Giáo trình mô đun Điều khiển lập trình biến tần - Nghề: Điện tàu thủy, điện công nghiệp, điện dân dụng, công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI I
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
BIẾN TẦN
NGHỀ: ĐIỆN TÀU THỦY, ĐIỆN CÔNG
NGHIỆP, ĐIỆN DÂN DỤNG, CÔNG NGHỆ KỸ
THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số ...... QĐ/ ngày .....tháng......năm....của........)
Hải Phòng, năm 2018
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU
Điều khiển lập trình biến tần là một mô đun đào tạo chung quan trọng đối
với sinh viên các chuyên ngành điện. Để có thể tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu về
lĩnh vực điều khiển tự động thì sinh viên phải nắm vững những kiến thức trong mô
đun Điều khiển lập trình biến tần.
Giáo trình mô đun “Điều khiển lập trình biến tần” được biên soạn trên cơ
sở đề cương chi tiết mô đun “Điều khiển lập trình biến tần” dùng cho sinh viên
các chuyên ngành điện Trường Cao đẳng Hàng Hải I.
Giáo trình cung cấp các kiến thức tổng quan chung về biến tần, đi tìm hiểu
một số biến tần của hãng Siemen, Mitsubishi, LS. Giáo trình này có thể làm tài liệu
cho giảng viên giảng dạy, học sinh - sinh viên chuyên ngành điện. Nội dung giáo
trình bao gồm 4 bài:
Bài 1: Tổng quan chung về biến tần
Bài 2: Điều khiển động cơ bằng biến tần Siemen
Bài 3: Điều khiển động cơ bằng biến tần LS IG5A
Bài 4: Điều khiển động cơ bằng biến tần FR-A700 Mitsubishi
Tác giả bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến tập thể các thầy, cô giáo khoa
Điện - Điện tử trường Cao đẳng Hàng hải I đã động viên và đóng góp nhiều ý kiến
cho giáo trình này. Trong quá trình biên soạn giáo trình không thể tránh khỏi
những sai sót. Rất mong các thầy, cô giáo, bạn đọc đóng góp ý kiến để giáo trình
được hoàn thiện hơn. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ Khoa Điện - Điện tử
Trường Cao đẳng Hàng Hải I, số 498 Đà Nẵng - Đông Hải I - Hải An - Hải
Phòng.
Hải Phòng, ngày 20 tháng 3 năm 2018
Chủ biên: Hà Thị Hồng Thúy
3
MỤC LỤC
TT
1
2
Nội dung
Trang
Lời nói đầu
Mục lục
3
4
3
4
Danh mục từ viết tắt, thuật ngữ chuyên ngành
Danh mục bảng
5
6
5
Danh mục hình vẽ
7
6
Nội dung
9
Bài mở đầu
10
11
21
34
46
Bài 1: Tổng quan chung về biến tần
Bài 2: Điều khiển động cơ bằng biến tần Siemen
Bài 3: Điều khiển động cơ bằng biến tần LS IG5A
Bài 4: Điều khiển động cơ bằng biến tần FR-A700
Mitsubishi
7
Tài liệu tham khảo
61
4
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGŨ CHUYÊN NGÀNH
Thuật
STT ngữ viết
Dạng đầy đủ tiếng Anh
Thuật ngữ tiếng Việt
tắt
1
2
3
4
5
6
7
AIN
Analog Input
Ngõ vào tương tự
Bảng vận hành cơ bản
Ngõ vào số
BOP
DIN
Basic Operator Panel
Digital Input
FWD
LCD
PWM
PID
Forward
Thuận
Liquid Crystal Display
Pulse With Modulation
Proportional Integral
Derivative
Màn hình tinh thể lỏng
Điều ch. độ rỗng xung
Bộ điều khiển vi tích phân
tỉ lệ
8
9
VVI
VSD
Variable Voltage Inverters
Variable Speed Drive
Variable Frequency Drive
Forward
Biến đổi điện áp
Điều khiển tốc độ
Điều khiển tần số
Thuận
