CHƯƠNG 1 :GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BIẾN TẦN Giới thiệu chung Bộ biến tần là một thiết bị biến đổi năng lượng điện xoay chiều từ tần số f1 sang nguồn điện xoay chiều có tần số f2 Tần số của lưới điện quyết định tốc độ góc quay của từ trường quay do đó thay đổi được tốc độ động cơ Ở nguồn biến tần cung cấp cho ĐCKĐB yêu cầu của bộ này có khả năng biến đổi tần số và điện áp sao cho tỉ số U/f = const Phân loại các loại biến tần Biến tần trực tiếp Biến tần gián tiếp Các loại biến tần dùng van được ứng dụng rộng rãi vì có ưu điểm sau: Kích thước nhỏ nên diện tích lắp đặt không lớn Trọng lượng nhẹ Hệ số khuếch đại công suất lớn Có quán tính nhỏ Biến tần trực tiếp • Là bộ biến đổi mà tần số đươc tạo ra bằng cách đóng cắt thích hợp từng đoạn thích hợp một dòng điện xoay chiều có tần số cao hơn. Sơ đồ nguyên lý biến tần trực tiếp Biến tần trực tiếp Bộ biến tần trực tiếp chức năng chỉnh lưu và nghịch lưu cùng nằm trên một bộ biến đổi Không sử dụng tủ chuyển mạch và chỉ chuyển đổi một lần nên hiệu suất cao Mạch van khá phức tạp, số lượng van lớn Biến tần được sử dụng với phạm vi điều chỉnh f2<f1 Biến tần gián tiếp • Trong biến tần gián tiếp đầu tiên biến thành một chiều nhờ bộ chỉnh lưu, sau đó qua lọc rồi mới trở thành điện áp xoay chiều với tần số f2 nhờ bộ nghịch lưu. • Bộ biến tần gián tiếp có khâu trung gian một chiều có cấu trúc khác nhau nhưng về cơ bản có 3 khâu chính: Khâu chỉnh lưu Khâu lọc Khâu nghịch lưu • Bộ biến tần dùng chỉnh lưu có điều khiển • Bộ biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển nhưng có thêm bộ biến đổi xung áp một chiều • Bộ biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển với nghịch lưu thực hiện điều chế độ rộng xung PWM Chỉnh lưu có điều khiển Biến tần dùng chỉnh lưu có điều khiển bằng tiristor Chỉnh lưu không điểu khiển nhưng có thêm bộ biến đổi điện áp xung Bộ biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển nhưng có thêm bộ biến đổi xung điện áp Chỉnh lưu không điều khiển với nghịch lưu thực hiện điều chế độ rộng xung PWM Bộ biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển với nghịch lưu điều chế độ rộng xung PWM Các khâu trong biến tần gián tiếp • Chỉnh lưu Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha Các khâu trong biến tần gián tiếp • Khâu lọc Lọc bằng tụ Lọc bằng cuộn cảm Các khâu trong biến tần gián tiếp Khâu lọc Lọc dùng cả tụ điện C và cuộn kháng L Do sự tổng hợp của cả 2 loại trên nên biên độ sóng hài càng giảm và điện áp ra tải ít đập mạch hơn. Bộ lọc LC được dùng phổ biến Các khâu trong biến tần gián tiếp • Mạch băm Mạch băm nối tiếp Mạch băm song song Các khâu trong biến tần gián tiếp Sơ đồ mạch băm dùng trong tranzitor Các khâu trong biến tần gián tiếp Nghịch lưu thực hiện điều chế độ rộng xung PWM Chúng ta sử dụng một bộ so sánh điện áp và đưa vào 2 đầu so sánh một xung răng cưa Saw và một điện áp một chiều Ref Khi Saw < Ref thì Output = 0V Khi Saw > Ref thì Output = Uramax Phương pháp tạo ra PWM Các khâu trong biến tần gián tiếp • Biến điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều có tần số thay đổi bằng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM – Khâu phát ra xung sin có tần số quyết định tần số đầu ra.( xung điều biến) – Khâu tạo xung tam giác ( song mang) – Khâu so sánh : so sánh xung sin với xung tam giác có tần số cao.
– Tạo xung đưa vào các chân điều khiển của IGBT BỘ NGHỊCH LƯU ÁP 3 PHA 1 2 1 3 5 ~220V C0 DC 2 6 4 3 4 Cách chọn biến tần Về mặt kỹ thuật: Chọn theo thông số kĩ thuật mà nhà đầu tư yêu cầu. Chọn theo phương thức,kĩ thuật điều khiển để đáp ứng yêu cầu đặt ra: • Các thông số của động cơ: Pdm,Udm,Idm,cosφ,hiệu suất. • Tính chất của công việc : - Môi trường làm việc - Tính chất phụ tải - Điều khiển độc lập các động cơ khác nhau • Khả năng mở rộng hệ thống,ghép mạng,ghép nối với các thiết bị lập trình. • Sử dụng sản phẩm của các hãng đã quen dùng.
Cách chọn biến tần Về mặt kinh tế: Siemens MM420-0.75KW/1HP • Tùy vào túi tiền của 4.400 VNĐ nhà đầu tư mà ta chọn sản phẩm Siemens MM420-1.5KW/2HP của hãng danh 5.660 VNĐ tiếng được hỗ trợ đầy đủ chế độ bảo hành, chăm sóc ABB ACS55 0.000 VNĐ khách hàng hay những sản phẩm giá rẻ nhưng vẫn ABB ACS150 1.5KW-3P đáp ứng được bài 4.000 VNĐ toán kỹ thuật. Chương 2: Tìm Hiểu Biến Tần MM420 – Siemens • Ưu điểm nổi bật: Nhiều tính năng điều khiển linh hoạt. Giá thành hạ MM420 là lựa chọn hoàn hảo với người sử dụng Các thông số MM420 • Công suất: – 0,37 – 11 kW : điện áp 3 pha 380 – 480V – 0,12 – 5,5 kW : điện áp 3 pha 220 – 240V – 0,12 – 3 kW : điện áp 1 pha 220 – 240V • Điện áp ra : – 1 pha 220V – 3 pha 220V – 3 pha 380V Các thông số MM420 • Tần số vào : 47 – 63Hz • Tần số ra : 0 – 650Hz • Cosφ >= 0,95 • Hiệu suất chuyển đổi : 96 – 97 % • Khả năng quá tải : 1,5Idm trong 60s ở mỗi 300s • Dòng khởi động thấp hơn dòng điện vào định mức Các thông số MM420 • Các phương pháp điều khiển : – Tuyến tính V/f , Bình phương V/f , Đa điểm V/f ,V/f do người dùng lập trình • Điều chế độ rộng xung : – 16kHz ở 220V 1 pha hoặc 3 pha – 4kHz ở 400V 3 pha – 2 – 16kHz ( bước chỉnh 2 kHz) • Đầu vào số: – 3 đầu vào số lập trình được, cách ly Các thông số MM420 • Đầu vào tương tự: 1 – Chuẩn 0 – 10V – Có thể dùng như đầu vào số thứ 4 • Đầu ra Rơle : 1 – 30VDC – 5A : tải trở – 250VAC – 2A : tải cảm • Đầu ra tương tự : 1 – Chuẩn 0 - 20mA Các thông số MM420 • Cổng giao tiếp : Chuẩn RS485 , giao thức USS • Hãm : – 1 chiều – Hỗn hợp • IP : 20 • Nhiệt độ làm việc : -10 – 50oC • Nhiệt độ bảo quản : -40 – 70oC • Độ ẩm : <95% Các thông số MM420 • Chức năng bảo vệ : – Thấp áp, quá áp, quá tải, chạm đất, ngắn mạch – Quá nhiệt động cơ, quá nhiệt biến tần • Kích thước : Cỡ vỏ Cao Rộng Sâu kg A 173 73 149 1 B 202 149 172 3,3 C 245 185 195 5,0 Sơ đồ khối Cấu tạo • A/D : Bộ chuyển đổi tương tự - số • D/A : Bộ chuyển đổi số - tương tự • CPU : Bộ xử lý • LCD : Màn hình hiển thị • Truyền thông : kết nối mạng công nghiệp qua chuẩn RS 485 • Chỉnh lưu : Chỉnh lưu cầu dùng Diode • Nghịch lưu: Dùng van bán dẫn IGBT Sơ đồ đấu dây mạch động lực Sơ đồ đấu dây mạch điều khiển Giao diện • Các thông số cài đặt được hiển thị qua giao diện màn hình LCD • Cài đặt bằng cách ấn các phím chức năng bên dưới màn hình Chức năng các phím Cài đặt • Có 3 phương pháp cài đặt chủ yếu : – Cài đặt mặc định – Cài đặt nhanh – Cài đặt ứng dụng Cài đặt mặc định • Cài đặt mặc định là những cài đặt khi xuất xưởng sao cho nó có thể vận hành mà không cần phải cài đặt thêm bất kỳ một thông số nào nữa. – Các nguồn lệnh : P0700 = 2 : đầu vào số – Nguồn điểm đặt P1000 = 2 (Đầu vào tương tự – Chế độ làm mát động cơ P0335 = 0 – Giới hạn dòng điện P0640 = 150% – Tần số nhỏ nhất P1080 = 0 Hz – Tần số lớn nhất P1082 = 50 Hz – Thời gian tăng tốc P1120 = 10 s – Thời gian giảm tốc P1121 = 10 s – Chế độ điều khiển P1300 = 0 Cài đặt nhanh • Bộ biến tần tương thích với động cơ nhờ sử dụng chức năng cài đặt thông số nhanh, và các thông số kĩ thuật quan trọng sẽ được cài đặt.
• Cài đặt nhanh không cần được thực hiện nếu thông số định mức của động cơ ghi trong bộ biến tần FU (ví dụ động cơ tiêu chuẩn 1LA 4 cực của Siemens) thích hợp với thông số định mức ghi trên nhãn của động cơ đang nối vào biến tần. Vận hành • Phương pháp vận hành dùng các phím ấn trên mặt biến tần • Kiểm tra: – Đấu dây có đúng không? – Kiểm tra ngắn mạch hoặc chạm đất trên đường dây và thiết bị ngoại vi không? – Kiểm tra các tiếp điểm – Kiểm tra mạch điều khiển thiết bị ngoại vi Vận hành • Vận hành theo chế độ mặc định – Nối nguồn điện cho biến tần – Khởi động biến tần – Theo dõi đại lượng ( tần số) hiển thị trên màn hình LCD (50Hz) – Ấn nút trên để cho động cơ quay tiến hay lùi Vận hành • Lặp lại các bước trên nhưng lần này dùng bàn phím để thay đổi các giá trị cài đặt theo thông số của nhà sản xuất CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CỦA BIẾN TẦN Ứng dụng • Cầu trục Ứng dụng • Hệ thống bơm nước Ứng dụng • Trong các băng tải Ưu, nhược điểm của việc sử dụng biến tần Ưu điểm: 1. Có thể điều khiển tốc độ động cơ theo ý muốn trong một dãi rộng theo phương pháp thay đổi tần số. Tiết kiệm được điện năng một cách tối đa nhất… 3.
Thời gian sử dụng lâu dài , ổn định, thiết bị có độ bền tương đối cao.