[block id=”bo-sung-1″]

Sự phát triển của truyền động điện đã thúc đẩy cho sự phát triển của ngành điện tử công nghiệp. Tuy nhiên những ứng dụng của nó còn nhiều hạn chế vì thiếu linh kiện điện tử công suất có hiệu suất cao, kích thước nhỏ, tần số hoạt động lớn và đặc biệt có độ tin cậy cao. Các đèn điện tử chân không, và đèn cơ khí không đáp ứng được những đòi hỏi khắt khe của điện tử công nghiệp. Điều đó đã thúc đẩy các nhà khoa học nghiên cứu để phát minh ra các linh kiện mới. Và mãi đến năm 1948, với sự ra đời của Transistor do Bardeen, Brattain và Schockley, tại phòng thí nghiệm Bell Telephone, giải thưởng Nobel năm 1956, đã đánh dấu bước phát triển cách mạng trong kĩ thuật điện tử. Từ đó ngành điện tử phát triển mạnh mẽ theo hai hướng là kĩ thuật điện tử tín hiệu và điện tử công suất. Trong đó ngành kĩ thuật điện tử tín hiệu chủ yếu là xử lí các tín hiệu qua khuếch đại, điều chế tần số cao, tín hiệu vào được mạch và linh kiện điện tử xử lí cho tín hiệu ra biến đổi về độ lớn, dạng sóng và tần số. Nguồn chỉ có tác dụng nuôi linh kiện điện tử. Còn đối với ngành điện tử công suất thì chủ yếu nghiên cứu về chuyển mạch đóng cắt dòng điện lớn, điện áp cao để thay đổi độ lớn, dạng sóng, tần số dòng công suất.

do_an_dieu_khien_toc_do_dong_co_dung_bien_tan_acs

 

doc98 trang | Chia sẻ: superlens | Ngày: 21/09/2015 | Lượt xem: 2406 | Lượt tải: 12download

Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Dùng Biến Tần ACS 150, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

MỤC LỤC
Trang
LỜI MỞ ĐẦU
Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện tử đã được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Trong lĩnh vực điều khiển được áp dụng nhiều trong sản xuất công nghiệp không thể thiếu các dây chuyền tự động hóa để vận hành các hệ thống phức tạp trong nhà máy. Chính vì vậy để hiểu rõ hơn về các dây chuyền tự động đó thì trong đồ án hai này chúng tôi tìm hiểu một ứng dụng của ngành điện tử đặt biệt là lĩnh vực tự động hóa nhằm mục đích mô phỏng các hệ thống đó dưới những linh kiện mà mình đã được học. Cụ thể là trong đồ án này chúng tôi sẽ khảo sát và điều khiển tốc độ động cơ thông qua biến tần ACS150 kết hợp với PLC- S7200 và khối mở rộng EM 235.
Đề tài “Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Dùng Biến Tần ACS 150” có nhiều loại hình khác nhau dựa vào công dụng và độ phức tạp của hệ thống. Do tài liệu tham khảo còn hạn chế, trình độ của chúng tôi có hạn và kinh nghiệm trong thực tế còn non kém, nên đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Vì vậy rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, giúp đỡ chân thành của các thầy cô cũng như của các bạn sinh viên.
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài này chúng em đã được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn và sự giúp đỡ của các bạn trong lớp. Nhân đây chúng em xin trân trọng cảm ơn thầy Trần Văn Trinh đã trực tiếp hướng dẫn chúng em trong đồ án này, cùng các thầy cô trong khoa và các bạn.Chúng em cũng xin cảm ơn nhà trường và gia đình đã tạo mọi điều kiện cho em có thể hoàn thành đề tài này.
