Ngoài inverter, có cách gì để ĐK động cơ AC ?

[www9van]

đúng rồi, tôi viết nhầm, điểm 180 độ. Chỉ phát hiện được điểm bắt đầu chu kỳ, yêu cầu xác định chính xác điểm giữa. Bạn nội suy ntn vậy ?

[blackmoon]

Vi điều khiển bây giờ ngắt có thể chọn theo sườn cả lên lẫn xuống, đại hiệp sao phải băn khoăn nếu như đầu ra bộ so sánh đưa vào đó. Đầu tiên ta bắt sườn lên, bắt được rồi thì đổi thành bắt sườn xuống, được sườn xuống lại đổi thành bắt sườn lên.
Nếu đại hiệp ưa 8051 thì làm thêm một cổng NOT ở đầu ra của mạch so sánh rồi cho vào một chân ngắt khác. Được không nhỉ?

[www9van]

ý của đại hiểu tôi hiểu, nhưng sẽ thêm gánh nặng cho phần cứng. Với lại cái mạch của 3T chỉ bắt được sườn lên thôi thì phải ....

[thevane]

Trước hết xin các bạn bỏ qua nếu trao đổi của tôi sau đây có thể coi là bàn ngược một chút.

Để biết được có những cách gì để điều khiển động cơ xoay chiều (chắc chúng ta chỉ nói đến động cơ không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc, vì nó được dùng phổ biến nhất trong công nghiệp) thì ta có thể xuất phát từ biểu thức tốc độ của nó

n = (1-s)*60*f_s/p

Trong đó: n là tốc độ động cơ, s là hệ số trượt (hay sai khác tương đối giữa tốc độ từ trường quay stato và rôto), f_s là tần số mạch stato, p là số đôi cực.

Như vậy, muốn thay đổi n có thể thay đổi các đại lượng sau:

- Thay đổi s: dùng điện trở phụ hoặc thay đổi điện áp stato v_s

Đối với động cơ không đồng bộ rôto dây quấn thì người ta có thể đưa thêm điện trở phụ vào mạch rôto và dùng một mạch công suất để đóng cắt không tiếp điểm các điện trở phụ nhằm tạo ra một bộ điện trở có giá trị biến thiên được. Chính vì thế mà phương pháp này còn được gọi là phương pháp xung điện trở hay gọi tắt là xung trở.
Với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc thì không dùng được phương pháp này nên chỉ còn cách là dùng nguồn có điện áp thay đổi được.

- Thay đổi f_s: dùng nguồn có f biến thiên (biến tần)
- Thay đổi p: đổi nối đấu dây (cách này ta không bàn vì quá thô sơ và điều chỉnh nhảy cấp).

Với biện pháp điều chỉnh điện áp thì về nguyên tắc các bạn có thể dùng một bộ biến đổi công suất (kể cả dùng vi xử lý hay vi điều khiển) như trên để tạo ra một nguồn có điện áp thay đổi, tùy thuộc vào độ dẫn của các Transistor hay góc mở của Thyristor, Triac. Vấn đề là ở chỗ các bạn chưa bàn đến dạng điện áp của bộ biến đổi có ảnh hưởng đến động cơ như thế nào và từ đó có ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống điều khiển ra sao. Chưa nói gì đến việc các bạn sẽ dùng bộ điều khiển nào (PI, PID hay các loại khác) cho mạch vòng điều chỉnh tốc độ, mà chỉ cần xem xét ở khía cạnh bộ biến đổi điện áp và động cơ thôi đã có nhiều vấn đề rồi.

Chúng ta đều biết rằng với góc càng mở lớn dạng điện áp ra sẽ càng không sin. Điện áp không sin này có thể phân tích thành sóng cơ bản (có tần số 50Hz) và các sóng hài. Trong đó chỉ có duy nhất sóng cơ bản (bậc 1) là có ích để sinh công, còn lại tất cả các sóng hài khác đều có hại (đơn giản nhất là chúng sẽ đốt nóng, dẫn đến cháy động cơ, kể cả ở điện áp thấp). Điện áp càng không sin thì sóng hài càng lớn, đặc tính cơ của động cơ sẽ kém đi một cách nghiêm trọng và động cơ sẽ không thể làm việc được nữa hoặc cháy (đối với động cơ một chiều thì điện áp này được chỉnh lưu thành một chiều nên không vấn đề gì).

Chính vì thế, các bộ biến đổi điện áp xoay chiều như các bạn đã bàn ở trên sẽ là thích hợp nếu điều chỉnh tốc độ trong một phạm vi (rất) hẹp, sao cho lượng sóng hài đủ nhỏ.

