Bài giảng điện tử công suất

Chương 1: MỞ ĐẦU I.1 KHÁI NIỆM CHUNG: Bộ biến đổi: Điện tử công suất (ĐTCS), tên tiếng anh Power Electronics (Điện tử công suất lớn), gọi “Kỹ thuật biến đổi điện năng“, phận điện tử công nghiệp, có đối tượng mạch biến đổi dạng lượng điện để cung cấp cho tải công nghiệp sơ đồ khối hình I.1.1, đó: - Nguồn có dạng quen thuộc xoay chiều (lưới điện pha, ba pha) hay chiều (ắc qui), có thông số không đổi BỘ BIẾN ĐỔI NGUỒ N MẠCH ĐIỆ N TỬ CÔ NG SUẤ T TẢ I ĐIỀ U KHIỂ N Hình I.1.1 : Sơ đồ khối thiết bị ĐTCS - Mạch ĐTCS, gọi mạch động lực, biến đổi điện nguồn thành dạng có thông số (điện áp, tần số) cho thích hợp với tải công nghiệp hay để kiểm soát dòng lượng cung cấp cho chúng Nhờ ta nâng cao chất lượng hay điều khiển hoạt động tải công nghiệp Mạch ĐTCS khối điều khiển tạo nên Bộ Biến Đổi (BBĐ - converter) Trong thực tế, để khảo sát mạch điện tử công suất, ta cần biết quy luật điều khiển linh kiện điện tử tác động tạo nên mạch Với mạch động lực có nhiều sơ đồ điều khiển để tạo đặc tính ngỏ khác Tải BBĐ có nhiều loại, động điện (một chiều hay xoay chiều); thiết bị điện nhiệt đèn có tim, lò điện trở, hay cuộn dây lò cảm ứng; thiết bị điện hóa thiết bị điện phân, xi mạ … Tất quy đổi phần tử mạch điện R, RL, RLE, RC… Có loại BBĐ sau: - BBĐ AC – DC ( xoay chiều – chiều ) : chỉnh lưu, cung cấp áp chiều từ nguồn xoay chiều - BBĐ AC – AC ( xoay chiều – xoay chiều ) : bao gồm biến đổi điện áp xoay chiều biến đổi tần số ( biến tần ) - BBĐ DC – DC ( chiều – chiều ) : mạch biến đổi điện áp chiều - BBĐ DC – AC ( chiều – xoay chiều ) : mạch nghịch lưu Ngắt Điện Điện Tử (NĐĐT) hay Bán Dẫn (NĐBD): Vì BBĐ lượng điện, yêu cầu đặc tính ngỏ ra, hiệu suất yếu tố quan trọng Vì mạch ĐTCS giới hạn sơ đồ sử dụng linh kiện điện tử tác động làm việc chế độ đóng ngắt, tương ứng hai trạng thái: ON : đóng mạch (ví dụ transistor chế độ bảo hòa), dòng qua mạch cực đại, sụt áp linh kiện công suất bé OFF : ngắt mạch (ví dụ transistor chế độ khóa), dòng qua mạch không áp linh kiện công suất lớn Kết chế độ hoạt động tổn hao lượng linh kiện điện tử công suất bé dẫn đến hiệu suất mạch ĐTCS cao : lớn 90 %, khác hẳn mạch điện tử dùng xử lý tín hiệu hay thông tin Để việc khảo sát mạch ĐTCS có giá trị tổng quát, người ta quy linh kiện điện tử sử dụng ĐTCS ba dạng linh kiện lý tưởng gọi Ngắt Điện Điện Tử hay Ngắt Điện Bán Dẫn (NĐBD - linh kiện chủ yếu làm bán dẫn) Đó : diod, SCR ngắt điện bán dẫn chiều (NĐBD1C), có đặc tính hình I.1.2 Các đặc tính lý tưởng: sụt áp dẫn điện không, hở mạch khóa Ngắt diện bán dẫn không tiêu thụ lượng điện làm cho hiệu suất BBĐ ta thêm phần tử thụ động mạch Sự lý tưởng hóa giúp cho việc khảo sát mạch ĐTCS trở nên đơn giản, dể dàng Trong đa số trường hợp không ảnh hưởng đến kết tính toán NĐBD gọi ngắt điện công suất (power SWitch), khóa hay van G Diode NDBD1C SCR Hình I.1.2: Các loại ngắt điện bán dẫn - DIODE (chỉnh lưu): Phần tử dẫn điện chiều có hai trạng thái: ON : phân cực thuận: VAK > 0, xem sụt áp thuận VF = 0, dòng qua mạch phụ thuộc nguồn phần tử thụ động khác OFF : phân cực ngược: VAK < 0, xem hở mạch - Ngắt điện bán dẫn chiều (NĐBD1C), gọi tắt ngắt điện hay TRANSISTOR có hoạt động sau: OFF : Ngắt mạch tín hiệu điều khiển : G = Cũng transistor, NĐBD1C không cho phép phân cực ngược (VS luôn > 0) ON : NĐBD1C trở nên dẫn điện (đóng mạch) có tín hiệu điều khiển: G ≠ trở trạng thái ngắt mạch tín hiệu G NĐBD1C có hai loại : BJT tương ứng tín hiệu G dòng cực B, MOSFET công suất với G áp VGS - SCR (Silicon Controlled Rectifier – Chỉnh lưu có điều khiển): Đây linh kiện thường gặp mạch ĐTCS, có hai trạng thái: OFF : Có thể ngắt mạch hai chiều (VAK > VAK < 0) tín hiệu điều khiển : G = ON : SCR trở nên dẫn điện (đóng mạch) có tín hiệu điều khiển: G ≠ phân cực thuận VAK > Điểm đặt biệt SCR có khả tự giữ trạng thái dẫn điện: không cần tín hiệu điều khiển G ON, SCR trở trạng thái ngắt dòng qua giảm Để ý NĐBD làm việc với chiều dòng điện, linh kiện điện tử công suất thực tế dẫn điện hai chiều, lúc biểu diễn tổ hợp NĐBD Vì ngắt điện có hai trạng thái, luật điều khiển chúng biểu diễn hàm logic, có hai trạng thái ON – OFF hay Low – High GHi NHỚ - NĐBD: có hai trạng thái: ON (đóng) OFF (ngắt) phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển tình trạng mạch điện lúc - NĐBD: linh kiện điện tử công suất lý tưởng, cần lưu ý hiệu chỉnh số liệu tính toán áp dụng vào thực tế Sơ lược phát triển ĐTCS: Các chỉnh lưu tónh (không phải máy điện) xuất từ có lưới điện xoay chiều để làm nguồn cho tải chiều Khi đó, người ta sử dụng chỉnh lưu dùng oxit kim loại hay selen áp thấp đèn chân không hay kim loại áp cao Sau đó, với xuất đèn chứa khí (thyratron), khảo sát chỉnh lưu chỉnh lưu điều khiển pha hoàn