Đề-Cương-Biến-Tần.docx

Nghịch lưu: Biến đổi nguồnvào một chiều thành nguồn điện ra xoay chiều với biên độ và tần số mong muốn.. Số pha bộ chỉnh lưu càng lớn thì các thành phần sóng điều hòa bậc cao càng giảm

Câu 2 điểm:

Câu 1: Trình bày tính năng cơ bản của MMV

+)Đặt được thời gian tăng tốc khi khởi động động cơ và thời gian giảm tốc khi dừng động cơ ( tới 650s)

+) Hiển thị được các tham số: Tần số đầu ra, tần số đặt, điện áp đầu ra , điện

áp 1 chiều sau chỉnh lưu, dòng động cơ, momen quay, tốc độ động cơ, trạng thá đường truyền nối tiếp

+) Lựa chọn phương pháp điều khiển:

Tương tự Số( ĐK trực tiếp bằng panel or đầu vào số) Điều khiển từ xa thông qua Bus nối tiếp +) Lựa chọn chế độ điều khiển(Đường cong U/f, SVC, FCC)

+)Nhân tỉ lệ các tham số có thể hiển thị

+)Điều khiển dừng động cơ đúng vị trí

+)Đầu ra rơle dùng để đóng cắt các thiết bị bảo vệ, phân phối điều khiển hay đóng cắt thiết bị phanh ngoài

+) Đặt thời gian đóng mở phanh ngoài

+) Đặt tỉ số cảnh báo quá nhiệt hay quá dòng động cơ

+) Đặt tần số xung

+) Đặt tham số cho đường truyền nối tiếp

+) Cho phép chế độ đảo chiều hay không có đảo chiều động cơ

+)Có chế độ cảnh báo lỗi

+) Có chế độ báo lỗi

+) Tự động nhận dạng điện trở Rotor

+) Đặt thời gian trích mẫu cho tín hiệu phản hồi

+)Có thể nhân tỉ lệ tín hiệu phản hồi

+) đặt giới hạn tần số

+) Đặt tham số điều khiển P,I,D

+) Có thể tự động đặt lại tham số mặc định của nhà sản xuất

+) Có chế độ dùng điện trở hãm ngoài

+) Có thể tự reset khi đã sửa lỗi

Câu 2: Nêu cách sử dụng biến tần sau1 thời gian cất giữ

+)Thời gian cất giữ dưới 1 năm

Không có điều kiện đặc biệt

+) Thời gian cất giữ 1 đến 2 năm

Cấp nguồn vào biến tần khoảng 1h trước khi sử dụng lệnh chạy

+) Thời gian cất giữ 2 đến 3 năm

Cấp nguồn xoay chiều 25% định mức trong khoảng 30', 50% trong 30' tiếp theo, 75% trong 30' tiếp và 100% trong 30' Tổng thời gian là 2h trước khi cho chạy biến tấn

+) Thời gian cất giữ từ 3 năm trở lên

Cấp nguồn như bước trên tuy nhiên thời gian là 2h cho mỗi bước Tổng thời gian khoảng 8h

Câu 3: Nêu các chỉ dẫn đấu dây biến tần không tiếp đất

Đối với biến tần có đầu ra không tiếp đất cần chú ý một số vấn đề sau:

+) Sử dụng đường dây có trở kháng phù hợp và điện áp đỉnh nhỏ nhất

+) Điện áp nguồn lớn nhất là 500V

+) Thiết bị sẽ không tắt khi xảy ra chạm đất ở đầu vào

+) Thiết bị sẽ tắt với lỗi quá dòng nếu 1 hoặc vài đầu ra có biểu hiện chạm đất

+) Chỉ sử dụng được cho các thiết bị không có bộ lọc

+) Tần số vòng xung điều khiển tối đa 2KHz

+) Khi hoạt động ở tần số trên 40Hz hoặc trong thời gian ngắn trước khi đầy tải biến tần có thể tắt với cảnh báo quá dòng

+) Nên sử dụng thiết bị giám sát chạm đất tại đầu nguồn vào vì chúng có thể xác định được chạm đất ở đầu ra của biến tần

