Đề tài Thiết kế hệ thống truyền động cho xe BUS chạy điện

Lêi nãi ®Çu Cïng víi sù ph¸t triÓn kh«ng ngõng cña khoa häc kü thuËt ,truyÒn ®éng ®iÖn cã vai trß rÊt quan träng trong sù ph¸t triÓn cña x· héi. TruyÒn ®éng ®iÖn lµm t¨ng n¨ng suÊt lao ®éng vµ chÊt l­îng s¶n phÈm .§Ó ®¸p øng ®­îc yªu cÇu thùc tÕ c¸c hÖ truyÒn ®éng cã kh¶ n¨ng tù ®éng ®iÒu khiÓn vµ ®é chÝnh x¸c ngµy cµng cao ®· ra ®êi . Víi môc ®Ých phôc vô nhu cÇu ®i l¹i vµ vËn chuyÓn hµng ho¸ trong thµnh m¹nh ë c¸c n­íc ph¸t triÓn . Do yªu cÇu cña m«n häc vµ nh»m gióp sinh viªn lµm quen víi viÖc thiÕt hÖ thèng truyÒn ®éng ,gãp phÇn hoµn thiÖn vµ cñng cè kiÕn thøc cña m«n häc em ®­îc nhËn ®Ò tµi “ThiÕt kÕ hÖ thèng truyÒn ®éng cho xe BUS ch¹y ®iÖn” Víi c¸c th«ng sè : +Träng l­îng xe : G0 = 1500Kg. +Träng l­îng t¶i : GT = 300Kg. +Tèc ®é lín nhÊt : Vmax = 80 Km/h. +§­êng kÝnh b¸nh xe : D = 400 mm. +§­êng kÝnh trôc : d = 40mm. +HÖ sè b¸m ®­êng : f = 0,02. +HÖ sè ma s¸t l¨n æ trôc : m =0,05. +HÖ sè giã c¶n : =0.2 +DiÖn tÝch c¶n giã : A=2.2 +MËt ®é kh«ng khÝ :p=1.25Kg/ §å ¸n tiÕn hµnh nghiªn cøu thiÕt kÕ hÖ thèng truyÒn ®éng cho xe BUS ch¹y ®iÖn dïng trong thµnh phè gåm c¸c néi dung sau: Ch­¬ng I : Giíi thiÖu chung vÒ «t« vµ yªu cÇu c«ng nghÖ. Ch­¬ng II : Lùa chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng. Ch­¬ng III : TÝnh chän c«ng suÊt cho ®éng c¬ vµ m¹ch lùc Ch­¬ng IV : Tæng hîp hÖ thèng Ch­¬ng V : M« pháng hÖ thèng sö dông phÇn mÒm Matlab/Simulink Ch­¬ng VI : ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn Ch­¬ng i : giíi thiÖu chung vÒ «t« vµ yªu cÇu c«ng nghÖ I.1. Giíi thiÖu chung «t« ch¹y ®iÖn : VÒ h×nh d¸ng, «t« ch¹y ®iÖn vµ «t« ch¹y b»ng ®éng c¬ ®èt trong hoµn toµn t­¬ng tù nhau, nh­ng «t« ch¹y ®iÖn sö dông ®éng c¬ ®iÖn thay thÕ cho ®éng c¬ ®èt trong. CÊu tróc c¬ b¶n cña «t« ®­îc biÓu diÔn ë h×nh sau : §éngc¬ ne Me Ly hîp nww Mw Hép sè nG MG Hép sè Visai nD MD MD nbx MD nbx §éng c¬ : ®éng c¬ «t« sö dông lµ ®éng c¬ ®iÖn. Mµ cô thÓ theo yªu cÇu cña ®å ¸n lµ ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu kh«ng ®ång bé. §éng c¬ kh«ng ®ång bé nhËn n¨ng l­îng ®iÖn tõ mét nguån cè ®Þnh, biÕn ®æi n¨ng l­îng ®ã phï hîp ®Ó ®­a vµo ®éng c¬. Bªn c¹nh ®ã hÖ thèng ®iÒu khiÓn nguån n¨ng l­îng ®ã phï hîp víi c¸c yªu cÇu vÒ thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ HÖ thèng truyÒn lùc cña «t« : HÖ thèng truyÒn lùc cña «t« gåm cã ly hîp, hép sè, c¸c ®¨ng, cÇu chñ ®éng. NhiÖm vô cña hÖ thèng truyÒn lùc lµ truyÒn m«men xo¾n tõ ®éng c¬ ®Õn b¸nh xe chñ ®éng cña «t«. HÖ thèng truyÒn lùc cho phÐp thay ®æi tû sè truyÒn gi÷a ®éng c¬ vµ b¸nh xe chñ ®éng, tuú theo ®iÒu kiÖn chuyÓn ®éng trong khi vÉn gi÷ nguyªn chÕ ®é lµm viÖc cña ®éng c¬, vµ dïng ®Ó khëi «t« ®­îc ªm dÞu, gi÷ cho «t« cã thÓ ®øng yªn t¹i chç trong khi ®éng c¬ vÉn lµm viÖc, ®Ó cho ®éng c¬ cã thÓ ch¹y tiÕn hay lïi Ly hîp : Ly hîp dïng ®Ó nèi ®éng c¬ víi hÖ thèng truyÒn lùc mét c¸ch ªm dÞu vµ t¸ch ®éng c¬ ra khái hÖ thèng truyÒn lùc mét c¸ch nhanh chãng vµ døt kho¸t. Trong sö dông ly hîp ®­îc t¸ch ra khi sang sè hoÆc khi phanh «t« ®Ó sang sè ®­îc dÔ dµng vµ tr¸nh bÞ va ®Ëp. Ngoµi ra ly hîp cßn lµ c¬ cÊu an toµn gi÷ cho c¸c chi tiÕt cña hÖ thèng truyÒn lùc khái bÞ qu¸ t¶i. Hép sè : «t« lµm viÖc trong nh÷ng ®iÒu kiÖn rÊt kh¸c nhau vÒ ®­êng s¸, t¶i träng, tèc ®é. §Ó thÝch øng víi nh÷ng ®iÒu kiÖn ®ã cÇn ph¶i thay ®åi lùc kÐo, tèc ®é cña «t« trong kho¶ng kh¸ réng vµ ®¶m b¶o ®­îc chÕ ®é lµm viÖc kinh tÕ cña ®éng c¬. Hép sè dïng ®Ó thay ®æi lùc kÐo tøc lµ thay ®æi tèc ®é chuyÓn ®éng cña «t«, ngoµi ra cßn dïng ®Ó thay ®æi h­íng chuyÓn ®éng nh­ ch¹y tiÕn, ch¹y lïi hoÆc t¸ch ®éng c¬ ra khái hÖ thèng truyÒn ®éng phÝa sau khi «t« ®øng yªn t¹i chç. C¸c ®¨ng : Trôc c¸c ®¨ng dïng ®Ó truyÒn lùc tõ trôc thø cÊp cña hép sè ®Õn trôc chñ ®éng cña truyÒn lùc chÝnh cña cÇu sau «t«. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña «t« : Khi ®éng c¬ quay, c«ng suÊt cña ®éng c¬ ®­îc truyÒn ®Õn b¸nh xe chñ ®éng cña «t« th«ng qua hÖ thèng truyÒn lùc. Khi truyÒn nh­ vËy, c«ng suÊt bÞ tæn hao do ma s¸t trong hÖ thèng truyÒn lùc vµ c«ng suÊt ë b¸nh xe chñ ®äng sÏ nhá h¬n c«ng suÊt do ®éng c¬ ph¸t ra. C«ng suÊt ë b¸nh xe chñ ®éng ®­îc thÓ hiÖn qua hai th«ng sè lµ m«men xo¾n vµ sè vßng quay cña b¸nh xe chñ ®éng. Nhê cã m«men xo¾n truyÒn tíi b¸nh xe chñ ®éng vµ nhê cã sù tiÕp xóc gi÷a b¸nh xe chñ ®éng víi mÆt ®­êng nªn t¹i vïng tiÕp xóc gi÷a b¸nh xe chñ ®éng vµ mÆt ®­êng sÏ ph¸t sinh lùc kÐo tiÕp tuyÕn h­íng theo chiÒu chuyÓn ®éng. Lùc kÐo tiÕp tuyÕn Pk chÝnh lµ lùc mµ mÆt ®­êng t¸c dông lªn b¸nh xe Lùc kÐo tiÕp tuyÕn : Pk = trong ®ã : Me – m«men ®éng c¬ it – tû sè truyÒn cña hÖ thèng truyÒn lùc it = ne, we – sè vßng quay vµ tèc ®é gãc cña trôc khuû ®éng c¬ nb, wb – sè vßng quay vµ tèc ®é gãc cña b¸nh xe chñ ®éng ht – hiÖu suÊt cña hÖ thèng truyÒn lùc §Ó cho «t« cã thÓ chuyÓn ®éng ®­îc th× ë vïng tiÕp xóc gi÷a b¸nh xe vµ mÆt ®­êng ph¶i cã ®é b¸m nhÊt ®Þnh ®Æc tr­ng b»ng hÖ sè b¸m. NÕu ®é b¸m thÊp th× b¸nh xe cã thÓ bÞ tr­ît quay khi cã m«men xo¾n lín truyÒn tõ ®éng c¬ ®Õn b¸nh xe chñ ®éng vµ lóc ®ã «t« kh«ng thÓ tiÕn lªn phÝa tr­íc ®­îc. HÖ sè bÊm gi÷a b¸nh xe chñ ®éng vµ mÆt ®­êng lµ tû sè gi÷a lùc kÐo tiÕp tuyÕn cùc ®¹i( sinh ra t¹i ®iÓm tiÕp xóc gi÷a b¸nh xe chñ ®éng vµ mÆt ®­êng) trªn t¶i träng th¼ng ®øngt¸c dông lªn b¸nh xe chñ ®éng. T¶i träng nµy th­êng ®­îc gäi lµ t¶i träng b¸m Gf. f = Lùc kÐo tiÕp tuyÕn cùc ®¹i ph¸t sinh theo ®iÒu kiÖn b¸m gi÷a b¸nh xe chñ ®éng vµ mÆt ®­êng : Pkmax = f.Gf NÕu gäi Z lµ ph¶n lùc th¼ng gãc tõ mÆt ®­êng t¸c dông lªn b¸nh xe chñ ®éng : Z = Gf Lùc b¸m Pf x¸c ®Þnh bëi : Pf = f.Z §Ó cho b¸nh xe chñ ®éng kh«ng bÞ tr­ît quay khi «t« chuyÓn ®éng th× lùc kÐo tiÕp tuyÕn cùc ®¹i ph¶i nhá h¬n hoÆc b»ng lùc b¸m Pf, nghÜa lµ ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn : Pkmax £ Pf hay : I.2. Yªu cÇu vÒ c«ng nghÖ : Yªu cÇu vÒ an toµn : Trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña «t« yªu cÇu khi t¨ng tèc vµ gi¶m tèc ph¶i ªm. Do ®ã m«men ®éng trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é ph¶i ®­îc h¹n chÕ theo yªu cÇu kü thuËt an toµn. §iÒu kiÖn lµm viÖc cña xe th­êng ph¶i chÞu t¶i tõ 60% tíi 70% t¶i ®Þnh møc vµ hay ph¶i chÞu qu¸ t¶i nªn yªu cÇu vÒ ®é bÒn c¬ khÝ cao, kh¶ n¨ng chÞu qu¸ t¶i lín. Yªu cÇu vÒ ®iÒu chØnh tèc ®é : D¶i ®iÒu chØnh tèc ®é réng 5km/h tíi 60km/h. §iÒu chØnh tèc ®é ph¶i tr¬n. Yªu cÇu vÒ nguån : Nguån cung cÊp lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu 600V Yªu cÇu vÒ ®é tin cËy : Xe h¬i ph¶i lµm viÖc dµi h¹n do ®ã nªn s¬ ®å cÊu tróc hÖ truyÒn ®éng ph¶i ®¬n gi¶n, thay thÕ dÔ dÇng. Phô t¶i truyÒn ®éng : Phô t¶i «t« xe h¬i lµ phô t¶i thÕ n¨ng, ®éng c¬ truyÒn ®éng lµm viÖc ë chÕ ®é dµi h¹n. ë ®©y, ®éng c¬ truyÒn ®éng kh«ng yªu cÇu ®¶o chiÒu quay v× trong cÊu t¹o «t« cã hép sè. Muèn lïi hay tiÕn chØ cÇn cµi sè lïi hay tiÕn Ta cã ®å thÞ phô t¶i : F Fmax Fmin vmax v Nh­ vËy, khi vËn tèc «t« b»ng kh«ng th× lôc kÐo lµ lín nhÊt, ®ång nghÜa víi m«men c¶n lµ lín nhÊt. Khi vËn tèc «t« t¨ng lªn th× lùc c¶n gi¶m, m«men c¶n còng gi¶m theo. M«men khëi ®éng cña ®éng c¬ ph¶i lín h¬n m«men c¶n cùc ®¹i cña phô t¶i. Ch­¬ng II: Lùa chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng Chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng lµ ta ph¶i chän ph­¬ng ¸n ®iÒu chØnh ®éng c¬ xe h¬i sao cho tèi ­u nhÊt, ®¶m b¶o mäi yªu cÇu c«ng nghÖ. §éng c¬ dïng cho xe h¬i cã thÓ lµ ®éng c¬ mét chiÒu hoÆc ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. Tõ yªu cÇu cña c«ng nghÖ, ®iÖn ¸p nguån lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu( nguån ®iÖn ¸p nµy cã thÓ ®­îc lÊy tõ acquy), ta thÊy chØ cã hai ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng phï hîp víi yªu cÇu cña c«ng nghÖ. §ã lµ : HÖ truyÒn ®éng ®éng c¬ xoay chiÒu kh«ng ®ång bé dïng ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tÇn sè HÖ truyÒn ®éng ®éng c¬ mét chiÒu dïng ph­¬ng ph¸p b¨m xung ¸p Tõ ®ã, ta ®i vµo ph©n tÝch hai ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng nµy. HÖ truyÒn ®éng ®iÒu chØnh xung ¸p ®éng c¬ mét chiÒu : S¬ ®å nguyªn lý hÖ ®iÒu chØnh xung ¸p lo¹i A : §å thÞ dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p cña ®éng c¬ : Khi kho¸ S th«ng : U§ = UN, i = iN Khi kho¸ S ng¾t : U§ = 0, iN =0, i =i§0 do t¸c dông cña ®iÖn c¶m L C¸c gi¸ trÞ trung b×nh cña U§, I vµ søc ®iÖn ®éng E sÏ ®­îc x¸c ®Þnh nÕu biÕt luËt ®ãng, ng¾t kho¸ vµ th«ng sè cña m¹ch NÕu ®ãng ng¾t kho¸ víi tÇn sè kh«ng ®æi th× ho¹t ®éng cña m¹ch t­¬ng tù nh­ chØnh l­u mét pha nöa chu kú §¸nh gi¸ vÒhÖ truyÒn ®éng xung ¸p ®éng c¬ mét chiÒu : ­u ®iÓm : HÖ sö dông c¸c van ®iÒu khiÓn hoµn toµn, ®é t¸c ®éng nhanh, kh«ng g©y ån, dÔ tù ®«ng ho¸ Nh­îc ®iÓm : D¹ng ®iÖn ¸p ra bÞ gi¸n ®o¹n, g©y nªn tæn thÊt phô trong m¸y ®iÖn, hÖ sè c«ng suÊt thÊp HÖ ®iÒu chØnh tÇn sè ®éng c¬ kh«ng ®ång bé : Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ b»ng c¸ch biÕn ®æi tÇn sè nguån cho phÐp më réng ph¹m vi sö dông ®éng c¬ kh«ng ®ång bé trong nhiÒu ngµnh c«ng nghiÖp. Nã cho phÐp më réng d¶i ®iÒu chØnh tèc ®é vµ n©ng cao tÝnh chÊt ®éng häc cña hÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ xoay chiÒu nay chung vµ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé nay riªng. Nã cã thÓ øng dông cho thay ®æi tèc ®é nhiÒu ®éng c¬ cïng mét lóc nh­ truyÒn ®éng cña m¸y dÖt, b¨ng t¶i… hoÆc cho c¶ c¸c thiÕt bÞ ®¬n lÎ nhÊt lµ nh÷ng c¬ cÊu cã yªu cÇu tèc ®é cao nh­ m¸y li t©m, m¸y mµi…§Æc biÖt lµ hÖ ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ b»ng c¸ch biÕn ®æi nguån cung cÊp sö dông cho ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to lång sãc sÏ cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n v÷ng ch¾c, gi¸ thµnh h¹ vµ cã thÓ lµm viÖc trong nhiÒu m«i tr­êng. Nguyªn lý ®iÒu chØnh : M f=f®m f>f®m w f<f®m Theo lý thuyÕt m¸y ®iÖn, w1 = ® thay ®æi tÇn sè sÏ lµm cho tèc ®é tõ tr­êng quay thay ®æi, do ®ã dÉn ®Õn tèc ®é ®éng c¬ thay ®æi. D¹ng ®Æc tÝnh ®éng c¬ khi thay ®æi tÇn sè : Khi tÇn sè t¨ng (f>f®m) th× m«men tíi h¹n gi¶m ( ®iÖn ¸p gi÷ kh«ng ®æi) Mth » Khi tÇn sè gi¶m : nÕu gi÷ nguyªn ®iÖn ¸p th× dßng ®iÖn ®éng c¬ t¨ng g©y ¶nh h­ëng xÊu ®Õn c¸c chØ tiªu ®éng c¬. V× vËy, ®Ó ®¶m b¶o mét chØ tiªu mµ kh«ng lµm ®éng c¬ bÞ qu¸ dßng, cÇn ph¶i ®iÒu chØnh c¶ ®iÖn ¸p ®éng c¬, cô thÓ lµ gi¶m ®iÖn ¸p cïng víi viÖc gi¶m tÇn sè theo quy luËt nhÊt ®Þnh BiÕn tÇn cã hai lo¹i lµ biÕn tÇn nguån ¸p vµ biÕn tÇn nguån dßng. Nh­ng ë ®©y, ta sö dông cho hÖ truyÒn ®éng lµ biÕn tÇn nguån ¸p. Së dÜ chän nh­ vËy v× : BiÕn tÇn nguån dßng chØ thÝch hîp cho ®éng c¬ cã c«ng suÊt lín, víi viÖc sö dông c¸c kho¸ lµ thyistor nªn m¹ch ®iÒu rÊt phøc t¹p. H¬n n÷a, khã ®iÒu khiÓn ®ång thêi c¶ tÇn sè vµ ®iÖn ¸p BiÕn tÇn nguån ¸p rÊt thÝch hîp cho ®éng c¬ cã c«ng suÊt võa vµ nhá. Sö dông c¸c van ®iÒu khiÓn hoµn toµn nªn viÖc ®iÒu khiÓn ®ãng ng¾t c¸c van dÔ dµng h¬n. §Æc biÖt, lµ cã thÓ ®iÒu chØnh c¶ tÇn sè vµ ®iÖn ¸p b»ng ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ ®é réng xung ( PWM) S¬ ®å nguyªn lý bé biÕn tÇn nguån ¸p : Nguyªn lý ho¹t ®éng : C¸c kho¸ nghÞch l­u ®­îc ®ãng c¾t theo thø tù nhÊt ®Þnh t¹o thµnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu ba pha ®Æt lªn ®éng c¬ chÊp hµnh, gãc dÉn cña c¸c kho¸ lµ 180°, thêi ®iÓm c¸c kho¸ S1, S3, S5vµ S2, S4, S6 b¾t ®Çu dÉn lÖch nhau 120°, do ®ã ®iÖn ¸p ra cña nghÞch l­u còng lÖch nhau vÒ thêi gian lµ 120°. C¸c kho¸ S lµ kho¸ b¸n dÉn, ë c¸c truyÒn ®éng c«ng suÊt nhá th­êng dïng c¸c transistor, ë c¸c truyÒn ®éng c«ng suÊt lín th­êng dïng c¸c van thyristor, GTO. §Æc ®iÓm cña biÕn tÇn nguån ¸p : §iÖn ¸p ra trªn t¶i ®­îc ®Þnh h×nh s½n. ViÖc ®iÒu chØnh tÇn sè ®iÖn ¸p ra trªn t¶i ®­îc thùc hiÖn dÔ dµng b»ng ®iÒu khiÓn quy luËt më van cña phÇn nghÞch l­u. Ph­¬ng ph¸p nµy thay ®æi tÇn sè dÔ dµng mµ kh«ng phô thuéc vµo l­íi, ®é ®¸p øng qu¸ ®é nhanh. Tuy nhiªn ®é tin cËy kh«ng cao b»ng biÕn tÇn nguån dßng. So s¸nh gi÷a hai ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng : VÒ tÝnh ®¬n gi¶n