Đồ Án tìm hiểu và thiết kế bộ biến tần truyền thống ba pha điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương ph

LỜI NÓI ĐẦU


Nội dung đồ án này là tìm hiểu và thiết kế bộ biến tần truyền thống ba pha điều khiển động cơ không đồng bộ theo phương pháp U/f = const và điều chế SPWM. Từ cơ sở lý thuyết về động cơ không đồng bộ ba pha, phương pháp điều khiển bằng tần số và qua tìm hiều khảo sát các bộ biến tần thực tế hiện nay cũng như đánh giá các phương pháp điều khiển, nội dung của đồ án đã đề xuất ra mô hình biến tần điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha dùng trong các hệ truyền động với giá thành thấp, đáp ứng được các yêu cầu cơ bản của thực tế. Do hạn chế về mặt thời gian nên trong phạm vi đồ án này chỉ dừng lại ở điều khiển vòng hở động cơ không đồng bộ ba pha và hi vọng đề tài sẽ được tiếp tục phát triển trong tương lai.

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy cô trong bộ môn Trang thiết bị Điện - Điện Tử trong công nghiệp và giao thông vận tải cùng các thầy cô trong khoa Điện - Điện tử đã tận tình dạy dỗ em những kiến thức chuyên môn làm cơ sở để em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp và đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn tất khóa học.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn tới thầy hướng dẫn TS. Nguyễn Văn Nghĩa, đã tận tình chỉ bảo, gợi ý, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện và nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.

Hà nội, ngày 16 tháng 5 năm2009

MỤC LỤC
PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 4
CHƯƠNG 2: CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 14
1. Các yêu cầu đặt ra đối với việc điều khiển động cơ. 14
2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha. 16
3. Điều chỉnh động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi tần số nguồn. 16
4. Phương pháp điều chỉnh U/f = const 17
CHƯƠNG 3: BIẾN TẦN 21
1. Biến tần và tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp. 21
2. Phân loại biến tần. 23
3. Cấu trúc cơ bản của một bộ biến tần. 25
4. Phương thức điều khiển. 27
PHẦN II: THIẾT KẾ SƠ BỘ 45
1. Sơ đồ cấu trúc. 46
2. Sơ đồ tính năng. 49
PHẦN III: THIẾT KẾ CHI TIẾT 50
CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 50
1. Tính toán các thông số động cơ. 50
2. Thiết kế tầng nghịch lưu và tầng mạch kích. 50
2.1. Giới thiệu về module công suất IRAMX16UP60A 51
2.2. Tính chọn tụ boostrap. 57
3. Thiết kế mạch theo dõi dòng điện. 59
4. Thiết kế mạch điều khiển. 63
5. Thiết kế bộ nguồn. 66
CHƯƠNG 2: GIẢI THUẬT VÀ LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 70
1. Phân tích khảo sát phương pháp điều chế độ rộng xung SPWM . 70
2. Phương pháp điều chế tín hiệu SPWM ba pha theo luật U/f=const sử dụng PSoC 2
PHỤ LỤC 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO 91





PHẦN I
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I
Tổng quan về động cơ điện không đồng bộ ba pha

1. Nguyên lý hoạt động

Như đã biết trong vật lý, khi cho dòng điện ba pha vào ba cuộn dây đặt lệch nhau 120[SUP]o[/SUP] trong không gian thì từ trường tổng mà ba cuộn dây tạo ra trong là một từ trường quay. Nếu trong từ trường quay này có đặt các thanh dẫn điện thì từ trường quay sẽ quét qua các thanh dẫn điện và làm xuất hiện một sức điện động cảm ứng trong các thanh dẫn.

Nối các thanh dẫn với nhau và làm một trục quay thì trong các thanh dẫn sẽ có dòng điện (ngắn mạch) có chiều xác định theo quy tắc ban tay phải. Từ trường quay lại tác dụng vào chính dòng điện cảm ứng này một lực từ có chiều xác định theo quy tắc ban tay trái và tạo ra momen làm quay roto theo chiều quay của từ trường quay.

Tốc độ quay của roto luôn nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường qua. Nếu roto quay với tốc độ bằng tốc độ của từ trường quay thì từ trường sẽ quét qua các dây quấn phần cảm nữa nên sdd cảm ứng và dòng điện cảm ứng sẽ không còn, momen quay cũng không còn. Do momen cản roto sẽ quay chậm lại sau từ trường và các dây dẫn roto lại bị từ trường quét qua, dòng điện cảm ứng lại xuất hiện và do đó lại có momen quay làm roto tiếp tục quay theo từ trường nhưng với tốc độ luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường.

Đồng cơ làm việc theo nguyên lý này gọi là động cơ không đồng bộ (KDB) hay động cơ xoay chiều.