10 VFD
11 FWD
12 REV
Reverse
Ngược
5
DANH MỤC BẢNG
STT
Tên bảng
Trang
23
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật biến tần MM 410
Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật biến tần MM 420
Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật biến tần MM 440
Bảng 2.4. Ký hiệu và chức năng các chân của biến tần MM 440
Bảng 2.5. Ký hiệu và chức năng trên màn hình điều khiển Bop
Bảng 4.1. Đặc điểm kỹ thuật của các đầu cuối trên mạch chính
Bảng 4.2. Tín hiệu đầu vào
24
26
28
31
51
52
Bảng 4.3. Tín hiệu đầu ra
55
57
Bảng 4.4. Cổng truyền thông
6
DANH MỤC HÌNH VẼ
STT
Tên hình
Trang
11
1
2
3
4
Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc của bộ biến tần
Hình 1.2. Sơ đồ tổng quát bộ biến tần điều khiển động cơ
Hình 1.3. Sơ đồ biến tần gián tiếp nguồn dòng
Hình 1.4. Biến tần nguồn áp với phần một chiều dùng chỉnh
lưu Tiristo
12
14
14
5
Hình 1.5. Biến tần nguồn áp với phần một chiều dùng chỉnh
lưu điốt và bộ biến đổi xung áp một chiều
15
6
7
8
Hình 1.6. Biến tần nguồn áp điều chỉnh độ rộng xung
Hình 1.7. Sơ đồ bộ biến tần trực tiếp một pha
Hình 1.8. Sơ đồ và dạng sóng đầu ra của bộ biến tần trực
tiếp nguồn cấp 1 pha
15
16
17
9
Hình 1.9. Bộ biến tần trực tiếp ba pha (Cycloconverter)
17
18
18
10 Hình 1.10. Hai dạng biến tần trực tiếp không đối xứng
11 Hình 1.11. Mạch lực bộ biến tần trực tiếp có chỉnh lưu tia ba
pha nguồn chung
12 Hình 2.1. Hình ảnh biến tần thực tế
13 Hình 2.2. Sơ đồ nối dây biến tần
22
28
29
29
14 Hình 2.3. Sơ đồ kết nối chân tín hiệu biến tần
15 Hình 2.4. Sơ đồ đấu dây mạch động lực của biến tần
16 Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý biến tần MM440 điều khiển động
cơ không đồng bộ ba pha
30
17 Hình 2.6. Màn hình Bop của biến tần MM 440
18 Hình 3.1. Sơ đồ đấu nối mô đun biến tần LS IG5A
19 Hình 3.2. Đặc điểm kỹ thuật cầu đấu mạch lực
20 Hình 3.3. Mô tả các đặc điểm chân điều khiển của LS IG5A
21 Hình 3.4. Mô tả chức năng các phím điều khiển của LS
IG5A
30
35
36
36
36
22 Hình 3.5. Mặt chính Panel biến tần LS IG5A
23 Hình 3.6. Mặt chính Panel hiển thị của biến tần LS IG5A
24 Hình 3.7. Đồ thị PV theo thời gian Kp (Ki, Kd) thị của biến
tần LS IG5A
37
38
40
25 Hình 3.8. Đồ thị PV theo thời gian tương ứng với Kp (Ki,
Kd không đổi)
26 Hình 3.9. Đồ thị PV theo thời gian tương ứng với Kp (Ki,
42
43
7
Kd không đổi)
27 Hình 4.1. Sơ đồ nguyên lý biến tần
28 Hình 4.2. Các bộ phận chính của biến tần
29 Hình 4.3. Đấu nối các mô đun Biến tần
30 Hình 4.4. Sơ đồ đấu nối biến tần
47
48
49
50
58
31 Hình 4.5. Các phần của bảng điều khiển biến tần FR-A700
8
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN
Tên mô đun: Điều khiển lập trình biến tần
Mã mô đun: MĐ.6520228.35; MĐ.6520227.21; MĐ.6520226.34;
MĐ.6510305.28
Thời gian thực hiện mô đun: 60 giờ; (Lý thuyết: 20 giờ; Thực hành, thí nghiệm.
thảo luận, bài tập: 36 giờ; Kiểm tra: 04 giờ)
Vị trí, tính chất của mô đun, ý nghĩa vai trò của môđun:
- Vị trí:
+ Điều khiển lập trình biến tần là mô đun đào tạo của sinh viên các chuyên
ngành điện.
+ Mô đun được bố trí sau các môn học, mô đun kỹ thuật cơ sở, môn học
chuyên ngành và có thể trước hoặc sau các mô đun đào tạo chuyên ngành.
- Tính chất: Mô đun cung cấp các kiến thức tổng quan biến tần nói chung, đi
sâu tìm hiểu về biến tần MM 440, LS IG5A, FR-400A.
- Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Đây là mô đun đào tạo chung chuyên ngành
bắt buộc đối với sinh viên các chuyên ngành điện. Mô đun cung cấp cho người học
các kiến thức về lập trình điều khiển biến tần.
Mục tiêu của mô đun:
- Về kiến thức:
+ Trình bày cấu trúc và chức năng của bộ biến tần;
+ Phân biệt được bộ biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp;
+ Trình bày được thông số kỹ thuật của biến tần MM 440, LS IG5A, FR-
A700;
+ Trình bày được các bước cài đặt thông số cho các loại biến tần nói trên.
- Về kỹ năng:
+ Đấu nối được bộ biến tần theo đúng sơ đồ;
+ Cài đặt được các thông số cho bộ biến tần để điều khiển động cơ ba pha
đạt yêu cầu kỹ thuật.
+ Sửa chữa được một số lỗi cơ bản của bộ biến tần khi vận hành.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Có ý thức rèn luyện, vận dụng kiến thức đã học vào thực tế. Tích cực chủ
động tìm hiểu các kiến thức mới về lĩnh vực biến tần.
+ Đảm bảo an toàn lao động cho người và thiết bị trong quá trình thực hành.
Nội dung mô đun:
9
BÀI MỞ ĐẦU
Trong quá trình công nghiêp hóa hiện đại hóa đất nước lĩnh vực khoa học kỹ
thuật đóng vai trò hết sức quan trọng. Trong đó lĩnh vực Điện - Điện tử đã góp
phần rất đáng kể từ những thiết bị dân dụng đến những các dây chuyền công nghệ
tự động hóa nhằm nâng cao năng suất giảm bớt lao động chân tay.
Lĩnh vực tự động hóa đã đi vào hầu hết các nhà máy xí nghiệp thay thế dần
những cỗ máy lạc hậu, thay thế con người làm việc trong những lĩnh vực nguy
hiểm. Việc tự động hóa trong công nghiệp và ổn định tốc độ động cơ đã không còn
xa lạ với những người đang công tác trong lĩnh vực kỹ thuật. Biến tần là một trong
những thiết bị điện tử hỗ trợ đắc lực nhất trong việc ổn định tốc độ và thay đổi tốc
độ động cơ một cách dễ dàng mà hầu hết các xí nghiệp đang sử dụng.
Biến tần có những ưu điểm: Cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao
tính chất động học của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều. Hệ thống
điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần có kết cấu đơn giản, làm việc được trong
nhiều môi trường khác nhau, khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ dễ dàng, có khả
năng đáp ứng cho nhiều ứng dụng khác nhau, Các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều
động cơ một lúc (dệt, băng tải ..), các thiết bị đơn lẻ yêu cầu tốc độ làm việc cao
(máy li tâm, máy mài … ).
Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại biến tần khác nhau do các hãng
sản xuất. Để có thể sử dụng được các loại biến tần thì đòi hỏi người sử dụng phải
biết các thông số cũng như cách cài đặt sử dụng chúng. Vì vậy mô đun Điều khiển
lập trình là một mô đun quan trọng đối với sinh viên chuyên ngành điện.
10
BÀI 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ BIẾN TẦN
MĐ.6520228.35.01; MĐ.6520227.21.01;
MĐ.6520226.34.01; MĐ.6510305.28.01
Giới thiệu:
Biến tần là thiết bị điện công nghiệp phổ biến, được sử dụng rộng rãi trong
các nhà máy, xí nghiệp, các mạng điện công nghiệp. Biến tần có tác dụng làm thay
đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ và thông qua đó biến tần
có thể điều khiển tốc độ động cơ của các máy móc, dây chuyền một cách vô cấp
không cần dùng đến các hộp số cơ khí thông thường.
Mục tiêu:
- Trình bày được cấu trúc và nguyên lý hoạt động của bộ biến tần;
- Phân biệt bộ biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp. Nhận biết được một số
bộ biến tần;
- Có ý thức chủ động tìm hiểu những kiến thức mới về lĩnh vực biến tần.
Nội dung chính:
1. Khái niệm chung
1.1. Khái niệm và ứng dụng
Biến tần là các bộ biến đổi dùng để biến đổi nguồn điện áp với các thông số
như điện áp và tần số không đổi thành nguồn điện với các thông số thay đổi được.
Thông thường biến tần làm việc với nguồn đầu vào lấy từ lưới điện, nhưng biến tần
có thể làm việc với bất cứ nguồn điện xoay chiều nào.
Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc của bộ biến tần
Cách thức hoạt động cơ bản của bộ biến tần có thể được mô tả khái quát qua
2 công đoạn sau:
Công đoạn 1: Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh
lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ
11
chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Điện đầu vào có thể là một pha hoặc ba pha, nhưng
nó sẽ ở mức điện áp và tần số cố định.
Công đoạn 2: Điện áp một chiều ở trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành
điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Mới đầu, điện áp Một chiều được tạo ra sẽ
được trữ trong giàn tụ điện. Điện áp một chiều này ở mức rất cao. Tiếp theo, thông
qua trình tự kích hoạt thích hợp bộ biến đổi IGBT của biến tần sẽ tạo ra một điện
áp xoay chiều ba pha bằng phương pháp điều chỉnh độ rộng xung (PWM). Nhờ
tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển
mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và
giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.
Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và
tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển (khi cần tăng hoặc giảm tốc độ của động cơ).
Hình 1.2. Sơ đồ tổng quát bộ biến tần điều khiển động cơ
Ứng dụng:
Bộ biến tần thường được sử dụng để điều khiển vận tốc động cơ xoay chiều
theo phương pháp điều khiển tần số, theo đó tần số của lưới nguồn sẽ thay đổi
thành tần số biến thiên. Ngoài việc thay đổi tần số còn có sự thay đổi tổng số pha.
Từ nguồn lưới một pha, với sự giúp đỡ của bộ biến tần ta có thể mắc vào tải động
cơ ba pha.
Ngoài ra, bộ biến tần còn được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật nhiệt điện.
Bộ biến tần trong trường hợp này cung cấp năng lượng cho lò cảm ứng.
12
1.2. Phân loại biến tần
Biến tần được chia làm hai loại: Biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp.
Biến tần gián tiếp: hay còn gọi là biến tần có khâu trung gian một chiều,
dùng bộ chỉnh lưu để biến đổi nguồn điện áp xoay chều thành nguồn điện áp một
chiều, tích trữ trong các kho từ, dùng cuộn cảm hoặc tích trữ trong các kho điện,
dùng tụ điện. Sau đó lại dùng bộ nghịch lưu để biến đổi nguồn điện một chiều
thành nguồn xoay chiều. Khâu trung gian một chiều tạo ra một khâu độc lập nhất
định, biến đổi chậm, tách phần phụ tải ra khỏi lưới điện.
Biến tần trực tiếp: Khác với biến tần gián tiếp, tạo ra điện áp trên tải bằng
các phần của điện áp lưới, mỗi lần nối tải vào nguồn bằng một phần tử đóng cắt,
không thông qua một kho năng lượng trung gian nào. Biến tần trực tiếp có khả
năng trao đổi với lưới điện theo cả hai chiều. Đây là đặc tính ưu việt nhất của biến
tần trực tiếp so với biến tần gián tiếp, nhất là các hệ điện cơ công suất lớn và rất
lớn, từ hàng trăm KW đến vài MW. Ngoài ra tổn hao công suất trong biến tần trực
tiếp cũng ít hơn vì phụ tải chỉ nối với nguồn thông qua phần tử đóng cắt không
thông qua khâu trung gian nào. Tuy nhiên số lượng van ở biến tần trực tiếp lớn hơn
và hệ thống điều khiển cũng phức tạp hơn.
2. Biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp
2.1. Biến tần gián tiếp
Biến tần gián tiếp được cấu tạo từ bộ chỉnh lưu, khâu lọc trung gian và bộ
nghịch lưu. Biến tần gián tiếp chia ra làm ba loại chính: Biến tần nguồn dòng, biến
tần nguồn áp với nguồn một chiều đầu vào có điều chỉnh, biến tần nguồn áp với
nguồn một chiều đầu vào không điều chỉnh.
2.1.1. Biến tần gián tiếp nguồn dòng
Sơ đồ tiêu biểu của biến tần nguồn dòng như trên hình 1.3. Chỉnh lưu tiristo đầu
vào cùng với cuộn cảm L phía một chiều tạo nên nguồn dòng. Nghịch lưu ở đây là
sơ đồ nguồn dòng song song, có điốt cách ly. Dòng điện đầu ra nghịch lưu có dạng
xung chữ nhật, điện áp ra có dạng tương đối sin nếu tải là động cơ.
13
Hình 1.3. Sơ đồ biến tần gián tiếp nguồn dòng
Ưu điểm của sơ đồ này là khi dùng với động cơ không đồng bộ là có khả
năng trả năng lượng về lưới. Giả thiết bỏ qua tổn thất trên bộ biến đổi. Khi đó công
suất ra tải có thể coi gần đúng bằng công suất phía một chiều. Do dòng một chiều
luôn chỉ có một hướng cố định nên khi động cơ phát huy công suất trên tải ta có
công suất luôn dương. Khi động cơ chuyển sang chế độ máy phát mà dòng một
chiều vẫn giữ nguyên chiều cũ thì bắt buộc công suất âm, mạch chỉnh lưu chuyển
sang chế độ nghịch lưu phụ thuộc đưa năng lượng về phía lưới xoay chiều. Điều
này xảy ra một cách tự nhiên do tác dụng của mạch vòng dòng điện phía đầu vào
biến tần. Biến tần nguồn dòng cũng không sợ chế độ ngắn mạch vì dòng một chiều
luôn được giữ không đổi.
Nhược điểm của biến tần nguồn dòng là hệ số công suất thấp và phụ thuộc
vào phụ tải.
2.1.2 Biến tần nguồn áp với nguồn một chiều đầu vào có điều chỉnh
Biến tần nguồn áp loại này dùng nghịch lưu nguồn áp với đầu vào một chiều
điều khiển được. Điện áp phía một chiều có thể điều chỉnh được nhờ chỉnh lưu
tiristo như sơ đồ hình 1.4. hoặc chỉnh lưu điôt có bộ biến đổi xung áp một chiều
như hình 1.5
Hình 1.4. Biến tần nguồn áp với phần một chiều dùng chỉnh lưu Tiristo
14
Hình 1.5. Biến tần nguồn áp với phần một chiều dùng chỉnh lưu điốt và bộ biến đổi
xung áp một chiều
Điệp áp ra nghịch lưu có dạng bậc thang chữ nhật, biên độ thay đổi nhờ điều
chỉnh điện áp phía một chiều. Hình dạng và giá trị điện áp ra không đổi, không phụ
thuộc phụ tải nhưng có độ méo phi tuyến lớn.
2.1.3. Biến tần nguồn áp điều chỉnh độ rộng xung
Biến tần nguồn áp điều chỉnh độ rộng xung là dạng được ứng dụng phổ biến
nhất hiện nay. Sơ đồ dùng chỉnh lưu điốt đầu vào nên hệ số công suất cao. Với
công suất nhỏ dùng nghịch lưu dùng Mosfet, với công suất trung bình và lớn dùng
IGBT, với công suất rất lớn dùng GTO. Như trên sơ đồ hình 1.6 toàn bộ phần
mạch lực gồm cả chỉnh lưu điốt và nghịch lưu IGBT có thể được chế tạo dưới dạng
module có kích thước nhỏ gọn. Vì chỉnh lưu đầu vào dùng điốt nên không có khả
năng trao đổi công suất với lưới. Trong những ứng dụng khi phía tải xoay chiều
yêu cầu trả năng lượng về nguồn điện áp trên tụ một chiều có thể tăng lên quá lớn.
Sơ đồ phải trang bị thêm một bộ phận băm xung áp phía một chiều IGBT V7, xả
năng lượng của tụ trên điện trở công suất Rbr
Hình 1.6. Biến tần nguồn áp điều chỉnh độ rộng xung
15
IGBT sử dụng trong các biến tần công suất đến 300kW, điện áp lưới đầu vào
đến 690V. Tần số băm xung của PWM thay đổi từ 2kHz đến 10kHz. Công suất
càng lớn thì tần số băm xung càng phải chọn thấp để giảm tổn hao do quá trình
đóng cắt trên van.
Điện áp ở đầu ra của biến tần là những xung áp có độ rộng thay đổi theo
phương phá biến đổi độ rộng xung.
Vì sử dụng chỉnh lưu không điều khiển phía đầu vào nên hệ số công suất của
sơ đồ không cao, không phụ thuộc vào tải.
2.2. Biến tần trực tiếp
2.2.1. Bộ biến tần trực tiếp một pha
Hình 1.7. Sơ đồ bộ biến tần trực tiếp một pha
Các bộ chuyển mạch hai nửa chu kỳ gồm hai nhóm: nhớm dương ký hiệu là
P và nhóm âm ký hiệu là N. Các tiristo được mồi không trễ (góc mở = 0), nghĩa
là P được coi như nhóm chỉnh lưu điốt. Tải nhận được cả hai nửa chu kỳ của điện
áp nguồn và biên độ điện áp vì tải thuần trở nên điện áp trùng pha dòng điện. Khi
tăng góc mở thì điện áp ra tiến tới không.
Trên sơ đồ hình 1.7 ta nhận thấy nếu tiristo của nhóm dương P và nhóm âm
N dẫn đồng thời sẽ xảy ra ngắn mạch nguồn. Để trành tình trạng này ta có thể đặt
thêm cuộn kháng san bằng giữa các nhóm để hạn chế dòng điện chạy vòng qua các
nhóm.
Muốn có điện áp ra mong muốn, các khoảng dẫn của các nhóm sẽ không đều
nhau. Để tạo nên điện áp ra gần hình sin nhất cần điều chỉnh góc mở khác nhau.
16
Biến tần trực tiếp nguồn cấp 1 pha:
Hình 1.8. Sơ đồ và dạng sóng đầu ra của bộ biến tần trực tiếp nguồn cấp 1 pha
2.2.2. Bộ biến tần trực tiếp ba pha
Bộ biến tần trực tiếp có các cấu hình dạng đầy đủ, đối xứng hình 1.9, trong
đó phụ thuộc kiểu đấu của nguồn, ta phân biệt cấu trúc sử dụng chung nguồn từ
một cuộn thứ cấp máy biến áp và cấu trúc có nguồn riêng cho từng pha tải. Cấu
trúc có chung cuộn thứ cấp máy biến áp đòi hỏi mạch tải ba pha có điểm trung tính
để hở. Nếu các pha tải không thể phân cách độc lập, có thể sử dụng cấu trúc mạch
biến tần trực tiếp có nguồn riêng (hình 1.10). Với cấu trúc mạch biến tần sử dụng
nguồn chung, khi thực hiện chuyển mạch các linh kiện nhóm nửa trên của mạch
cầu, hiện tượng ngắn mạch nguồn có thể xảy ra.
Hình 1.9. Bộ biến tần trực tiếp ba pha (Cycloconverter)
17
Bộ biến tần trực tiếp ba pha có quá trình chuyển mạch phụ thuộc điện áp
nguồn xoay chiều.
Các cấu trúc tiết kiệm linh kiện sẽ tạo nên sự không đối xứng của các nhánh
linh kiện. Hai dạng biến tần trực tiếp không đối xứng được vẽ minh họa trên hình
1.10 và 1.11.
Hình 1.10. Hai dạng biến tần trực tiếp không đối xứng
Hình 1.11. Mạch lực bộ biến tần trực tiếp có chỉnh lưu tia ba pha nguồn chung
Ưu điểm của bộ biến tần trực tiếp với quá trình chuyển mạch phụ thuộc điện
áp nguồn là mạch chỉ cần Thyristor thông thường. Nếu số xung áp chỉnh lưu lớn,
dạng áp trên tải có dạng gần như sin, tổn hao phát sinh do đóng ngắt linh kiện thấp,
bộ biến tần không cần mạch lọc trung gian nên có hiệu suất cao.
Nếu sự cố xảy ra trong quá trình chuyển mạch ở một pha nào đó, bộ biến tần
vẫn tiếp tục hoạt động bình thường dù lưới điện bị biến dạng. Bộ biến tần có khả
năng làm việc ở tần số thấp.
18
3. Lựa chọn biến tần
Hiện nay trên thị trường Việt Nam xuất hiện khoảng hơn 30 hãng biến tần.
Phân cấp của biến tần hết sức đa dạng về chủng loại cũng như nguồn gốc xuất xứ.
Nhìn chung, các dòng biến tần cao cấp chủ yếu vẫn là từ các hãng tại những
quốc gia có nền công nghiệp phát triển hàng đầu như Mỹ, Nhật Bản hay Châu Âu,
tuy nhiên giá thành tương ứng cũng là rất cao. Các dòng biến tần có giá thành
trung bình hiện nay có thể sử dụng là biến tần của Đài Loan, Hàn Quốc, thấp hơn
nữa là các hãng biến tần Trung Quốc.
Tùy vào mục đích sử dụng, mức độ yêu cầu của điều khiển mà ta lựa
chọn biến tần cho phù hợp.
Các hãng biến tần thông dụng tại Việt Nam có thể kể đến đó là:
- Biến tần Emerson (Anh-Mỹ)
- Biến tần Control Techniques (Anh)
- Biến tần Siemens (Đức)
- Biến tần Schneider (Đức)
- Biến tần INVT Biến tần INVT (Đức)
- Biến tần Yaskawa (Nhật Bản)
- Biến tần HITACHI (Nhật Bản)
- Biến tần Mitsu (Nhật Bản)
- Biến tần Fuji (Nhật Bản)
- Biến tần ABB (Phần Lan)
- Biến tần LS (Hàn quốc )
- Biến tần Delta (Đài Loan)
Tùy thuộc vào nhu cầu ứng dụng cụ thể của hệ thống mà chúng ta có thể xác
định loại biến tần cần sử dụng cho phù hợp như sau:
Công suất:
Khi lựa chọn biến tần, chúng ta cần xác định xem công suất của động cơ là
vài cấp công suất (giả sử động cơ 18,5kW thì trường hợp tải nặng, chạy sát tải –
Điện áp:
Biến tần có một số loại thông thường như sau:
Vào 1 pha 220V, ra 3 pha 220V: Cho động cơ 3 pha 220V
19
Vào 3 pha 220V, ra 3 pha 220V: Cho động cơ 3 pha 220V
Vào 3 pha 380V, ra 3 pha 380V: Cho động cơ 3 pha 380V
Ứng dụng:
làm việc cụ thể ra sao, việc xác định rõ ứng dụng của máy nhằm chọn được
số điều kiện khác phù hợp.
Thêm vào đó là tính năng của thiết bị mà chúng ta cần. Có loại biến tần có
tính năng này nhưng không có tính năng khác, có khả năng nâng cấp tính năng khi
cải tiến hệ thống hay không.
Câu hỏi bài 1
1. Trình bày khái niệm và ứng dụng của bộ biến tần?
2. Trình bày cấu trúc của bộ biến tần?
3. Phân biệt bộ biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp?
4. Trình bày cách lựa chọn biến tần?
Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập của bài:
- Đánh giá về kiến thức: Trắc nghiệm
- Đánh giá bằng kỹ năng:
20
Tải về để xem bản đầy đủ
61 trang
26/03/2022
8201
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình mô đun Điều khiển lập trình biến tần - Nghề: Điện tàu thủy, điện công nghiệp, điện dân dụng, công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_mo_dun_dieu_khien_lap_trinh_bien_tan_nghe_dien_ta.pdf