[thevane]

Xin bàn ngược một chút ở đây: Các loại biến tần điện tử đã ra đời đã đáp ứng được các yêu cầu về điều chỉnh tốc độ cho động cơ AC. Trong đó, không những người ta phải đảm bảo thay đổi được tần số với giá trị mong muốn để thay đổi tốc độ, mà điện áp cũng luôn luôn phải gần với hình sin nhất (thực tế thì người ta có thể coi là sin). Vì vậy, người ta buộc phải dùng biến tần trong những ứng dụng đòi hỏi chất lượng điều khiển từ “vừa phải” trở lên.

Thực tế, khi thiết kế các mạch vòng điều chỉnh người ta thường giả thiết hàm truyền của bộ biến đổi công suất bằng 1. Nghĩa là, điện áp phải thuần túy hình sin và tần số thay đổi được tùy ý. Hay nói cách khác, chỉ khi nào ta có được một bộ biến đổi công suất có chất lượng đảm bảo thì khi đó người ta mới bàn đến các mạch vòng điều chỉnh.

[AFH]

ý của đại hiểu tôi hiểu, nhưng sẽ thêm gánh nặng cho phần cứng. Với lại cái mạch của 3T chỉ bắt được sườn lên thôi thì phải ....

mạch của 3T chạy được nếu như viết phần mềm có phần hành lang an toàn ở điểm chuyển pha. Cái hành lang này chủ yếu là để tránh hiện tượng kích không đúng pha khi sử dụng Triắc, với Thyristor thì đỡ hơn.
Bạn www9van chú ý một điểm là PID chẳng dính gì đến việc đèn chớp chớp hay động cơ chạy không đều đâu nhé. (tất nhiên trừ trường hợp giá trị đầu ra của PID nhảy loạn xì ngậu lên thì chớp là đúng rồi).
Cái chớp chớp ở đây xẩy ra là do giá trị mở góc pha bị sai. Do đó ta phải làm mạch phát dò pha cho chính xác. Ngoài ra với tải điện cảm thì phải dùng mạch bù lệch pha nữa.
cá nhân tôi thấy cách sử dụng Comparator là tương đối tốt. Tất nhiên cách này phải sử dụng nguồn độc lập (cuộn dây độc lập riêng của biến thế). hoặc bạn tống hẳn 220V vào cũng được cho qua thang điện trở 270k-4,7k-270k là okie (tớ vẫn dùng cách này vì nó đơn giản, tuy là nguy hiểm với chíp, nhưng sản phẩm đóng kín lại thì vô tư).
Chúc bạn hoàn thành xong cái mạch đó.
AFH

[thevane]

Xin bổ xung thêm một chút.

Cần lưu ý rằng, mômen của động cơ AC tỷ lệ với bình phương của điện áp stato. Ví dụ, khi điện áp giảm còn một nửa thì mômen chỉ còn một phần tư mômen định mức. Vì vậy, khi điện áp giảm thì mômen giảm rất nhiều khiến động cơ có thể không kéo được tải nữa. Các biến tần loại tốt khắc phục được nhược điểm này nên có đặc tính cơ rất cứng ở vùng tốc độ thấp, thậm chí rất thấp, chẳng hạn 0.5-1Hz, nghĩa là chỉ còn 100 lần nhỏ hơn tần số danh định 50Hz. Các bạn có thể thấy (với các bộ biến đổi điện áp như trên) muốn có tốc độ nhỏ như vậy thì điện áp đặt vào động cơ sẽ như thế nào và mômen còn bao nhiêu?

[www9van]

bác thevane hiểu biết về ĐC rất chắc. bài viết của bác rất cơ bản, xúc tích ~ có chất lượng ko kém gì các mod. Tôi đồng ý với quan điểm của bác, chính vì vậy bài của tôi mới có Tôpic là "ngoài biến tần, thì.....". Và xoay quanh vấn đề cắt pha để đk động cơ. và lấy vd với mạch cụ thể của 3T post lên.
tôi rất tâm đắc các ý:
"...Chưa nói gì đến việc các bạn sẽ dùng bộ điều khiển nào (PI, PID hay các loại khác) cho mạch vòng điều chỉnh tốc độ, mà chỉ cần xem xét ở khía cạnh bộ biến đổi điện áp và động cơ thôi đã có nhiều vấn đề rồi. "
"..Hay nói cách khác, chỉ khi nào ta có được một bộ biến đổi công suất có chất lượng đảm bảo thì khi đó người ta mới bàn đến các mạch vòng điều chỉnh "
Bác AF có nhầm gì ko? tôi đâu có nói là đèn chớp nháy do PID.
Điểm chuyển pha cũng ko đáng ngại, nếu phát hiện chậm hoặc nhanh hơn điểm chuyển pha 1 tí cũng ko sao -> vì nó vẫn đều nhau (cùng chậm hoặc cùng nhanh) -> chỉ khi nào 2 nứa trên dưới ko đều (do nội suy điểm giữa ko chính xác) -> mới là vấn đề đáng ngại.

[AFH]

bác thevane hiểu biết về ĐC rất chắc. bài viết của bác rất cơ bản, xúc tích ~ có chất lượng ko kém gì các mod. Tôi đồng ý với quan điểm của bác, chính vì vậy bài của tôi mới có Tôpic là "ngoài biến tần, thì.....". Và xoay quanh vấn đề cắt pha để đk động cơ. và lấy vd với mạch cụ thể của 3T post lên.
tôi rất tâm đắc các ý:
"...Chưa nói gì đến việc các bạn sẽ dùng bộ điều khiển nào (PI, PID hay các loại khác) cho mạch vòng điều chỉnh tốc độ, mà chỉ cần xem xét ở khía cạnh bộ biến đổi điện áp và động cơ thôi đã có nhiều vấn đề rồi. "
"..Hay nói cách khác, chỉ khi nào ta có được một bộ biến đổi công suất có chất lượng đảm bảo thì khi đó người ta mới bàn đến các mạch vòng điều chỉnh "
Bác AF có nhầm gì ko? tôi đâu có nói là đèn chớp nháy do PID.
Điểm chuyển pha cũng ko đáng ngại, nếu phát hiện chậm hoặc nhanh hơn điểm chuyển pha 1 tí cũng ko sao -> vì nó vẫn đều nhau (cùng chậm hoặc cùng nhanh) -> chỉ khi nào 2 nứa trên dưới ko đều (do nội suy điểm giữa ko chính xác) -> mới là vấn đề đáng ngại.

Nếu như phát hiện điểm lên ở pha dương thì nội suy ra điểm xuống của pha âm cũng rất chính xác đấy chứ. Coi như mỗi một chu kỳ T ta calibrate một lần. Tớ nghĩ phương pháp 3T post lên là đúng thôi. Và thực tế cũng dùng nhiều như vậy rồi mà.
thevane này, biến tần khi hoạt động ở tần số thấp thì nó cũng giảm điện áp đi đấy chứ. (cái này được tính ước lượng theo mô men thôi, mô men lại được tính ước lượng từ dòng đo được. Và đó chính là phương pháp điều khiển vòng kín cho vector không gian)
AFH

[thevane]

Chào bạn AFH.

Đúng như bạn nói, khi hoạt động ở tần số thấp thì biến tần cũng buộc phải giảm điện áp. Vì như các bạn đã biết, về cơ bản thì dòng chảy qua động cơ phụ thuộc vào điện áp, điện trở và điện kháng cảm của các cuộn dây. Trong đó, điện trở thuần rất nhỏ (với các động cơ công suất lớn thì người ta bỏ qua vì nó gần xấp xỉ 0). Như vậy có thể coi dòng phụ thuộc điện áp và điện kháng X_L = omega * L = 2*pi*f_s * L , với L là điện cảm của cuộn dây.

Do ở tần số thấp f_s nhỏ, dẫn đến X_L cũng nhỏ và dòng tăng (càng thấo thì càng tăng). Vì vậy phải giảm áp để giữ cho dòng không tăng quá mức. Tuy nhiên, việc giảm áp này như thế nào và theo quy luật gì còn phụ thuộc vào tính chất của tải và các thuật toán điều chỉnh nữa (ví dụ điều chỉnh giữ từ thông roto không đổi).

Các biến tần cho phép áp dụng các thuật toán điều khiển phức tạp nhằm đạt được các chất lượng điều khiển mong muốn ở tần số làm việc định mức. Còn ở dải tần số thấp thì kiểu gì mômen cũng bị giảm, chỉ có điều là ít hay nhiều mà thôi.

[thevane]

Do ở tần số thấp f_s nhỏ, dẫn đến X_L cũng nhỏ và dòng tăng (càng thấo thì càng tăng). Vì vậy phải giảm áp để giữ cho dòng không tăng quá mức. Tuy nhiên, việc giảm áp này như thế nào và theo quy luật gì còn phụ thuộc vào tính chất của tải và các thuật toán điều chỉnh nữa (ví dụ điều chỉnh giữ từ thông roto không đổi).

Các biến tần cho phép áp dụng các thuật toán điều khiển phức tạp nhằm đạt được các chất lượng điều khiển mong muốn ở tần số làm việc định mức. Còn ở dải tần số thấp thì kiểu gì mômen cũng bị giảm, chỉ có điều là ít hay nhiều mà thôi.

[vth]

Em cũng làm đồ án về nghịch lưu áp tần số ra thay đổi ( biến tần gián tiếp ) để điều khiển động cơ. Em được biết là mạch điều khiển theo phương pháp điều chế vecto không gian SVPWM được tích hợp sẵn trong 1 con chip AVR. Vì SVPWM sử dụng kĩ thuật số để điều khiển, do đó chỉ cần tìm hiểu kĩ các thông số của nó là xong. Bác nào có kinh nghiệm về vấn đề này nếu biết tên của con AVR đó xin cho em biết với. Rất cám ơn các bác.

[namqn]

Chúng ta đều biết rằng với góc càng mở lớn dạng điện áp ra sẽ càng không sin. Điện áp không sin này có thể phân tích thành sóng cơ bản (có tần số 50Hz) và các sóng hài. Trong đó chỉ có duy nhất sóng cơ bản (bậc 1) là có ích để sinh công, còn lại tất cả các sóng hài khác đều có hại (đơn giản nhất là chúng sẽ đốt nóng, dẫn đến cháy động cơ, kể cả ở điện áp thấp).

Nhận định rằng tất cả các sóng hài (còn gọi là họa tần) khác đều có hại là không chính xác. Một số sóng hài tạo ra mômen ngược chiều với mômen của sóng cơ bản, một số sóng hài khác tạo ra mômen cùng chiều với mômen của sóng cơ bản => có ích. Hãy xem lại lý thuyết!

Thân,

[namqn]

Xin bàn ngược một chút ở đây: Các loại biến tần điện tử đã ra đời đã đáp ứng được các yêu cầu về điều chỉnh tốc độ cho động cơ AC. Trong đó, không những người ta phải đảm bảo thay đổi được tần số với giá trị mong muốn để thay đổi tốc độ, mà điện áp cũng luôn luôn phải gần với hình sin nhất (thực tế thì người ta có thể coi là sin). Vì vậy, người ta buộc phải dùng biến tần trong những ứng dụng đòi hỏi chất lượng điều khiển từ “vừa phải” trở lên.

Trong các biến tần nguồn áp (loại phổ biến hiện nay) thì điện áp đặt vào động cơ không thể gần với hình sin (do được tạo ra từ DC link), người ta chỉ cố gắng tạo ra hệ dòng điện 3 pha gần với hình sin, bằng cách lợi dụng tính chất lọc thông thấp của mạch điện động cơ (gồm R, L).

Thân,

[namqn]

Cần lưu ý rằng, mômen của động cơ AC tỷ lệ với bình phương của điện áp stato. Ví dụ, khi điện áp giảm còn một nửa thì mômen chỉ còn một phần tư mômen định mức. Vì vậy, khi điện áp giảm thì mômen giảm rất nhiều khiến động cơ có thể không kéo được tải nữa. Các biến tần loại tốt khắc phục được nhược điểm này nên có đặc tính cơ rất cứng ở vùng tốc độ thấp, thậm chí rất thấp, chẳng hạn 0.5-1Hz, nghĩa là chỉ còn 100 lần nhỏ hơn tần số danh định 50Hz. Các bạn có thể thấy (với các bộ biến đổi điện áp như trên) muốn có tốc độ nhỏ như vậy thì điện áp đặt vào động cơ sẽ như thế nào và mômen còn bao nhiêu?

Chỗ này cũng cần xem lại!
Mômen tỷ lệ với bình phương của điện áp trong điều kiện là tần số không thay đổi, bạn xem lại công thức lý thuyết của mômen dùng để đưa ra nhận định trên. Sau khi đưa ra lý luận đó bạn lại áp dụng vào trường hợp tần số có thể thay đổi được (trong biến tần), như vậy là không hợp lý. Nếu giảm được tần số thì vẫn có thể duy trì mômen ở điện áp thấp (xem lại lý thuyết thì sẽ thấy).

Các bộ biến đổi điện áp kiểu cắt pha không thể thay đổi được tần số của dòng điện, do đó mômen sẽ bị giảm mạnh khi điện áp giảm, lẽ đương nhiên không thể thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng như biến tần.

Thân,