ĐỒ án THIẾT kế nghiên cứu hệ truyền động 4q sử dụng hệ thống biến tần sinamics s120

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Nghiên cứu hệ truyền động 4Q sử dụng hệ thống biến tần Sinamics S120 NGUYỄN ANH QUÂN quan.na174127@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điều khiển – tự động hóa Chuyên ngành Tự động hóa cơng nghiệp Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Quang Địch Chữ ký GVHD Bộ môn: Viện: Tự động hóa cơng nghiệp Điện HÀ NỘI, 6/2021 ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN Đồ án thực đề tài liên quan đến nghiên cứu hệ truyền động 4Q sử dụng hệ thống biến tần Sinamics S120 với yêu cầu cụ thể:  Nghiên cứu hệ truyền động dùng biến tần 4Q  Tìm hiểu vận hành hệ thống biến tần 4Q Sinamics S120 Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên LỜI NÓI ĐẦU Điện - Điện tử ngành thiếu sống đại ngày Nó có mặt hầu hết lĩnh vực sống từ sinh hoạt thường ngày đến nhà máy xí nghiệp sản xuất kinh doanh Điện yếu tố chủ lực ngành kinh tế mũi nhọn đất nước Để sử dụng lượng điện đạt hiệu cần có phương pháp hợp lý từ khâu khai thác đến khâu sử dụng Các phương pháp sử dụng điện thiết bị sản xuất trước tồn nhược điểm không tận dụng triệt để lượng sinh trình vận hành làm thất thoát đáng kể Cùng với nhanh chóng khoa học kỹ thuật khuyết điểm dần cải thiện nhờ dùng hệ truyền động 4Q thay hệ truyền động cho máy sản xuất cũ Hệ truyền động 4Q cung cấp khả tái tạo lượng trực tiếp trình sản xuất, khả tùy biến cho hệ máy sản xuất điều khiển vận hành tập trung cho thấy hiệu rõ ràng ứng dụng thực tế Tuy nhiên với thị trường Việt Nam dòng sản phẩm hỗ trợ cho thiết kế hệ thống truyền động 4Q (đặc biệt hệ biến tần) cịn gây khó khăn việc cài đặt vận hành thực tế Đồ án lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu hệ truyền động 4Q sử dụng hệ thống biến tần Sinamics S120” với mong muốn đem lại kiến thức hệ truyền động 4Q hướng dẫn cụ thể việc cài đặt vận hành thông qua hệ biến tần Sinamics S120 Siemens để bạn đọc kiểm chứng hiệu hệ truyền động 4Q ứng dụng thực tế Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên hướng dẫn PGS.TS.Nguyễn Quang Địch hướng dẫn bảo nhiệt tình để em hồn thành tốt đề tài đồ án Đồ án thực khó tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp từ người MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ BIẾN TẦN TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.1 Hệ biến tần truyền động điện 1.2 Biến tần trực tiếp 1.3 Biến tần gián tiếp Biến tần dùng chỉnh lưu có điều khiển Biến tần dùng chỉnh lưu khơng điều khiển có thêm biến đổi xung điện áp Biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển nghịch lưu PWM……………………………………………………………………… Biến tần điều khiển vector CHƯƠNG HỆ BIẾN TẦN 4Q TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 2.1 Giới thiệu chung biến tần 4Q Các tồn biến tần thông thường Biến tần 4Q 2.2 Cấu tạo mạch lực biến tần 4Q 10 2.3 Bộ biến đổi nối lưới 10 2.4 Điều kiện hoạt động chỉnh lưu tích cực 12 2.5 Mơ hình tốn học biến đổi nối lưới 14 Mơ hình toán học hệ tọa độ abc 14 Mơ hình tốn học biến đổi hệ tọa độ cố định 𝜶𝜷 16 Mơ hình toán học biến đổi hệ tọa độ quay dq 17 2.6 Tổng quan phương pháp điều khiển biến đổi nối lưới 17 Tổng quan phương pháp điều khiển DPC VF-DPC 19 Tổng quan phương pháp VOC VFOC 20 2.7 Thiết kế điều khiển cho biến đổi nối lưới theo phương pháp điều khiển VOC 21 Khối chuyển hệ tọa độ 22 Khối điều chế xung SinPWM 23 Bộ điều khiển dòng điện 23 Bộ điều khiển điện áp 24 CHƯƠNG TÌM HIỂU HỆ BIẾN TẦN SINAMICS S120 26 3.1 Giới thiệu chung Sinamics S120 26 Tính đặc điểm Sinamics S120 27 Cấu trúc tổng quát 28 3.2 Cấu hình phần cứng Sinamics S120 30 Kết nối nguồn chỉnh lưu 31 Kết nối động nghịch lưu 32 Kết nối khối điều khiển 33 Kết nối cáp liệu truyền thông Driver-CliQ 34 3.3 Phần mềm cài đặt Starter 36 Giới thiệu chung phần mềm Starter 36 Kết nối phần cứng phần mềm 36 Tham số hệ thống với đầu vào/ra liệu 40 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM HỆ BIẾN TẦN SINAMICS S120 44 4.1 Cấu trúc phần cứng thí nghiệm 44 4.2 Cài đặt vận hành thí nghiệm 46 Lập project 46 Thiết lập cài đặt hệ thống 48 Quy trình vận hành 61 CHƯƠNG KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Ngun lý biến tần trực tiếp Hình 1.2 Sơ đồ cấu trúc biến tần trực tiếp cho pha Hình 1.3 Đồ thị điện áp đầu pha biến tần trực tiếp Hình 1.4 Đồ thị dịng áp động biến tần trực tiếp với sóng hài bậc Hình 1.5 Sơ đồ cấu trúc cảu biến tần gián tiếp Hình 1.6 Các sơ đồ cấu trúc biến tần gián tiếp Hình 2.1 Cấu trúc biến tần bố trí điện trở hãm Hình 2.2 Cấu trúc biến tần trả lượng qua biến đổi Thristor Hình 2.3 Sơ đồ mạch lực biến tần 4Q 10 Hình 2.4 Cấu trúc biến đổi nối lưới 10 Hình 2.5 Mạch điện tương đương cho pha biến đổi nối lưới 11 Hình 2.6 Giản đồ vector dạng tổng quát 11 Hình 2.7 Giản đồ vector 𝑐𝑜𝑠𝜑 11 Hình 2.8 Giản đồ vector 𝑐𝑜𝑠𝜑 -1 12 Hình 2.9 Điện áp DC tối thiểu cho chỉnh lưu tích cực 13 Hình 2.10 Sơ đồ tương đương chi tiết cho pha A 14 Hình 2.11 Mơ hình toán học biến đổi hệ tọa độ abc 16 Hình 2.12 Mơ hình tốn học biến đổi hệ tọa độ cố định 𝛼𝛽 16 Hình 2.13 Mơ hình tốn học biến đổi hệ tọa độ quay dq 17 Hình 2.14 Phương pháp điều khiển chỉnh lưu PWM 18 Hình 2.15 Cấu trúc điều khiển DPC VF-DPC 19 Hình 2.16 Cấu trúc điều khiển VOC VFOC 20 Hình 2.17 Sơ đồ khối chức điều khiển theo phương pháp VOC 22 Hình 2.18 Sơ đồ điều chế SinPWM 23 Hình 2.19 Cấu trúc xen kênh mạch vòng dòng điện 24 Hình 3.1 Một số hệ thống Sinamics S120 27 Hình 3.2 Cấu trúc hệ thống Sinamics S120 28 Hình 3.3 Sơ đồ nối dây Active Line Module 32 Hình 3.4 Sơ đồ nối dây Single Motor Module 33 Hình 3.5 Chân kết nối khối CU320-DP 34 Hình 3.6 Trường hợp kết nối cáp liệu sai 35 Hình 3.7 Ví dụ kết nối Driver-CLiQ 36 Hình 3.8 Sơ đồ nối dây kết nối Profibus 37 Hình 3.9 Sơ đồ nối dây kết nối Ethernet 37 Hình 3.10 Thiết lập địa IP máy tính 38 Hình 3.11 Kiểm tra IP khối CU 38 Hình 3.12 Cài đặt IP cho khối CU 39 Hình 3.13 Hộp thoại “Set PG/PC interface” 39 Hình 3.14 Cài đặt giao diện 40 Hình 3.15 Ký hiệu đầu vào CI 41 Hình 3.16 Ví dụ cho đầu vào CI 41 Hình 3.17 Ký hiệu đầu vào BI 42 Hình 3.18 Ví dụ cho đầu vào BI 42 Hình 3.19 Ký hiệu đầu CO 42 Hình 3.20 Ví dụ cho đầu CO 42 Hình 3.21 Ký hiệu đầu BO 43 Hình 3.22 Ví dụ cho đầu BO 43 Hình 4.1 Sơ đồ mạch điện thí nghiệm 45 Hình 4.2 Khởi tạo project 46 Hình 4.3 Cửa sổ “project wizard” 46 Hình 4.4 Cửa sổ thông tin project 46 Hình 4.5 Chọn giao diện kết nối 47 Hình 4.6 Nhận dạng khối điều khiển 47 Hình 4.7 Nút chức kết nối khối CU 47 Hình 4.8 Cửa sổ “Target Device Selection” 48 Hình 4.9 Thao tác khơi phục cấu hình nhà máy 48 Hình 4.10 Chọn chức cấu hình tự động 49 Hình 4.11 Cửa sổ “Automatic configuration” 49 Hình 4.12 Chọn chế độ điều khiển cho động 50 Hình 4.13 Tham số cài đặt chỉnh lưu 50 Hình 4.14 Cửa sổ “Configuration” khối nghịch lưu 51 Hình 4.15 Cấu hình cấu trúc điều khiển 52 Hình 4.16 Cấu hình phần cứng khối nghịch lưu 52 Hình 4.17 Cấu hình phần cứng bổ sung 53 Hình 4.18 Cấu hình tần số/điện áp kết nối động 53 Hình 4.19 Cấu hình loại động 54 Hình 4.20 Nhập thơng tin nhãn động KĐB 54 Hình 4.21 Cấu hình phanh cho động KĐB 55 Hình 4.22 Cấu hình Encoder cho động KĐB 55 Hình 4.23 Chọn loại truyền động nhận dạng động 56 Hình 4.24 Cấu hình truyền thơng 56 Hình 4.25 Cài đặt tham số quan trọng 56 Hình 4.26 Cửa sổ “fixed setpoints” 57 Hình 4.27 Thơng số nhãn động đồng 58 Hình 4.28 Thơng số khác động đồng 59 Hình 4.29 Cửa sổ “Torque Setpoint” 60 Hình 4.30 Thiết lập đầu vào số khối CU320 61 Hình 4.31 Giao diện “control panel” 62 CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ BIẾN TẦN TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.1 Hệ biến tần truyền động điện Trong hệ truyền động điện động coi đối tượng điều khiển , đóng vai trị định ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống sản xuất.Có nhiều loại động khác sử dụng rộng rãi ứng dụng công nghiệp hay sống, số phải kể đến động khơng đồng (KĐB) với dải công suất vận hành trải dài từ nhỏ đến lớn lớn Với việc sử dụng điện áp xoay chiều phương pháp điều khiển tốc độ động không đồng đề xuất triển khai nhiều phương pháp điều khiển dùng phổ biến cho hiệu tốt điều khiển tần số điện áp cấp cho động KĐB Hệ thống thực hiên việc điều khiển theo phương pháp gọi hệ thống biến tần, hệ phân loại thành loại chính: - Biến tần trực tiếp - Biến tần gián tiếp Cách phân loại dựa cách tạo điện áp tần số mong muốn Với biến tần trực tiếp thiết kế tạo điện áp tần số điều chỉnh trực tiếp từ lưới điện mà không thông qua khâu trung gian Với biến tần gián tiếp ý tưởng thực lại sử dụng khâu trung gian đưa điện áp dạng điện áp chiều sau thực biến đổi ngược tần số điện áp mong muốn 1.2 Biến tần trực tiếp Nguyên lý thiết bị biến tần trực tiếp hình 1.1 Bộ biến đổi dùng khâu biến đổi biến đổi nguồn điện xoay chiều có điện áp tần số khơng đổi thành điện áp xoay chiều có điện áp tần số điều chỉnh Do trình biến đổi qua khâu trung gian nên gọi biến tần trực tiếp, gọi biến đổi sóng cố định (Cycloconverter) Hình 1.1 Nguyên lý biến tần trực tiếp Để làm điều cấu trúc hệ biến tần trực tiếp gồm chỉnh lưu Thyristor mắc song song ngược pha hình 1.2 : Hình 1.2 Sơ đồ cấu trúc biến tần trực tiếp cho pha Hai sơ đồ chỉnh lưu thuận nghịch điều khiển làm việc theo chu kỳ định tạo điện áp xoay chiều u(t) pha phụ tải, với phụ tải pha ta cần cặp chỉnh lưu Thyristor thuận nghịch để tạo điện áp xoay chiều pha Biên độ điện áp phụ thuộc vào góc điều khiển 𝛼, cịn tần số phụ thuộc vào tần số chuyển mạch trình chuyển đổi hai sơ đồ chỉnh lưu mắc song song ngược Nếu góc điều khiển 𝛼 khơng thay đổi điện áp trung bình đầu có giá trị khơng đổi nửa chu kỳ điện áp đầu Muốn nhận điện áp đầu có dạng gần hình sin cần phải liên tục thay đổi góc điều khiển 𝛼 sơ đồ chỉnh lưu thời gian làm việc (mỗi nửa chu kỳ điện áp ra) , chẳng hạn nửa chu kỳ làm việc sơ đồ thuận, thực thay đổi góc điều khiển α từ 𝜋⁄2 (ứng với điện áp trung bình không) giảm dần tới (ứng với điện áp trung bình cực đại), sau lại tăng dần góc α từ lên tới 𝜋⁄2 điện áp trung bình đầu sơ đồ chỉnh lưu lại từ giá trị cực đại giảm 0, tức làm cho góc α thay đổi phạm vi 𝜋⁄2 ÷ ÷ 𝜋⁄2, để điện áp biến đổi theo quy luật gần hình sin, hình 1.3 Trong đó, điểm A có α = ứng với điện áp chỉnh lưu trung bình cực đại, sau điểm B, C, D, E góc α tăng dần lên ứng với điện áp trung bình giảm xuống dần điểm F với α = 𝜋⁄2 điện áp trung bình Điện áp trung bình nửa chu kỳ hình sin hình vẽ thể nét đứt Sự điều khiển sơ đồ lưu ngược nửa chu kỳ âm điện áp diễn tương tự Trên phân tích đầu pha biến tần trực tiếp, pha lại dạng điện áp tương tự lệch pha 120° theo điện áp cấp: Hình 1.3 Đồ thị điện áp đầu pha biến tần trực tiếp Như vậy, sơ đồ chỉnh lưu dùng loại sơ đồ cầu ba pha biến tần trực tiếp cần tổng cộng tới 36 thyristor, dùng loại sơ đồ tia ba pha Hình 4.12 Chọn chế độ điều khiển cho động Nhấn vào nút “Creat” chờ đến xuất cửa sổ với thông báo “Automatic configuration is complete” tức hồn thành việc cấu hình tự động cho thí nghiệm * Thiết lập cài đặt khối chỉnh lưu: - Để truy cập vào danh sách tham số cài đặt chỉnh lưu : Project vừa tạo >> mở S120_CU320_2_DP >> Infeeds >> Supply_1 >> Expert list Hình 4.13 Tham số cài đặt chỉnh lưu Với khối nghịch lưu, khối điều khiển ta có mục “Expert list” tương tự Quay lại với khối chỉnh lưu , thí nhiệm cung cấp modul chỉnh lưu nên ta phải vận hành chế độ chỉnh lưu thông thường để cấp nguồn DC cho khối nghịch lưu Vì ta vận hành hệ truyền động chế độ nối lưới mà vận hành hệ truyền động theo chế độ máy phát-động Cụ thể động đồng nối cứng trục với động không đồng bộ, động đồng điều khiển để sinh momen đủ lớn để đưa động không đồng vào trạng thái hãm 50 tái sinh, lượng sinh trình hãm modul nghịch lưu cấp ngược lại thành nguồn nuôi DC cho động đồng Một phần nguồn DC bus đến từ modul chỉnh lưu từ lưới điện, có lượng từ hàm tái sinh động KĐB modul chỉnh lưu làm nhiệm vụ ổn định mức điện áp DC, từ dịng lượng phát từ động KĐB lại tận dụng để tạo nguồn cấp ngược lại cho động đồng mà khơng phụ thuộc hồn tồn vào nguồn chỉnh lưu từ lưới modul chỉnh lưu Cài đặt chỉnh lưu có ổn định điện áp DC chức mặc định “Active Line Module” cài đặt tự động theo chức cấu hình tự động nêu trên, ta không cần chỉnh sửa lại tham số cài đặt khối chỉnh lưu chuyển sang bước thiết lập * Thiết lập khối nghịch lưu cho động khơng đồng bộ: Ta tiến hành cấu hình cho khối nghịch lưu sau : Từ thư mục chọn thư mục “Drives” >> chọn tên khối nghịch lưu >> Chọn “Configuration” >> Xuất cửa sổ giao diện chọn “Configure DDS” hình 4.14 Hình 4.14 Cửa sổ “Configuration” khối nghịch lưu Sau kích vào “configure DDS” xuất cửa sổ ứng với chức khác nhau, số thông tin cửa sổ điền từ trước thông qua trình cấu hình tự động cần kiểm tra xác nhận - Cấu hình cấu trúc điều khiển : Cho phép ta chọn phương pháp điều khiển động vịng hở U/f hay vịng kín kiểu vector ( speed control, torque control,…) Ta chọn kiểu “speed control (with encoder)” , tức tham số p1300 = 21 51 Hình 4.15 Cấu hình cấu trúc điều khiển - Cấu hình phần cứng khối nghịch lưu:  Nhập tên cho khối nghịch lưu (người dùng tự nhập)  Khoảng điện áp từ nguồn cấp DC  Cách thức làm mát  Loại module nghịch lưu ( chọn mã sản phẩm từ bảng bên dưới) Tất tham số trừ tên khối nghịch lưu thiết lập sẵn cấu hình tự động hình 4.16 Hình 4.16 Cấu hình phần cứng khối nghịch lưu - Cấu hình phần cứng bổ sung:  Bộ lọc đầu  Khối cảm biến điện áp Ở ta khơng có thành phần bổ sung 52 Hình 4.17 Cấu hình phần cứng bổ sung - Cấu hình động : ta khơng có kết nối Driver-CliQ đến động nên ta phải cấu hình động từ đầu theo thứ tự sau Hình 4.18 Cấu hình tần số/điện áp kết nối động + Nhập tên động + Nếu động có kết nối DRIVER-CLiQ ta chọn mục “Motor with DRIVER-CLiQ interface” + Nếu khơng có kết nối DRIVER-CliQ chọn “Enter motor data” để nhập thông số động thủ công + Chọn kiểu động động KĐB “induction motor” 53 Hình 4.19 Cấu hình loại động + Nhập thông số nhãn động : Ta bỏ chọn ô “Enter optional motor data” “Enter optional equivalent circuit diagram data” thông số động không rõ ràng để hệ thống tiến hành nhận dạng xác định xác sau Hình 4.20 Nhập thơng tin nhãn động KĐB Các tham số nhãn động nhập:  Điện áp định mức: p304=400 (V)  Dịng điện định mức: p305=4.7 (A)  Cơng suất định mức động cơ: p307=2.2 (kW)  Hệ số công suất định mức cosφ: p308 = 0.85  Tần số định mức động cơ: p310 = 50 (Hz)  Tốc độ định mức động cơ: p311= 2880 (rpm)  Chế độ làm mát động cơ: p335 = (làm mát tự nhiên) 54 + Cấu hình phanh điện cho động cơ: Nếu sử dụng phanh cài đặt mục Hình 4.21 Cấu hình phanh cho động KĐB - Cấu hình Encoder : Ta chọn tối đa encoder mục này, thí nghiệm encoder sử dụng cho động không đồng loại 2048,1 Vpp A/B EnDat Multiturn 4096 hình 4.22 Hình 4.22 Cấu hình Encoder cho động KĐB - Cấu hình số tham số khác :  Chọn loại truyền động tiêu chuẩn Vector : tham số p500 =  Chọn chế độ nhận dạng tĩnh động : tham số p1900 =  Chọn cấu hình truyền thơng : p922 = 999 55 Hình 4.23 Chọn loại truyền động nhận dạng động Hình 4.24 Cấu hình truyền thơng Hình 4.25 Cài đặt tham số quan trọng 56 + Cài đặt tham số quan trọng khác theo hình 4.24 :  Giới hạn dịng: p640 = 10 (A)  Tốc độ nhỏ nhất: p1080 = (rpm)  Tốc độ lớn nhất: p1082 =3000 (rpm)  Thời gian tăng tốc: p1120 = 10 (s)  Thời gian ramp-down: p1121 = 10 (s)  Thời gian ramp-down cho chế độ OFF3: p1135 = (s) - Cài đặt lượng đặt tốc độ : Muốn tạo lượng đặt tốc độ cho động khơng cài đặt khối chức “fixed setpoint” cách : chọn vào thư mục “Drives” >> chọn tên khối nghịch lưu tương ứng >> kích vào “setpoint channel” >> kích vào “fixed setpoints” >> cửa sổ cài đặt hình 4.26 Hình 4.26 Cửa sổ “fixed setpoints” Ta nhập giá trị tốc độ theo cấp phần ô màu đỏ (hình 4.26) ứng với tham số:  Điểm đặt tốc độ cố định thứ : p1001 = 1000 (rmp)  Điểm đặt tốc độ cố định thứ ba : p1003 = 2000 (rmp) Các giá trị lượng đặt đầu vào CI mang giá trị tốc độ đặt cho tham số p1070 (lượng đặt tốc độ cho động cơ) Muốn chọn lượng đặt vào gửi đến p1070 ta sử dụng bit chọn màu xanh(hình 4.26):  Tham số p1001 chọn đầu vào BI tương ứng với tham số p1020 = (bit 0) , p1021 = (bit 1) , p1022 = (bit 2) p1023 = (bit 3)  Tham số p1003 chọn đầu vào BI tương ứng với tham số p1020 = (bit 0) , p1021 = (bit 1) , p1022 = (bit 2) p1023 = (bit 3) Các đầu vào BI có giá trị mặc định nên ta cần có đầu vào điều khiển tương ứng với bit bit để chọn lượng đặt tốc độ mong muốn * Thiết lập nghịch lưu cho động đồng bộ: Trong sơ đồ thí nghiệm động đồng kết nối với biến tần PM340 kết nối với khối điều khiển CU320_2_DP thông qua control unit adapter CUA31 Bộ PM340 thực chất biến tần tích hợp chỉnh lưu diode nghịch lưu thiết bị vận hành hệ thống ta 57 sử dụng phần nghịch lưu nguồn cấp DC lấy từ chỉnh lưu Active Line Module quan chân DCP DCN Việc cấu hình cho PM340 tiến hành theo bước cấu hình cho khối nghịch lưu cần điều chỉnh tương ứng tham số sau : - Chế độ điều khiển : Để thực hãm tái sinh động đồng phải hoạt động chế độ điều khiển momen nên ta chọn tham số chế độ điều khiển p1300 = 22 ( chế độ điều khiển momen không dùng encoder) - Loại động : Theo hình 4.18 ta phải chọn loại động “synchronous motor” tương ứng với tham số p300 = - Chế độ nhận dạng động tĩnh động : tham số p1900 = - Thông số nhãn động hình 4.26 4.27 :  Điện áp định mức : p304 = 315 (V)  Dòng điện định mức : p305 = 4.4 (A)  Công suất định mức : p307 = 2.1 (kW)  Tần số định mức : p310 = 200 (Hz)  Tốc độ định mức : p311 = 3000(rmp)  Số cặp cực : p314 = Hình 4.27 Thơng số nhãn động đồng 58 Hình 4.28 Thơng số khác động đồng - Các tham số quan trọng khác :  Giới hạn dòng: p640 = 6.6 (A)  Tốc độ nhỏ nhất: p1080 = (rpm)  Tốc độ lớn nhất: p1082 =3000 (rpm)  Thời gian tăng tốc: p1120 = 10 (s)  Thời gian ramp-down: p1121 = 10 (s)  Thời gian ramp-down cho chế độ OFF3: p1135 = (s) - Cài đặt lượng đặt momen : Do PM340 CUA31 không hỗ trợ đầu vào Analog nên ta đưa lượng đặt momen từ bên mà dùng tham số lượng đặt phần trăm để thay sau :  Tham số lượng đặt đầu momen p1503 có khoảng giá trị từ 0100% Với thiết lập thơng số động PM340 với giá trị p1503 = 100% lượng đặt momen 13.37 (Nm)  Từ ta cấu hình đầu vào cho tham số p1503 giá trị tham số phần trăm đặt p2900 với giá trị khởi tạo 30% Như lượng đặt momen tương ứng với 30% (Nm) 59 Hình 4.29 Cửa sổ “Torque Setpoint” * Thiết lập thông số cho khối điều khiển CU320_2 DP: Để vận hành điều khiển ta phải thiết lập chức cho chân đầu vào số DI khối điều khiển sau : - Chân DI chân tác động đến tham số p840 khối Active Line Module làm nhiệm vụ bật/tắt hoạt động khối chỉnh lưu - Chân DI chân tác động đến tham số p840 khối nghịch lưu làm nhiệm vụ bật tắt hoạt động không đồng - Chân DI chân tác động đến tham số p1020 khối nghịch lưu Khi chân DI = bit ứng với tham số p1020 = chọn lượng đặt tốc độ cho động không đồng theo giá trị tham số p1001 = 1000 rmp xem hình 4.25 - Chân DI chân tác động đến tham số p1021 khối nghịch lưu Khi chân DI = chân DI = tương ứng bit (p1021) bit (p1020) chọn lượng đặt tốc độ cho động không đồng theo giá trị tham số p1003 = 2000 rmp xem hình 4.25 - Chân DI 16 chân tác động đến tham số p1113 khối nghịch lưu có tác dụng để đảo chiều động không đồng - Chân DI 17 chân tác động đến tham số p840 khối PM340 để bật/tắt động đồng - Chân DI chân enable khối nghịch lưu , tác động đến tham số p852 khối Single Motor Module - Chân DI chân enable khối PM340, tác động đến tham số p852 khối 60 Hình 4.30 Thiết lập đầu vào số khối CU320 Sau thiết lập cài đặt cho khối CU320 chân DI kết nối với tiếp điểm điều khiển từ thiết bị bên nút ấn, PLC, Trong khuôn khổ đồ án này, em chưa thiết lập phần cứng bên kết nối với chân DI nên em sử dụng chức mơ tín hiệu đầu vào DI phần mềm Starter thay Quy trình vận hành Sau tiến hành cài đặt khối chức nói ta tiến hành q trình nhận dạng hệ thống: - Giữ kết nối PC với khối CU320 chế độ online ,download cài đặt vào ROM khối điều khiển - Cấp nguồn mạch lực cho thí nghiệm - Kiểm tra tham số p10 khối chỉnh lưu, tham số p10 = tức khối chỉnh lưu trạng thái “Ready” Nếu tham số p10 khác ta chỉnh định lại sang trạng thái “Ready” - Mở công cụ “control panel” phần mềm Starter để tiến hành nhận dạng khối chỉnh lưu, động không đồng động đồng - Chuyển chế độ “contrlo panel” sang chế độ điều khiển giả định - Ta tiến hành nhận dạng khối chỉnh lưu cách kích chuột vào ô vuông xanh dương hình 4.31 - Sau khối chỉnh lưu nhận dạng xong ta tích vào “enable” ấn nút “I” màu xanh để nhận dạng đơng khơng đồng Q trình tiến hành từ nhận dạng tĩnh sau đến nhận dạng động - Thao tác tương tự với khối PM340 để nhận dạng động đồng 61 Hình 4.31 Giao diện “control panel” Sau trình nhận dạng hồn tất, ta tiến hành chạy thử nghiệm thơng qua việc giả lập tín hiệu đầu vào chân DI khối CU320_2 DP: - - - - - Bước : Ta vào : “control unit >> Inputs/Outputs” thực đưa tín hiệu bật tắt để thực hãm tái sinh Ở thí nghiệm này, cổng vào khối CU không nối bên ngoài, nên ta thực chuyển chân vào sang “simulation” để thực đưa tín hiệu bật tắt từ máy tính xuống Bước : Bật chân DI lên (chọn giá trị DI = 1) để kích hoạt khối chỉnh lưu Bước : Bật chân DI DI lên, lúc khối nghịch lưu khối PM340 cho phép hoạt động Bước : Bật chân DI để chạy động không đồng bộ, lúc lượng đặt tốc độ cho động KĐB rmp Bước : Bật chân DI để bắt đầu cấp momen cho động đồng bộ, đồng thời lúc bật chân DI để đặt lượng đặt tốc độ 1000 rmp cho động KĐB ( lúc hệ thống diễn trình hãm tái sinh ) Bước : Bật chân DI để thay đổi lượng đặt cho động KĐB thành 2000 rmp , lúc động chuyển thành chế độ động để tang tốc sau ổn đinh lại chuyển sang chế độ hãm tái sinh Bước : Sau đo đạc kiểm chứng, ta cho lượng đặt động KĐB 1000 rmp Tiếp đó, tắt động đồng (chân DI 7) tắt động không đồng (chân DI 2) Bước : Tắt khối nghịch lưu khối PM340 (chân DI DI 5) Bước : Tắt khối chỉnh lưu (chân DI 0) Bước 10 : Ngắt contacter nguồn mạch lực Bước 11 : Tải project từ khối CU máy tính, lưu project lại Ngắt nguồn điều khiển hệ thống 62 CHƯƠNG KẾT LUẬN Sau thời gian làm đồ án đến em đạt kết sau: - Nắm bắt kiến thức chung hệ thống biến tần – động - Hiểu rõ cấu trúc, nguyên lý hoạt động chỉnh lưu 4Q , đặc biệt biến đổi nối lưới - Làm chủ phương pháp lắp đặt, kết nối tín hiệu, cài đặt thông số vận hành hệ thống biến tần SINAMICS S120 - Kiểm chứng khả tái sinh lượng hệ truyền động 4Q thực Em nhận thấy kiến thức quý báu hữu ích với em sau Em hy vọng áp dụng tiếp thu thêm kiến thức hệ thống truyền động khác thực tế để bổ sung hoàn thiện đồ án tốt Em xin chân thành cảm ơn thầy tận tình hướng dẫn tạo điều kiện cho em học hỏi tiếp cận với hệ thống biến tần S120 để hiểu thực nghiệm lý thuyết hệ truyền động 4Q 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Quốc Khánh - Nguyễn Văn Liễn , "Cơ sở truyền động điện", Nhà xuất khoa học kỹ thuật , năm 2009 [2] Sylvain Lechat Sanjuan, “Voltage Oriented Control of Three - Phase Boost PWM Converters" , "Master of Science Thesis in Electric Power Engineering ", Chalmers University of Technology, 2010 [3] Siemens,"SINAMICS S120 Control Unit " , 03/2006 [4] Siemens,"SINAMICS S120 Booksize Power Units " , 04/2014 [5] Siemens,"SINAMICS S120 AC Drive " , 04/2014 [6] Siemens,"SINAMICS S120 Getting Started ", 01/2012 [7] Siemens,"SINAMICS S120 Commissioning Manual", 01/2012 [8] Siemens,"SINAMICS S120 Function Manual",01/2012 64 ...ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN Đồ án thực đề tài liên quan đến nghiên cứu hệ truyền động 4Q sử dụng hệ thống biến tần Sinamics S120 với yêu cầu cụ thể:  Nghiên cứu hệ truyền động dùng biến tần 4Q  Tìm hiểu... biệt hệ biến tần) cịn gây khó khăn việc cài đặt vận hành thực tế Đồ án lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu hệ truyền động 4Q sử dụng hệ thống biến tần Sinamics S120? ?? với mong muốn đem lại kiến thức hệ truyền. .. TỔNG QUAN HỆ BIẾN TẦN TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.1 Hệ biến tần truyền động điện Trong hệ truyền động điện động coi đối tượng điều khiển , đóng vai trị định ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống sản