Thiết Kế Chế Tạo Bộ Biến Tần Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ 3 Pha.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAṂ KỸ THUÂṬ HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ AŃ CHUYÊN NGÀNH II Tên đề tài THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ BIẾN TẦN ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG B[.]

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II Tên đề tài: THIẾT KẾ - CHẾ TẠO BỘ BIẾN TẦN ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA HƯNG YÊN - 2015 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển kinh tế khoa học kỹ thuật đường cơng nghiệp hố đại hố đất nước Ngành điện tử nói chung có bước tiến vượt bậc mang lại thành đáng kể Để thúc đẩy kinh tế đất nước ngày phát triển, giàu mạnh phải đào tạo cho hệ trẻ có đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo phải đưa phương tiện dạy học đại vào giảng đường, trường học có trình độ người ngày cao đáp ứng nhu xã hội Trường ĐHSPKT Hưng Yên số trường trú trọng đến việc đại hoá trang thiết bị nhằm nâng cao hiệu giảng dạy giúp sinh viên có khả thực tế cao Để sinh viên có tăng khả tư làm quen với công việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo Chúng em giao cho thực đồ án: “Thiết kế - Chế tạo điều khiển động không đồng pha” nhằm củng cố mặt kiến thức trình thực tế Sau nhận đề tài, nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Thành Long cùng với sự cố gắng nỗ lực của cả nhóm, sự tìm tòi, nghiên cứu tài liệu Đến đồ án của chúng em về mặt bản đã hoàn thành Trong quá trình thực hiện dù đã rất cố gắng trình độ còn hạn chế, kinh nghiệm còn ít nên không thể tránh khỏi sai sót Chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo, giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo khoa để đề tài của chúng em ngày càn hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thành Long cùng các thầy cô giáo khoa đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 1.1 Sơ lược động không đồng pha 1.1.1 Cấu tạo đặc điểm a Cấu tạo: Hình 1.1: Mơ hình cắt bỏ động khơng đồng pha Chú thích : 1: Vỏ máy 2: Khung sắt 3: Dây quấn 4: Trục động 5: Lõi sắt Cấu tạo động khơng đồng pha gồm phần phần tĩnh (Stato) phần quay (Roto)  Phần tĩnh (Stato) Vỏ máy: Thường làm gang Đối với máy có cơng suất lớn (1000kW), thường dùng thép hàn lại thành vỏ vỏ máy có tác dụng cố định bảo vệ máy Khung sắt: Được làm thép kỹ thuật điện có độ dày từ 0.35 đến 0.5mm ghép lại với Vì khung sắt phần từ, đồng thời từ trường qua khung sắt từ trường xoay chiều, nhằm giảm tồn hao dịng điện xốy gây nên thép kỹ thuật điện phủ sơn cách điện Mặt khung sắt xẻ rãnh để đặt dây quấn Dây quấn: Được đặt rãnh lõi sắt cách điện tốt với lõi sắt Dây quấn stato gồm có cuộn dây đặt lệch 1200 điện  Phần quay (Roto) Trục: Được làm lõi thép để đỡ lõi sắt roto Lõi sắt: Gồm thép kỹ thuật điện giống phần Stato Lõi sắt ép trực tiếp lên trục b Đặc điểm động không đồng pha: - Cấu tạo đơn giản - Nối trực tiếp với điện lưới xoay chiều pha - Tốc độ quay Roto nhỏ tốc độ quay từ trường quay Stato N < N1 Trong đó: N: Tốc độ quay Roto N1: Tốc độ quay từ trường quay 1.1.2 Nguyên lý làm việc đại lượng đặc trưng: - Nguyên lý làm việc: Khi nối dây quấn Stato vào lưới điện xoay chiều pha, động sinh từ trường quay Từ trường quét qua dẫn Roto, làm cảm ứng dây quấn Roto sức điện động E2, từ sinh dịng điện I2 chạy dây quấn Roto Dòng điện I2 tác động tương hỗ với từ trường Stato tạo lực điện từ dây dẫn Roto momen quay làm cho Roto quay với tốc độ N theo chiều quay từ trường Tốc độ quay Roto N luôn nhỏ tốc độ từ trường quay Stato N Có chuyển động tương đối Roto từ trường quay Stato trì dịng điện I momen tốc độ Roto khác với tốc độ từ trường quay Stato nên gọi động không đồng - Các đại lượng đặc trưng Hệ số trượt: Để biểu thị mức độ đồng tốc độ quay Roto N tốc độ quay từ trường quay N1 S= (0 (1-1) N1 = (1-2) N = N1*(1 – S) (1-3) Sức điện động: Khi Roto đứng yên: E20 = 4.44*f20*K2*W2* Khi Roto chuyển động: E2S = 4.44*f2S*K2*W2* Trong đó: K2: Hệ số cuộn dây f20 = f1 f2S = S*f1 W2: Số vòng dây m : Từ thông Công suất: (1-4) m m (1-5) Công suất điện đưa vào: P1 = *U*I*cos (1-6) Tổn hao điện từ: Pdt Tổn hoa sắt: Pst Công suất điện từ: Pdt = M* = M* = P1 - Pdt - Pst (1-7) Tổn hao dây quấn Roto: Pd2 Công suất trục: P'2 = M* = Pdt - Pd2 (1-8) Tổn hao ma sát: Pms Công suất đưa ra: P2 = P'2 - Pms (1-9) P2 = P1 - Pdt - Pst - Pd2 - Pms (1-10) Hiệu suất: η = (1-11) (0.8 , 0.9) 1.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng pha 1.2.1 Điều chỉnh tốc độ động phương pháp thay đổi điện trở phụ Khi thay đổi điện trở phụ mạch rôto động làm cho S th thay đổi tỷ lệ cịn Mth khơng thay đổi, thay đổi tốc độ động Hình 1.3 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ đặc tính tốc độ động phương pháp thay đổi giá trị điện trở phụ Nguyên lý điều chỉnh: thay đổi R2f với giá trị khác nhau, sth thay đổi tỷ lệ, cịn Mth = const, ta họ đặc tính có chung ω , Mth, có tốc độ khác có tốc độ làm việc xác lập tương ứng Qua hình 1.1, ta có: Mth = const Và: < R2f1 < R2f2 < … < R2f.Ic < … Sth.TN < Sth1 < Sth2 < … < Sth.Ic < … ΔωTN < Δω1 < Δω2 < … < ΔωIc < … ωTN > ω1 > ω2 > … > ωIc > … Như vậy, cho R2f lớn để điều chỉnh tốc độ nhỏ, độ cứng đặc tính dốc, sai số tĩnh lớn, tốc độ làm việc ổn định, chí R2f = R2f.Ic, dẫn đến Mn = Mc cho động không quay Và thay đổi giá trị R2f.I > R2f.Ic tốc độ động không nghĩa không điều chỉnh tốc độ, hay cịn gọi điều chỉnh khơng triệt để * Các tiêu chất lượng phương pháp: Phương pháp có sai số tĩnh lớn, điều chỉnh sâu s% lớn, s% > s% cp Phù hợp với phụ tải năng, điều chỉnh mà giữ dịng điện rơto khơng đổi mơmen khơng đổi (M ~ Mc) * Ưu điểm: Phương pháp thay đổi điện trở phụ mạch rôto để điều chỉnh tốc độ động điều khiển có ưu điểm đơn giản, rẻ tiền, dễ điều chỉnh tốc độ động Hay dùng điều chỉnh tốc độ cho phụ tải dạng (Mc = const) * Nhược điểm: Tuy nhiên, phương pháp có nhược điểm điều chỉnh không triệt để, điều chỉnh sâu sai số tĩnh lớn, phạm vi điều chỉnh hẹp, điều chỉnh mạch rơto, dịng rơto lớn nên phải thay đổi cấp điện trở phụ, công suất điều chỉnh lớn, tổn hao lượng trình điều chỉnh lớn Mặc dù vậy, phương pháp thường áp dụng cho điều chỉnh tốc độ động điều khiển truyền động cho máy nâng - vận chuyển có u cầu điều chỉnh tốc độ khơng cao Muốn nâng cao tiêu chất lượng dùng phương pháp “ xung điện trở ” 1.2.2 Điều chỉnh tốc độ điều khiển cách thay đổi điện áp Stato Mômen động điều khiển tỉ lệ với bình phương điện áp stato, nên điều chỉnh mômen tốc độ động điều khiển cách thay đổi điện áp stato giữ tần số không đổi nhờ biến đổi điện áp xoay chiều (ĐAXC) hình 1.2: Hình 1.4 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ đặc tính tốc độ động phương pháp thay đổi điện áp Stato Nếu coi ĐAXC nguồn lí tưởng (Z b = 0), Ub = Uđm mơmen tới hạn (Mth.U) tỉ lệ với bình phương điện áp, cịn (Sth.U) = Const Mth.U = Mth.gh ( )2 = Mth.Ub2 Sth.U = Sth.gh = Const (1-12) (1-13) Để cải thiện dạng đặc tính điều chỉnh giảm bớt mức phát nóng động cơ, người ta mắc thêm điện trở R 2f (hình 1.1) Khi đó, điện áp đặt vào stato định mức (Ub = U1) ta đặc tính mềm đặc tính tự nhiên, gọi đặc tính giới hạn Rõ ràng là: (Mth.gh) = Mth Trong đó: Mth.gh, Sth.gh mômen hệ số trượt tới hạn đặc tính giới hạn Mth, Sth mơmen hệ số trượt tới hạn đặc tính tự nhiên Phương pháp điều chỉnh điện áp thích hợp với truyền động mà mômen tải hàm tăng theo tốc độ như: máy bơm, quạt gió, … Có thể dùng máy biến áp tự ngẫu, điện kháng, biến đổi bán dẫn làm ĐAXC cho động 1.2.3 Điều chỉnh tốc độ điều khiển cách thay đổi số đôi cực Theo quan hệ: ω = ω0(1 − s) = (1-14) Trong đó: f1 tần số lưới điện, P số đôi cực Vậy thay đổi số đôi cực P, điều chỉnh ω điều chỉnh ω Để thay đổi số đôi cực P, người ta phải chế tạo động đặc biệt, có tổ dây quấn stato khác để tạo P khác nhau, gọi máy đa tốc + Ưu điểm phương pháp điều chỉnh tốc độ động ĐK cách thay đổi số đôi cực thiết bị đơn giản, rẻ tiền, đặc tính cứng khả điều chỉnh triệt để (điều chỉnh tốc độ khơng tải lý tưởng) Hình 1.5 Các dạng đặc tính thay đổi tần số điện áp stato với phụ tải khác Khi phụ tải Mc = f=f1/2 (q = -1) điều chỉnh tần số điện áp stato theo quy luật: = const Khi phụ tải Mc = const (q = 0) điều chỉnh tần số điện áp stato theo quy luật: = const Khi phụ tải Mc = const (q = 1) điều chỉnh tần số điện áp stato theo quy luật: = const 12 Khi phụ tải Mc = const (q = 2) điều chỉnh tần số điện áp stato theo quy luật: = const Kết luận: Sử dụng phương pháp biến đổi tần số để điều chỉnh tốc độ động 1.3 Tổng quan hệ thống biến tần 1.3.1 Khái niệm, phân loại biến tần - Khái niệm: Biến tần thiết bị tổ hợp linh kiện điện tử thực chức biến đổi tần số điện áp chiều hay xoay chiều định thành dòng điện xoay chiều có tần số điều khiển nhờ khóa điện tử - Phân loại biến tần: + Biến tần trực tiếp: Còn gọi biến tần phụ thuộc, thường dùng nhóm chỉnh lưu, điều khiển mắc song song ngược, cho xung hai nhóm chỉnh lưu ta nhận dòng điện xoay chiều tải Như điện áp xoay chiều U (f1) cần qua van chuyển tải với U2(f2) Tuy nhiên loại biến tần có cấu trúc sơ đồ van phức tạp, sử dụng cho truyền động điện có cơng suất lớn, tốc độ làm việc thấp Vì việc thay đổi tần số f2 khó khăn phụ thuộc vào f1 13 Hình 1.6 Cấu trúc biến tần trực tiếp + Biến tần gián tiếp: Biến tần gián tiếp hay gọi biến tần độc lập Trong biến tần này, điện áp chỉnh lưu thành dịng chiều Sau qua lọc trở lại dòng xoay chiều với tần số f2 nhờ nghịch lưu độc lập ( q trình thay đổi f khơng phụ thuộc vào f1) Việc biến đổi làm giảm hiệu suất biến tần Tuy nhiên việc ứng dụng hệ điều khiển dùng vi xử lý nên phát huy tối đa ưu điểm loại biến tần thường sử dụng rộng rãi 14 Hình 1.7 Cấu trúc biến tần gián tiếp Kết luận: Sử dụng biến tần gián tiếp để thực đề tài 1.3.2 Biến tần gián tiếp: Do tính chất lọc nên biến tần chia làm loại: + Biến tần nguồn áp: loại biến tần mà nguồn tạo điện áp chiều nguồn dòng, dạng dòng điện tải phụ thuộc vào dạng dòng điện nguồn, dạng điện áp tải phụ thuộc thơng số tải quy định + Biến tần gián tiếp nguồn dòng: Là loại biến tần mà nguồn tạo điện áp chiều nguồn áp, dạng điện áp tải phụ thuộc vào dạng điện áp nguồn dạng dịng điện tải phụ thuộc vào thông số tải quy định - So sánh loại biến tần: Trong biến tần nguồn dòng, khóa bán dẫn nhánh nghịch lưu dẫn (do kích nhầm chuyển mạch), dịng ngắn mạch qua khóa hạn chế mức cực đại Trong biến tần nguồn áp, việc gây cố ngắn mạch làm hỏng van bán dẫn Do xem biến tần nguồn dòng làm việc tin cậy biến tần nguồn áp Do mạch chỉnh lưu tạo nguồn dịng hoạt động chế độ trả lượng nguồn, biến tần nguồn dịng làm việc hãm tái sinh Với biến tần nguồn áp, việc hãm tái sinh muốn thực cần thêm vào hệ thống cầu chỉnh lưu có điều khiển hoàn toàn 15 Trong trường hợp nguồn lưới hoạt động, biến tần nguồn áp hoạt động chế độ hãm động năng, biến tần nguồn dịng khơng thể hoạt động chế độ Bộ biến tần nguồn dòng sử dụng cuộn cảm L lớn mạch chỉnh lưu tạo nguồn dòng, điều làm đáp ứng độ hệ thống chậm so với biến tần nguồn áp kiểu PWM Với biến tần nguồn áp, dễ dàng áp dụng kỹ thuật PWM để điều khiển đóng ngắt khóa bán dẫn Kỹ thuật PWM cho phép giảm tổn thất sóng hà bậc cao gây nên động cơ, không gây momen đạp làm rung động tốc độ thấp Tuy nhiên kỹ thuật điều chế PWM lại khó áp dụng cho biến tần nguồn dịng, có áp dụng cho tần số hoạt động thấp Khi hoạt động với nguồn cấp DC biến tần nguồn áp nhỏ gọn rẻ tiền so với biến tần nguồn dòng Biến tần nguồn dòng thường cồng kềnh sử dụng cuộn cảm lớn tụ chuyển mạch có giá trị cao Dải điều chỉnh biến tần nguồn dòng thấp so với dải điều chỉnh biến tần nguồn áp Kết luận: sử dụng biến tần gián tiếp nguồn áp cho đề tài 1.3.3 Cấu trúc biến tần gián tiếp nguồn áp Bộ biến tần gián tiếp nguồn áp có ưu điểm tạo dạng dịng điện điện áp dạng sin hơn, dải biến thiên tần số cao nên sử dụng rộng rãi Biến tần gián tiếp nguồn áp có phận riêng biệt: + Phần động lực: Bộ phận chỉnh lưu: Có nhiệm vụ biến đổi dịng điện xoay chiều có tần số f dòng điện chiều Bộ lọc: có tác dụng san điện áp sau chỉnh lưu Bộ nghịch lưu: quan trọng biến tần Nó có nhiệm vụ biến đổi dịng điện chiều nhận từ khối chỉnh lưu sang dòng xoay chiều với tần số f2 + Phần điều khiển: 16 Là phận thiếu, định làm việc mạch động lực Để đảm bảo yêu cầu tần số, hình dạng điện áp biến tần mạch điều khiển định Bộ điều khiển thông thường gồm phần: Khâu phát xung chủ đạo: Là khâu tự dao động tạo xung điều khiển đưa đến phận phân phối xung điều khiển đến transistor Khâu đảm nhận điều chỉnh xung cách dễ dàng, ngồi cịn đảm nhiệm chức khuếch đại xung Khâu phân phối xung: Làm nhiệm vụ phân phối xung điều khiển vào khâu phát xung chủ đạo Khâu khuếch đại trung gian: Có nhiệm vụ khuếch đại xung nhận từ phận xung đưa đến đảm bảo kích cỡ mở van 1.4 Phần tử bán dẫn công suất lớn IGBT 1.4.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động: Hình 1.8: Cấu trúc sơ đồ tương đương IGBT Transistor có cực điều khiển cách ly (Insulated Gate Bipolar Transistor), hay IGBT linh kiện bán dẫn công suất phát minh Hans W.Beck Carl F.Wheatley vào năm 1982 IGBT kết hợp khả đóng ngắt nhanh MOSFET khả chịu tải lớn transistor thường Mặt khác IGBT phần tử điều khiển điện áp điện áp Do cơng suất điều khiển u cầu nhỏ 17 Về cấu trúc bán dẫn, IGBT giống với MOSFET, điểm khác có thêm lớp nối với Collector tạo nên cấu trúc bán dẫn PNP Emiter với collector mà N-N MOSFET Vì coi IGBT tương đương với transistor PNP với dòng Base điều khiển MOSFET Dưới tác dụng điện áp điều khiển U GE>0, kênh dẫn với hạt mang điện điện tử chia thành, giống cấu trúc MOSFET Các điện tử di chuyển phía Collector vượt qua lớp tiếp giáp N-P tạo nên dòng Collector Hình 1.9: Ký hiệu IGBT 1.4.2 Chế độ đóng ngắt Do có cấu trúc đặc thù mà điện áp thuận C E chế độ dẫn dòng IGBT thấp so với MOSFET Tuy nhiên cấu trúc mà thời gian đóng ngắt IGBT chậm so với MOSFET Đặc biệt khóa lại 18 Hình 1.10: Đặc tính động IGBT 19  Phân tích đặc tính động IGBT - Quá trình mở IGBT: Quá trình mở IGBT xảy khóa K vị trí ON điện áp điều khiển tăng từ đến giá trị UG Trong thời gian trễ mở tín hiệu điều khiển làm điện áp cực điều khiển Emitor tăng theo quy luật hàm mũ từ đến giá trị ngưỡng UGE, điện áp vào khoảng từ 3-5V Khi có đủ điện áp MOSFET van IGBT bắt đầu mở Dòng điện Colector Emitor tăng theo quy luật tuyến tính từ đến dịng tải ICM thời gian Tr Trong thời gian Tr điện áp cực điều khiển Emitor tăng đến giá trị UGE,ICM xác định giá trị dòng IC qua Colector Do diotde bảo vệ IGBT dẫn dòng tải ICM nên điện áp UCE bị găm lên mức điện áp nguồn chiều UDC Tiếp theo trình mở diễn hai giai đoạn Tđ(on),TR Trong suốt hai giai đoạn điện áp hai cực điều khiển cực Emitor giữ nguyên mức UGE,ICM để trì dịng IC, dịng điều khiển hoàn toàn nên IGBT làm việc chế độ tuyến tính Vì giai đoạn đầu diễn q trình khố phục hồi diode tạo nên xung dịng mức IC IGBT Khi điện áp UCE bắt đầu giảm IGBT chuyển từ chế độ tuyến tính sang chế độ bão hồ Giai đoạn hai tiếp diễn trình giảm điện trở vùng trở Colectơ dẫn đến điện trở Colectơ Emitơ giá trị RON khố bão hồ - Q trình khóa IGBT Q trình khố bắt đầu điện áp điều khiển giảm từ UG xuống -UG, thời gian trễ khố điện áp cực điều khiển cực Emitor giảm xuống nên điện áp GE giảm xuống UGE,Ic giữ không đổi điện áp UCE bắt đầu tăng lên Điện áp UCE tăng bão hoà khoảng thời gian Tr Từ cuối khoảng Tr diode bắt đầu mở cho dịng ICT ngắn mạch chạy qua dịng Colector bắt đầu giảm Quá trình trải qua hai giai đoạn ban đầu dịng chạy qua MOSFET nhanh chóng giảm xuống khơng điện áp điều khiển -UG van khố hồn tồn 20  Các thơng số đặc trưng IGBT -Điện áp khóa Colector – Emitor (UCE): Là điện áp Colector – Emitor cực đại trạng thái khóa đầu vào Emiter ngắn mạch Sự đánh thủng quy định dòng điện rò thay đổi theo nhiệt độ với hệ số nhiệt dương -Điện áp cổng Emiter (UGE): Là điện áp cổng Emiter cực đại cho phép Colector ngắn mạch với Emiter Chiều dày đặc tính lớp oxit cổng xác định điện áp Điện áp cổng phải giới hạn thấp để hạn chế dòng điện Colector bị cố -Dòng điện Colector chiều (IC): Là dòng điện chiều cần thiết để nhiệt độ cực đại chuyển tiếp không 150oC, nhiệt độ vỏ 25oC -Dòng điện đỉnh cực Colector lặp lại (ICM): Là dịng điện cực đại q độ mà IGBT chịu Có trị số cao dịng IC Ngồi cịn số thơng số khác: - Thời gian trễ đóng (tđ) - Thời gian tăng trưởng (tr) - Thời gian trễ mở (t đ(off)) - Thời gian giảm (tf) - Diện tích làm việc an toàn (SOA) 1.4.3 Vùng làm việc an toàn ( Safe Operating Area) Vùng làm việc an toàn thể dạng đồ thị quan hệ điện áp giá trị dòng điện lớn mà phần tử hoạt động chế độ, dẫn, khóa SOA IGBT biểu diển hình 1.10 Trong hình 1.10 (A ) điện áp đặt lên cực điều khiển Emitor dương (+) cực cịn lại âm (-), diện tích làm việc an tồn (SOA) có dạng hình chữ nhật với góc hạn chế phía trên, bên phải, tương ứng với chế độ dòng điện điện áp lớn Điều có nghĩa chu kỳ đóng ngắt ngắn ứng với tần số làm việc cao khả đóng ngắt cơng suất ngày suy giảm Khi đặt điện áp điều 21 khiển âm lên cực điều khiển Emiter, diện tích làm việc an tồn (SOA) lại bị giới hạn vùng công suất lớn tốc độ tăng điện áp lớn xuất dòng điện lớn đưa vào vùng P cực điều khiển, tác dụng giống dòng điều khiển làm IGBT mở trở lại tác dụng thyristor Tuy nhiên khả chịu đựng tốc độ tăng áp IGBT lớn nhiều so với phần tử bán dẫn công suất khác Giá trị lớn dòng cho phép Collector chọn cho tránh tượng chốt giữ dịng, khơng khóa lại giống thyristor Hơn điện áp điều khiển lớn UGE phải chọn để giới hạn dòng điện ICE giới hạn lớn cho phép điều kiện có cố ngắn mạch cách chuyển đổi từ chế độ bão hòa sang chế độ tuyến tính Khi dịng ICE giới hạn không đổi, không phụ thuộc vào điện áp UCE lúc IGBT phải khóa lại điều kiện nhanh tốt để tránh phát nhiệt mạnh - Yêu cầu với tín hiệu điều khiển IGBT phần tử điều khiển điện áp giống MOSFET nên yêu cầu phải có điện áp liên tục cực điều khiển Emiter để xác định chế độ đóng, ngắt Mạch điều khiển IGBT tối thiểu hình sau: Hình 1.11: Mạch điều khiển IGBT 22 1.4.4 Bảo vệ IGBT Thông thường IGBT sử dụng mạch có tần số đóng cắt cao từ đến hàng chục kHz Với tần số cao vậy, cố xảy nhanh làm hỏng van IGBT thiết bị Sự cố thường xảy q dịng ngắn mạch từ phía tải từ phía phần tử điều khiển Có thể ngắt dòng IGBT cách đưa điện áp điều khiển giá trị âm Tuy nhiên tải dịng điện làm cho IGBT khỏi chế độ bão hịa dẫn đến cơng suất phát nhiệt tăng đột ngột, phá hủy phần tử nhanh (chỉ sau vài chu kì đóng ngắt) Mặt khác, khóa IGBT lại thời gian ngắn dòng điện lớn dẫn đến tốc độ tăng dòng lớn gây áp Collector, Emiter đáng thủng IGBT Diode D1 mắc hình 1.11 có tác dụng chống dòng ngược IGBT hoạt động để bảo vệ IGBT Ngoài diode zener mắc cực điều khiển cực Emiter nhằm ghim (ổn định) điện áp cho cực điều khiển Trong cố dòng, ta tiếp tục điều khiển IGBT xung ngắn theo quy luật cũ Nhưng không đơn giản ngắt dòng điện để ngắt xung điều khiển dập tắt dịng điện => Có thể ngăn chặn hậu dòng cho IGBT cách sử dụng mạch dập RC mắc song song với phần tử Giải pháp tối ưu làm chậm lại q trình ngắt IGBT hay cịn gọi khóa mềm (soft turn – off) phát có cố dịng tăng q mức cho phép Tín hiệu mở có biên độ Uge, tín hiệu khóa có biên độ -Uge cung cấp cho mạch GE qua điện trở Rg (Hình 1.11) Mạch G-E bảo vệ diode ổn áp mức khoảng +-18V 1.5 Điều chỉnh nâng cao chất lượng điều khiển 1.5.1 Phương pháp biến tần cổ điển Nghịch lưu áp pha ghép từ sơ đồ nghịch lưu pha có điểm trung tính Giả thiết: Các van lý tưởng Nguồn có nội trở nhỏ vơ dẫn điện theo chiều 23 + Các van động lực bản: T1, T2, T3, T4, T5, T6 làm việc với chế độ dẫn điện = 180, Za = Zb = Zc Các diode D1, D2, D3, D4, D5, D6 làm chức trả lượng nguồn Tụ C đảm bảo nguồn áp tiếp nhận lượng phản kháng từ tải  T1, T4 lêch 1800 để tạo pha A  T3, T6 lệch 1800 để tạo pha B  T2, T5 lệch 1800 để tạo pha C  Mỗi pha lệch 1200 Tải FULL (49 trang): https://bit.ly/3v5LUmb 1.5.2 Biến tần đa bậc Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Về bản, biến tần đa bậc gồm dãy linh kiện bán dẫn công suất nguồn áp phụ thuộc bậc biến tần Thuận lợi biến tần đa bậc so với biến tần bậc truyền thống điện áp đầu cải thiện tốt hơn, số bậc điện áp nhiều Vì biến tần có bậc cao điện áp giảm Bộ lọc điện áp biến tần nhỏ hơn, điện áp chịu đựng tần số đóng cắt giảm Tuy nhiên độ phức tạp biến tần tăng lên 1.5.3 Phương pháp điều biến độ rộng xung PWM (Pulse Width Modules) + Chỉ số điều chế: tỷ số biên độ V 1m thành phần (hài bậc 1) áp nghịch lưu khảo sát biên độ thành phần áp điều khiển mức M= = + Điều chế độ rộng xung pha: Phương pháp so sánh áp chuẩn hình sin UCE tần số f0 sóng mang UC tần số fC để có luật đóng ngắt nhánh cầu nghịch lưu Chỉ số điều chế M trở nên phi tuyến Vpm > Vrm hệ số tuyến tính M