Xem mẫu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
CAO TIẾN NAM
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ 4 GÓC PHẦN TƢ
SỬ DỤNG CHỈNH LƢU PWM VÀ
NGHỊCH LƢU ĐA MỨC VỚI C.M CỰC TIỂU
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
Mã số: 60.52.02.16
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Đà Nẵng - Năm 2017
Công trình đã được nghiên cứu tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐOÀN QUANG VINH
Phản biện 1: TS. NGUYỄN QUỐC ĐỊNH
Phản biện 2: PGS.TS. BÙI QUỐC KHÁNH
Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 06 tháng 05
năm 2017
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
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 do
vậy không có khả năng trả năng lượng về lưới, thành phần dòng điều
hòa bậc cao nhiều, Cos
thấp, bên cạnh đó việc xữ lý điện áp
common mode trong biến tần còn hạn chế nên vẫn còn tồn tại các hư
hỏng trong động cơ khi sử dụng biến tần như: hư hỏng ổ đỡ, gây
đóng cắt sai trên các relay bảo vệ nối đất tác động nhanh.
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 và đưa điện áp
common mode về cực tiểu mà vẫn dữ được các đặc tính tốt trong
biến tần.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Trong thực tế có nhiều loại tải mang tính thuận nghịch như tải
thế năng, một số hệ truyền động có đảo chiều, thiết bị bù... khi đó
yêu cầu động cơ trong hệ thống phải làm việc được ở cả bốn góc
phần tư, tức là ngoài chế độ động cơ có đảo chiều tốc độ quay ra thì
phải có khả năng thực hiện trao đổi được năng lượng hai chiều. Yêu
cầu của bộ biến tần này là biến đổi năng lượng từ một chiều sang
2
xoay chiều hay làm việc ở chế độ nghịch lưu. Trong trường hợp sử
dụng chỉnh lưu PWM, khi góc điều khiển nằm giữa 0 và /2 bộ chỉnh
lưu PWM làm việc ở chế độ chỉnh lưu, còn khi góc điều khiển nằm
giữa /2 đến
thì bộ chỉnh lưu PWM làm việc ở chế độ nghịch lưu
và năng lượng từ phía tải được chuyển về lưới xoay chiều. Các bộ
biến tần như vậy được gọi là biến tần bốn góc phần tư.
Được sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS. Đoàn Quang
Vinh – PGĐ Đại học Đà Nẵng, Tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài
luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu hệ thống truyền động điện động
cơ đồng bộ 4 góc phần tƣ sử dụng chỉnh lƣu PWM và nghịch lƣu
đa mức với C.M cực tiểu”.
2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
+ Đối tượng nghiên cứu:
- Hệ thống truyền động điện động cơ đồng bộ 4 góc phần tư sử
dụng chỉnh lưu PWM và nghịch lưu đa mức với C.M cực tiểu.
+ Phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu về hệ truyền động động cơ điện đồng bộ 3 pha
và phương thức điều chế PWM.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Xây dựng hệ thống biến tần 4 góc phần tư sử dụng Chỉnh lưu
PWM và nghịch lưu đa bậc với C.M cực tiểu – Động cơ đồng bộ.
- Nghiên cứu lý thuyết về bộ chỉnh lưu đa mức, nghịch lưu đa
mức và động cơ đồng bộ 3 pha.
- Xây dựng mô hình toán học của hệ thống.
- Dựa trên mô hình toán học đưa ra phương pháp điều chế.
- Mô phỏng trên phần mềm matlab Simulink, plecs, psim để
kiểm nghiệm.
3
5. Bố cục đề tài
Với đề tài “Nghiên cứu hệ thống truyền động điện động
cơ đồng bộ 4 góc phần tƣ sử dụng chỉnh lƣu PWM và nghịch lƣu
đa mức với C.M cực tiểu”.
Nội dung: được trình bày trong 4 chương:
- Chương 1:Tổng quan về hệ truyền động điện xoay chiều biến tần đa mức
- Chương 2: Nghiên cứu chỉnh lưu PWM
- Chương 3: Xây dựng cấu trúc điều khiển nghịch lưu đa mức
- Chương 4: Xây dựng cấu trúc điều khiển nghịch lưu và cấu
trúc hệ truyền động biến tần 4Q - động cơ đồng bộ.
