương quan giữa trung bình áp ra UO và sức phản điện E của động cơ.
Khi đang kéo ở tốc độ cao: UO > E và IO > 0 , ta giảm UO. Do động năng phần quay, E không
thay đồi tức thời và > UO , IO đảo chiều và ta có chế độ hãm cho đến khi UO > E trở lại.
BẢNG TÓM TẮT CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN SƠ ĐỒ CẦU (hình VII.2.9c)
Cách điều khiển

Phần tư làm việc

Đặc điểm

S1 = S2 = S4 = S3

4 phần tư liên tục

chất lượng động học tốt nhất, nhấp nhô
dòng cao làm tăng tổn hao trong độâng cơ

điều rộng S1, S4 khi quay I cho quay thuận, ĐK đơn giản, ít tổn hao, muốn hãm hay
thuận, điều rộng S2, S3 khi III quay ngược
đảo chiều cần thay đổi luật điều khiển.
quay nghòch
(hình b1)
S1 = S2 cho đk tốc độ,
S4 = S3 để chọn chiều quay

I, II quay thuận, hãm dừng tốt, đảo chiều cần thay đổi
III,IV quay ngược luật điều khiển, ít tổn hao

4 phần tư liên tục chất lượng động học tốt nhất, nhấp nhô
S1 = S2, S4 = S3
dòng thấp nhưng sơ đồ phức tạp nhất.
S1 = S4(wt − π ) ø lệch nhau
góc π
Sơ đồ (b1) là trường hợp của sơ đồ (c) khi ta đóng ngắt S1, S4 (S2, S3 luôn ngắt) để cung
cấp dòng dương cho tải và đóng ngắt S2, S3 để cung cấp dòng âm. Với cách điều khiển này, ta
không có chế độ hãm nếu không có sự bổ sung thuật toán. Thật vậy, dòng tải chỉ có thể đảo
chiều khi ta thay đổi cặp ngắt điện làm việc bở vì nếu ta giảm UO , IO giảm về 0 và momen
động cơ bằng không. Để có lực hãm điện, ta cần chuyển đổi ngắt điện để đảo chiều dòng tải,
thuật toán sẽ tương tự như ở bộ chỉnh lưu đảo chiều điều khiển riêng: khóa xung S1, S4 -> delay
-> đóng xung S2, S3 ở áp ra thích hợp tránh quá dòng. Khi hãm dừng, ta có thể nối tắt phần
ứng động cơ bằng một R nhỏ để hãm động năng.
Sự đóng ngắt ngược pha giữa hai ngắt điện nối tiếp nhau (S1, S2 hay S3,S40 có một
nhược điểm là có khả năng xảy ra trùng dẫn khi S1 chưa kòp khóa khi ta đóng S2. Sự trùng dẫn
làm ngắn mạch nguồn, gây hư hỏng ngắt điện do quá dòng. Điều này có thể loại bỏ bằng bằng
cách cho thêm thời gian chết cở microsec không có ngắt điện làm việc giữa hai khoảng dẫn của
Trang 15/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


S1, S2. Điều này được thực hiện bằng mạch phát xung hay một mạch trễ trong khối lái
transistor.
Ví dụ về mạch điều khiển BBĐ áp DC công suất bé: Khi dòng qua động cơ < 1 A, ta có thể dùng
vi mạch SN754410 của hảng Texas Instrument, có vỏ dạng DIP16, trong có 4 nửa cầu độc lập có
thể ghép thành hai cầu. Với 2 cổng EX-OR (CD4070 hay MC14070) ta điều khiển cầu bằng các
tín hiệu:





PWM: điều rộng xung.
EN: cho phép hoạt động khi có logic cao.
DIR: Chọn chiều quay.

