Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC MỤC LỤC 1 MỤC LỤC HÌNH ẢNH 3 MỤC LỤC BẢNG 4 Lới nói đầu 5 Chương 1 Khái quát chung về biến tần 6 1 1 Khái niệm biến tần 6 1 2 Phân loại biến tần 6 1 2 1 Biến tần gián tiếp 6 1 2 2 biến tần trực tiếp 6 1 3 Cấu tạo của biến tần 7 1 3 1 Bộ chỉnh lưu 7 1 3 2 Bộ lọc 7 1 3 3 Bộ nghịch lưu 7 1 3 4 Bộ kháng điện xoay chiều 8 1 3 5 Bộ điện kháng Một chiều 8 1 3 6 Điện trở Hãm 8 1 4 Nguyên lý hoạt động của biến tần 9 1 5 Công dụng của biến tần 9 Chương 2 Tính chọn biến tần và thiết bị phụ kiện 10.
Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi MỤC LỤC MỤC LỤC MỤC LỤC HÌNH ẢNH .3 MỤC LỤC BẢNG Lới nói đầu Chương 1: Khái quát chung biến tần 1.1 Khái niệm biến tần 1.2.Phân loại biến tần 1.2.1 Biến tần gián tiếp 1.2.2 biến tần trực tiếp .6 1.3 Cấu tạo biến tần 1.3.1 Bộ chỉnh lưu 1.3.2 Bộ lọc 1.3.3 Bộ nghịch lưu 1.3.4 Bộ kháng điện xoay chiều .8 1.3.5 Bộ điện kháng Một chiều 1.3.6 Điện trở Hãm 1.4 Nguyên lý hoạt động biến tần 1.5 Công dụng biến tần Chương 2: Tính chọn biến tần thiết bị phụ kiện .10 2.1 Các cách chọn biến tần 10 2.1.1 Chọn biến tần theo mục đích sử dụng yêu cầu công việc 10 2.1.2 Chọn biến tần theo tải thực tế .10 2.1.3.Chọn biến tần theo chế độ vận hành 10 2.1.4 Chọn biến tần theo điện áp 10 2.1.5 Chọn biến tần theo ứng dụng thực tế 11 2.1.6 Chọn biến tần theo hãng- xuất sứ 11 2.2 Tính chọn biến tần .11 2.2.1 Thông số động 11 2.2.2 Dựa vào công suất động cơ: 12 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi 2.2.3 Dựa vào điện áp sử dụng cho động 12 2.2.4 Tính chọn biến tần dựa vào khả ứng dụng cho tải .13 2.3 Tính chọn thiết bị điều khiển bảo vệ 13 2.3.1 Thiết bị bảo vệ điều khiển: aptomat, contactor,cầu chì, rơle trung gian, rơle thời gian 13 2.3.2 Cảm biến: .16 2.3.3 Các thiết bị khác: 18 Đèn LED, nút ấn, điều hịa quạt thơng gió, bảng điều khiển, điều khiển tín hiệu 18 Chương 3: Sơ đồ lắp ráp thông số kỹ thuật 19 3.1 Sơ đồ lắp ráp .19 3.2 Các thông số kỹ thuật 20 3.2.1 Thông số kỹ thuật biến tần- Biến tần Mitsubishi FR-A720-3.7K 20 3.2.2 Thông số kỹ thuật thiết bị khác 22 Chương 4: Cài đặt thông số 23 4.1 Một số nhóm thơng số cài đặt biến tần 23 4.1.1 Nhóm thơng số biến tần mitsubishi A700 23 4.1.2 Nhóm chức cho chân ngõ vào, 24 4.1.3 Nhóm thơng số động .26 4.1.4 Nhóm thơng số bảo vệ 26 4.2 Cài đặt thông số cho biến tần 28 4.2.1 Các phận bảng điều khiển biến tần 28 4.2.2 Cài đặt biến tần 28 Chương 5: Phân tích cách vận hành điều khiển biến tần .31 5.1 Phương pháp điều khiển máy biến tần .31 5.1.1 - Phương pháp 1: Sử dụng bàn phím có sẵn biến tần để điều khiển 31 5.1.2 - Phương pháp 2: chạy đa cấp tốc độ .31 5.1.3 - Phương pháp 3: điều khiển biến tần thông qua truyền thông 31 5.1.4 - Phương pháp 4: sử dụng biến trở dạng chiết áp 31 5.2 Cách vận hành điều khiển biến tần 31 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi 5.2.1 Nguyên lý làm việc 31 5.2.2 Khởi động động .32 5.2.3 Điều khiển tốc độ động 32 5.3 Nối mạng truy cập từ xa cho biến tần .32 Chương 6: Mô phân tích dạng sóng điện áp, dịng điện đầu biến tần Mitsubishi FR-A720 34 6.1 Thiết kế mạch động lực mạch điều khiển 34 6.1.1 Thiết kế mạch động lực 34 6.1.2 Thiết kế mạch điều khiển 36 6.2 Mơ dạng sóng điện áp, dòng điện 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO .43 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Biến tần mitsubishi Hình 1.2 Cấu trúc thông dụng biến tần gián tiếp Hình 1.3: Cầu chỉnh lưu pha .7 Hình 1.4: IGBT Hình 1.5: Điện trở hãm Hình 2.1: Một số động cho thang máy 12 Hình 2.2: Biến tần Mitsubishi FR-A720-3.7K 13 Hình 2.3: MCCB 3P LS ABN53c 20A (18kA) 14 Hình 2.4: Rơ le nhiệt LS 3P 9-13A 15 Hình 2.5: Cầu Chì Sứ 12A 5x20mm 16 Hình 2.6: Cảm biến quang cửa thang máy 17 Hình 2.7: Cảm biến vị trí 17 Hình 2.8: Cảm biến tải trọng 18 Hình 2.9: Các thiết bị phổ biến bảng điều khiển thang máy 18 Hình 3.1: Sơ đồ lắp ráp 19 Hình 3.2 : Biến tần Mitsubishi FR-A720-3.7K 20 Hình 3.3: Các cổng đấu nối 21 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi Hình 3.4: Đấu nối phần động lực .21 Hình 3.5: Đấu nối phần điều khiển 21 Hình 4.1: Bảng điều khiển biến tần .28 Hình 5.1: Hệ điều khiển sử dụng biến tần 33 Hình 6.1: Sơ đồ khối mạch điều khiển .34 Hình 6.2: Sơ đồ mạch động lực biến tần 35 Hình 6.3: Điều chế SWPM hai cực tính .36 Hình 6.4: Điều chế SWPM cực tính 37 Hình 6.5: Sơ đồ khối mạch điều khiển .37 Hình 6.6: Sơ đồ điều khiển PWM 38 Hình 6.7: Dạng sóng điện áp vào .38 Hình 6.8: Điện áp qua chỉnh lưu .39 Hình 6.9: Dạng điện áp qua lọc .39 Hình 1.10: Dịng điều khiển trước sau vào khâu so sánh tạo xung 40 Hình 6.11: Dịng kích van 40 Hình 6.12: Dạng dịng điện, điện áp sau qua biến tần 41 Hình 6.13: Dịng điện, điện áp với tần số 100Hz .41 Hình 6.14: Dịng điện, điện áp với tần số 10Hz 42 MỤC LỤC BẢNG Bảng 2.1: Điều kiện chọn aptomat .14 Bảng 2.2: Điều kiện chọn kiểm tra cầu chì 16 Bảng 4.1: Bảng thông số 24 Bảng 4.2: Bảng chọn loại ngõ vào tương tự .25 Bảng 4.3: Bẳng lựa chọn chức chân ngõ vào số 26 Bảng 4.4: Nhóm thơng số động .26 Bảng 4.5: Nhóm thơng số bảo vệ .27 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi Lới nói đầu Nước ta thời kỳ cơng nghiệp hố đại hố, ngành cơng nghiệp trọng phát triển, nhà máy máy tự động , dây chuyền sản xuất, cấu nâng hạ vv trở lên thiếu, chúng làm cho hiệu nhà máy suất tăng cao, chi phí sản xuất thấp, khơng tốn nhiều nhân lực Do ngành cơng nghiệp tự động hố khơng thể thiếu, tự động hố cao làm cho trình sản xuất trở lên đơn giản.Vậy nước có trình độ tự động hố cao đồng nghĩa với nước sản xuất tiên tiến phát triển Ngoài sống tự động hố đem lại nhiều lợi ích cho người Cầu thang máy, gara ôtô, robot vv trở thành phần sống Như tự động hố khơng mang lại hiệu công nghiệp mà trở lên quen thuộc với người Tự động hoá ngành nước ta lợi ích mang lại nên việc xây dựng phát triển tự động hố nước nhà khơng thể thiếu, q trình đào tạo cán bộ, kỹ sư giỏi chuyên nghành tự động hoá hạt nhân Là nơi đào tạo kỹ sư, thạc sỹ, cán tự động hố giỏi, khoa điện mơn tự động hố Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đem đến cho đất nước kỹ sư tương lai Được may mắn học ngơi trường có nhiều thầy giáo giỏi, em bạn luôn cố gắng học hỏi bồi dưỡng kiến thức cho ngành học để mai sau phục vụ đất nước Sau trình học tập tu dưỡng trường em xin làm đề tài tìm hiểu “Hệ truyền động biến tần động không đồng sử dụng biến tần hãng Mishubishi” Dưới giúp đỡ nhiệt tình thầy cô giáo đặc biệt thầy giúp nhóm em hồn thành đề tài này.Do thời gian tìm hiều cịn hạn chế nên q trình tìm hiểu khơng thể tránh khỏi sai sót mong thầy bạn góp ý Em xin chân thành cảm ơn! Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi Chương 1: Khái quát chung biến tần 1.1 Khái niệm biến tần Biến Tần thiết bị dùng để chuyển đổi điện áp dòng điện xuay chiều đầu vào từ tần số thành điện áp dịng điện có tần số khác đầu Hình 1.1: Biến tần mitsubishi 1.2.Phân loại biến tần 1.2.1 Biến tần gián tiếp Hình 1.2 Cấu trúc thông dụng biến tần gián tiếp CHỈNH LƯU LỌC MỘT CHIỀU NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP Qua ta thấy để tạo nguồn xoay chiều tần số khác với đầu vào phải tiến hành hai trình biến đổi lượng; chỉnh lưu biến lượng xoay chiều chiều, sau nghịch lưu để biến đổi ngược lại Ưu điểm: - Dải tần số thay đổi rộng, dễ điều chỉnh Nhược điểm: - Hiệu suất khơng cao q trình biến đổi lượng hai lần 1.2.2 biến tần trực tiếp Biến tần trực tiếp dùng nguyên tắc sau: Dùng hai chỉnh lưu loại, đầu đấu ngược cực tính Mỗi chỉnh lưu đảm nhận dấu điện áp cho hai chạy - tạo thành điện áp hai dấu (xoay chiều) đầu Ưu điểm: Trao đổi trực tiếp lượng với lưới giảm tổ hao Tần số đầu cao so với biến đổi gián tiếp Nhược điểm: Tần số phụ thuộc tần số nguồn Điều chỉnh tần số trơn khỏ khăn Số lượng van lớn Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi 1.3 Cấu tạo biến tần 1.3.1 Bộ chỉnh lưu Phần trình biến điện áp đầu vào thành đầu mong muốn cho động trình chỉnh lưu Điều đạt cách sử dụng chỉnh lưu cầu đi-ốt sóng tồn phần Các đi-ốt cho phép luồng điện theo hướng, cầu đi-ốt hướng dịng electron điện từ Dòng Xoay chiều (AC) thành Dòng Một chiều (DC) Hình 1.3: Cầu chỉnh lưu pha 1.3.2 Bộ lọc Tuyến dẫn Một chiều giàn tụ điện lưu trữ điện áp Một chiều chỉnh lưu Một tụ điện trữ điện tích lớn, xếp chúng theo cấu hình tuyến dẫn chiều làm tăng điện dung Điện áp lưu trữ sử dụng giai đoạn IGBT tạo điện cho động 1.3.3 Bộ nghịch lưu Trong biến tần, IGBT bật tắt theo trình tự để tạo xung với độ rộng khác từ điện áp Tuyến dẫn Một chiều trữ tụ điện Nếu IGBT bật tắt điểm giao sóng dạng sin sóng mang, độ rộng xung thay đổi, PWM sử dụng để tạo đầu cho động giống hệt với sóng dạng sin, sử dụng để điều khiển tốc độ mô-men xoắn động Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi Hình 1.4: IGBT 1.3.4 Bộ kháng điện xoay chiều Bộ điện kháng dòng Xoay chiều cuộn cảm cuộn dây Cuộn cảm lưu trữ lượng từ trường tạo cuộn dây chống thay đổi dòng điện Bộ điện kháng dòng giúp giảm méo sóng hài, tức nhiễu dịng xoay chiều Ngồi ra, điện kháng dịng Xoay chiều giảm mức đỉnh dịng điện lưới hay nói cách khách giảm dòng chồng Tuyến dẫn Một chiều, cho phép tụ điện chạy mát sử dụng lâu Bộ điện kháng dòng Xoay chiều hoạt động hỗn xung để bảo vệ mạch chỉnh lưu đầu vào khỏi nhiễu xung gây bật tắt tải điện cảm khác ngắt mạch khởi động từ 1.3.5 Bộ điện kháng Một chiều Bộ điện kháng Một chiều giới hạn tốc độ thay đổi dòng tức thời tuyến dẫn Một chiều, cho phép truyền động phát cố tiềm ẩn trước xảy hỏng hóc ngắt truyền động Bộ điện kháng Một chiều giúp tượng méo sóng hài dịng chồng khơng làm hỏng tụ điện, nhiên điện kháng không cung cấp bảo vệ chống hoãn xung cho chỉnh lưu 1.3.6 Điện trở Hãm Điện trở sử dụng để nhanh chóng “đốt cháy hết” lượng điện thừa tạo tượng cách biến lượng điện thừa thành nhiệt Nếu khơng có điện trở, lần tượng tăng tốc xảy ra, truyền động ngắt lỗi áp tuyến dẫn chiều Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi Hình 1.5: Điện trở hãm 1.4 Nguyên lý hoạt động biến tần - Đầu tiên, chỉnh lưu cầu diode tụ điện lọc nguồn điện xoay chiều pha pha thành nguồn chiều phẳng - Tiếp theo, phần điện áp chiều biến đổi thành điện áp xoay chiều đổi xứng Sau đó, thơng qua trình tự kích hoạt thích hợp biến đổi IGPT biến tần tạo điện áp xoay chiều phương pháp điều chế độ xung (PWM), tức điện áp có xung (tần số) thay đổi đầu biến tần 1.5 Công dụng biến tần Biến tần thay đổi tốc độ động dễ dàng Tiết kiệm điện cho tải thường không cần phải chạy hết công suất Bảo vệ dòng, bảo vệ cao áp thấp áp, tạo hệ thống an toàn vận hành Nhờ nguyên lý làm việc chuyển đổi nghịch lưu qua diode tụ điện nên hệ số cosphi đạt 0.96 Quá trình khởi động từ tốc độ thấp giúp cho động mang tải lớn khởi động đột ngột, tránh hư hỏng phần khí, ổ trục, tăng tuổi thọ động Một số ứng dụng phổ biến thiếu biến tần: Bơm nước, quạt hút/đẩy, máy nén khí, băng tải, thiết bị nâng hạ, máy cán kéo, máy ép phun, máy cuốn/nhả, thang máy Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi Chương 2: Tính chọn biến tần thiết bị phụ kiện 2.1 Các cách chọn biến tần 2.1.1 Chọn biến tần theo mục đích sử dụng yêu cầu công việc Nếu hệ thống bạn khơng u cầu độ xác cao, momen khởi động cao cần chọn biến tần có chức Thông thường bạn cần lấy công suất đinh mức động nhân với 1.2 được, đơn giản nhớ chọn biến tần cấp so với động điện Ngược lại cơng việc địi hỏi số tính cao cấp điều khiển PID, chế động ngủ đông tiết kiệm lượng, phát trả lượng lưới, chế độ nối tần bơm… thường chọn công suất biến tần cao gấp 1.5 lần động Tùy theo truyền thông điều khiển mà chọn loại biến tần phù hợp Hiện thị thường có truyền thông như: profinet, profibus, modbus RTU, Canopen, RSS… 2.1.2 Chọn biến tần theo tải thực tế Đầu tiên bạn phải xác định tải máy móc bạn sử dụng tải nhẹ tải nặng hay tải thông thường (dựa kinh nghiệm thực tế người vận hành máy móc) Từ bạn chọn loại biến tần chịu tải nặng hay nhẹ cho phù hợp với yêu cầu thực tế 2.1.3.Chọn biến tần theo chế độ vận hành Chế độ ngắn hạn: dùng biến tần để điều khiển tăng tốc, giảm tốc, chạy dừng, đảo chiều quay chiều động liên tục Trơng trường hợp bạn cần chọn biến tần có khả làm mát cao Chế độ dài hạn: đặt tốc độ cố định chạy thay đổi trình vận hành Bạn chọn biến tần phù hợp máy móc làm việc trơn tru, ổn định bàn Đặc biệt chi phí điện tiết kiệm đáng kể 2.1.4 Chọn biến tần theo điện áp Vào pha 220V pha 220V: sử dụng cho đông điện pha 220V Vào pha 220V pha 220V: sử dụng cho đông điện pha 220V 10 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi 15 Xoay biến trở đến hiển thị “ P 7”–> Nhấn SET 16 Xoay biến trở chọn “6.0” (6s) –> Nhấn SET để lưu 17 Xoay biến trở đến hiển thị “ P 8”–> Nhấn SET 18 Xoay biến trở chọn “6.0” (6s) –> Nhấn SET để lưu e) Cài đặt thông số giới hạn biến tần Xoay biến trở đến hiển thị “ P 1”–> Nhấn SET Xoay biến trở chọn “60.00” –> Nhấn SET để lưu Xoay biến trở đến hiển thị “ P 2”–> Nhấn SET Xoay biến trở chọn “0.00” –> Nhấn SET để lưu Xoay biến trở đến hiển thị “ P 3”–> Nhấn SET Xoay biến trở chọn “50.00” –> Nhấn SET để lưu f) Chọn ngõ vào analog Xoay biến trở đến hiển thị “P.73” –> Nhấn SET Xoay biến trở chọn “1” –> Nhấn SET g) Chỉnh độ ồn động Xoay biến trở đến hiển thị “P 72” –> Nhấn SET Xoay biến trở chọn “4” –> Nhấn SET h) Cài đặt thông số bảo vệ cho động Bảo vệ dòng: Xoay biến trở đến hiển thị “P.150” –> Nhấn SET Xoay biến trở chọn “120.0” –> Nhấn SET Bảo vệ pha ngõ biến tần: Mặc định nhà sản xuất chọn “P.251”=”1” Bảo vệ pha ngõ vào biến tần: Xoay biến trở đến hiển thị “P.872” –> Nhấn SET Xoay biến trở chọn “1” –> Nhấn SET 29 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi Chương 5: Phân tích cách vận hành điều khiển biến tần 5.1 Phương pháp điều khiển máy biến tần 5.1.1 - Phương pháp 1: Sử dụng bàn phím có sẵn biến tần để điều khiển Đây phương pháp điều khiển biến tần dựa bàn phím có sẵn Trên bàn phím, bạn thấy có phím lên xuống (hoặc núm xoay) dùng để thay đổi tần số biến tần Các nhóm nút RUN (chạy), STOP (dừng ), FWD (chạy tới), REV (chạy lùi) Các loại biến tần khác có cách bố trí bàn phím khác nhau, gồm có phím 5.1.2 - Phương pháp 2: chạy đa cấp tốc độ Các cấp tốc độ (tần số) cài đặt trước biến tần Từ đó, biến tần chạy tần số cài đặt sẵn, ứng với giá trị đầu vào cấp 5.1.3 - Phương pháp 3: điều khiển biến tần thông qua truyền thông Phương pháp điều khiển biến tần thơng qua mạng truyền thơng Ví dụ Modbus RTU, RS 485, 422, ASCII, chuẩn truyền thông dạng phức tạp khác Các thiết bị dùng để điều khiển máy biến tần công nghiệp thường điều khiển: PLC, HMI, card điều khiển… 5.1.4 - Phương pháp 4: sử dụng biến trở dạng chiết áp Biến trở dạng chiết áp (gồm có chân, dạng xoay volume) thiết kế dùng để điều chỉnh tần số biến tần Lệnh dùng để điều khiển biến tần chạy tới, chạy lui dừng qua nút nhấn nút qua ngõ vào biến tần 5.2 Cách vận hành điều khiển biến tần Với đề tài nhóm lựa chọn điều khiển biến tần theo phương pháp 3: điều khiển biến tần thông qua truyền thông, sử dụng điều khiển PLC 5.2.1 Nguyên lý làm việc CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực thứ tự lệnh chương trình, đóng hay ngắt đầu Các trạng thái ngõ phát tới thiết bị liên kết để thực thi Hệ thống Bus tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: • Address Bus: Bus địa dùng để truyền địa đến Modul khác • Data Bus: Bus dùng để truyền liệu 30 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi • Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền tín hiệu định điều khiển đồng hoạt động PLC Từ khái niệm ta hiểu khái quát hệ thống điều khiển biến tần thơng qua PLC cách lập trình nhớ PLC dùng PLC để điều khiển biến tần chạy với tần số mong muốn 5.2.2 Khởi động động Sau có tín hiệu khởi động từ điều khiển, nguồn điện xoay chiều pha chỉnh lưu lọc thành nguồn chiều phẳng chỉnh lưu cầu diode tụ điện Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi biến tần có giá trị khơng phụ thuộc vào tải có giá trị 0.96 Sau đó, điện áp chiều biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều pha đối xứng thơng qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) phương pháp điều chỉnh chế độ rộng xung (PWM) Điện áp điều khiển cách điều khiển tần số điện áp tăng dần từ 0Hz đến 50Hz ( tần số định mức động cơ), động đạt đến tốc độ tối đa cho phép 5.2.3 Điều khiển tốc độ động - Bộ xử lý nhận lệnh điều khiển từ thiết bị đầu vào (các nút ấn) - Thơng qua chương trình xử lý đưa tín hiệu điều khiển tần số tới ngõ vào analog biến tần, để đưa tín hiệu điều khiển tốc độ chiều quay động cho thỏa mãn yêu cầu 5.3 Nối mạng truy cập từ xa cho biến tần Khi thiết bị chẩn đoán, giám sát từ xa kết nối mạng từ x ngày phổ biến giải pháp liên lạc cho biến tần trở nên quan trọng hết Thế hệ biến tần cung cấp giải pháp liên lạc tích hợp sẵn tiên tiến giúp người sử dụnglắp ráp ứng dụng có mức độ tích hợp cao kết nối biến tần với q trình sản xuất thơng qua mạng mở Như tiết kiệm không gian panel so với giải pháp sử dụng card liên lạc tách biệt gắn bên biến tần 31 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi Hình 5.1: Hệ điều khiển sử dụng biến tần Cùng với môđun liên lạc bên cho phép kết nối trực tiếp với mạng sàn máy chuẩn, hệ biến tần ngày cịn tích hợp thơng suốt với q trình sản xuất Bên cạnh cịn có chuyển đổi RS232 hỗ trợ biến tần, cung cấp khả liên lạc trực tiếp tới PC Với dải hỗ trợ rộng vậy, người sử dụng cài đặt, chẩn đốn, giám sát phân tích hoạt động tồn q trình Khi nhiều biến tần kết nối mạng, người sử dụng giám sát cấu hình tồn biến tần từ điểm 32 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi Chương 6: Mơ phân tích dạng sóng điện áp, dịng điện đầu biến tần Mitsubishi FR-A720 6.1 Thiết kế mạch động lực mạch điều khiển 6.1.1 Thiết kế mạch động lực DC DC AC LỌC MỘT CHIỀU CHỈNH LƯU AC NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP Tải U1,f1, m1 U2,f2,m U2,f2,m 2m1 U2,f2,m 2m1 Hình 6.1: Sơ đồ khối mạch điều khiển - Trong đó: Khối chỉnh lưu: chọn khối chỉnh lưu cầu pha dùng Diode Khối lọc: Làm phẳng điện áp đầu tạo nguồn E nhận lượng trả từ điện cảm tải diode dẫn dịng, chỉnh lưu khơng cho dịng đảo chiều ngược lại Khối nghịch lưu: sử dụng nghịch lưu độc lập điện áp cầu pha dùng IGBT Tải: động 33 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi - Mơ PSIM ta có sơ đồ mạch động lực biến tần: Hình 6.2: Sơ đồ mạch động lực biến tần 35 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi 6.1.2 Thiết kế mạch điều khiển Mạch điều khiển cần tạo sóng sin sóng mang tam giác thay đổi tuyến tính đồng thời tần số hai sóng để hệ số điều biến tần số khơng đổi Hiện có nhiều loại IC cho phép tạo sóng sin sóng tam giác ổn định, điều chỉnh tần số dải rộng - Điều chế xung theo phương pháp PWM Những nghịch lưu mà dạng sóng dịng điện điện áp đưa vào nghịch lưu xung vng hồn tồn hoăc xung có nhảy cấp mà ta định nghĩa chung nghịch lưu nhảy cấp Bộ nghịch lưu nhảy cấp loại có thuận lợi hạn chế định điều khiển dạng sóng đầu Bộ điều biến độ rộng xung đời khắc phục nhược điểm hai nghịch lưu Dạng sóng đầu nghịch lưu điều biến độ rộng xung (PWM - Pulse Width Modulation) điều biến gần sin hơn, thành phần hài bậc cao loại trừ đến mức tối thiểu, khả điều khiển thích nghi theo cấp điện áp tần số dải tần số định mức Nhược điểm lớn nghịch lưu PWM yêu cầu van bán dẫn có khả đóng cắt tần số lớn Tần số thông thường lớn khoản 15 lần tần số định mức đầu nghịch lưu Phương pháp điều chế SWPM hai cực tính: • • Ưu điểm: Có mạch điều khiển đơn giản điều khiển van đồng thời Hình 6.3: Điều chế SWPM hai cực tính Nhược điểm: Phổ sóng hài lớn điều chế cực tính Phương pháp điều chế SWPM cực tính: 36 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi Hình 6.4: Điều chế SWPM cực tính Ưu điểm: Phổ sóng hài tốt điều chế hai cực tính • Nhược điểm: Mạch điều khiển phức tạp phải điều khiển van riêng biệt Từ so sánh ta chọn phương án điều chế SWPM cực tính - Vậy ta có mạch điều khiển độ rộng theo phương PWM để điều khiển mạch động lực cua biến tần là: Hình 6.5: Sơ đồ khối mạch điều khiển - Từ sô đồ khối điều khiển ta vào thiết kế mạch phần mềm PSIM: 37 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi Hình 6.6: Sơ đồ điều khiển PWM - Trong đó: Nguồn cấp sóng sin điều chỉnh tần sô Bộ cấp xung tam giác ∑: khối cộng K: khối tỉ lệ Khâu so sánh TD1 TD2: khối tạo trễ 6.2 Mơ dạng sóng điện áp, dịng điện Sau hoàn thành thiết kế mạch ta vào mơ phân tích dịng điện, điện áp Điện áp cấp vào biến tần sóng sin có độ lớn Ud= 220V, điện áp pha Ua=Ub=Uc=127V Hình 6.7: Dạng sóng điện áp vào - Khi cấp nguồn dòng điện qua khâu chỉnh lưu biến tần Bộ chỉnh lưu biến đổi điện áp xoay chiều thành dòng chiều 38 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi Hình 6.8: Điện áp qua chỉnh lưu - Năng lượng chiều lấy từ lưới điện xoay chiều thông qua mạch chỉnh lưu Trong trường hợp phải mắc đầu chỉnh lưu tụ điện C, có nhiệm vụ: Làm phẳng điện áp đầu tạo nguồn E Nhận lượng trả từ điện cảm tải điôt dẫn dịng, chỉnh lưu khơng cho dịng đảo chiều lại Hình 6.9: Dạng điện áp qua lọc - Để mở van chỉnh lưu cần kích nguồn điện đủ lớn vào van làm cho van dẫn dòng qua Dòng điện tạo xung sin tạo xung cưa mạch điều khiển qua khâu so sánh tạo dòng kính làm mở van IGBT thực q trình biến đổi dòng chiều DC thành dòng AC 39 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi Hình 1.10: Dòng điều khiển trước sau vào khâu so sánh tạo xung - Xung tạo qua time delay cấp vào chân van bán dẫn kích mở van với chu kì sau Hình 6.11: Dịng kích van - Sau được mở dòng điều khiển điều biến xung phương pháp PWM Bộ nghịch lưu biến tần biến đổi dòng điện từ DCAC,cấp nguồn cho động hoạt động với tốc độ mong muốn theo điều chỉnh tần số mở van kích xung điều khiển mạch điều khiển 40 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi Mơ dịng điện, điện áp với tần số 100Hz Hình 6.12: Dạng dịng điện, điện áp sau qua biến tần Kết mơ dịng điện, điện áp qua tải động cơ: - Vì tải động khơng đồng ba pha coi phụ tải gồm điện trở cuộn cảm nối tiếp Mô với tần số 100Hz Hình 6.13: Dịng điện, điện áp với tần số 100Hz Mô với tần số 10Hz 41 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi Hình 6.14: Dịng điện, điện áp với tần số 10Hz Đặc điểm với tải Động Cơ: - Điện cảm động lớn nên dịng gần với hình sin - Khi tăng tần số, độ đập mạch dòng điện nhỏ nên dòng tải gần với hình sin Kết mơ phỏng: - Hệ số méo dòng điện tổng tăng dần tần số giảm dần - Hệ số méo điện áp tổng tăng dần giảm tần số - Biên độ sóng hài có tần số bội số tần số sóng mang lớn Nhận xét: - Ở tần số thấp sóng hài dịng điện điện áp tải cao - Do tần số sóng mang thay đổi dải rộng (từ 400-4000Hz) nên lọc chặn tần số sóng mang khó áp dụng Ta phải chấp nhận sóng hài lớn Kết luận: Ở tần số thấp sóng hài dịng điện điện áp lớn nên với tải nhạy cảm với sóng hài động khơng thể hoạt động lâu tổn hao lớn gây phát nóng thiết bị Ở tần số cao động hoạt động lâu 42 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Văn Thịnh, “Tính tốn thiết kế thiết bị điện tử công suất”, Nhà xuất Giáo dục, 2008 - Sách, tài liệu tham khảo: Ghi rõ sách, tạp chí tư liệu thông tin liên quan đến học phần (Tài liệu kê theo thứ tự ưu tiên sử dụng, kê tối thiểu tài liệu) [2] Quách Đức Cường, Nguyễn Đăng Toàn, Tổng hợp hệ thống điện cơ, NXB Khoa học kỹ thuật, 2019 [3] Bùi Quốc Khánh, Phạm Quốc Hải, Nguyễn Văn Liễn, Dương Văn Nghi, “Điều chỉnh tự động truyền động điện”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2005 [4] Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh, “Điện tử công suất”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2005 [5] Nguyễn Phùng Quang, “Matlab&Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2008 - https://www.mitsubishielectric.com/fa/assist/e-learning/pdf/vie/3- - FREQROL_Basics_Op_fod_vie.pdf ( vận hành biến tần bản) https://www.mitsubishielectric.com/fa/vn_vi/download/manual/pdf/drv/inv001.pdf ( sổ tay hướng dẫn bản) 43 .. .Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi 2.2 .3 Dựa vào điện áp sử dụng cho động 12 2.2.4 Tính chọn biến tần dựa vào khả ứng dụng cho tải . 13 2 .3 Tính chọn thiết bị... 2.1.4 Chọn biến tần theo điện áp Vào pha 220V pha 220V: sử dụng cho đông điện pha 220V Vào pha 220V pha 220V: sử dụng cho đông điện pha 220V 10 Nghiên cứu hệ chuyển động điện biến tần Mishubishi. .. chuyển động điện biến tần Mishubishi Chương 2: Tính chọn biến tần thiết bị phụ kiện 2.1 Các cách chọn biến tần 2.1.1 Chọn biến tần theo mục đích sử dụng u cầu cơng việc Nếu hệ thống bạn khơng