- Để có thể hoàn thành luận văn này, Em đã đã nghiên cứu
dưới sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của Thầy giáo PGS.TS Đoàn
Quang Vinh và sự giúp đỡ của gia đình, đồng nghiệp, Thầy cô giáo
trong bộ môn Tự động hóa Trường đại học Bách khoa Đà Nẵng
- Em xin chân Thành cảm ơn Thầy giáo Đoàn Quang Vinh và
các thầy cô giáo trong bộ môn Tự động hóa Đại học bách khoa
Đà Nẵng.
nguon tai.lieu . vn
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
CAO TIẾN NAM
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ 4 GÓC PHẦN TƢ
SỬ DỤNG CHỈNH LƢU PWM VÀ
NGHỊCH LƢU ĐA MỨC VỚI C.M CỰC TIỂU
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
Mã số: 60.52.02.16
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Đà Nẵng - Năm 2017
Công trình đã được nghiên cứu tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐOÀN QUANG VINH
Phản biện 1: TS. NGUYỄN QUỐC ĐỊNH
Phản biện 2: PGS.TS. BÙI QUỐC KHÁNH
Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 06 tháng 05
năm 2017
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
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 do
vậy không có khả năng trả năng lượng về lưới, thành phần dòng điều
hòa bậc cao nhiều, Cos
thấp, bên cạnh đó việc xữ lý điện áp
common mode trong biến tần còn hạn chế nên vẫn còn tồn tại các hư
hỏng trong động cơ khi sử dụng biến tần như: hư hỏng ổ đỡ, gây
đóng cắt sai trên các relay bảo vệ nối đất tác động nhanh.
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 và đưa điện áp
common mode về cực tiểu mà vẫn dữ được các đặc tính tốt trong
biến tần.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Trong thực tế có nhiều loại tải mang tính thuận nghịch như tải
thế năng, một số hệ truyền động có đảo chiều, thiết bị bù... khi đó
yêu cầu động cơ trong hệ thống phải làm việc được ở cả bốn góc
phần tư, tức là ngoài chế độ động cơ có đảo chiều tốc độ quay ra thì
phải có khả năng thực hiện trao đổi được năng lượng hai chiều. Yêu
cầu của bộ biến tần này là biến đổi năng lượng từ một chiều sang
2
xoay chiều hay làm việc ở chế độ nghịch lưu. Trong trường hợp sử
dụng chỉnh lưu PWM, khi góc điều khiển nằm giữa 0 và /2 bộ chỉnh
lưu PWM làm việc ở chế độ chỉnh lưu, còn khi góc điều khiển nằm
giữa /2 đến
thì bộ chỉnh lưu PWM làm việc ở chế độ nghịch lưu
và năng lượng từ phía tải được chuyển về lưới xoay chiều. Các bộ
biến tần như vậy được gọi là biến tần bốn góc phần tư.
Được sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS. Đoàn Quang
Vinh – PGĐ Đại học Đà Nẵng, Tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài
luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu hệ thống truyền động điện động
cơ đồng bộ 4 góc phần tƣ sử dụng chỉnh lƣu PWM và nghịch lƣu
đa mức với C.M cực tiểu”.
2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
+ Đối tượng nghiên cứu:
- Hệ thống truyền động điện động cơ đồng bộ 4 góc phần tư sử
dụng chỉnh lưu PWM và nghịch lưu đa mức với C.M cực tiểu.
+ Phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu về hệ truyền động động cơ điện đồng bộ 3 pha
và phương thức điều chế PWM.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Xây dựng hệ thống biến tần 4 góc phần tư sử dụng Chỉnh lưu
PWM và nghịch lưu đa bậc với C.M cực tiểu – Động cơ đồng bộ.
- Nghiên cứu lý thuyết về bộ chỉnh lưu đa mức, nghịch lưu đa
mức và động cơ đồng bộ 3 pha.
- Xây dựng mô hình toán học của hệ thống.
- Dựa trên mô hình toán học đưa ra phương pháp điều chế.
- Mô phỏng trên phần mềm matlab Simulink, plecs, psim để
kiểm nghiệm.
3
5. Bố cục đề tài
Với đề tài “Nghiên cứu hệ thống truyền động điện động
cơ đồng bộ 4 góc phần tƣ sử dụng chỉnh lƣu PWM và nghịch lƣu
đa mức với C.M cực tiểu”.
Nội dung: được trình bày trong 4 chương:
- Chương 1:Tổng quan về hệ truyền động điện xoay chiều biến tần đa mức
- Chương 2: Nghiên cứu chỉnh lưu PWM
- Chương 3: Xây dựng cấu trúc điều khiển nghịch lưu đa mức
- Chương 4: Xây dựng cấu trúc điều khiển nghịch lưu và cấu
trúc hệ truyền động biến tần 4Q - động cơ đồng bộ.
- Để có thể hoàn thành luận văn này, Em đã đã nghiên cứu
dưới sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của Thầy giáo PGS.TS Đoàn
Quang Vinh và sự giúp đỡ của gia đình, đồng nghiệp, Thầy cô giáo
trong bộ môn Tự động hóa Trường đại học Bách khoa Đà Nẵng
- Em xin chân Thành cảm ơn Thầy giáo Đoàn Quang Vinh và
các thầy cô giáo trong bộ môn Tự động hóa Đại học bách khoa
Đà Nẵng.