Diod phóng điện cần dùng loại phục hồi nhanh, ví dụ FR105 hay FR157. Để tránh hiện
tượng trùng dẫn có thể xảy ra khi hai transistor của nửa cầu chuyển mạch, một điện trở nối tiếp
nguồn được thêm vào. Vi mạch SN754410 không có bảo vệ nhiệt hay quá dòng như một số vi
mạch điều khiển động cơ khác. Các điện trở và diod ở ngỏ vào thực hiện một số logic phụ như
cấm hoạt động khi EN1 = 0 hay khi ngỏ vào hở mạch.
CON1

VCC

1
2

C1
220u/25v

R1
2.2/3W

5V
U2A

R2
PWM1

U1A
1K
D3

R6
EN1

100

CON2
OUT1

2

R10
DIR1

1K

3

2
1

2

R4
10K

D4
1

R8
10K

C2
47u

SN754410

D7

5
4

7

6

6

D11

U1B
14070

4

CON5

3

D8

J2
1
2
3
4
5

D1

14070

1

4. Điều khiển vòng kín động cơ một chiều:
Với tốc độ, momen động cơ tỉ lệ với điện áp, dòng điện, truyền động điện BBĐ - động
cơ một chiều là hệ thống lý tưởng để thực hiện các bài toán của truyền động điện đã được giới
thiệu ở mục VII.1.5: điều khiển momen, tốc độ … Trong công nghiệp người ta thường dùng sơ
đồ điều khiển tọa độ (nhiều vòng), tương ứng với các đại lượng cần kiểm soát. Mục này bắt
đầu bằng một ví dụ của sơ đồ điều khiển vòng kín đơn giản, sau đó sẽ là giới thiệu một số nội
dung cụ thể của hệ BBĐ - động cơ một chiều vì nguyên lý hệ thống điều khiển tọa độ đã được
giới thiệu ở chương VI.
a. Ví dụ sơ đồ điều khiển vòng kín:
Hình VII.2.10 trình bày sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển bộ điều khiển tốc độ động cơ
một chiều sử dụng bộ chỉnh lưu điều khiển pha, phản hồi âm điện áp, có điều khiển (hạn chế)
dòng.

Trang 16/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


D3

MẠCH
ĐỘNG LƯC
D4

C1

Phản hồi áp

R9
VCC
VCC

M1

RUN / STOP1

Tạo hàm dốc

R12

POT

1

R18

C5

6

U1B

5

C4

Đến mạch
phát xung
kích SCR

U1C
7

R15

R16

+
Phản hồi dòng

R11
R13

C3

9

R17

8
10

4

shunt

C2

U1A

2
3

Q5

R8

11

Q4

Ifh
Phản hồi dòng
- Ufh
Phản hồi áp
R10

- Ufh

R7

-

D2

Điều khiển áp

- VCC

Điều khiển dòng

Ifh

Hình VII.2.10 mạch đông lực và sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển vòng kín động cơ một chiều.

Mạch động lực là bộ chỉnh lưu cầu một pha hỗn hợp SCR+D. Điện trở shunt dùng để
phản hồi tín hiệu dòng điện động +Ifh cơ bằng cách lấy sụt áp qua nó và cầu phân áp R7, R9
đưa về mạch điều khiển tín hiệu phản hồi áp –Ufh.
Mạch điều khiển vòng kín bao gồm ba khuếch đại thuật toán (KĐTT).
U1A làm nhiệm vụ tạo hàm dốc để điều khiển gia tốc khi khởi động: Khi công tắc
RUN/STOP1 đóng, tụ điện C5 được nạp bằng R16 làm áp của nó tăng theo hàm mũ. Đây là tín
hiệu điện áp đặt của bộ chỉnh lưu. Ở đây, hàm mũ đã được dùng thay thế cho hàm dốc vì
mạch điện đơn giản hơn. U1A mắc theo sơ đồ đệm điện áp, áp ngỏ ra bằng áp ngỏ vào. U1A có
tác dụng cách ly, không cho R15 tải tụ C5.
U1B là bộ điều khiển áp, là một mạch tích phân tỉ lệ (điều khiển PI). Nó xử lý tín hiệu
đặt điện áp dương và tín hiệu phản hồi âm áp –Ufh. Để tính toán R15, R10 ta để ý ở chế độ
xác lập, mạch cần có ngỏ vào bằng không:
−Ufh