trong ®iÒu chØnh : VÒ mÆt nµy ph­¬ng ¸n b¨m xung ¸p chiÕm ­u thÕ h¬n. Víi ph­¬ng ¸n ®iÒu chØnh tÇn sè ta cßn ph¶i kÕt hîp víi ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p theo mét quy luËt nhÊt ®Þnh, ®iÒu nµy lµm phøc t¹p lªn rÊt nhiÒu so víi ph­¬ng ¸n xung ¸p mét chiÒu. b) VÒ hiÖu suÊt ®iÒu chØnh , d¶i ®iÒu chØnh : Trong ph­¬ng ¸n b¨m xung ¸p, ®iÖn ¸p ra bÞ ®Ëp m¹ch, gay tæn thÊt phô trong m¸y ®iÖn, dÉn ®Õn hÖ sè c«ng suÊt thÊp. Trong ph­¬ng ¸n biÕn tÇn cã kh¶ n¨ng gi÷ cho tæn thÊt c«ng suÊt lµ h»ng nªn nay chung, tæn thÊt thÊp nhÊt trong c¸c ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng. C¶ hai ph­¬ng ¸n ®Òu cho ®­îc m«men khëi ®éng lín, tuy nhiªn, ph­ong ¸n biÕn tÇn cã d¶i ®iÒu chØnh réng h¬n nhiÒu so víi ph­¬ng ¸n b¨m xung ¸p. c) VÒ tÝnh kinh tÕ cña ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng : Ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng dïng bé biÕn tÇn thùc tÕ lµ ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng kinh tÕ. MÆc dï gi¸ thµnh c¸c bé biÕn tÇn cã ®¾t h¬n nh­ng bï l¹i ®éng c¬ lµ r«to lång sãc cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n vËn hµnh tin cËy, gi¸ thµnh h¹. d) VÒ tÝnh kinh tÕ cña ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng : Do kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tÇn sè ®­a ®Õn kh¶ n¨ng cã mäi ®Æc tÝnh c¬ mong muèn nªn thùc tÕ ph­¬ng ¸n ®iÒu chØnh tÇn sè cã thÓ ¸p dông cho mäi yªu cÇu truyÒn déng. Ph­¬ng ¸n dïng biÕn tÇn cho phÐp vËn hµnh tin cËy. H¬n n÷a gi¸ thµnh cña c¸c bé biÕn tÇn nay ®· rÎ ®i rÊt nhiÒu, cho hiÖu suÊt ®iÒu chØnh cao. KÕt luËn : Tõ nh÷ng ph©n tÝch trªn ta quyÕt ®Þnh chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng dïng c¸c bé biÕn tÇn sö dông ®éng c¬ r«to lång sãc. Cô thÓ ë ®©y, ta chän biÕn tÇn nguån ¸p. S¬ ®å m¹ch lùc : ch­¬ng III : tÝnh chän c«ng suÊt cho ®éng c¬ vµ m¹ch lùc 1. TÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬ : Khi «t« khëi ®éng, lùc c¶n t¸c dông lªn «t« lµ lín nhÊt, bao gåm : Lùc c¶n l¨n : F1 = j.Gå trong ®ã : j - hÖ sè c¶n l¨n, lÊy j = 0,02 Gå - tæng träng l­îng xe Thay sè : F1 = 0,02(4.103 + 3.103).9,81 = 1373,4(N) Lùc ma s¸t l¨n æ trôc : F2 = m. Gå trong ®ã : m - hÖ sè ma s¸t l¨n æ trôc, lÊy m = 0,005 Gå - tæng träng l­îng xe Thay sè : F2 = 0,005(4.103 + 3.103).9,81 = 343,35(N) Lùc kÐo tiÕp tuyÕn cÇn thiÕt ®Ó th¾ng lùc c¶n lµ : Fk = F1 + F2 = 1373,4 + 343,35 = 1716,75 (N) Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc c«ng suÊt ®éng c¬ yªu cÇu : P = Chän hÖ sè dù tr÷ : kdt = 1,1 C«ng suÊt ®éng c¬ : P®éng c¬ = 1,1.P = 1,1.33,67 = 37,04 (kW) X¸c ®Þnh tèc ®é cùc ®¹i cña ®éng c¬ : Tû sè truyÒn : it = Tèc ®é cùc ®¹i : nmax = it.nbmax = = = 636,79 (vßng/phót) Nh­ vËy ta cÇn chän ®éng c¬ tho¶ m·n : P®m ³ P®c = 37,04 (kW) n®m ³ nmax = 636,79(vßng/phót) Tra trong tµi liÖu tham kh¶o, ta chän ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to lång sãc kiÓu MTKB víi c¸c th«ng sè kü thuËt nh­ sau : KiÓu ®éng c¬ : MTKB 512-8 C«ng suÊt ®Þnh møc : P®m = 37(kW) Tèc ®é ®Þnh nøc : n®m = 705(vßng/phót) Tû sè : Mth/M®m = 3,6 , Mk®/M®m = 3,3 HÖ sè c«ng suÊt ®Þnh møc : cosj = 0,72 Dßng stato ®Þnh møc : Ist.®m = 91(A) §ßng stato kh«ng t¶i : Ist.o = 55(A) §iÖn trë stato : rst = 0,08 (W) §iÖn kh¸ng stato : xst = 0,17 (W) Dßng r«to ®Þnh møc quy ®æi : I’r®m = 63(A) §iÖn trë r«to quy ®æi : r’f.r = 0,19 (W) §iÖn kh¸ng r«to quy ®æi : x’f.r = 0,16 (W) M«men qu¸n tÝnh cña r«to : J = 1,32 (kg.m2) Khèi l­îng cña ®éng c¬ : Q = 470 (kg) X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cßn l¹i cña ®éng c¬ : S¬ ®å m¹ch ®iÖn thay thÕ cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé : C¸c th«ng sè ®· biÕt : R1 = 0,08(W) X1 = 0,17(W) R’2 = 0,19(W) X’2 = 0,16(W) Sè ®«i cùc cña ®éng c¬ : p = 4 TÇn sè lµm viÖc 50Hz, tèc ®é quay tõ tr­êng : n1 = (vßng/phót) HÖ sè tr­ît ®Þnh møc : s®m = §iÖn kh¸ng cña m¹ch tõ : Xm = Tæng trë mét pha cña ®éng c¬ : Zf = = = 2,33Ð47,56 = 1,71 + j1,58 = R + jX ® R = 1,71 (W), X = 