+) Nếu cần thiết có thể sử dụng biến áp có cách điện

Câu 4: Nêu các chỉ dẫn dấu dây biến tần tiếp đất

Cần chắc chắn tằng mọi thiết bị trong tủ điện có chứa biến tần đều được nối đất Dây nối đất cần ngắn, dẫn điện tốt và dày.Điểm nối đất có thể là điểm trung tính của nguồn hình Y Cần chắc chắn rằng mọi thiết bị được nối với biến tần cũng được nối đất cùng với biến tần hoặc nối vào điểm trung tính hình Y Dây dẫn dẹt thích hợp hơn vì chúng có trở kháng thấp ở tần số cao

Điểm chung tính của động cơ được điều khiển bởi biến tần có thể được nối trực tiếp với điểm chung của biến tần (PE)

Sử dụng cáp có bọc tốt nếu có thể Đối với dây không có bọc càng ngắn càng tốt Nếu sử dụng dây cáp có dây bảo vệ khi nối vào đầu điều khiển

Tách cáp điều khiển ra khỏi cáp nguồn nếu có thể

Các công tắc tơ trong tủ điện cần được khử nhiễu Với loại xoay chiều dùng R-C, một chiều dùng diot

Sử dụng cáp có vỏ chống nhiễu hoặc vỏ bọc kim loại cho đấu nối với động

cơ và 2 đầu cảu dây dẫn cần được nối đất

Nếu biến tần sử dụng trong môi trường có nhiều điện từ bộ lọc cần được sử dụng để giảm nhiễu

Câu 5: Nêu các bước cài đặt biến tần

- Xác định các thông số đầu vào

- Đấu nối biến tần theo mục đích sử dụng

- Xác định các chức năng cần điều khiển

- Tìm các hàm điều khiển tương ứng

- Thiết lập các tham số cơ bản của biến tần

-Cài đặt các hàm điều khiển vừa tìm được

Chú ý: Khi biến tần gặp sự cố màn hình hiển thị sẽ nháy mã lỗi, biến tần ngừng hoạt động

Khi biến tần được sử lỗi có thể ấn P 2 lần để reset lỗi hoặc xóa lỗi thông qua đầu vào số

Khi cảnh báo sự số biến tần sẽ nhãy mã cảnh báo tương ứng, thông tin cảnh báo được chứa trong P931

Câu 6: Nêu các bước đấu nối biến tần

Khi tiền hành đấu nối biến tần, nên thực hiện theo trình tự đấu nối mạch công suất trước, đấu nối mạch điều khiển sau

Đấu nối mạch công suất:

Đấu nối mạch điều khiển:

Câu 7: Nêu khái niệm, phân loại biến tần

Biến tần là thiết bị điện sử dụng để biến đổi nguồn điện xoay chiều có tần số

và biên độ xác định sang nguồn điện xoay chiều khác có tần số và biên độ thay đổi được

Phân loại:

a Theo phương pháp biến đổi có:

Biến tần trực tiếp

Biến tần gián tiếp

b Theo nguồn ra có:

Biến tần nguồn dòng

Biến tần nguồn áp

c Theo phương pháp điều khiển có:

Phương pháp điều khiển V/f

Phương pháp điều khiển vector

d Theo nguồn cấp vào có:

Biến tần 1 pha

Biến tần 3 pha

Câu 8: Phân tích cấu trúc biến tần gián tiếp

Các bộ biến tần gián tiếp có sơ đồ như sau:

Gồm 3 khâu : Chỉnh lưu, lọc, nghịch lưu

Chỉnh lưu: để biến đổi nguồn vào xoay chiều thành nguồn ra 1 chiều Chỉnh

lưu có thể không điều chỉnh hoặc có điều chỉnh Với các bộ biến tần công suất nhỏ

sử dụng chỉnh lưu không điều chỉnh vì nếu điều chỉnh điện áp 1 chiều trong một phạm vi rộng sẽ tăng kích thước bộ lọc, giảm hiệu suất bộ biến đổi Với các bộ biến tần công suất lớn thì sử dụng chỉnh lưu bán điều khiển với chức năng bảo vệ cho hệ thống khi bị quá tải

Lọc: san phẳng điện áp 1 chiều sau chỉnh lưu và hập thụ năng lượng năng

lượng tải trả về trong quá trình ngịch lưu Giảm các sóng hài bậc cao sau chỉnh lưu

Nghịch lưu: Biến đổi nguồnvào một chiều thành nguồn điện ra xoay chiều

với biên độ và tần số mong muốn Đối với các biến tần nhỏ thường dùng van bán dẫn là IGBT, đối với các biến tần công suất lớn sử dụng GTO hay tiristor