R15
R15 + R10 = 0 ⇒ = R10 Ufh

(

)

Vậy R15 và R10 chính là cầu phân áp để có áp ngỏ vào âm của KĐTT bằng không.
R12, C3 đảm bảo chất lượng động học hệ thống, giá trò của nó là kết quả của việc tính toán
hiệu chỉnh hệ thống tự động hay điều chỉnh tại hiện trường. p ra bộ điều khiển áp là tín hiệu
đặt dòng –Iđ có dấu âm vì U1B là mạch khuếch đại đảo.
U1C là mạch điều khiển dòng, hoạt động tương tự như mạch điều khiển áp. Nó xử lý tín
hiệu đặt dòng –Iđ là ngõ ra của U1B (qua R17) và phản hồi dòng Ifh (qua R8+R11), bộ điều
khiển sẽ giữ dòng không đổi khi mạch điều khiển áp bảo hòa, ngỏ ra không đổi.
Các mạch lọc dòng, áp C1, R7, R9 và R8, C2 cần thiết cho lọc phẳng tín hiệu phản hồi
trước khi đưa về mạch điều khiển.
Nếu ta dùng mạch phát xung kích
SCR với đồng bộ răng cưa độ dốc dương (có - Vcc POT1
góc điều khiển pha α = 0 khi k = 0), giữa
bộ hiệu chỉnh và mạch phát xung cần có bộ
dời mức sao cho k = 0 tương ứng ngỏ ra bộ k1
hiệu chỉnh dòng là cực đại:

k = - (k1 - Vcc)
Khi k1 Ỉ VCC, k Ỉ0

đồng
bộ
R
9

R

8

10

k

Mạc h
ĐKP

kích
SCR

Hình VII.2.11 mạch dời mức

Có thể nhận xét sơ đồ vòng kín này có thể dùng cho bộ nguồn DC với các tải khác nhau,
khi thay thế Ufh bằng ngỏ ra cần điều khiển nếu cần. Để ý các mắc lọc hình T ở các đường
phản hồi làm phẳng các nhấp nhô dòng, áp trên tải và cách sử dụng khuếch đại đảo dấu dùng
Trang 17/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


KĐTT.
b. Các phản hồi thông dụng của hệ thống điều khiển động cơ một chiều:
Như ta đã biết, hệ thống điều khiển tọa độ yêu cầu phản hồi âm các đại lượng cần kiểm
soát, đó là momen, tốc độ và vò trí và mục này sẽ giới thiệu các phương pháp thường được sử
dụng trong công nghiệp.
- Phản hồi momen: Vì momen tỉ lệ với dòng điện phần ứng , trong đa số trường
hợp người ta phản hồi tín hiệu dòng điện cho điều khiển momen. Với nguyên lý điều khiển tọa
độ (nhiều vòng), dòng điện luôn là vòng trong cùng và điều khiển dòng điện hay momen ở đây
chính là hạn chế đại lượng này không được vượt quá giá trò giới hạn xác đònh bởi vòng ngoài kế
cận: vòng tốc độ.
Ở các động cơ công suất bé hay ở một số mạch điều khiển đơn giản, vòng dòng điện chỉ
là mạch ngắt dùng transistor như hình VII.2.12. Khi đó transistor là một điện trở thay đổi, nó
làm giảm áp điều khiển K đặt vào mạch kích làm cho áp ngỏ ra Uo giảm dẫn đến giảm dòng
tải tương ứng, sao cho áp trên cực BE của transistor bằng 0.6 V. Biến trở POT cho phép thay đổi
tỉ lệ phản hồi dòng, là phản tử chỉnh đònh giới hạn dòng của mạch.
Có ba cách lấy tín hiệu dòng điện: dùng điện trở shunt trong mạch phần ứng, biến dòng
đặt ở phía xoay chiều bộ chỉnh lưu và biến dòng một chiều dùng cảm biến Hall.
+ Phương án dùng điện trở shunt đơn giản nhất, nhưng có bất lợi là mạch điều
khiển không cách ly điện với mạch động lực và khó thực hiện ở dòng điện lớn và rất
lớn.
+ Trong các sơ đồ chỉnh lưu cầu, có thể sử dụng biến dòng đặt ở phía xoay chiều
và chỉnh lưu các ngỏ ra biến dòng để lấy tín hiệu tỉ lệ với dòng tải (hình VII.2.13).
Phương án này rất dễ thực hiện, có độ chính xác cao và cách ly được điều khiển – động
lực.