Sinh viên
Nguyễn Hữu Dũng
Đặng Minh Hữu
Lê Anh Trường
Nguyễn Trí Nhân
Trương Quang Tường
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
Nhận xét của giáo viên phản biện
CHƯƠNG 1
LÝ THUYẾT LIÊN QUAN
I. Giới thiệu lịch sử biến tần
1. Lịch sử phát triển các linh kiện bán dẫn công suất.
Sự phát triển của truyền động điện đã thúc đẩy cho sự phát triển của ngành điện tử công nghiệp. Tuy nhiên những ứng dụng của nó còn nhiều hạn chế vì thiếu linh kiện điện tử công suất có hiệu suất cao, kích thước nhỏ, tần số hoạt động lớn và đặc biệt có độ tin cậy cao. Các đèn điện tử chân không, và đèn cơ khí không đáp ứng được những đòi hỏi khắt khe của điện tử công nghiệp. Điều đó đã thúc đẩy các nhà khoa học nghiên cứu để phát minh ra các linh kiện mới. Và mãi đến năm 1948, với sự ra đời của Transistor do Bardeen, Brattain và Schockley, tại phòng thí nghiệm Bell Telephone, giải thưởng Nobel năm 1956, đã đánh dấu bước phát triển cách mạng trong kĩ thuật điện tử. Từ đó ngành điện tử phát triển mạnh mẽ theo hai hướng là kĩ thuật điện tử tín hiệu và điện tử công suất. Trong đó ngành kĩ thuật điện tử tín hiệu chủ yếu là xử lí các tín hiệu qua khuếch đại, điều chế tần số cao, tín hiệu vào được mạch và linh kiện điện tử xử lí cho tín hiệu ra biến đổi về độ lớn, dạng sóng và tần số. Nguồn chỉ có tác dụng nuôi linh kiện điện tử. Còn đối với ngành điện tử công suất thì chủ yếu nghiên cứu về chuyển mạch đóng cắt dòng điện lớn, điện áp cao để thay đổi độ lớn, dạng sóng, tần số dòng công suất.
Dưới đây là bảng tóm tắt về thời gian ra đời cũng như các chỉ số ứng dụng của các linh kiện.
Linh kiện
Năm xuất
hiện
Điện áp định mức
Dòng điện định mức
Tần số định mức
Công suất định mức
Điện áp rơi thuận
Tiristo(SCR)
1957
6 kV
3,5kA
500Hz
100MW
1.5±2.5V
Triac
1958
1kV
100A
500 Hz
100kW
1.5±2V
GTO
1962
4,5 kV
3kA
2 KHz
10MW
3±4V
BJT
1960
1,2 kV
800A
10 Hz
1MW
1.5±3V
MOSFET
1976
500V
50A
1 MHz
100KW
3±4V
IGBT
1983
1,2kV
400A
20 KHz
100KW
3±4V
SIT
1976
1,2kV
300A
100KHz
10KW
2±4V
MCT
1988
3kV
3kA
20±100KHz
10MW
1±2V
2. Lịch sử ra đời của biến tần trong công nghiệp
Năm 1986, AIE phát minh ra bộ điều khiển tốc độ động cơ một chiều.
Năm 1962, Bộ điều khiển tốc độ đầu tiên có tính xu hướng thương mại xuất hiện trên thị trường.
3. Tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp
Với sự phát triển như vũ bão về chủng loại và số lượng của các bộ biến tần, ngày càng có nhiều thiết bị điện – điện tử sử dụng các bộ biến tần, trong đó một bộ phận đáng kể sử dụng biến tần phải kể đến chính là bộ biến tần điều khiển tốc độ động cơ điện.
Trong thực tế có rất nhiều hoạt động trong công nghiệp có liên quan đến tốc độ động cơ điện. Đôi lúc có thể xem sự ổn định của tốc độ động cơ mang yếu tố sống còn của chất lượng sản phẩm, sự ổn định của hệ thống ví dụ: máy ép nhựa làm đế giầy, cán thép, hệ thống tự động pha trộn nguyên liệu, máy ly tâm định hình khi đúc Vì thế, việc điều khiển và ổn định tốc độ động cơ được xem như vấn đề chính yếu của các hệ thống điều khiển trong công nghiệp.
Điều chỉnh tốc độ động cơ là dùng các biện pháp nhân tạo để thay đổi các thông số nguồn như điện áp hay các thông số mạch như điện trở phụ, thay đổi từ thông Từ đó tạo ra các đặc tính cơ mới để có những tốc độ làm việc mới phù hợp với yêu cầu của phụ tải cơ. Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ:
Biến đổi các thông số của bộ phận cơ khí tức là biến đổi tỷ số truyền chuyển tiếp từ trục động cơ đến cơ cấu máy sản xuất.
Biến đổi tốc độ góc của động cơ điện. Phương pháp này làm giảm tính phức tạp của cơ cấu và cải thiện được đặc tính điều chỉnh, đặc biệt linh hoạt khi ứng dụng các hệ thống điều khiển bằng điện tử. Vì vậy, bộ biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ theo phương pháp này.
3.1. Luận chứng kinh tế
Chiếm 30% thị trường biến tần là các bộ điều khiển moment.
Trong các bộ điều khiển moment đông cơ chiếm 55% là các ứng dụng quạt gió, trong đó phần lớn là các hệ thống HAVC (điều hòa không khí trung tâm), chiếm 45% là các ứng dụng bơm, chủ yếu là trong công nghiệp nặng.
Nâng cấp cải tạo các hệ thống bơm và quạt từ hệ điều khiển tốc độ không đổi lên hệ tốc độ có thể điều chỉnh được trong công nghiệp với lợi nhuận to lớn thu về từ việc tiết giảm nhiên liệu điện năng tiêu thụ.
3.2. Tính hữu dụng của biến tần trong các ứng dụng bơm và quạt
Điều chỉnh lưu lượng tương ứng với điều chỉnh tốc độ Bơm và Quạt.
Điều chỉnh áp suất tương ứng với điều chỉnh góc mở của van.
Giảm tiếng ồn công nghiệp.
Năng lượng sử dụng tỉ lệ thuận với lũy thừa bậc ba của tốc độ động cơ.
Giúp tiết kiệm điện năng tối đa.
Như tên gọi, bộ biến tần sử dụng trong hệ truyền động, chức năng chính là thay đổi tần số nguồn cung cấp cho động cơ để thay đổi tốc độ động cơ nhưng nếu chỉ thay đổi tần số nguồn cung cấp thì có thể thực hiện việc biến đổi này theo nhiều phương thức khác, không dùng mạch điện tử. Trước kia, khi công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn chưa phát triển, người ta chủ yếu sử dụng các nghịch lưu dùng máy biến áp. Ưu điểm chính của các thiết bị dạng này là sóng dạng điện áp ngõ ra rất tốt (ít hài) và công suất lớn (so với biến tần hai bậc dùng linh kiện bán dẫn) nhưng còn nhiều hạn chế như:
– Giá thành cao do phải dùng máy biến áp công suất lớn.
– Tổn thất trên biến áp chiếm đến 50% tổng tổn thất trên hệ thống nghịch lưu.
– Chiếm diện tích lắp đặt lớn, dẫn đến khó khăn trong việc lắp đặt, duy tu, bảo trì
– Điều khiển khó khăn, khoảng điều khiển không rộng và dễ bị quá điện áp ngõ ra do có hiện tượng bão hoà từ của lõi thép máy biến áp.
Ngoài ra, các hệ truyền động còn nhiều thông số khác cần được thay đổi, giám sát như: điện áp, dòng điện, khởi động êm (Ramp start hay Soft start), tính chất tải mà chỉ có bộ biến tần sử dụng các thiết bị bán dẫn là thích hợp nhất trong trường hợp này.
4. Phân loại biến tần.
Trong thực tế biến tần được phân làm hai loại chính dựa theo phương thức chuyển đổi tần số là:
Biến tần trực tiếp
Biến tần gián tiếp
Nghịch lưu đơn bậc
Nghịch lưu đa bậc
Trong đồ án này chúng ta sẽ nghiên cứu cả hai loại biến tần này, trong phần biến tần đa bậc chúng ta sẽ đi sâu vào phương pháp vector không gian.
Hình 1.1: Mô hình minh họa sự phát triển biến tần theo thời gian.
5. Vai  trò biến tần đa bậc.
Hiện nay biến tần đã và đang được sử dụng rất có hiệu quả trên  thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng, tuy có nhiều ưu điểm và ứng dụng với hiệu quả cao nhưng biến tần đơn bậc cũng còn tồn tại một số hạn chế như:
Sóng điện áp còn nhiều hài bậc cao, chưa gần sin.
Trị số điện kháng Lf mạch lọc còn cao, dẫn đến tổn hao.
Tổn hao  trong quá trình đóng cắt (Psw)  cao.
Công suất truyền tải còn thấp (Pcond)
Để khắc phục những hạn chế nói trên người ta đã phát minh ra biến tần đa bậc nhằm phục vụ và đáp ứng tốt hơn nhu cầu của con người. Ưu điểm của biến tần đa bậc là khắc phục tốt những hạn chế của biến tần đơn bậc, vì là đa bậc nên sóng ra gần sin hơn vì thế giảm bớt hài bậc cao, ít tổn hao. Cho dù sóng ra như  thế nào thì cũng chỉ gần Sin nên ta phải dùng bộ lọc, càng gần Sin thì lọc càng ít, vì thế biến tần đa bậc có tổn hao do dung kháng Lf trong bộ lọc thấp. Vì đóng cắt ở tần số cao biến tần đa bậc còn có tổn hao trong thời gian chuyển trạng thái ít, công suất truyển tải nâng cao, công suất tổn hao giảm xuống đó là những ưu điểm vượt trội của biến tần đa bậc so với biến tần đơn bậc. Trong tương lai khi nền công nghiệp phát triển mạnh mẽ, đòi hỏi công suất cao trong những điều kiện tần số khắc khe thì biến tần đa bậc sẽ là một giải pháp tốt, nó có thể đáp ứng tốt những đòi hỏi đặt ra.
II. Biến tần trực tiếp
1. Giới thiệu
Bộ biến đổi AC-AC là một vấn đề lớn đã được nghiên cứu trong các bộ chuyển đổi công suất trong công nghiệp và được ứng dụng nhiều hơn so với các bộ chuyển đổi công suất khác. Mặc dù bộ biến đổi công suất AC- AC đã được phát triển trong thời gian dài và được sử dụng phổ biến từ sau năm 1930, nhưng tần số đóng ngắt và công suất còn thấp. Cho đến khi linh kiện điện tử công suất được ra đời, như Turn off thyristors (GTO), Triac, Bipolar Transistor (BT), Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) và Power Mosfield Effect Transistor (MOSFET) và sau đó là biến đổi công suất từ AC-DC sau năm 1980 nâng cao tần số đóng ngắt và có thể chuyển đổi công suất cao. Thiết bị nguồn công suất DC hoàn toàn được thay đổi từ sau năm 1960 khi SCR được sản xuất. Tương ứng với  mạch điều khiển cũng dần dần chuyển từ tương tự sang điều khiển bằng hệ thống số sau năm 1980. Các tính toán điều  khiển cho tất cả biến tần trực tiếp AC-AC được nghiên cứu và bàn luận rộng rãi. Biến tần trực tiếp AC/AC dùng để biến đổi một nguồn công suất AC sang một nguồn AC khác. Các cách thường dùng hay các dạng như sau:
Biến đổi điện áp một pha AC/AC
Biến đổi điện áp ba pha AC/AC
Biến tần trực tiếp một pha vào một pha ra (SISO)
Biến tần trực tiếp ba pha vào một pha ra (TISO)
Biến tần trực tiếp ba pha vào ba pha ra (TITO)
Biến tần đường bao ( Matrix).
Tất cả bộ biến đổi điện áp AC/AC từ nguồn AC với tần số và điện áp cao hơn sang tần số và điện áp thấp hơn với góc trễ pha nhỏ.
2 Phân loại biến tần
2.1.Biến tần trực tiếp một pha
Các bộ chuyển mạch hai nửa chu kì gồm hai nhóm: nhóm dương kí hiệu là P và nhóm âm kí hiệu là N. Cơ sở của mạch công suất điều khiển điện áp một pha AC-AC với pha điều khiển như hình 1.a bao gồm 1 cặp SCR ghép nối back to back đối nghịch giữa nguồn AC và tải cho ta điện áp có dạng sóng đối nghịch hai chiều đối xứng. Cặp SCR có thể được thay thế bằng Triac như  hình 1.b cho nguồn công suất thấp; với sự bố trí như hình 1.c gồm hai điốt và hai SCR để cung cấp điện áp bình thường cực âm làm đơn giản mạch qua cửa cần cho sự cách ly. Trong hình 1d với 1 SCR và 4 điốt làm giảm bớt tổn thất nhưng lại tăng thêm sự hao phí vì nhiệt. Một sự kết hợp giữa SCR và Điốt như hình 1.e, cung cấp điện áp điều khiển ngõ ra không đối xứng một chiều với phương thức tự kiểm soát nhưng có cấu thành DC vào và hơn nữa,  không thực tế để loại trừ tổn hao công suất do sự nóng lên của tải.
Hình 1.  Mô hình điều khiển điện áp một pha.Hình a) Ghép nối hai SCR.
Hình b) Sử dụng Triac. Hình c)Kết hợp hai SCR và hai Điốt. Hình d)Một SCR kết hợp với 4 Điốt. Hình e)Sự kết hợp giữa SCR và Điốt.
Dạng sóng trên tải  được cho như hình sau: Với  là góc kích của SCR.
Sau đây là dạng sóng toàn kì một pha tải cảm R_L, trong trường hợp tải trở thì điện áp tải gián đoạn còn tải R_L thì không còn gián đoạn nữa.
Hình 2. Dạng sóng một pha toàn chu kì với tải trở
Hình 3. Dạng sóng toàn kì một pha tải cảm R_L
Hình 4.  Thời gian điều khiển đóng cắt một pha.
Hình a. Thời gian đóng cắt của linh kiện.
Hình b. Biểu đồ hệ số công suất
Điện áp ngõ ra có công thức:
Điện áp tức thời.
Hệ số công suất (Power factor)
2.2. Biến tần trực tiếp ba pha.
Ta có các dạng mạch của biến tần trực tiếp ba pha mắc như các hình dưới đây
Hình 5.  Sơ đồ mạch điện áp ba pha AC
Trong hình a và b ta thấy sơ đồ mạch ba pha điều khiển các pha độc lập nhau rất đơn giản. Trong hình a chịu dòng và áp một pha trên một đường, trong khi hình b thì chịu dòng  trên một đường và áp trên một đường, hệ số công suất trong hình b thì không cao, góc điều khiển của cả hai mô hình a và b biến đổi từ 0 đến 180 độ với tải R. Trong hình c và d cho mô hình ba pha ba mạch và khó điều khiển. Cả hai mô hình trong mỗi pha có hai SCR, một trong mỗi pha phải luôn luôn dẫn để điều phối dòng giữa tải và nguồn. Trong hình e và f thì tải lại ở giữa nguồn và bộ biến đổi, ở đây dòng có thể chuyển đổi giữa hai dây nếu như có một SCR dẫn, xong mỗi SCR dẫn đều có một xung kích khác nhau. Sóng điện áp và dòng gần giống như là của hình b.  Hình f thì chỉ có ba SCR và ngay khi chúng dẫn thì nguồn sẽ  được nối ngay với tải và mỗi SCR dẫn trong 120 độ. Mô hình f thì ít được sử dụng nhưng nó có dòng lớn và như trong trường hợp điều khiển một pha thì ta có thể thay thế sáu SCR  bằng ba SCR và ba điốt. Trong hình g và h thì tải đấu hình sao và tam giác, hạn chế lớn nhất của hai mô hình là điện áp ra có  nhiều hài, đặc biệt là hài bậc hai bỡi tính không đối xứng.