Câu 3 điểm:

Câu 8: Phân tích và so sánh biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp

Biến tần trực tiếp Biến tần gián tiếp Giồng

nhau

đều biến đổi nguồn vào có điện áp U1tầnsố f1 thành nguồn có điện áp

U2tầnsố f2

Sơ đồ

cấu trúc

Thành

phần

trong

cấu trúc

Biến tần trực tiếp chỉ gồm hai bộ

chỉnh lưu mắc song song ngược

để biến đổi trực tiếp nguồn vào có

điện áp U1tầnsố f1 thành nguồn có

điện áp U2tầnsố f2 Các bộ này

có thể là sơ đồ ba pha có điểm

trung tính, sơ đồ cầu ba pha hay

các bộ chỉnh lưu nhiều pha

Số pha bộ chỉnh lưu càng lớn thì

các thành phần sóng điều hòa bậc

cao càng giảm

Biến tần gián tiếp thông qua khâu trung gian một chiều để biến đổi nguồn vào có điện áp U1tầnsố f1

thành nguồn có điện áp U2tầnsố f2 Chỉnh lưu: để biến đổi nguồn xoay chiều thành nguồn 1 chiều

Lọc: san phẳng điện áp 1 chiều sau chỉnh lưu và hập thụ năng lượng năng lượng tải trả về trong quá trình ngịch lưu

Nghịch lưu: Biến đổi nguồn điện một chiều thành nguồn điện xoay chiều với biên độ và tần số mong muốn

Với biến tần gián tiếp khả năng loại

bỏ thành phần sóng điều hòa bậc cao phụ thuộc vào chất lượng của bộ lọc

Câu 7: a)Nêu phương pháp điều khiển V/F

Đây là phương pháp giữ cho tỉ số V/F = const và bằng giá trị tỉ số này ở định mức nhằm giữ cho dòng điện từ hóa không đổi để giữ từ thông không đổi

Do khi chỉ thay đổi tần số mà giữ nguyên điện áp cung cấp sẽ làm cho mạch

từ của động cơ bị bão hòa Điều này làm tăng dòng từ hóa, méo dạng điện áp và dòng điện cung cấp cho động cơ gây tổn hao lõi từ và tổn hao đồng Ngược lại thì

sẽ làm giảm từ thông dẫn đến giảm momen động cơ

Trong thực tế , ở tần số trung bình và lớn thì momen cực đại của động cơ gần nhưu không đổi Ở tần số thấp thì sẽ dẫn đến sụt áp nhiều ở điện trở stator khi momen tải lớn, dẫn đến E giảm,suy giảm từ thông và momen cực đại

Để bù suy giảm từ thông ở tần số thấp Ta sẽ cấp thêm chô động cơ điện áp

U0 để cung cấp cho động cơ từ thông định mức khi f=0

Phương pháp này khá đơn giản nhưng chất lượng điều khiển không cao và thườn chỉ được sử dụng ở dải công suất thấp

b) Trình bày bộ lọc 1 chiều trong biến tần gián tiếp

Như ta biết hệ số đập mạch của chỉnh lưu phụ thuộc vào số đập mạch và góc điểu khiển  Với một mạch chỉnh lưu không điều khiển xác định hệ số đập mạch

là cố định Trong một số trường hợp đặc biệt là biến tần có hệ số đập mạch của chỉnh lưu là lớn cần đưa thêm mạch lọc một chiều nhằm cải thiện hệ số đập mạch Hiệu quả của khâu lọc được đánh giá bằng hệ số san bằng:

k sb=k dmvao

k dmra

Trong đó:

k sb: hệ số san bằng

k dmra; hệ số đập mạch đầu ra bộ lọc

Ta muốn hệ số đập mạch đầu ra càng nhỏ càng tốt nên hệ số k sb> 1.

Các bộ lọc thông dụng:

a) Bộ lọc điện cảm

b) Bộ lọc điện dung

c) Bộ lọc LC

d) Bộ lọc hình 

Câu 6: a) Nêu phương pháp đk vector

Khi một hệ thống đòi hỏi chất lượng điều chỉnh cao hoặc hệ có công suất lớn thì người ta thường sử dụng phương pháp điều khiển vector để điều khiển các biến tần

Luật điều khiển vector được hình thành và xuất phát dựa trên cơ sở phương pháp điều khiển động cơ điện 1 chiều ở động cơ DC chúng a có 2 thành phần dòng điện độc lập tham gia vào điều chỉnh tốc độ cũng như momen của động cơ DC Đó

là thành phần dòng điện kích từ và dòng điện phần ứng việc điều chỉnh 2 dòng điện này diễn ra 1 cách độc lập và hoàn toàn cách li, nên việc dk động cơ DC dễ dàng hơn động cơ không đồng bộ Cuối cùng thì luật điều khiển vector cũng ra đời dựa trên tư tưởng đó Phương pháp điều khiển vector ra đời với mục đích tách biệt dòng điện xoay chiều 3 pha chạy trong cuộn dây stator của động cơ thành 2 thành phần dòng điện là thành phần dòng tạo từ thông và thành phần dòng tạo momen quay

Theo phương pháp này người ta xây dựng được mối quan hệ giữa từ thông

và momen phụ thuộc vào dòng điện stator như sau:

¿ L m

1+ p T r i sd

m=3

2

L m

L r p c❑rd i sq

Như vậy thì từ thông  chỉ phụ thuộc vào dòng i sd, vậy thì ta chỉ cần điều khiển thành phần dòng i sd để áp đặt nhanh từ thông  thì ta có thể điều chỉnh được momen quay m từ đó có thể điều khiển được tốc độ quay của động cơ

Đến lúc này ta có thể mô tả động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha tương

tự như động cơ 1 chiều, từ đó cho phép ta xây dựng thuật toán điều khiển động cơ

3 pha giống như động cơ 1 chiều

b) Trình bày bộ lọc dùng phần tử tụ điện trong biến tần

tụ điện có điện dung C dược mắc song song với tải:

Với nguồn 1 chiều tụ C không gây ảnh hưởng Với nguồn xoay chiều khi X c

càng nhỏ hơn R t thì dòng điện xoay chiều càng bị hút đi qua tụ điện, ít đi qua tải tức là hiệu quả lọc sẽ càng tốt

Các tính giá trị điện dung của tụ điện C cần mắc vào :

m dm ω R t k dmra

m dm: số đập mạch

R t: trở kháng tải

k dmra: hệ số đập mạch sau bộ lọc mong muốn.

: tần số góc

Lọc bằng điện dung phù hợp với các tải công suất nhỏ vì với tải công suất lớn khi R t càng nhỏ thì để hiệu quả lọc tốt cần yêu cầu tụ C càng lớn

Câu 5: a) Nêu phương pháp điều chế PWM

Thiết bị biến tần theo phương pháp tạo xung thông thường chỉ tạo được điện

áp hình sin, chữ nhật hoặc gần chữ nhật, chứa nhiều sóng hài Muốn giảm sóng hài thì ta dùng các bộ lọc như vậy sẽ tăng trọng lượng và giá thành của biến tần

Vì vậy phương pháp phổ biến nhất hiện này là tăng tần số đóng cắt của các van động lực trong 1 chu kỳ theo những quay luật nhất định để vừa điều chỉnh được điện áp vừa loại trừ cá sóng hài bậc cao Đây chính là phương pháp điều chế PWM

Nội dung của phương pháp là:

+) Tạo ra 1 sóng hình sin u m gọi là sóng điều biến, có tần số bằng tần số mong muốn

+) Tạo ra 1 sóng dạng tam giã, biên độ cố định u p, gọi là sóng mang, có tần số lớn hơn nhiều tần số của sóng điều biến

+) Dùng khâu so sánh để so sánh u m và u p các giao điểm của hai sóng này xác định khoảng tác độn của xung điều khiển tiristor hoặc transitor công suất

Điều biến độ rộng xung được chia thành 2 loại:

Điều biến độ rộng xung dơn cực

Điều biến độ rộng xung lưỡng cực

Tỉ số giữa biên độ sóng điều biến và biên độ sóng mang là M: tỉ số điều biến

Điều chỉnh biên độ sóng điều biến cũng chính là điều chỉnh độ rộng xung, điều chỉnh điện áp tải

Khi M=1 điện áp ra tải có biên độ lớn nhất muốn giảm nhỏ điện áp ra ta giảm nhỏ biên độ sóng điều biến

b) Trình bày cấu trúc biến tần gián tiếp

Các bộ biến tần gián tiếp gồm 3 khâu cơ bản: chỉnh lưu (CL), lọc (L),

nghịch lưu (NL)