Khối
phát xung
kích SCR

2

phản hồi
dòng

R

2

Điện áp
Điều khiển
BBĐ

300/5 A
TI 2

3

3

POT

1

TI 1
1

hình VII.2.12

R

4

300/5 A

Điều Khiển dòng

4

Hình VII.2.13 Sử dụng biến dòng đặt trước bộ
chỉnh lưu để đo dòng tải

+ Với các BBĐ áp một chiều, chỉ có thể sử dụng biến dòng một chiều dùng cảm
biến Hall hay các cảm biến từ trường khác. Cảm biến Hall ứng dụng hiệu ứng Hall, là
hiện tượng một điện áp (sức điện động Hall) sẽ xuất hiện theo chiều ngang trong vật
liệu có dòng điện phân cực chạy theo chiều dọc đặt trong từ trường. Có thể hình dung
sức điện động Hall xuất hiện do các hạt mang điện bò tác động bởi lực Lorentz nên di
chuyển ngang trục. Sức điện động này cở mV, tỉ lệ với dòng điện phân cực, thành phần
cảm ứng từ thẳng góc với mặt phẳng hợp bởi dòng phân cực và sức điện động (hình
VII.2.13), vật liệu và kích thước cảm biến. Để thực hiện biến dòng một chiều, dòng điện
cần đo được cho qua cuộn dây để tạo ra từ trường tác dụng vào cảm biến Hall, và từ
điện áp đo được suy ra dòng điện kích thích.
Trang 18/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


- Phản hồi tốc độ: Theo các nguyên lý của điều
khiển tự động, để điều khiển tốc độ, tốt nhất là phản hồi
tốc độ. Có thể dùng máy phát tốc (tacho generator) là
thiết bò có ngỏ ra tỉ lệ tuyến tính với tốc độ quay. Có ba
loại:

Dòn g
phân cực
uo
Khuếch đại
vi sai

Dòng
+ Máy phát tốc một chiều, xoay chiều là
đo
hai loại máy phát điện đặc biệt, có ngỏ ra là
điện áp một chiều hay xoay chiều tỉ lệ với tốc Hình VII.2.13 Nguyên lý biến dòng một
độ. Ta cần chỉnh lưu và lọc phẳng ngỏ ra của
chiều
máy phát tốc xoay chiều (AC tacho generator) khi sử dụng các bộ điều khiển analog
(chương VI).

+ Máy phát tốc xung (pulse tacho generator, còn được gọi là bộ mã hóa góc quay
tương đối – incremental rotary encoder) cho ra chuỗi xung có tần số tỉ lệ với tốc độ
quay, có thể chuyển thành điện áp qua bộ biến đổi tần số ra điện áp, ngày nay thường
được dùng vì độ chính xác cao và giá thành hạ. Máy phát tốc xung thích hợp với các sơ
đồ điều khiển số, nó có nhiều ngỏ ra để phục vụ các bài toán điều khiển khác nhau,
thông dụng nhất là hai ngỏ ra A và B để có thể trích ra thông tin về chiều quay, tốc độ
và vò trí. A và B là hai chuổi xung lệch nhau ±π/2 phụ thuộc chiều quay (hình VII.2.14).
NGHỊCH