2.3. Biến tần trực tiếp một pha vào một pha ra(SISO).
Trái  ngược với sự điều khiển điện áp AC tại tần số không đổi đã được bàn luận nhiều.  Bộ biến tần trực tiếp hoạt động như bộ biến đổi AC/AC có tần số biến đổi kèm theo nhưng đặc tính của nó. Nguyên lí của bộ chuyển đổi được xây dựng trên dạng sóng điện áp, từ sự gián đoạn điện áp từng khúc của sóng điện áp của nguồn AC tần số cao và được phát minh từ năm 1920.Bộ nghịch lưu thủy ngân đã được dùng trong các bộ chỉnh lưu ở Đức năm 1930  với nguồn 1 pha tần số 16. 2/3 Hz, trực tiếp kéo tải từ nguồn ba pha tần số 50 Hz. Trong khi đó bộ biến tần trực tiếp dùng 18 Thyratrons cung cấp 400 Hp tải đã hoạt động trong một vài năm như các mô hình phụ tải ở Mỹ. Tuy nhiên, thực tế và sử dụng có ích là hai vấn đề khác nhau mà phải đợi mãi tới khi SCR ra đời  năm 1960. Dưới đây là mô hình  sử dụng SCR:
Hình 6 : Cấu trúc bộ biến tần trực tiếp một pha AC/AC
a)Mạch công suất của biến tần trực tiếp dạng cầu một pha
b) Mạch thay thế tương đương đơn giản hóa.
Với sự hiểu biết và sử dụng rộng rãi của SCR công suất và sự điều khiển bằng vi mạch điện tử, bộ biến tần trực tiếp ngày này đã thực sự là bộ biến đổi  hoàn thiện cho nguồn công suất có tốc độ chậm. Sự biến đổi điện áp và biến đổi tần số (VVVF) được sử dụng trong các hệ thống cần có sự điều khiển chính xác và ổn định như trong các hệ thống cán thép và hệ thống chế tạo tàu thủy của hải quân, hệ thống dây chuyền sản xuất da dày
Biến tần trực tiếp dần dần được thay thế bỡi bộ chuyển đổi khác vì với những đặc tính của  nó không thực tế và có những hạn chế không giống như bộ biến đổi SCR và được thay thế dần. Tại vì SCR có những hạn chế như nhu cầu về thời gian đóng cắt không đáp ứng, tần số hoạt động thấp, thời gian dV/dt và độ nhạy của SCR còn thấp. Hạn chế chính của biến tần trực tiếp là dải hoạt động tần số có hiệu quả hẹp, độ biến đổi ngõ vào trên ngõ ra có điện áp thấp.
Hình 7:  Dạng sóng ngõ vào và ngõ ra của bộ biến tần trực tiếp tải trở tần số 50- 16.2/3 Hz.
Hình 8:  Dạng sóng biến tần trực tiếp một pha vào một pha ra tần số 50/10 Hz  với tải trở. Hình a  Dạng sóng điện áp tải và dòng tải, Hình b Dạng sóng dòng công suất biến đổi.
Tuy ít khi được sử dụng, nhưng biến tần trực tiếp dạng SISO thì có ích để giải thích cho những nguyên lí phức tạp hơn.
2.4. Biến tần trực tiếp ba pha vào một pha ra (TISO)
Hình 9:  Biến tần trực tiếp ba pha nửa sóng cung cấp một pha tải
Hình 10:  Dạng sóng  biến tần trực tiếp ba pha nửa sóng với dòng tuần hoàn
Trong hình 9 cho thấy sơ đồ của mạch điều khiển biến tần trực tiếp ba pha nửa sóng cung cấp một pha tải. Nguyên lí điều khiển giống như điều khiển một pha. Hình 10  cho thấy dạng sóng đặc trưng của mạch có chỉ số đập mạch bằng p = 3  với dòng điện liên tục. Mỗi bộ chuyển đổi quản lí với sự chỉnh lưu và cách thức tạo ra áp tải và  hai bộ chuyển đổi để giảm độ gợn sóng trong quá trình điều khiển. Dạng sóng  cơ bản sinh ra ở hai bộ chuyển đổi là giống nhau, điện áp sinh ra khác nhau giữu điện áp bộ biến đổi và điện áp sinh ra bỡi độ tự cảm( thường không đáng kể với mạch điện trở) là dòng liên tục.