1,58(W) 2. TÝnh chän m¹nh lùc : S¬ ®å m¹ch lùc : M¹ch lùc dïng kiÓu ®iÒu khiÓn cho gãc dÉn cña van l = 180°, t¶i lµ ®éng c¬ ®Êu sao. C¸c van lÇn l­ît më theo thø tù tõ T1 – T6 víi gãc lÖch gi÷a 2 van mét gãc 60° §å thÞ dßng, ¸p ®Çu ra nghÞch l­u : §éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é ®Þnh møc nªn : Upha = U ®m = 220(V) Suy ra : uA(t) = Uf.sin(wt) (V) uB(t) = Uf.sin(wt-120°) (V) uC(t) = Uf.sin(wt+120°) (V) Dßng ®iÖn pha : iA(t) = sin(wt-j) víi : j = arctg = arctg = 47,48° Dßng hiÖu dông qua van T1 : IT1 = = 62,63(A) Dßng hiÖu dông qua ®ièt : I§ = = 56,58(A) Chän ®ièt : Dßng ®iÖn hiÖu dông qua ®ièt : I§ = 56,58(A) §iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn ®ièt : Ung = UN = 600(V) Chän hÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p lµ 1,6 : Ungv = 1,6.600 = 960(V) Chän hÖ sè dù tr÷ dßng lµ 2 : Ilv = 2.56,58 = 113,16(A) Tõ ®ã chän ®ièt lo¹i S42110 víi c¸c th«ng sè : Imax = 125(A) Un = 1100(V) Ipik = 1800(A) DU = 1,2 (V) Ith = 200(A), t°cp = 150°C Chän van ®iÒu khiÓn : Dßng ®iÖn hiÖu dông qua van : IT = 62,63(A) §iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i ®Æt lªn van : Ung = UN = 600(A) Tõ ®ã, ta chän van ®iÒu khiÓn lµ IGBT lo¹i IXSH40N60 víi c¸c th«ng sè : Nhµ s¶n xuÊt : IXSY Lo¹i vá : TO3(B) Ic max = 75(A) Vces = 600(V) Pd(max) = 500(W) 3. TÝnh chän c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ m¹ch ®éng lùc : a. TÝnh to¸n c¸nh t¶n nhiÖt : Tæn thÊt c«ng suÊt trªn mét van ®iÒu khiÓn : Dp = DU.Ilv = 2,5.62,34 = 155,85 (W) DiÖn tÝch bÒ mÆt to¶ nhiÖt : Sm = Dp/km.t trong ®ã : Dp – tæn hao cèng suÊt t - ®é chªnh lÖch so víi m«i tr­êng Chän Tmt = 40°C. Chän nhiÖt dé trªn c¸nh t¶n nhiÖt : Tlv = 100°C t = Tlv – Tmt = 60°C km – hÖ sè to¶ nhiÖt b»ng ®èi l­u vµ bøc x¹, k=8[W/m2. °C] ® Sm = Chän lo¹i c¸nh t¶n nhiÖt cã 16 c¸nh kÝch th­íc mçi c¸nh : axb = 10x10(cmxcm) b. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho van : B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do qu¸ tr×nh ®ãng c¾t van ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch m¾c R-C song song víi van. Khi cã sù chuyÓn m¹ch c¸c ®iÖn tÝch tÝch tô trong c¸c líp b¸n dÉn phãng ra ngoµi t¹o dßng ®iÖn ng­îc trong kho¶ng thêi gian ng¾n, sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ng­îc g©y ra sddd c¶m øng rÊt lín trong ®iÖn c¶m lµm qu¸ ¸p cho van. Khi cã m¹ch RC m¾c víi van t¹o ra m¹ch vßng dßng ®iÖn tÝch trong qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch nªn van kh«ng bÞ qu¸ ¸p. Ng­êi ta th­êng chän : R = 10 ¸ 1000(W) C = 0,01 ¸ 1(mF) Chän R = 500(W), vµ C = 20(mF) c. B¶o vÖ qu¸ dßng : Chän thiÕt bÞ b¶o vÖ dßng cho van lµ cÇu ch× t¸c ®éng nhanh. Dßng ®Þnh møc cña d©y ch¶y cÇu ch× : Idc = 1,1.Ivan = 1,1.62,34 = 68,57(A) Chän cÇu ch× cã : Idcdm = 80(A) 4. S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn : §iÒu chØnh ®éng c¬ kh«ng ®ång bé b»ng ph­¬ng ph¸p biÕn tÇn th× ta ph¶i kÕt hîp thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo stato cña ®éng c¬. ë ®©y, ®Ó ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ta dïng ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ ®é réng xung(PWM). §©y lµ ph­¬ng ph¸p tiªn tiÕn, hiÖu qu¶ nhÊt v× : - Võa ®iÒu chØnh ®­îc ®iÖn ¸p ra, võa ®iÒu chØnh ®­îc tÇn sè. - §iÖn ¸p ra gÇn víi h×nh sin. - Cã thÓ dïng chØnh l­u kh«ng ®iÒu khiÓn ë ®Çu vµo nghÞch l­u ®Ó lµm t¨ng hiÖu qu¶ s¬ ®å. Néi dung cña ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ ®é réng xung lµ so s¸nh mét sãng sin chuÈn, cã tÇn sè b»ng tÇn sè cña ®iÖn ¸p ra mong muèn, víi mét ®iÖn ¸p r¨ng c­a tÇn sè cao, cì 2-10kHz. Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ ®é r«ng xung cã hai d¹ng : - BiÕn ®iÖu bÒ réng xung mét cùc tÝnh - BiÕn ®iÖu bÒ réng xung hai cùc tÝnh ë ®©y, ta dïng ph­¬ng ph¸p biÕn ®iÖu bÒ réng xung hai cùc tÝnh, nh»m kh¾c phôc ®­îc sù gi¸n ®o¹n cña dßng ®iÖn. §èi víi hai van trªn cïng mét nh¸nh cÇu tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn gi÷a c¸c lÇn kho¸ mét van trªn, më mét van d­íi vµ ng­îc l¹i ph¶i cã mét thêi gian trÔ tèi thiÓu nh»m ®¶m b¶o van ®· kho¸ l¹i ch¾c ch¾n tr­íc khi van kia më ra. §iÖn ¸p ra sÏ gåm d·y xung cã ®é réng xung thay ®æi víi chu kú lÆp l¹i b»ng chu kú cña sãng r¨ng c­a. HÖ sè biÕn ®iÖu : d = , 0 £ d £ 1 Ucm : biªn ®é sãng sin chñ ®¹o Urm : biªn ®é sãng r¨ng c­a Khi d = 0, Ura = 0 ; khi d =1, Ura = Uramax S¬ ®å cÊu tróc cña mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn biÕn ®iÖu ®é réng xung ba pha : TÝnh chän c¸c phÇn tö m¹ch ®iÒu khiÓn : a_Kh©u t¹o xung r¨ng c­a : S¬ ®å nguyªn lý m¹ch t¹o xung tam gi¸c : sChu kú cña ®iÖn ¸p r¨ng c­a : T = Chän xung r¨ng c­a cã tÇn sè 2kHz Chän R2 = R3 = R4 = 10(kW) ® 4R1C1 = 0,5.10-3. Chän R1 = 100(W) ® C1 = 1,25(mF) KhuÕch ®¹i thuËt to¸n chän lµ : TL084 b_Kh©u so s¸nh : S¬ ®å nguyªn lý : KhuyÕch ®¹i thuËt to¸n ta chän lo¹i TL084 Chän R5 = R6 = 15(kW) c_Kh©u t¹o sãng sin chuÈn : VÊn ®Ò chÝnh trong biÕn ®iÖu bÒ réng xung ba pha lµ ph¶i cã ba sãng sin chñ ®¹o cã biªn ®é chÝnh x¸c b»ng nhau vµ lÖch pha nhau chÝnh x¸c 120° trong toµn bé gi¶i ®iÒu chØnh. §iÒu nµy rÊt khã thùc hiÖn b»ng c¸c m¹ch t­¬ng tù. Ngµy nay, ng­êi ta ®· chÕ t¹o c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn biÕn ®iÖu bÒ réng xung ba pha bëi m¹ch sè víi bé vi xö lý ®Æc biÖt. Nhê ®ã d¹ng xung ®iÒu khiÓn ra sÏ tuyÖt ®èi ®èi xøng vµ kho¶ng dÉn cña mçi van sÏ ®­îc x¸c ®Þnh chÝnh x¸c. d_ §Ó c¸ch ly m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn ta sö dông phÇn tö ghÐp quang sau ®Çu ra cña kh©u so s¸nh. PhÇn tö nµy gåm hai m¹ch : - m¹ch s¬ cÊp lµ m¹ch ph¸t tia s¸ng, th­êng dïng lµ ®Ìn LED - m¹ch thø cÊp lµ m¹ch nhËn biÕt ¸nh s¸ng, th­êng dïng lµ ph«t«_transistor M¹ch s¬ cÊp vµ m¹ch thø cÊp c¸ch ly hoµn toµn, ®iÖn trë c¸ch ®iÖn kho¶ng 1011W. S¬ ®å nguyªn lý : Chän m¹ch ghÐp quang TLP521 víi c¸c th«ng sè : Is = 5(mA) Tû sè truyÒn dßng : CTR = 100% VCE0 = 55(V) ch­¬ng 4 : tæng hîp hÖ thèng 4.1. §Æt vÊn ®Ò : Cã nhiÒu ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®éng c¬ kh«ng ®ång bé khi ®iÒu chØnh tÇn sè-®iÖn ¸p. Ta cã thÓ ®iÒu chØnh theo kh¶ n¨ng qu¸ t¶i kh«ng ®æi hay ®iÒu chØnh tÇn sè tr­ît kh«ng ®æi. Mét trong nh÷ng ph­¬ng ph¸p ®ã lµ ®iÒu chØnh gi÷ tõ th«ng ®éng c¬ kh«ng ®æi. Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tÇn sè ®éng c¬ cã thÓ dïng m¹ch vßng ®iÒu chØnh trùc tiÕp tõ th«ng hoÆc còng cã thÓ ®iÒu khiÓn gi¸n tiÕp th«ng qua c¸c ®¹i l­îng kh¸c nh­ tÇn sè, ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn. Theo kÕt qu¶ thu ®­îc tõ lý thuyÕt ta cã quan hÖ gi÷a dßng stato vµ tõ th«ng r«to : trong ®ã : Tr = BiÓu thøc trªn cã nghÜa lµ muèn gi÷ tõ th«ng r«to kh«ng ®æi th× dßng ®iÖn ph¶i ®­îc ®iÒu chØnh theo ®é tr­ît. MÆt kh¸c, khi gi÷ biªn ®é tõ th«ng r«to kh«ng ®æi (yr = yr®m) th× vect¬ tõ th«ng r«to vµ vect¬ dßng ®iÖn r«to lu«n vu«ng gãc víi nhau trong kh«ng gian. Do ®ã, m«men ®iÖn tõ : M = yr.Ir. §iÒu nµy nghÜa lµ m«men ®iÖn tõ sÏ tû lÖ víi biªn ®é dßng r«to. BiÓu thøc tÝnh m«men : Tõ ®ã ta thu ®­îc s¬ ®å cÊu tróc hÖ thèng : IS2 - MC IS -Uw Ui® wS Ri Rw Bé biÕn ®æi vµ m¹ch stato FM X X Fi(w) Uw® M« h×nh cã chøa nhiÒu kh©u phi tuyÕn phøc t¹p, cã thÓ tuyÕn tÝnh ho¸ c¸c ph­¬ng tr×nh nµy : Hµm Fi(ws) cã thÓ thay b»ng kh©u khuÕch ®¹i ®¬n gi¶n: TuyÕn tÝnh ho¸ biÓu thøc tÝnh m«men ®éng c¬ : t¹i (M1, ws1, I1) ta cã: Tõ ®ã ta ®­îc s¬ ®å cÊu tróc ®iÒu khiÓn tõ th«ng : Is - - + -MC Uw® RI Rw B KF A w Bé biÕn ®æi vµ m¹ch stato 4.2. M« t¶ c¸c kh©u cã trong hÖ : Bé biÕn ®æi nghÞch l­u : Hµm truyÒn ®¹t cña bé biÕn ®æi : F(p) = trong ®ã : Ku = Tvo – h»ng sè thêi gian cña bé biÕn ®æi Tvo = 1/2 .T = 1/2.0,5 (ms) < 1(ms) Do vËy ta cã thÓ bá qua h»ng sè thêi gian Tvo b) M¹ch stato : M¹ch stato ®­îc m« t¶ bëi hµm truyÒn : Fs(p) = trong ®ã : R = Rs = 0,08(W) T = Tss = ® Fs(p) = c) Kh©u ph¶n håi dßng ®iÖn : §Ó ®o dßng stato ta dïng ph­¬ng ph¸p ®o gi¸n tiÕp b»ng c¸ch ®o dßng ë nguån mét chiÒu. S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ph¶n håi dßng : Hµm truyÒn ®¹t cña kh©u ph¶n håi dßng : FI(p) = víi : ki bao gåm : - hÖ sè biÕn ®æi xoay chiÒu thµnh mét chiÒu - ph©n thÕ - hÖ sè tû lÖ ®iÖn ¸p ra vµ ®iÖn ¸p U Tõ ®ã, ta x¸c ®Þnh ®­îc : ki = Ti – h»ng sè thêi gian cña m¹ch vßng dßng ®iÖn Chän Ti = 0,005(s) = 5(ms) d) X¸c ®Þnh hµm truyÒn ®¹t KFi : KFi = trong ®ã : Is®m = 91(A) ws®m – tÇn sè tr­ît ®Þnh møc ws®m = 2P(f – p.n®m/60) = 18,84(rad/s) ® KFi = e) X¸c ®Þnh c¸c hÖ sè A, B : Chän ®iÓm tuyÕn tÝnh ho¸ lµ ®iÓm ®Þnh møc : f) TÝnh m«men qu¸n tÝnh quy ®æi cña hÖ thèng : M«men qu¸n tÝnh quy ®æi vÒ trôc ®éng c¬ : J = J®éng c¬ + Jq® t¶i víi : Jq® t¶i = M«men qu¸n tÝnh cña hÖ thèng : J = 1,32 + 218,75 = 220,07 (kgm2) g) Kh©u ph¶n håi tèc ®é : §o tèc ®é trong truyÒn ®éng, ta sö dông m¸y ph¸t tèc . M¹ch nguyªn lý : Hµm truyÒn ®¹t : Fw(p) = trong ®ã : kw= Tw - h»ng sè thêi gian cña kh©u ph¶n håi tèc ®é. Chän Tw = 0,005(s) Tæng hîp l¹i ta ®­îc s¬ ®å hÖ thèng : Is - - + -MC Uw® RI Rw B KF A w 4.3. Tæng hîp hÖ thèng : - RI U®I Is 4.3.1. Tæng hîp m¹ch vßng dßng ®iÖn : Hµm truyÒn ®¹t cña ®èi t­îng ®iÒu chØnh : Soi(p) = Sö dông tiªu chuÈn m«dun tèi ­u : víi : FMC(p) = Rw(p) = NÕu chän bé ®iÒu chØnh kiÓu PI : Ri(p) = víi : T2 = T = 0,007 (s) T1 = Ti = 0,005 (s) k1 = kuki/R = 22.0,11/0,08 = 30,25 th× ta bï ®­îc h»ng sè thêi gian T : 1+T2p = 1+Tp Hµm truyÒn ®¹t cña bé ®iÒu chØnh : ® RI(p) = Tõ ®ã, ta ®­îc s¬ ®å nguyªn lý cña kh©u Ri (p) : víi : R1C = 0,302 R2C = 0,007 Cuèi cïng, ta ®­îc hµm truyÒn ®¹t cña m¹ch vßng dßng ®iÖn lµ : 4.3.2. Tæng hîp m¹ch vßng tèc ®é : Tõ tæng hîp m¹ch vßng dßng ®iÖn, ta t×m ®­îc hµm truyÒn ®¹t : Wi(p) = Do Ti lµ h»ng sè thêi gian nhá nªn bá qua thµnh phÇn ®¹o hµm bËc cao : Wi(p) = Uw® -Uw Rw K F Wi(p) B A w -Mc M S¬ ®å cÊu tróc m¹ch vßng tèc ®é : Khi tæng hîp m¹ch vßng tèc ®é : coi Mc = 0 Ta ®­îc s¬ ®å cÊu tróc t­¬ng ®­¬ng : Rw U®w KFi.Wi.B+A -Uw Hµm truyÒn ®¹t cña ®èi t­îng ®iÒu chØnh : Sow(p) = (KFi.Wi.B +A). = (KFi.) = (). = Do Ti,Tw lµ h»ng sè thêi gian nhá nªn : (1+2Tip)(1+pTw) » (1+(2Ti+Tw)p) = 1+Ts.p ® Sow(p) = Sö dông tiªu chuÈn m«dul ®èi xøng : víi : F§X = ® Rw(p) = Chän ts = Ts, ta ®­îc : Rw(p) = Nh­ vËy, bé ®iÒu chØnh Rw gåm mét kh©u PI nèi tiÕp víi kh©u qu¸n tÝnh. Ta thÊy, kh©u qu¸n tÝnh cã h»ng sè thêi gian nhá nªn bá qua h»ng sè thêi gian cña kh©u qu¸n tÝnh. Tõ ®ã, ta ®­îc : Rw(p) = Thay sè vµo ta ®­îc : Rw(p) = = Kh©u ®iÒu chØnh tèc ®é Rw(p) lµ kh©u PI. S¬ ®å nguyªn lý kh©u Rw(p) : víi : R3C2 = 0,00017 R4C2 = 0,06 Cuèi cïng, hµm truyÒn ®¹t cña m¹ch vßng tèc ®é lµ : W(p) = ch­¬ng 5 : m« pháng hÖ thèng sö dông phÇn mÒm matlab/simulink S¬ ®å m« pháng cÊu tróc hÖ thèng : Thùc hiÖn ®ãng t¶i sau 3 gi©y, ta ®­îc : §Æc tÝnh dßng ®iÖn stato : §Æc tÝnh vËn tèc cña ®éng c¬ : nhËn xÐt : Tõ ®Æc tÝnh dßng ®iÖn vµ ®Æc tÝnh vËn tèc cña ®éng c¬ ta thÊy, khi khëi ®éng kh«ng t¶i dßng ®iÖn t¨ng ®Õn gi¸ trÞ dßng khëi ®éng cực đại sau ®ã dßng khëi ®éng gi¶m vÒ gi¸ trÞ kh«ng ®æi do ®Æc tÝnh vËn tèc gÇn lµ mét hµm bËc nhÊt theo thêi gian, tiÕp ®ã dßng ®iÖn gi¶m vÒ kh«ng. Khi tèc ®é ®éng c¬ gÇn b»ng tèc ®é ®Þnh møc th× ta thùc hiÖn ®ãng t¶i. Khi ®ã dßng ®iÖn t¨ng lªn ®Õn gi¸ trÞ dßng khëi ®éng cùc ®¹i råi gi÷ nguyªn ë dßng ®iÖn ®Þnh møc. Sau gÇn 3.5 gi©y th× tèc ®é ®éng c¬ b»ng tèc ®é ®Þnh møc. Nh­ vËy, hÖ thèng m« pháng ®¸p øng ®­îc yªu cÇu cña c«ng nghÖ. ch­¬ng 6 : thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn 6.1. Sơ đồ cấu trúc m¹ch điều khiển của hệ thống : 6.2. Thiết kế bộ biến đổi điện áp tần số(VCO) Sơ đồ nguyên lý mạch biến đổi điện áp tần số: Mạch gồm 3 KĐTT: A1 là khâu tích phân, A2 là mạch so sánh có đặc tính trễ, A3 là khoá chuyển mạch. Sơ đồ hoạt động với U1 <0. Khi U2 < 0 thì điôt D3 khoá, do đó khâu tích phân có hai điện áp đầu vào là U1 qua điện trở 2R1 và – U1 qua điện trở R1. Ta có: Khi điện áp U3 giảm đến giá trị: thì mạch lật A2 sẽ đổi giá trị điện áp U2 từ -U2max sang U2max, lúc đó D3 thông, khoá A3 khoá, vì vậy điện áp vào khâu tích phân chỉ đi qua 2R1. Ta có: Điện áp đầu ra U3 lại tăng từ , khi thì mạch lật A2 lật từ dương sang âm, khoá A3 được mở ra, quá trình được lặp lại. Đồ thì điện áp và xung của mạch biến đổi U/f : Thời gian tích phân có thể được tính như sau: Ta phải chọn các linh kiện sao cho khi điện áp U1 = U1max = 10(V) thì tần số ra tương ứng là f1max = 6×50(Hz). Do đó cần có: Chọn: R2 = 5R4 = 1KΩ, R1 = 2.5KΩ, C1=1mF. 6.3. Thiết kế mạch chia tần : Theo nguyên lý hoạt động của nghịch lưu ba pha ta dễ dàng nhận thấy để tạo ra hệ thống ba pha thì các xung đưa vào van động lực đều lệch nhau 60o trong một chu kỳ điện áp ra. Do đó mạch chia tần thực chất là tạo tín hiệu điều khiển lệch pha 60o cho các van. Cơ sở để thiết kế mạch chia tần là trigơ đồng bộ J-K J K Q 0 0 Qn 1 0 1 0 1 0 1 1 Sơ đồ bộ chia tần dùng 3 trigơ J-K: Biểu đồ xung ra của các trigơ: Ta chỉ cần lấy ba tín hiệu Q1, Q2, Q3 đưa vào bộ điều chế PWM, sau đó ba tín hiệu ra cho qua mạch NOT ta sẽ được 6 tín hiệu điều khiển 6 van nghịch lưu thoả mãn góc lệch là 600. 6.4. Thiết kế bộ điều chế PWM : Thực chất của phương pháp PWM được sử dụng ở đây là băm các tín hiệu điều khiển(Q1, Q2, Q3) thành các xung vuông nhỏ có độ rộng xung đều nhau, như vậy biên độ sóng ra sẽ phụ thuộc vào độ rộng xung vuông đó và tần số sẽ được quyết định bởi tần số của Qi. Sơ đồ nguyên lý mạch điều chế PWM: Sóng mang là xung răng cưa có tần số lớn, ở đây ta chọn xung răng cưa có tần số là frc=2kHz. Sóng mang được so sánh với tín hiệu điều khiển Uđk(tín hiệu lấy ra sau bộ điều chỉnh Ri ) để tạo ra dãy xung vuông có tần số không đổi bằng tần số sóng mang và độ rộng xung răng cưa sẽ được quyết định bởi độ lớn tín hiệu điều khiển Uđk. Dãy xung răng cưa này được AND với dãy xung vuông(Qi) lấy từ bộ chia tần, tín hiệu tổng hợp được chính là PWM có tần số đúng bằng tần số của Qi và độ rộng tỉ lệ với Uđk. 6.5. Thiết kế mạch tạo xung tam giác có tần số 2kHz : Ta sử dụng sơ đồ nguyên lý sau: Sơ đồ sử dụng hai KĐTT trong đó A1 là mạch so sánh, A2 là mạch tích phân tạo thành mạch phát xung chữ nhật ở đầu ra A1 và xung tam giác ở đầu ra A2. Hai điôt ổn áp D1 và D2 các tác dụng xác định cận trên và cận dưới của điện áp U2. Mạch so sánh có đặc tính trễ, A1 lật giá trị khi: . Do mạch so sánh là đối xứng nên xung chữ nhật và xung tam giác cũng đối xứng. Ta có điện áp ra đầu A2: Tại t = T/2 điện áp tích phân đạt giá trị: Chọn R3 = R2, R1 = 125Ω, C1=1mF thoả mãn tần số xung tam giác là 2kHz. Tuy nhiên do xung tam giác sử dụng để so sánh với Uđk là xung một cực tính nên cần thêm một mạch cộng điện áp xung tam giác với một điện áp dương có trị số không đổi bằng biên độ xung tam giác. Do đó mạch tạo xung tam giác có tần số 2kHz và một cực tính như sau: KÕt luËn Tr¶i qua mét thêi gian, d­íi sù h­íng dÉn tËn t×nh cña thÇy gi¸o Ph¹m V¨n DiÔn, ®Õn nay, em ®· hoµn thµnh ®å ¸n ®­îc giao. Tuy nhiªn, do tr×nh ®é cßn h¹n chÕ nªn em ch¾c trong ®å ¸n cßn nhiÒu thiÕu sãt. V× vËy, em rÊt mong sù chØ b¶o cña c¸c thÇy c« trong bé m«n vµ c¸c b¹n nh»m gióp ®å ¸n hoµn thiÖn h¬n. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n. tµI liÖu tham kh¶o §iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn – Bïi Quèc Kh¸nh, Ph¹m Quèc H¶i, NguyÔn V¨n LiÔn, D­¬ng V¨n Nghi – Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt Hµ Néi 1999. TruyÒn ®éng ®iÖn – Bïi Quãc Kh¸nh, NguyÔn V¨n LiÔn, NguyÔn ThÞ HiÒn – Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt Hµ Néi 1998. Lý thuyÕt ®iÒu khiÓn tù ®éng – Ph¹m C«ng Ng« - Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt Hµ néi 2000. §iÖn tö c«ng suÊt – NguyÔn BÝnh – NXB Khoa häc kü thuËt Hµ Néi 2000. §iÖn tö c«ng suÊt vµ §iÒu khiÓn ®éng c¬ ®iÖn – Cyril W.Lander - Ng­êi dÞch Lª V¨n Doanh – NXB Khoa häc kü thuËt Hµ Néi 1997. Lý thuyÕt «t« m¸y kÐo – NguyÔn H÷u CÈn – Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt. C¸c ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ trong truyÒn ®éng ®iÖn – Bïi §×nh TiÕu, Lª Tßng – Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt.