Đề tài :Thiết kế bộ biến đổi điện tử công suất ứng dụng cho truyền động di chuyển của xe vận chuyển

Đồ án tốt ngiệp



Đề tài :Thiết kế bộ biến đổi điện tử công suất ứng

dụng cho truyền động di chuyển của xe vận chuyển

tự hành

5

Đồ án tốt ngiệp

BỘ LAO ĐỘNG -TB VÀ XÃ HỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Thăng Hệ đào tạo: Chính quy.

Lớp: ĐHLT Điện A – K2 Ngành: Công nghệ Kỹ Thuật Điện.

Khoa: Điện.

1.Tên đề tài:

“Thiết kế bộ biến đổi điện tử công suất ứng dụng cho truyền động di

chuyển của xe vận chuyển tự hành”.

2. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

2.1. Số liệu cho ban đầu: Được lấy từ quá trình khảo sát máy.

2.2. Nội dung thực hiện:

2.2.1. Tổng quan về xe vận chuyển tự hành.

2.2.2. Phân tích lựa chọn phương án truyền động và bộ biến đổi điện tử công suất

cho xe vận chuyển tự hành.

2.2.3. Thiết kế bộ biến đổi điện tử công suất cho truyền động di chuyển cho xe vận

chuyển tự hành theo bảng số liệu.

2.2.4. Xét đặc tính ổn định của hệ truyền động.

3. Ngày giao nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp: Ngày 8 tháng 2 năm 2011.

Trưởng bộ môn Giáo viên hướng dẫn chính

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

6

Đồ án tốt ngiệp

Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp đã được hội đồng thi tốt nghiệp của khoa thông qua.

Ngày tháng 4 năm 2011

Chủ tịch hội đồng

Bảng thông số xe nâng tự hành điện tự động hiệu FEELER - Đài Loan

Tải trọng nâng Kg 2950

Chiều cao nâng thấp nhất H1(m) 3- 6

Chiều cao cabin xe H3(m) 2,13

Chiều dài xe L2(m) 1,15 - 1,22

Tốc độ xe nâng Km/h 13 - 15

Động cơ nâng Kw 8,2

Điện áp nguồn ắc quy V 48

Động cơ chạy xe 5Kw - 48V - 60A

7

Đồ án tốt ngiệp

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang

Chương I. TỔNG QUAN VỀ XE NÂNG CHUYỂN TỰ HÀNH 16

Hình 1.1. Xe nâng tự hành bằng tay siêu thấp 16

Hình 1.2. Xe nâng tự hành bằng tay cao 17

Hình 1.3. Xe nâng tự hành được truyền động bằng động cơ Diezel 18

Hình 1.4. Xe nâng điện bán tự động 19

Hình 1.5. Xe nâng tự hành điện tự động 19

Hình 1.6. Xe nâng tự hành điện 20

Hình 1.7. Kích thước và đồ thị xe nâng tự hành được truyền động bằng động

cơ một chiều kích từ nối tiếp 22

Hình 1.8. Các thiết bị cơ bản của xe nâng chuyển được truyền động bằng động

cơ một chiều kích từ nối tiếp 22

Hình 1.9. Sơ đồ nguyên lý động cơ điện một chiều KTNT 26

Hình 1.10. Sự phụ thuộc giữa từ thông và dòng phần ứng (cũng là dòng kích

từ) động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 26

Hình 1.11. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 27

Hình 1.12. Ảnh hưởng của mạch phần ứng tới đặc tính cơ của động cơ

điện một chiều 28

Chương II. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG VÀ BỘ BIẾN ĐỔI

ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHO XE NÂNG CHUYỂN TỰ HÀNH 30

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý mạch điện khống chế hệ truyền động di chuyển

xe nâng điều khiển bằng điện trở 31

Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động di chuyển xe nâng điều chỉnh

tốc độ bằng điện trở mạch phần ứng 32

8

Đồ án tốt ngiệp

Hình 2.3. Đặc tính khởi động động cơ một chiều kích từ nối tiếp qua 2 cấp

điện trở phụ 32

Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ nối tiếp 33

Hình 2.5. Sơ đồ thay thế động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 33

Hình 2.6. Sơ đồ cấu trúc Matlab hệ truyền động di chuyển xe nâng khởi động

và điều chỉnh tốc độ bằng điện trở mạch phần ứng 35

Hình 2.7. Đường đặc tính tốc độ và dòng điện khi động cơ khởi động

qua 2 cấp điện trở phụ 35

Hình 2.8. Đường đặc tính tốc độ và dòng điện phần ứng khi động cơ

làm việc với cấp điện trở Rf1 trong mạch phần ứng 36

Hình 2.9. Nguyên lý băm xung một chiều (BXMC) 37

Hình 2.10. Băm xung một chiều nối tiếp 39

Hình 2.11. Băm xung một chiều song song 40

Hình 2.12. Băm xung một chiều nối tiếp – song song 42

Hình 2.13. Băm xung một chiều đảo chiều sơ đồ cầu 44

Hình 2.14. Băm xung một chiều đảo chiều, điều khiển riêng 45

Hình 2.15. Băm xung một chiều đảo chiều điều khiển đối xứng 46

Hình 2.16. Băm xung một chiều đảo chiều điều khiển đối xứng 47

Hình 2.17. Băm xung một chiều đảo chiều, điều khiển không đối xứng luật

điều khiển tạo chiều dòng điện tải dương 48

Hình 2.18. Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển băm xung một chiều đảo chiều

sử dụng phương pháp điều khiển không đối xứng 49

Chương III. THIẾT KẾ MẠCH LỰC 50

Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý mạch BXMC nối tiếp 51

Chương IV. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 52

Hình 4.1. Nguyên lý điều khiển băm áp một chiều 53

Hình 4.2. Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển băm xung một chiều kiểu PWM 54

Hình 4.3. Sơ đồ tạo xung tam giác một cực tính 55

Hình 4.4. Mạch so sánh hai cổng bằng KĐTT 57

Hình 4.5. Driver M57957L dùng cho điều khiển IGBT 59

9

Đồ án tốt ngiệp

Hình 4.6. Điện trở hạn chế dòng điều khiển 59

Hình 4.7. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ di chuyển xe nâng tự hành 61

Chương V. XÉT ĐẶC TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG 61

Hình 5.1. Đặc tính cơ bộ băm áp một chiều (dòng điện liên tục) 62

Hình 5.2. Sơ đồ khối của hệ thống với các khâu phản hồi 64

Hình 5.3. Sơ đồ khối của hệ thống khi chỉ có khâu phản hồi âm tốc độ 64

Hình 5.4. Đặc tính quá độ dòng điện 67

Hình 5.5. Hệ điều tốc hai mạch vòng tốc độ quay và dòng điện 68

Hình 5.6. Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống 68

Hình 5.7. Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống điều tốc

hai mạch vòng 70

Hình 5.8. Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của mạch vòng dòng điện 70

Hình 5.9. Mạch vòng dòng điện kín 71

Hình 5.10. Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của mạch vòng tốc độ quay và xử

lý gần đúng của nó (bỏ qua nhiễu phụ tải) 72

Hình 5.19. Sơ đồ cấu trúc Matlab của hệ thống 74

10

Đồ án tốt ngiệp

DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

TT KÝ HIỆU GIẢI THÍCH

1. BXMC Băm xung một chiều

2. Tr Tranzitor

3. PWM Bộ điều chế độ rộng xung

4. IGBT Tranzitor có cực điều khiển cách ly

5. Ucđ Điện áp chủ đạo

6. Urc Điện áp tựa răng cưa

7. Uđk Điện áp điều khiển

8. KĐTT Khuếch đại thuật toán

9. PI Bộ điều chỉnh tích phân tỷ lệ

10. ĐC Động cơ

11. BT Tranzitor công suất

12. KTNT Kích từ nối tiếp

11