2.5. Biến tần đường bao ( Matrix  cyclyconverter)
Dạng sóng của bộ biến tần này là đường bao của các sóng vào nên nó có tên là biến tần đường bao. Có thể điều khiển bộ biến tần này sao cho các tình trạng dẫn hoàn toàn như các điốt, việc điều khiển các tiristo được tiến hành trong khoảng nửa chu kì làm việc. Ta nhận thấy mạch điều khiển cần thiết để tổng hợp đầu ra đơn giản hơn các đơn giản hơn bộ biến tần điều khiển pha như trình bày các phần trên. Tuy nhiên nó cũng có một vài hạn chế, vì sóng ra có xu hướng trở nên hình chữ nhật nên xuất hiện điều hòa bậc cao. Tỷ số tần số ra trên tần số vào không thay đổi một cách tùy ý mà phải là số nguyên. Một tải có hệ số công suất chậm sau hay vượt trước, tùy theo từng khoảng thời gian phải cho nhóm làm việc ở chế độ chỉnh lưu sau đó ở chế độ nghịch lưu với hế cố công suất tải bằng 1 hay gần bằng 1. Nếu mỗi nhóm bộ biến đổi sáu nửa chu kì với các điện áp pha khác nhau có thể chuyển mạch các pha một cách tự nhiên để có tỷ số tần số 3/1 khi đó sóng ra gần sin hơn.
Hình 11:  Dạng sóng điện áp tải biến tần trực tiếp đường bao sáu pha.
III. Bộ nghịch lưu
1.Giới thiệu chung
Mục đích chính của các bộ chuyển đổi nguồn tĩnh là cung cấp 1 dạng sóng ngõ ra xoay chiều từ 1 nguồn cung cấp một chiều. Các dạng sóng ngõ ra này được yêu cầu trong các động cơ có thể điều chỉnh tốc độ các bộ cung cấp nguồn liên tục. Với các ngõ ra là sóng sin xoay chiều thì biên độ, tần số và góc pha nên được điều khiển. Tùy vào loại dạng sóng ngõ ra xoay chiều, các phương pháp này có thể được xem như  là các bộ nghịch lưu nguồn áp(VSIs: Voltage Source Inverters) nếu như ngõ ra xoay chiều được điều khiển một cách độc lập là dạng sóng điện áp.Các cấu trúc này hầu hết được sử dụng rộng rãi vì chúng hoạt động như các nguồn áp và điều này được yêu cầu trong nhiều ứng dụng trong công ngiệp trong đó, các động cơ có thể điều chỉnh được tốc độ (ASD) là ứng dụng phổ biến nhất của các bộ nghịch lưu, xem hình 3.1.
Hình 3.1 Mô hình điều khiển tốc độ
Tương tự, các phương pháp này được gọi là các bộ nghịch nguồn dòng (CSIs: Current Source Inverters) với ngõ ra xoay chiều có thể điều khiển được là dạng sóng dòng điện. Các cấu trúc này vẫn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp có điện áp trung bình, và các dạng sóng điện áp đòi hỏi có chất lượng cao.
Các bộ chuyển đổi nguồn tĩnh, đặc biệt là các bộ nghịch lưu được tạo thành từ các bộ chuyển mạch công suất và vì vậy, các dạng sóng ngõ ra xoay chiều được tạo thành từ các giá trị rời rạc. Mặc dù dạng sóng này không  thật sự là sóng sin như mong đợi, nhưng thành phần cơ bản của nó vẫn hoạt động tốt. Hoạt động này nên được đảm bảo bằng một kỹ thuật điều chế mà điều khiển về thời gian và trình tự được sử dụng để đóng ngắt các khóa nguồn On và Off. Các kỹ thuật điều chế được sử dụng nhiều nhất là kỹ thuật sóng mang cơ bản (SPWM), kỹ thuật vector không gian (SV: Space Vector), và kỹ thuật hạn chế hài có chọn lọc (SHE: Selective Harmonic Elimlination).
Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI) tạo ra một dạng sóng điện áp ra xoay chiều gồm các giá trị rời rạc (dv/dt cao), do đó, tải nên có thành phần cảm kháng tại các tần số hài để tạo ra một dạng sóng dòng điện mịn. Tải dung kháng trong các bộ nghịch lưu nguồn áp sẽ tạo ra các đỉnh nhọn của dòng lớn (current spikes). Trong trường hợp này, ta nên sử dụng một bộ lọc cảm kháng giữa phần xoay chiều của VSI

[block id=”bo-sung”]

Từ khóa: Đồ án Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Dùng Biến Tần ACS 150

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *