Điện, điện tử - Chương 3: Điều khiển vòng kín động cơ DC

1Chương 3 ĐiỀU KHIỂN VÒNG KÍN ĐỘNG CƠ DC 2Hệ thống điều khiển vòng kín động cơ một chiều +- 3Hàm truyền động cơ DC kích từ độc lập K u1 1u R s  1 1m B s  K 4Hàm truyền động cơ DC kích từ độc lập Xét với Mc = 0: K u1 1u R s  1 1m B s  K m J B   : thời hằng cơ của động cơ u u u R L   : thời hằng điện từ của động cơ 5Hàm truyền động cơ DC kích từ độc lập 1 1 ( 1) ( 1) m m m k s s     2 1 m m k s  Hệ thống trên có thể rút gọn thành: Xét với Mc = 0:   1 2 u m u R B K R B       2m u K k K R B       1 2m u B k K R B    2m K k B   6Hàm truyền Bộ biến đổi & Khâu hiệu chỉnh Hàm truyền bộ biến đổi: ( ) ( ) d bd dk V s k V s  Hàm truyền khâu hiệu chỉnh: Khâu tỉ lệ (P): 1( )hcG s K Khâu tỉ lệ-tích phân (PI): 21 (1 ) ( ) hc hchc hc k sK G s K s s       7Hệ thống điều khiển vòng kín Xét với Mc = 0 và tín hiệu đặt *: 2 1 m m k s  1 1 ( 1) ( 1) m m m k s s     8Hệ thống điều khiển vòng kín Xét với Mc = 0 và tín hiệu đặt *: 2 1 m m k s  9Hệ thống điều khiển vòng kín Tác dụng của vòng điều khiển dòng điện: ( ) 1 ( ) u IC I htI I s k V s k   Khi có sai lệch nhiều giữa tín hiệu đặt và tín hiệu hồi tiếp của vòng tốc độ, ngõ ra khâu hiệu chỉnh vòng tốc độ sẽ đạt giá trị lớn nhất VIm. Khi đó, vòng điều khiển dòng điện sẽ duy trì dòng phần ứng động cơ ở giá trị: Imum ICI k V Vậy, có thể hạn chế dòng phần ứng ở mức cho phép bằng cách tính chọn giá trị phù hợp cho kIC và VIm. 10 Hệ thống điều khiển vòng kín Xét với tín hiệu đặt *= 0 và Mc : K u1 1u R s  1 1m B s  K 11 Hệ thống điều khiển vòng kín Xét với tín hiệu đặt *= 0 và Mc : ft htIK K K 1 1m B s  Tốc độ ở ngõ ra (s) lúc này biểu thị độ sụt tốc của động cơ khi mang tải Mc 12 Tác dụng của khâu hiệu chỉnh P lên vòng điều khiển tốc độ  Vòng điều khiển tốc độ sử dụng khâu hiệu chỉnh tỉ lệ (P) với hệ số khuếch đại k  Gọi tốc độ đặt của hệ thống là *  Tốc độ không tải của động cơ: 2 2 * 1 ft m IC o ft m IC k k k k k k k k       Độ sụt tốc khi mang tải Mc: c ft IC M K k k k      Tốc độ động cơ khi mang tải: 2 2 * 1 ft m IC c o ft m IC ft IC k k k k M k k k k K k k k             13 Tác dụng của khâu hiệu chỉnh PI lên vòng điều khiển tốc độ  Vòng điều khiển tốc độ sử dụng khâu hiệu chỉnh tỉ lệ -tích phân (PI)  Gọi tốc độ đặt của hệ thống lả *  Tốc độ không tải của động cơ: *o   Độ sụt tốc khi mang tải Mc: 0   Tốc độ động cơ khi mang tải: *o      14 Đáp ứng của hệ thống điều khiển vòng kín Bộ chỉnh lưu – Động cơ 0 50 100 150 200 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 20 40 60 80 100 i ư 15 Đáp ứng của hệ thống điều khiển vòng kín Bộ chỉnh lưu – Động cơ 0 50 100 150 200 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 0 20 40 60 80 100 i ư 16 Đáp ứng của hệ thống điều khiển vòng kín Bộ chỉnh lưu – Động cơ 0 50 100 150 200 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 20 40 60 80 100 i ư 17 Đáp ứng của hệ thống điều khiển vòng kín Bộ chỉnh lưu – Động cơ 140 145 150 155 160 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 0 20 40 60 80 100 i ư 18 Đáp ứng của hệ thống điều khiển vòng kín Bộ chỉnh lưu – Động cơ 0 50 100 150 200 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 20 40 60 80 100 Đáp ứng quá độ của hệ thống bộ chỉnh lưu - động cơ khi khởi động không tải Khâu hiệu chỉnh vòng tốc độ: PI Khâu hiệu chỉnh vòng dòng điện: P với KI = 15 i ư Time (s) 19 Đáp ứng của hệ thống điều khiển vòng kín Bộ chỉnh lưu – Động cơ 140 145 150 155 160 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 0 20 40 60 80 100 i ư 20 Đáp ứng của hệ thống điều khiển vòng kín Bộ chỉnh lưu – Động cơ 0 50 100 150 200 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 0 20 40 60 80 100 i ư 21 Đáp ứng của hệ thống điều khiển vòng kín Bộ chopper – Động cơ 0 50 100 150 200 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -100 -50 0 50 100 i ư