THUẬN

A
B
CD
CU
8

7

7

6

8

Bộ đếm

đảo chiều

Hình VII.2.14 Xung AB và các dạng sóng đếm lên, xuống

Chiều quay động cơ có thể xác đònh bằng một D flip-flop như trên hình
VII.2.15a, vi mạch 4013 là D flip-flop kích cạnh lên, làm cho Q = 1 khi A sớm pha hơn B
góc π/2 và ngược lại. Vò trí trục động cơ có thể xác đònh bằng cách đếm xung, người ta
thường dùng bộ đếm lên xuống có đặt trước (preset) như họ vi mạch 74193 tác động
bằng hai ngỏ vào xung đếm lên CU và đếm xuống CD (hình VII.2.15b). Tốc độ có thể
đánh giá qua số xung trong đơn vò thời gian hay qua chu kỳ xung.
Từ các sơ đồ hình VII.2.15, có thể lập trình vi xử lý để thực hiện cùng công việc,
thao tác kích cạnh lên có thể thay thế bằng ngắt ngoài.
Khi không cần chính xác, ta có thể phản hồi điện áp đặt vào động cơ. Với các sơ đồ điều
khiển đã được giới thiệu, áp đặt vào động cơ được giữ ổn đònh, khắc phục các sụt áp của BBĐ
vốn khá lớn khi hoạt động vòng hở, nhất là trong trường hợp dòng tải gián đoạn (xem phần đặc
tính ngoài của bộ chỉnh lưu – ). Khi đó động cơ chỉ còn sụt tốc theo tải, để ý phương trình
.

Trang 19/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


VCC

2

NGHỊCH

A

4
5

4013

D

R2
10k

1

9

Q

Q

12

đếm
xuống

CD

CLK
D

8

Hình VII.2.15 (a) Trích thông tin chiều, (b) Tạo
xung đếm lên CU, đếm xuống CD từ xung AB của
bộ phát tốc xung

11

B

CU

CLK

VCC

4

Q

đếm lên

2

10

Q

3

Q

R

CLK

THUẬN

S

1

R

Q

S

3

D

R

B

5

U1A
4013

6

A

S

6

R1
10k

13

U1B
4013

Bù sụt tốc do tải (dòng điện): Sụt tốc theo tải có thể được bù bằng một lượng phản hồi
dương theo dòng điện, cho phép áp đặt vào động cơ tăng lên khi tải tăng. Trong các hệ thống rẻ
tiền, người ta sử dụng phản hồi âm áp, dương dòng để ổn đònh tốc độ. Có thể chứng minh là với
các tỉ lệ thích hợp, sơ đồ này tương đương với phản hồi tốc độ, khi đó nó được gọi là phản hồi
cầu tốc độ. Tuy nhiên, trong thực tế sụt tốc theo tải không là hàm tuyến tính nên không thể
được bù hoàn toàn.
VII.3 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC:
1. Nguyên lý hoạt động, phân loại:
Động cơ bước thường dùng làm phần tử chấp hành trong các hệ thống tự động, có rotor
chuyển động từng góc xác đònh (gọi là bước) khi các cuộn dây được cung cấp một xung dòng
điện, và nhờ xung dòng này để giữ ở vò trí mới cho đến xung kế tiếp. Nhờ đó, nó là phần tử lý
tưởng cho các hệ thống điều khiển vò trí với các ưu điểm: trực tiếp điều khiển vò trí – không
thông qua tốc độ, chỉ cần điều khiển vòng hở và dùng kỹ thuật số. Nhược điểm lớn nhất là chỉ
có thể chế tạo được loại công suất bé.
Có ba loại động cơ bước:

Hình VII.3.1 : Động cơ bước loại từ trở (a)

Cuộn dây 1
Cuộn dây 2
Cuộn dây 3

1 0 0 1 0 0 1 0 0
0 1 0 0 1 0 0 1 0
0 0 1 0 0 1 0 0 1

Cực từ
Cuộn dây

X Y X Y X Y X Y X
1 2 3 1 2 3 1 2 3
thời gian --->

và luật điều khiển (b)

- Động cơ bước loại từ trở (reluctance type) hình VII.3.1, rotor là khối sắt từ có những
răng di chuyển trước những cuộn dây sao cho từ trở mạch là bé nhất tương ứng lực hút (holding
torque) lớn nhất khi cuộn dây tương ứng có dòng điện. Phụ thuộc vào thứ tự kích xung các cuộn
dây ta có sự di chuyển của rotor. Với sơ đồ hình VII.3.1a, động cơ có 3 cuộn dây và 4 răng, cần
6 xung để rotor đi được ½ vòng như hình VII.3.1b.
- Động cơ bước loại nam châm vónh cửu: có rotor là nam châm vónh cửu có lực kéo
mạnh hơn vì kết hợp lực nam châm điện của cuộn dây và nam châm rotor. Hình VII.3.2a trình
Trang 20/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


bày cấu tạo của động cơ hai cuộn dây có điểm giữa và rotor là 3 nam châm. Dòng điện chảy
qua cuộn 1a làm cặp cực từ 1 có cực tính như hình vẽ, và cực tính này sẽ đão lại nếu kích vào
1b. Như vậy cũng có thể xem động cơ này có 4 cuộn dây một cực tính hay hai cuộn dây làm
Cuộn dây 1a 1000100010001
Cuộn dây 1b 0010001000100
Cuộn dây 2a 0100010001000 (b)
Cuộn dây 2b 0001000100010
thời gian --->

Hình VII.3.2a: Động cơ bước loại dùng rotor nam châm

Cuộn dây 1a 1100110011001
Cuộn dây 1b 0011001100110
Cuộn dây 2a 0110011001100
Cuộn dây 2b 1001100110011
thời gian --->
Hình VII.3.3: So sánh momen ở hai cách điều khiển

Hình VII.3.2b: Hai luật điều khiển

việc 2 cực tính. Sơ đồ xung điều khiển động cơ hình VII.15.b và 3.15.c khác nhau ở chỗ mỗi lúc
có 1 và 2 cuộn dây có điện (single winding và two winding).
Hình VII.3.3 trình bày momen giữ (holding
torque) theo vò trí rotor ứng với hai trường hợp điều
khiển của động cơ rotor nam châm vónh cửu, gốc tọa độ
lấy ở tâm một cuộn dây. Momen sẽ cực đại khi trục cực
từ rotor cùng cực tính có hoành độ bằng không và cực
tiểu (âm) khi ngược cực tính. Nhận xét là điều khiển với
hai cuộn dây có điện cho ra momen lớn hơn nhưng tiêu
tán năng lượng nhiều hơn.
- Thường gặp hơn là loại động cơ bước hỗn hợp
với rotor là nam châm vónh cửu nhưng có cả răng như
hình VII.3.4. Khi đó với mỗi xung, rotor sẽ quay một
góc để có một răng ở cực kế tiếp có từ trở là bé nhất
Hình VII.3.4: Động cơ bước hỗn hợp
(diện tích đối diện rotor-xtator lớn nhất). Với sự bố trí
các răng trên xtator và rotor thích hợp, ta có thể tăng độ phân giải của động cơ lên rất cao, ví
dụ 200 hay 400 bước cho một vòng quay.
- Hình VII.3.5 cho ta sơ đồ nối dây động cơ bước loại 5 pha nối sao, mạch động lực gồm 5
nửa cầu (10 ngắt điện) được điều khiển để 5 ngỏ ra có cực tính theo trình tự trên cho 1 chiều
quay. Nguyên tắc là các ngỏ ra thay đổi trạng thái theo thứ tự 5 -> 4 -> 3 -> 2 -> 1 (hình
VII.17) cho một chiều quay và ngược lại cho chiều ngược.

Trang 21/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


Terminal 1 ++++-----+++++-----+
Terminal 2 ---+++++-----+++++-Terminal 3 ++-----+++++-----+++
Terminal 4 -+++++-----+++++---Terminal 5 -----+++++-----+++++
time --->
Hình VII.3.5: Động cơ bước 5 pha nối sao.

b. Sơ đồ điều khiển:
Hình VII.3.6a và VII.3.6b cho ta sơ đồ nguyên lý mạch động lực điều khiển động cơ
bước của hai loại từ trở và nam châm vónh cửu (hay hổn hợp). Tín hiệu điều khiển (control
signals) tác động các ngắt điện điện tử (switches) – thường là transistor (BJT hay FET), đóng
ngắt các cuộn dây động cơ (motor windings) vào nguồn cấp điện một chiều (supply).

Hình VII.3.6:

(a)

Hình VII.3.7:

(a)

(b)

(b)

Hình VII.3.7 (a) và (b) cho ta hai sơ đồ logic để điều khiển động cơ bước rotor nam
châm vónh cửu loại 4 cuộn dây, đóng điện mỗi lần hai cuộn dây. Xung điều khiển bước (take
step) đưa vào chân xung nhòp C (CLK) của D flip flop. sơ đồ (b) cho phép đảo chiều quay từ tín
hiệu chiều (direction) điều khiển cổng EX–OR của xung điều khiển bước.
Cuộn dây động cơ bước có thể được xem như một tải RL bình thường, nhưng để có dạng
dòng tối ưu: nhanh chóng đạt được biên độ lớn (để cho ra momen quay lớn), sau đó giảm dòng
về giá trò bé (hạn chế phát nóng cuộn dây) đủ giữ rotor đứng yên, sơ đồ hình VII.3.8 có thể

Trang 22/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


được dùng. Áp cung cấp tăng lên khá cao
R1
(24V) và dùng R3 hạn dòng cho phép xác lập
ĐK1 R2
dòng điện lớn qua cuộn dây nhanh chóng với
Q1 và Q2 cùng đóng. Khi rotor động cơ đến vò
trí mới: Q1 tắt, nguồn cấp điện cuộn dây chỉ Tín hiệu điều khiển
còn 12 V qua D1, đảm bảo dòng điện duy trì
R3
ĐK1
cho đến khi có xung bước mới.

24V

Q1

D1

12V

Các sơ đồ động lực hình VII.3.7 hay
VII.3.8 chỉ tạo ra xung một cực tính, thích hợp ĐK2
Dòng qua
Q2
R4
nhất với loại 4 cuộn dây (6 đầu ra), với một số
cuộn dây
loại khác (3, 5 pha) hay công suất lớn ta cần
ĐK2
R5
xung 2 cực tính. Lúc đó mỗi cuộn dây sẽ được
nối với một cầu 4 transistor (BBĐ 4 phần tư)
hay các đầu dây động cơ được nối với một cầu
Hình VII.3.8: Mạch lái cuộn dây 1 cực tính
nhiều pha (nghòch lưu nhiều pha) với sơ đồ
phát xung trên với một ít thay đổi.

Trang 23/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


PHỤ LỤC:
TÓM TẮT CÁC PHƯƠNG ÁN TĐĐ CHỈNH LƯU – ĐỘNG CƠ
(Theo Ion Boldea).
Table 5.1. Phase controlled rectifier circuits
Circuit
type
Power range
i1

La

~V1

half wave
singlephase

ia

+
eg

below
0.5KW

Ripple
frequency
fs

Quadrant
operation

one quadrant

-

half wave
threephase

up to
50KW

3fs

two quadrant
semi-converter
single-phase

up to
75KW

2fs

~

one quadrant
A
B
C

semi-converter
three-phase

up to
100KW

3fs

full converter
single-phase

up to
75KW

2fs

full converter
three-phase

up to
150KW

6fs

D?

one quadrant

~

two quadrant
A
B
C

two quadrant
~

Dual converter
single-phase

up to
15KW

2fs

Dual converter
three phase

up to
1500KW

6fs

~

four quadrant
A
B
C

A
B
C

four quadrant

Trang 24/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


Sơ đồ điều khiển động cơ chấp hành một chiều

Đây là sơ đồ điều khiển vòng kín của truyền động chấp hành (servo drive) dùng động cơ một chiều. Nó gồm có 2 vòng tốc độ (điện áp)
và dòng điện tương tự như hình II.4.8 và có thể học thêm ở đây một số ý tưởng về mạch thực tế.
Trang 25/ chuong 7 DK Dco Mchieu.doc

Bài giảng Điện tử công suất II A


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×