chỉnh Tuy nhiên với xuất diod bán dẫn dùng silic SCR ứng dụng điện tử công suất bùng nổ với phát triển công nghiệp điện tử Việc sử dụng chỉnh lưu SCR để điều khiển tốc độ động chiều với điều khiển đo lường dùng transistor hay vi mạch làm sở cho việc tự động hóa máy móc công nghiệp năm 60 – 70 Sau phát triển transistor (BJT MosFET, IGBT) với vi mạch có độ tích hợp cao cho ta khuôn mặt điện tử công suất ngày với việc sử dụng rộng rãi biến tần điều khiển động xoay chiều công nghiệp cấp điện chiều theo nguyên lý đóng ngắt hầu hết thiết bị điện tử I.3 KHẢO SÁT MẠCH ĐTCS: Đầu vào khảo sát : Mạch ĐTCS + tín hiệu điều khiển NĐBD + đặc tính phụ tải Cùng sơ đồ mạch động lực, hoạt động mạch thay đổi với tín hiệu điều khiển hay tải khác Đầu ra: Hoạt động mạch theo thời gian: bao gồm trạng thái NĐBD, dạng áp, dòng phần tử mạch (NĐBD, phần tử thụ động, tải) Từ hàm số theo thời gian này, ta suy đặc trưng áp, dòng, lượng qua phần tử đánh giá chất lượng hoạt động mạch Các đặc trưng áp, dòng: Bao gồm: Vì linh kiện tác động mạch ĐTCS làm việc chế độ đóng ngắt, điện áp, dòng điện qua phần tử dạng chuẩn (một chiều phẳng hay hình sin) mà dạng xung có chu kỳ, cần có đặc trưng thích hợp Gồm có: - Giá trị cực đại: UMAX, IMAX : Là giá trị tức thời lớn nhất, dùng để tính chọn định mức số phần tử thụ động ( ví dụ áp tụ điện ), hay phần tử tác động ( áp phân cực ngược chỉnh lưu ) hay bảo vệ ( dòng cực đại ) - Giá trị trung bình UO, IO: Là số đo điện áp (dòng điện) chiều Nó cho biết tác dụng trung bình điện áp (dòng điện) tải quan hệ bậc 1, ví dụ điện lượng hàm bậc dòng điện: q = i.t, tỉ lệ với dòng trung bình qua mạch IO, momen động chiều MO tỉ lệ với dòng trung bình qua phần ứng IO… - Giá trị hiệu dụng UR, IR: Là số đo liên quan đến tác dụng trung bình điện áp (dòng điện) tải quan hệ bậc Tác dụng Joule (phát nhiệt) dòng điện điện trở ví dụ quan hệ bậc Giá trị hiệu dụng nhắc đến đặc trưng tổng thể tín hiệu xoay chiều Các biểu thức cho dòng điện trung bình hiệu dụng: I0 = i (t )dt T ∫T IR = [i(t )]2 dt ∫ T T Các biểu thức cho điện áp UO, UR có dạng tương tự Các biểu thức cho điện áp VO, VR có dạng tương tự i(A) Ví dụ I.3.1: Tính thời gian t để nạp điện lượng Q = Ah (ampe giờ) cho accu từ dòng điện dạng xung hình t ( sec ) 10 vd.I.2.1 Giaûi: Ah = * 3600 = 21600 coulomb ( ampe.giây ) V ì dòng điện i = A thời gian có dòng ton = sec hình vd.I.3.1: dạng dòng nạp thời gian lại chu kỳ T = 10 sec, biểu thức cho điện accu ví dụ I.3.1 lượng Q T nạp chu kỳ T laø : QT = ∫ 10 i ⋅ dt = ∫ ⋅ dt = coulomb Như ta cần 21600 / = 3600 chu kyø T hay 3600 * 10 = 36000 sec = 10 accu nạp đầy Một cách tổng quát, để tính theo dòng trung bình Io, ta để yù: QT = ∫ T i ⋅ dt = T T ∫ T i ⋅ dt = T ⋅ I O ,với I O = Vậy điện lượng Q thời gian t: Q = T ∫ T i ⋅ dt T ⋅ IO ⋅ t = I O ⋅ t Điện lượng Q tích dòng T trung bình Io thời gian nạp t Tính số: IO = T ∫ T i ⋅ dt = 101 ∫ ⋅ dt = 0.6 A vaø t = Q / Io = 36000 sec hay 10 Theo ví dụ trên, điện lượng có quan hệ bậc với dòng điện nên tác dụng dòng điện chiều i(t) có dạng xung hình vd.I.2.1 tính toán nhanh sử dụng giá trị trung bình Io Ví dụ I.3.2: Tính công suất trung bình tải điện trở R có dòng điện có dạng hình vd.I.2.1 chảy qua Giải: Biểu thức tính công suất trung bình cho chu kỳ : Po = R ⋅ I R2 để ý đến công thức để tính dòng hiệu dụng IR Vậy dòng thay đổi có chu kỳ, công suất trung bình tải R tỉ lệ với giá trị điện trở R bình phương giá trị hiệu dụng dòng điện , không phụ thuộc dạng dòng Ta chứng minh dễ dàng công suất trung bình tải R bình phương hiệu dụng điện áp chia cho giá trị điện trở, giống quan hệ quen thuộc điện chiều hay xoay chiều hình sin GHi NHỚ - Trị trung bình số đo đặc trưng điện chiều trị hiệu dụng số đo đặc trưng điện xoay chiều - Tuy nhiên, công suất tiêu thụ điện trở lại tỉ lệ với bình phương trị hiệu dụng dòng, áp qua nó, không phụ thuộc dạng - Đối với tín hiệu chiều phẳng, trị trung bình trị hiệu dụng Sóng hài bậc cao hệ số hình dáng: Dạng dòng, áp thông số quan trọng Các tải công nghiệp thiết kế với nguồn chiều phẳng hay hình sin dạng áp, dòng cung cấp từ mạch điện tử công suất dạng xung có chu kỳ Các dạng áp dòng đặc trưng cách đầy đủ thành phần Fourier a Định nghiã phành phần Fourier: Một cách tổng quát, dòng áp mạch ĐTCS dạng sóng có chu kỳ, biển diễn xác khai triển Fourier Hình I.3.1 Phân tích thành phần Fourier (sóng hài) tín cưa (o) Các sóng hài bậc (cơ bản) (a), bậc (b), bậc (c) tổng chúng (d) = (a)+(b)+c) Nhận xét: sử dụng thành phần khai triển Fourier, sai số (d) (o) lớn trường hợp Các thành phần Fourier tín hiệu u(t) có chu kỳ T bao gồm thành phần chiều Uo giá trị trung bình sóng hài un(t) – hình sin có tần số bội số tín hiệu gốc phân tích sau: ∞ ∞ n =1 n=1 u(t) = U + ∑ ( An sin nω t +Bn cos nω t) = U + ∑ un với An = ∫ u(t) ⋅ sin nω t ⋅ dt T T Vn = ñoù : An2 + Bn2 un = U n sin(nω t − ϕ n ) Bn = ∫ u(t) ⋅ cos nω t ⋅ dt vaø T T ∞ −1 ⎡ An ⎤ U R = Uo + ∑ Un ϕn = tg ⎢ ⎥ n=1 ⎣ Bn ⎦ U0 : trị số trung bình ( thành phần chiều ) u(t) ω : tần số góc u(t) gọi tần số bản, có chu kỳ T=ω/2π un: sóng hài bậc n – có tần số nω An , Bn : thành phần sin, cos sóng hài bậc n Un , ϕn : biên độ lệch pha sóng hài bậc n UR : Trị hiệu dụng u(t) b Thành phần hữu dụng đặc trưng dòng, áp: Tải công nghiệp thường sử dụng thành phần Fourier áp, dòng qua nó, gọi thành phần hữu dụng: - Thành phần hữu dụng tải chiều thành phần chiều hay trung bình, ký hiệu UO hay IO Đôi ta dùng số tb hay ave ký hiệu - Thành phần hữu dụng tải xoay chiều sóng hài bậc phân tích Fourier hay thành phần Đó thành phần hình sin có tần số tần số hoạt động BBĐ Các thành phần lại không mong muốn Độ sai lệch dạng sóng ngỏ so với dạng sóng mong muốn đánh giá qua hệ số hình dạng (form factor) KF, tỉ số giá trị hữu dụng giá trị hiệu dụng Người ta thường tính hệ số hình dáng cho ngỏ BBĐ có ngỏ xoay chiều: U1R : trị số hiệu dụng sóng hài bậc (cơ bản) áp U KFAC = 1R UR : trị số hiệu dụng áp UR Hệ số méo dạng (biến dạng) toàn phần (THD - Total harmonic distortion): tỉ số thành phần không mong muốn mong muốn, BBĐ có ngỏ xoay chiều: THD = U R2 − U12R U1R THD thường cho đơn vị phần trăm, gọi THD% = 100 U R2 − U12R U1R Có thể phát biểu tương tự cho áp ngỏ biến đổi có ngỏ chiều Hệ số hình dáng: UO : trị số trung bình áp U KFDC = o UR : trị số hiệu dụng áp UR Và hệ số méo dạng toàn phần THD = U R2 − U o2 Uo Công suất hệ số công suất: Bao gồm: P Po = ∫ u(t) ⋅ i(t) ⋅ dt S = U R ⋅ IR HSCS = cos ϕ = T T S - Công suất tác dụng Po: biểu thị lượng sử dụng đơn vị thời gian - Công suất biểu kiến S: tính tích số giá trị hiệu dụng dòng áp, biểu thị công suất tác dụng tải trở có dòng hiệu dụng - Hệ số công suất HSCS hay cos ϕ : cho biết hiệu sử dụng lượng nguồn Khi tải trở có HSCS Có nhiều biểu thức tính công suất mạch ĐTCS, phụ thuộc vào mục đích sử dụïng: p: Công suất tức thời p = u(t ) ⋅ i (t ) Po = ∫ u(t ) ⋅ i(t ) ⋅ dt P1 :Khi quan tâm đến thành phần T T PDC = Uo ⋅ I o P1 = 12 U1 ⋅ I1 cos ϕ1 ngoû (hình sin tần số ω), có điện áp dòng điện biên độ U1, I1 , góc lệch ϕ1 ∞ Po = PDC + ∑ Un ⋅ I n cos ϕ n PDC: công suất chiều (tải điệân chiều) n =1 với U0, I0 trị số áp, dòng trung bình Đôi Po gọi công suất (trung bình) toàn phần bao gồm thành phần chiều PDC sóng hài bậc cao ∞ ∑ n =1 U n ⋅ I n cos ϕn Trong thực tế tính toán ta hay sử dụng kết sau: Hệ luận 1: dòng điện có thàmh phần chiều Io Po = PDC = Uo.Io sóng hài dòng điện In Vì khảo sát mạch điện tử công suất giả thiết “dòng tải phẳng – liên tục”thường sử dụng để tính toán trở nên đơn giản Ở BBĐ ngỏ áp chiều, Uo, Io , PDC thành phần mong muốn, sóng hài bậc cao (các thành phần hình sin) không mong muốn, tạo tác dụng phụ Hệ luận 2: Khi áp nguồn hình sin hiệu dụng U, dòng không sin thành phần i1 có giá trị hiệu dụng I1R hệ số công suất mạch: HSCS = Po UI1R cos ϕ1 I1R cos ϕ1 = = S UI R IR (xem tập số cuối chương) Từ kết này, ta suy có trường hợp dòng hình sin đồng pha với áp nguồn hình sin có HSCS Phương pháp nghiên cứu mạch: i o D1 D2 u u o Hình I.3.2: Trường hợp nguồn hình sin, dòng xung vuông HSCS i o R L u u o i o R L u o i =0 o R L u o R L Maïch chỉnh lưu bán sóng Ở bán kỳ u > 0, D1 Khi D2 dẫn điện, Khi dòng iO = có diod phóng điện D2, u dẫn dòng iO > D1 không dẫn: u Hình vdI.3.3: Các sơ đồ mạch tuyến tính tương ứng sơ đồ chỉnh lưu diod có diod phóng điện Mạch điện tử công suất khác với mạch điện tử khác có nhiều ngắt điện Khi trạng thái ngắt điện thay đổi, mạch điện thay đổi theo Vì để giải mạch ĐTCSù, cần phải tìm trạng thái ngắt điện, suy sơ đồ mạch Ví dụ I.3.3: Mạch chỉnh lưu diod (bán sóng) có diod phóng điện hình (a) mạch hình (b), (c), (c) tùy thuộc vào diod dẫn dòng điện tải iO Có thể nói mạch điện tử công suất = tổ hợp nhiều mạch tuyến tính thay đổi theo trạng thái ngắt điện a Giải trực tiếp QTQĐ mạch ĐTCS PT vi phân hay biến đổi Laplace: Với điều kiện đầu biết thời gian t = 0, ta giải mạch điện theo t lưu ý trạng thái ngắt điện Kết thu phương trình mô tả dòng , áp phần tử mạch theo t Ví du I.3.4: Khảo sát mạch chỉnh lưu diod tải RL có D phóng điện ví dụ Áp nguồn u = 2U sin wt , điều kiện đầu t = 0, iO = Giả sử ta đóng nguồn t = : u > 0, D1 dẫn điện, mạch điện tương đương hình (b): phương trình vi phân mô tả mạch điện là: −t ⎤ dio U 2⎡ τ điều kiện đầu io = => io = u = R.io + L ⎢sin(ω t − φ ) + sin φ ⋅ e ⎥ dt Z ⎣ ⎦ với τ = L , tổng trở tải Z = R2 + (ω L ) góc pha φ = tg -1 R wL R Hình vdI.3.4: Quá trình độ sơ đồ chỉnh lưu diod có diod phóng điện Khi ωt = π, dòng io = Io > phóng qua diod phóng điện D2 Thực vậy, D1 tiếp tực dẫn điện làm D2 dẫn điện: vô lý D2 dẫn điện làm D1 phân cực ngược mạch điện trở thành (c): = R.io + L io = Io e −t τ dio điều kiện đầu io (0) = Io lấy lại gốc thời gian Giải ptvp này: dt Ở đầu chu kỳ kế io = Io e −π wτ = I1 > Chu kỳ điễn tương tự với dòng ban đầu qua tải I1 > Sau thời gian độ hệ thống đạt trạng thái tựa xác lập: dạng dòng áp mạch lập lại theo chu kỳ Nhận xét: Phương pháp cho ta nhìn xác hoạt động mạch cho ta phương trình dòng áp qua phần tử chế độ tựa xác lập b Giải chu kỳ tựa xác lập mạch ĐTCS PT vi phân hay biến đổi Laplace: Đặc tính mạch điện chế độ tựa xác lập tính ta khảo sát hoạt động chu kỳ với giả sử giá trị ban đầu biến trạng thái mạch biết Kết cho ta hệ phương trình để tính giá trị ban đầu cho giá trị đầu giá trị cuối Ví dụ I.3.5: Giải tiếp tục ví dụI chế độ tựa xác lập Giả sử ta đóng nguồn t = : D1 dẫn điện, phương trình vi phân mô tả mạch điện là: u = R.io + L => io = dio điều kiện ñaàu io = I1 dt ⎡ ⎤ −t U U sin(ω t − φ ) + ⎢ I1 − sin φ ⎥ ⋅ e τ Z Z ⎣ ⎦ Ở bán kỳ kế, D2 dẫn điện, phương trình vi phân mô tả mạch điện là: = R.io + L dio điều kiện đầu io (0) = Io với dt ⎡ ⎤ −wπτ U U sin(π − φ ) + ⎢ I1 − sin φ ⎥ ⋅ e Io = io (π ) = Z Z ⎣ ⎦ => io = Io e iO −t τ cuối chu kỳ I1 = Io e −π wτ Phương trình , cho phép ta tính I1 Io, từ vẽ dạng dòng Nhận xét: Phương pháp cho phép ta tính đặc tính mạch chế độ xác lập, việc rút đặc trưng dòng, áp mạch khó khăn, đòi hỏi tích phân hàm có hàm lượng giác hàm mũ c Khảo sát dòng áp tải nguyên lý xếp chồng: Nguyên lý xếp chồng dựa đặc tính hệ tuyến tính, phát biểu sau: Tác dụng tín hiệu có chu kỳ hệ thống tuyến tính xác định tổng tác dụng hệ thành phần Fourier hợp thành tín hiệu Vậy nguyên lý xếp chồng cho thấy ý nghiã thành phần Fourier cho ta phương pháp khảo sát mạch điện tử công suất chế độ xác lập, ví dụ dòng tải tính sau: - Giá trị trung bình dòng qua tải xác định cách đặt lên tải điện áp chiều giá trị trung bình áp tải - Mỗi sóng hài bậc cao điện áp nguồn tạo thành phần dòng điện hình sin tương ứng Và dòng điện thực chạy qua mạch tổng thành phần Trong thực tế, ta tính hết tác dụng tất thành phần Fourier độ xác phương pháp phụ thuộc vào khối lượng tính toán Thông thường người ta xét tác dụng thành phần có ảnh hưởng lớn mà R1 R2 u C Hình vdI.3.6: Mạch RC cung cấp xung vuông Ví dụ I.3.6: Tính dòng áp trung bình qua điện trở R2 mạch điện hình Vd2 áp nguồn u có dạng hình VdI.3.6.a, U = 200 Volt, R1 =R2 =100 ohm Giaûi: Trị trung bình áp ra: U o = T 1 u.dt = ∫ T0 T 2T / ∫ U dt = U Tù mạch tương đương hình VdI.3.6.b, tính trị trung bình dòng IO = (200/3)/200 = 1/3 A trị trung bình áp điện trở tải UCo = Uo/ = 33.3 V R1 R2 Uo Hình VdI.3.6.a: dạng áp nguồn tính số UCo Hình VdI.3.6.b: Mạch tương đương với thành phần chiều e Khảo sát mô hình toán mạch ĐTCS máy tính (dùng chương trình mô phỏng) hay khảo sát mô hình thực tế phòng thí nghiệm: Thuật toán tổng quát để khảo sát mạch ĐTCS máy tính: Bước mở đầu: Xác định dòng áp qua phần tử thời gian t = 0+ Bước 1: Dựa vào tín hiệu điều khiển dòng, áp qua ngắt điện, tìm ngắt điện ON (nối mạch) Bước 2: Thành lập phương trình mô tả mạch Bước 3: Giải phương trình mô tả mạch để tìm dòng áp qua phần tử t = t + Δt Bước 4: Khai thác số liệu tìm được, tăng thời gian t Å t + Δt Bước 5: Kiểm tra điều kiện kết thúc khảo sát: thỏa qua bước 6, không trở bước Bước 5: Dừng chương trình Nhận xét: Việc khảo sát máy tính ứng dụng phương pháp số để giải phương trình vi phân cho ta dòng áp qua phần tử theo sai phân thời gian Δ t, thực giải mạch theo dòng thời gian (mục a.) cách tự động I.4 TÍNH CHỌN NGẮT ĐIỆN ĐIỆN TỬ: Trong BBĐ, ngắt điện có vai trò quan trọng chiếm tỷ trọng lớn giá thành Vì việc chọn linh kiện cần thiết để tránh hư hỏng không làm tăng cao giá thành Các thông sốá ngắt điện: chủng loại, định mức áp, định mức dòng (công suất) cách lắp đặt Chủng loại linh kiện bán dẫn công suất: gắn liền với yếu tố: công dụng linh kiện tần số đóng ngắt Loại linh kiện phải thích hợp với mục đích sử dụng tần số làm việc sơ đồ Ví dụ MosFET BJT công suất ngắt điện bán dẫn chiều, MosFET công suất làm việc tần số cao ngươì ta chế tạo đến khỏang 100 A, dòng điện cao phải dùng BJT hay IGBT Tóm tắt số loại linh kiện bán dẫn thông dụng STT Linh kiện Diod BJT Loại Đặc tính 1N4007 Chỉnh lưu (Rectifier) Dòng lớn, tần số công nghiệp FR207 Phục hồi nhanh Dòng lớn, tần số cao 1N4148 Tín hiệu (máy tính) Dòng bé (mA), tần cố cao C1061 Âm tần, thông dụng Máy tăng âm, đóng ngắt (tần số thấp) MJE13007 Đóng ngắt Đóng ngắt Đóng ngắt Đóng ngắt dòng đến 100A MosFET IRF540 IGBT GT60N321 Đóng ngắt SCR Đóng ngắt dòng lớn Chỉnh lưu tần số công nghiệp Tần số cao tần số cao (thời gian tắt bé) Tính chọn định mức áp linh kiện: KĐB dựa vào tương tác dòng rotor Ir từ trường khe hở ψm giống động DC Nếu động DC, ta có momen tỉ lệ với dòng điện sin δ = (dòng điện từ trường thẳng góc với nhau) từ thông khe hở phụ thuộc vào dòng kích từ động KĐB, từ trường khe hở dòng cảm ứng rotor áp xtator tạo làm ta điều khiển momen động cách thay đổi độ lớn tần số điện áp xtator Đây nguyên nhân nhược điểm Hình VIII.4.9: Dòng điện qua dẫn phần ứng động DC biến tần V/F trình bày thẳng góc từ trường khe hở (do cực từ tạo ra) phần Mô hình động động KĐB cho thấy khả điều khiển momen động KĐB động DC Phương trình momen viết lại M = p(ψ dm iqs −ψ qm ids ) với ψdm vàψqm thành phần dq từ thông móc vòng khe hở, ids iqs thành phần dq dòng rotor hệ tọa độ quay Khi ta giữ hai vector từ thông dòng rotor thẳng góc, biểu thức momen viết lại: M= p.ψ dm iqs Nếu ta giữ từ thông có biên độ không đổi, momen M trở lại tỉ lệ với dòng động DC Khi ta để ý từ thông móc vòng ψdm thành phần ids tạo ra: M =K’ ids.iqs ids iqs hai ngỏ vào điều khiển để ta tạo ta momen có giá trị mong muốn chế độ tối ưu Lưu ý hai đại lượng vector quay Hình VIII.4.10: Sự tương đồng động chiều kích từ độc lập điều khiển vector động KĐB Mặc dù nguyên lý đơn giản, điều khiển vector đòi hỏi công cụ tính toán mạnh (Vi xử lý 16, 32 bit, DSP) bên cạnh hệ thống đo trực tiếp hay gián tiếp từ thông khe hở Như hệ thống điều khiển có hai vòng điều khiển tốc độ momen Trang 18 Chuong dk dco AC.doc khảo sát phần điều khiển tọa độ, có khả cung cấp chất lượng truyền động tốt, tần số thấp VDC C Bộ tổng hợp dòng điện hình sin ba pha M~i d Ψ ~ iq iα (d,q) i (α,β) ia (α,β) β ib (a,b,c) cos w t e w ic Bộ nghịch lưu điện áp PWM sin w e t chuẩn vector hệ Ψ α Ψ β ^ |Ψ | m Tính biên độ từ thông Cảm biến từ thông Hình VIII.4.11: Nghịch lưu vector từ thông loại trực tiếp a Sơ đồ điều khiển trực tiếp: hình VIII.4.11 Được gọi trực tiếp hệ thống cần có phận đo trực tiếp từ thông khe hở, đặt vuông góc 90O điện để nhận từ thông hệ trục (α,β) Từ ta biết vị trí tốc độ vector từ trường khe hở Sử dụng phép biến đổi vector từ tọa độ (d,q) sang (α,β) (a,b,c) ta có dòng ba pha ia, ib, ic cần thiết để tạo momen M theo yêu cầu điều khiển đảm bảo từ thông động giá trị định mức Dùng điều khiển dòng điện hình sin (mục VIII.3.4), ta tạo dòng điện động cần thiết Sơ đồ điều khiển có bất lợi lớn phải dùng động chế tạo riêng, gắn sẵn cảm biến từ thông phổ biến dù phương án xác nguyên tắc b Sơ đồ điều khiển gián tiếp: Cùng nguyên lý điều khiển vector từ thông để tiện sử dụng với động bất kỳ, người ta tận ic Tính toán từ thông ia dụng khả tính toán vi xử lý, để tính momen vc thành phần từ thông (d,q) từ dòng điện, điện áp thông số mạch điện động nên gọi điều va khiển không cần cảm biến từ thông (sensorless flux vector control) Hệ thống khả tính toán mạnh phải giải hai toán: điều tra thông số mạch điện động thay đổi thông số theo nhiệt độ Quy trình sử dụng biến Hình VIII.4.12: Nghịch lưu vector từ thông loại gián tiếp tần vector có bước để biến tần đo thông số động (tuning) hay nhập thông số trước sử dụng (thực lần) Để loại ảnh hưởng nhiệt độ thông số động cơ, dự kiến hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ hay đo lường lần (online tuning) Trang 19 Chuong dk dco AC.doc Các sơ đồ điều khiển vector từ thông loại gián tiếp ứng dụng rộng rãi đươc liên tục cải thiện để nâng cao độ xác Ngoài điều khiển vector từ thông kết hợp với nguyên lý điều chế độ rộng xung vector không gian giới thiệu ỏ phần Các biến tần dùng điều chế độ rộng xung vector không gian (SVPWM) gọi biến tần vector, để ý, ta thấy từ khóa từ thông (flux vector), điều khiển momen trực tiếp (direct torque control), truyền động điện chấp hành (servo drive) thường phản hồi tốc độ Hiện nay, công ty kỹ thuật điện lớn có sản xuất biến tần điều chế độ rộng xung vector không gian với thuật toán điều khiển vector từ thông nhiều mức độ xác khác Một cách tổng quát, sơ đồ chất lượng cao cần có phản hồi tốc độ, qua máy phát tốc xung (pulse generator) có chiều (xung AB hay incremental pulse encoder) VIII.5 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KHÔNG CỔ GÓP: Nguyên lý hoạt động, cấu tạo động chiều không cổ góp: Cùng với phát triển ĐTCS, ta có xuất động chiều không cổ góp (Brushless DC motor) Động chiều không cổ góp sử dụng nguồn chiều cấu tạo lại giống động xoay chiều, bao gồm: rotor thường dây quấn, xtator cuộn dây biến đổi công suất phần tử bắt buộc Hình VIII.5.1: Sơ đồ hệ thống truyền động đầu từ video, quay trục điã cứng, quạt làm mát CPU ví dụ tiêu biểu động chiều không cổ góp Hình VIII.5.1 cho ta cấu tạo truyền động đầu từ máy đọc băng từ video môt ví dụ tiêu biểu động chiều không cổ góp Động chiều không cổ góp gồm Trang 20 Chuong dk dco AC.doc phận sau: - Rotor cấu tạo từ nam châm vónh cữu, số cực từ bội (thường gọi số đôi cực) Trong ví dụ hình VIII.5.1, rotor có hình trụ rỗng đầu (ly hình trụ), cực từ bố trí mặt trụ - Xtator cuộn dây pha (trong ví dụ cực), phân bố mặt trụ đối diện cực từ - Cảm biến vị trí rotor Có thể dùng cảm biến từ trường dùng hiệu ứng Hall (gọi tắt cảm biến Hall) đặt cuộn dây, khe hở xtator- rotor để cảm nhận từ trường rotor hay mã hóa vị trí dùng quang gắn đầu trục Bộ phận bị thay việc quan sát áp/dòng qua cuộn dây hay không cần công suất bé, momen khởi động nhỏ quạt tản nhiệt - Bộ nghịch lưu ba pha dùng transistor (hay SCR công suất lớn) - Mạch phát xung hay vi xử lý, xử lý tín hiệu vị trí rotor để điều khiển nghịch lưu Có thể xem động chiều không cổ góp loại động bước điều khiển theo chế độ đặc biệt hay xác hơn, tổ hợp động đồng pha (rotor nam châm vónh cửu hay nam châm điện công suất lớn) làm việc với nghịch lưu đóng ngắt theo vị trí rotor Như nghịch lưu làm nhiệm vụ cổ góp động chiều: nối nguồn chiều vào cuộn dây ba pha (tương đương với cuộn dây phần ứng) rotor quay đến vị trí xác định dòng điện chiều chuyển mạch qua hệ thống cổ góp – chổi than Có nhiều dạng động chiều không cổ góp: - Động chấp hành xoay chiều (AC servo motor): có công suất nhỏ ( < vài kW), kích từ nam châm vónh cửu cực mạnh để tạo momen lớn tốc độ thay đổi phạm vi rộng Để đạt chất lượng cao, nhà sản xuất thường sản xuất ghép bộ: động (AC servo motor) kèm điều khiển (driver) - Động từ trở đóng ngắt (Switched Reluctance Motor) có có rotor cực lồi (là khối vật liệu sắt từ có phân bố không giống theo trục d, q ) tương tự động đồng loại từ trở Hình VIII.5.2: Cấu tạo SR Motor Trang 21 Chuong dk dco AC.doc So sánh truyền động dùng động DC không cổ góp phương án khác So sánh truyền động dùng biến tần - động KĐB dùng động DC không cổ góp - Động đồng kích từ nam châm vónh cửu (Permanent Magnet Synchronous Motor – PM Motor) chế tạo với công suất nhỏ trung bình ( < trăm kW) dùng cho tải công nghiệp có đặc điểm số cực từ lớn (2p = 16 24) nên tốc độ làm việc bé kéo trực tiếp tải (gearless drive) điều khiển biến tần dùng cho động KĐB (với thay đổi thuật toán điều khiển) PM Motor có ưu điểm lớn hiệu suất tổng cộng cao, 90% Như nói PM motor loại AC servo motor công suất lớn chưa đáp ứng yêu cầu cao truyền động chấp hành Trang 22 Chuong dk dco AC.doc - Động chiều không cổ góp công suất lớn (MW) truyền động cho tải công nghiệp có kích từ dòng điện chiều qua vành trượt (như động đồng bộ), dùng nghịch lưu ba pha SCR chuyển mạch nhờ vào sức điện động cảm ứng cuộn dây xtator (chuyển mạch lưới) Mô hình động chiều không cổ góp: a Các quan hệ điện cơ: Hình VIII.5.3: sơ đồ không gian vectơ từ thông bố trí cuộn dây Giả sử từ thông rotor tác động vào phân bố cuộn dây xtator hình sin, biểu diễn dạng vector Br quay với tốc độ góc (điện) w Trong hình (a), Br tính với trục cuộn dây pha a (trục a), góc θ m (t) = w.t Sức điện động cảm ứng cuộn dây, tỉ lệ với đạo hàm Br , hình sin (giả sử cuộn dây chế tạo thích hợp), có trị số hiệu dụng tỉ lệ với từ thông rotor Br tốc độ w, có giá trị cực đại Br thẳng góc trục a hướng xuống Suy ra: - Khi rotor nam châm vónh cữu, ta có: E = Ce.w Ce số điện từ, tỉ lệ với từ thông rotor - Để có momen cực đại tương ứng với công suất cực đại, dòng điện I pha a BBĐ cung cấp phải trùng pha với E, điều thực cách sử dụng cảm biến từ trường rotor sơ đồ logic điều khiển BBĐ thích hợp, ta coù: P = M.w = E.I = 3.Ce.w.I => M = 3.Ce.I Vậy momen M động tỉ lệ với dòng qua cuộn dây I tỉ lệ với dòng DC ngỏ vào BBĐ Do BBĐ nguồn áp, sức phản điện E cuộn dây tỉ lệ (gần đúng) với điện áp chiều cung cấp cho BBĐ Ta có lại quan hệ động chiều chổi than, cổ góp b Mạch tương đương: Mạch điện xoay chiều cuûa pha a cho ta: V = E + j.w.L.I bỏ qua điện trở cuộn dây Trang 23 Chuong dk dco AC.doc dw với , dt cho ta mạch tương đương phần biến đổi điện động chiều vành góp hình VIII.5.4 Phương trình II Newton M − MC = J Hình VIII.5.4: mạch tương đương phần biến đổi điện động chiều vành góp Các khảo sát chưa đủ cho ta giải tích động động chiều vành góp, ta cần bổ sung quan hệ áp, dòng cuộn dây V , I dòng áp nguồn chiều từ khảo sát hoạt động BBĐ với tải cuộn dây động Tuy nhiên, quan hệ đủ cho ta hình dung cách thức phát xung điều khiển BBĐ sơ đồ khối hệ thống điều khiển tự động động Sơ đồ phát xung điều khiển BBĐ đơn giản: Để có dòng điện cuộn dây pha với sức điện động cảm ứng, cảm biến từ trường Hall phản hồi vị trí rotor có sơ đồ khối hình VIII.5.5 sử dụng ứng dụng đơn giản (ví dụ truyền động quay đầu từ máy đọc băng video) Ở sơ Hình VIII.5.5: Sơ đồ khối cảm biến từ trường đồ truyền động chất lượng cao, ví dụ phản hồi vị trí rotor điều khiển động chấp hành AC hay động xoay chiều sử dụng nam châm vónh cữu, cảm biến quang học dùng, kết hợp phản hồi vị trí rotor cho phát xung phản hồi vị trí / tốc độ cho hệ truyền động (a) Dòng bắt đầu chạy từ C qua A (b) Dòng bắt đầu chạy từ C qua B Hình VIII.5.6: trạng thái cảm biến vị trí, dòng cuộn dây rotor vị trí kiên tiếp Trang 24 Chuong dk dco AC.doc Hình VIII.5.6 cho ta hoạt động động hai vị trí rotor liên tiếp (đặt tên a b ) Cảm biến vị trí đặt cuộn dây (vẽ phía đối diện), Dòng cực tính cuộn dây tương ứng ghi để thấy hệ thống tạo momen cực đại Giản đồ thời gian tín hiệu cảm biến vị trí H1, H2, H3 tín hiệu điều khiển đóng transistor Tr1 Tr6 động nối Y, transistor dẫn điện 120O cho hình VIII.5.7 sau Ta nhận xét lệch pha từ trường rotor H1 dòng Tr1 pha a 90O Trên hình đánh dấu hai vị trí rotor hình VIII.5.6 để đối chiếu Quay thuận: Tr1 = (–H2) H3 Tr4 = H2 (–H3) Quay ngược: Tr4 = (–H2) H3 Tr1 = H2 (–H3) Hình VIII.5.7: Hai chuỗi đóng ngắt dùng để điều khiển động Một chu trình đóng ngắt tương ứng vòng quay động có số cực 2p = (p: số đôi cực) Hình VIII.5.7 trình bày dạng xung đóng ngắt transistor theo sơ đồ mô tả hình VIII.5.6 Sơ đồ cho ta dòng điện xung vuông gặp động nhỏ hay sử dụng SCR Để điều chỉnh tốc độ, người ta thay đổi áp cung cấp cách điều rộng xung transistor 1, 2, Để có dòng áp hình sin, ta có thểà sử dụng điều rộng xung hình sin ½ cầu tương ứng với góc dẫn transistor 180O Sự khó khăn việc thực phải làm cho tần số điều rộng xung hình sin bám đồng với vị trí rotor, độ lệch pha xung dòng từ thông nam châm rotor ảnh hưởng momen với biên độ Sơ đồ sử dụng hệ thống công suất lớn hay cần chất lượng cao hệ truyền động chấp hành AC Ngày nay, biến tần chất lượng cao có thuật toán để điều khiển động đồng sử dụng nam châm vónh cửu Sơ đồ điều khiển vòng kín hệ thống BBĐ – động không cổ góp hoàn toàn giống động chiều, với sơ đồ điều khiển nhiều vòng: gồm vòng dòng điện, tốc độ, theo thứ tự từ Trang 25 Chuong dk dco AC.doc PHỤ LỤC CHƯƠNG VIII VIII.1: TỪ TRƯỜNG QUAY VÀ CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI VECTOR Từ trường xtator rotor động xoay chiều; Hình PL VIII.1.1: Sơ đồ cuộn dây động KĐB ba pha (a,b,c) hai pha (α,β) Chỉ số s cho biết thông số xtator r rotor Hình PL VIII.1 bên cho ta sơ đồ nguyên lý bố trí cuộn dây xtator rotor động không đồng ba pha Các cuộn dây bố trí lệch 2π/3 theo không gian có dòng điện lệch 2π/3 theo thời gian qua Rotor biểu thị cuộn dây ngắn mạch, lệch góc θ (điện) so với cuộn dây xtator Có thể quan sát điểm khe hở, từ trường thay đổi hình sin thời điểm từ trường khe hở có dạng hình sin Đây mô tả từ trường quay (TTQ) xtator máy điện ba pha TTQ tạo cách cho từ trường hình sin quay với tốc độ không đổi cuộn kích từ máy phát đồng Bằng toán học ta thay ^ dòng qua cuộn dây máy điện vector dòng điện không gian I : ^ I = ia + ibe j 2π + ice j 4π dựa vào xây dựng lý thuyết máy điện tổng quát mô hình vector động xoay chiều Biến đổi hệ ba pha abc tọa độ vuông cố định αβo (biến đổi hay phép chiếu Clarke): Hệ ba pha va, vb, vc hình sin có bố trí lệch 2π/3 không gian biểu diễn vector không gian: vb 2π ^ j e j 4π vc e j3 Trang 26 V = va + vb e ^ V vβ vα j 2π + vc e j 4π ( 1, e j 2π ,e j 4π vector hệ hệ pha) va Khi chiếu vector lên hệ tọa độ vuông góc (1, j), ta có thành phần vα, vβ, vo Đây phép chiếu hay biến đổi Clarke: Chuong dk dco AC.doc Clark _1 Hình PL VIII.1.2: Biến đổi Clarke tổng quát ⎡1 ⎡ vα ⎤ ⎢v ⎥ = ⎢0 ⎢ β⎥ 3⎢ ⎢1 ⎢⎣ vo ⎥⎦ ⎣2 ⎤ ⎡va ⎤ ⎥ 3⎥⎢ ⎥ ⎢ vb ⎥ ⎥ ⎢ ⎥ ⎦ ⎣ vc ⎦ −1 ⎡va ⎤ ⎡ ⎢ v ⎥ = ⎢ −1 ⎢ b⎥ ⎢ ⎢⎣ vc ⎥⎦ ⎢ −1 ⎣2 −1 − 2 − 3 1⎤ ⎡ vα ⎤ ⎥ 1⎥ ⎢⎢ vβ ⎥⎥ 1⎥⎦ ⎢⎣ vo ⎥⎦ Nếu hệ ba pha thành phần zero: vo = 12 (va + vb + vc ) = , thường gặp thực tế, biến đổi Clark trở nên đơn giản hơn: vα = 23 va − 13 vb − 13 vc = va vβ = −1 vb + vc biến đổi ngược va = vα vb = − 12 vα − vc = − 12 vα + 3 vβ vβ Biến đổi Clarke xác nhận lại điều tạo TTQ từ hệ hai pha vuông góc 90O, thực tế có động hai pha Biến đổi hệ tọa độ vuông góc cố định (αβ) thành hệ tọa độ vuông (dq) quay tốc độ we (biến đổi hay phép chiếu Park): Sau giảm thứ nguyên, việc khảo sát hệ quay gặp khó khăn: đại lượng hệ tọa độ cố định thay đổi hình sin, biến đổi hệ thống trục tọa độ cố định thành hệ thống tọa độ quay với tốc độ góc dòng điện giúp ta giải vấn đề: biến đổi Park we vβ vd ^ V we j wet vα vq Khi chọn vị trí đầu hệ trục quay (dq) trùng với hệ cố định (αβ), ta có: Phép biến đổi Park thuận: vq = vα cos we t − vβ sin we t vd = vα sin we t + vβ cos we t Phép biến đổi Park ngược: vα = vq cos we t + vd sin we t Hình PL VIII.1.3: Biến đổi Park Park _1 vβ = −vq sin we t + vd cos we t Ứng dụng hai phép biến đổi Clarke Park vào hệ ba pha áp xtator động xoay chiều, với Vsm biên độ áp pha nguồn (từ số s thêm vào để tọa độ tónh – đứng yên): vas = Vsm cos we t v = Vsm cos(we t − 120 ) => hệ (αβ) s b o vcs = Vsm cos(we t + 120o ) vαs = Vsm cos we t vβs = −Vsm sin we t ^ ^ tọa độ quay (dq) vq = Vsm = V vd = Sau hai phép biến đổi này, vector không gian V quay với tốc độ we hệ ba pha bố trí lệch 120O không gian trở nên cố định hệ quy chiếu vuông góc quay tốc độ Điều hoàn toàn phù hợp với thực tế : dòng điện pha qua cuộn máy điện xoay chiều tạo nên TTQ có biên độ không đổi tốc độ (điện) tần số góc dòng điện Nếu hệ tọa độ quay tốc độ, TTQ trở nên không đổi Trang 27 Chuong dk dco AC.doc VIII.2: BIẾN TẦN HỌ FR - A500 CỦA HÃNG MITSUBISHI ELECTRIC: Là họ biến tần cao cấp hãng Mitsubishi Electric, họ biến tần FRA500 khảo sát biến tần vector từ thông tiêu biểu Có đặc điểm sau: - Nguyên tắc điều khiển vector từ thông loại gián tiếp (không có cảm biến từ thông) hay điện áp/tần số (sử dụng truyền động cho nhiều động cơ) Có thể tăng chất lượng điều khiển chuyển động dùng với phản hồi tốc độ (PLG card) phát tốc xung (incremental rotary encoder) - Có chế độ học thông số động (parameter tuning) trước làm việc hay người dùng chép hay nhập thông số động cơ, phục vụ cho việc điều khiển vector từ thông động có sẵn thị trường - Có thể đặt tốc độ nhiều cách: trực tiếp qua bàn phím (Programming Unit), biến trở, từ xa qua ngỏ vào logic, tín hiệu áp, dòng – 20mA, nối mạng RS485 - Có mạch hãm động sẵn (công suât bé 7.5 Kw) hay nối cho phép có momen hãm 100% định mức hệ số tiếp điện (duty cycle hay ED%) đến 40% - Cho phép lưu trữ chuyển qua lại hai thông số hoạt động khác tương ứng hai chế độ hoạt động hay làm việc với hai động khác - Có PID cho điều khiển trình (phản hồi tín hiệu điện áp), ví dụ điều khiển mực nước mà biến tần cung cấp điện cho động bôm P1 L P PR R PX R S C T U V Q7 W Hình Phụ lục VIII.2.1: Mạch động lực biến tần họ FR-A500 Mô tả đầu dây: R, S, T: Nguồn vào U, V, W: Ngõ động R1, S1: Áp cung cấp cho mạch điều khiển PC (hay SD): Ngỏ nối nguồn 24 V (hay volt) dùng logic dòng vào biến tần (sink) hay logic dòng (source) Trong hình logic source, ngỏ vào biến tần tác động nối với SD STF (STR): ngỏ vào chọn chiều quay thuận (ngược) STOP: ngỏ vào dừng (cấm), biến tần không làm việc dù có đủ tín hiệu điều khiển RH, RM, RL: ba ngỏ vào tạo tổ hợp tốc độ, định nghóa lại ngỏ vào RT để có 15 tốc độ đặt trước JOG, MRS, RES, AU, CS: Các ngỏ vào điều khiển khác 10, 2, 5: ngỏ vào tín hiệu điều khiển analog Trang 28 Chuong dk dco AC.doc Auxiliary input, Current input: Các ngỏ vào tín hiệu điều khiển analog, dùng cho phản hồi để điều khiển qúa trình P1, P: Đầu dương nguồn chiều, nối cuộn kháng lọc để tăng chất lượng hoạt động: áp phẳng hơn, dòng nguồn hài bậc cao PX, PR: Ngỏ nối điện trở hay phụ thuộc vào yêu cầu hãm chuyển động A, B, C: ngỏ relay tín hiệu bảo vệ sẵn RUN, SU, IPF, OL, FU, SE: Ngỏ tín hiệu bảo vệ, chọn từ nhiều bảo vệ có Trang 29 Chuong dk dco AC.doc FM: Ngỏ – mA để thị tần số (tốc độ) AM, 5: Ngỏ lập lại tín hiệu điều khiển analog (feed forward), dùng cho hệ điều khiển nhiều động THÔNG SỐ KỸ THUẬT ĐỊNH MỨC: SERIES A540 (ÁP ĐỊNH MỨC 400 VAC) Hình Phụ lục VIII.2.2: Đặc tính biến tần họ FR-A500 CHÚ THÍCH : IP20: IP ký hiệu cho biết môi trường làm việc Số đầu để khả chống lại vật rắn rơi vào, tương ứng với khe thông gió không cho qua vật có đường kính > 1.2 cm rơi vào Số kế để khả chống nước, tương ứng với bảo vệ chống nước rơi vào Self cooling: thiết bị làm mát đối lưu không khí qua khe thông gió Force cooling: thiết bị có quạt làm mát Power facility capacity: Công suất biểu kiến cần thiết nguồn điện (kVA lắp đặt) để khai thác hết khả thiết bị Hoạt động biến tần điều khiển hệ thống thông số thiết lập cho thích hợp với tải Có thể kể thông số (biến tần E500 Mitsubishi) sau: - PR 4, 5,6, 23 27: Các tần số làm việc ứng với tổ hợp tín hiệu tốc độ đặt RH, RM, RL - PR 7, 8: Thời gian tăng, giảm tốc - PR 0: Độ bù momen có tải (Torque Boost) làm việc chế độ V/F - PR 128 134: Các số PID cho điều khiển trình - PR 117 124: Thông số truyền thông RS485 kết nối nối tiếp Trang 30 Chuong dk dco AC.doc Trang 31 Chuong dk dco AC.doc Hình V.4.3.c: Bảng thông số biến tần E500 hảng Mitsubishi Trang 32 Chuong dk dco AC.doc ... phóng điện Mạch điện tử công suất khác với mạch điện tử khác có nhiều ngắt điện Khi trạng thái ngắt điện thay đổi, mạch điện thay đổi theo Vì để giải mạch ĐTCSù, cần phải tìm trạng thái ngắt điện, ...linh kiện công suất lớn Kết chế độ hoạt động tổn hao lượng linh kiện điện tử công suất bé dẫn đến hiệu suất mạch ĐTCS cao : lớn 90 %, khác hẳn mạch điện tử dùng xử lý tín hiệu hay... dwt = π io2 dwt = ¾ Công suất tiêu thụ tải R Po = R.I oR π U2 = giống nối trực tiếp vào lưới điện, R tương ứng hệ số công suất BBĐ Nếu ta lấy công suất chiều PDC làm công suất hữu dụng PDC =