Trong đó:

CL: khâu chỉnh lưu biến đổi điện áp xoay chiều thành nguồn một chiều

L: bộ Lọc để san bằng điện áp sau chỉnh lưu và nhận công suất phản kháng từ tải trả về lưới

NL: khâu nghịch lưu biến đổi nguồn một chiều thành nguồn xoay chiều với biến

độ và tần số mong muốn

Câu 4: a) Trình bày phương pháp điều chế PWM lưỡng cực

Phương pháp điều chế PWM lưỡng cực là phương pháp điều khiển các van công suất đóng cắt nhiều hơn trong 1 chu kỳ điện áp tải dẫn đến tổn thất trên van

sẽ tăng

Tần số đống cắt các van càng lớn thì dòng điện qua tải càng gần hình sin Chu kỳ điện áp và dòng điện trên tải đúng bằng chu kỳ của sóng điều biến Thay đổi biên độ sóng điều biến sẽ thay đổi được điện áp trên tải

b) Trình bày khâu nghịch lưu trong biến tần gián tiếp

Nghịch lưu là quá trình biến đổi nguồn điện một chiều thành nguồn điện xoay chiều có tần số và điện áp ra có thể thay đổi được

Phân loại:

o Dựa theo sơ đồ thì có nghịch lưu 1 pha và nghịch lưu 3 pha

o Dựa theo năng lượng được biến đổi có nghịch lưu áp, dòng, cộng hưởng

o Dựa theo phương pháp điều khiển có nghịc lưu xung vuông, PWM, vector

Trong mỗi bộ biến tần gián tiếp có 1 cấu trúc nghịch lưu xác định nhưng thường có nhiều phương pháp điều khiển khác nhau tùy thuộc vào đối tượng điều khiển

Câu 3: a) Phân loại biến tần gián tiếp

Biến tần gián tiếp được phân thành 3 loại chính tùy thuộc vào bộ chỉnh lưu

và nghịch lưu:

 Biến tần nghịch lưu nguồn áp dạng xung vuông và bộ chỉnh lưu điều khiển:

Điện áp chỉnh lưu nhờ bộ chỉnh lưu có điều khiển bằng thyristor hoặc IGBT

Bộ nghịch lưu có chức năng điều chỉnh tần số động cơ Dạng điện áp có dạng xung vuông

 Biến tần nghịch lưu nguồn áp điều biến độ rộng xung với bộ chỉnh lưu diode:

Điện áp 1 chiều có trị số không đổi được lọc nhờ tụ điện có trị số lớn

Điện áp và tần số được điều chỉnh nhờ bộ nghịch lưu điều biến độ rộng xung (PWM)

 Biến tần nghịch lưu dòng điện và chỉnh lưu điều khiển dùng thyristor:

Nguồn 1 chiều được cung cấp cho mạch nghịch lưu là nguồn dòng với bộ lọc là cuộn kháng đủ lớn

b) Nêu và phân tích nghịch lưu áp 1 pha

Nghịch lưu áp 1 pha là thiết bị biến đổi nguồn áp 1 chiều thành nguồn áp xoay chiều với tần số tùy ý

Van được sử dụng chủ yếu là IGBT và GTO có công suất lớn, kích thước gọn nhẹ

Cấu tạo:

Sơ đồ nghịch lưu áp gồm 4 van động lực chủ yếu là Q1,Q2, Q3, Q4 và các diode D1, D2, D3, D4 dùng để trả công suất phản kháng của tải về lưới tránh quá áp trên tải

Tụ C được mắc song song với tải

Nguyên lý làm việc:

Ở nửa chu kỳ đầu, cặp van Q1,Q3 dẫn điệ, tụ tải được nối vào nguồn Do nguồn áp nên điện áp tải U1=E Tại thời điểm θ2, Q1,Q3 khóa, Q2,Q4 mở Tải sẽ được đấu vào nguồn theo chiều ngược lại Do tải mang tính trở cảm nên dòng vẫn giữ nguyên hướng cũ, mà Q1,Q3 khóa nên dòng điện phải khép mạch qua D1, D3 Sức điện động cảm ứng trên tải sẽ trở thành nguồn năng lượng thông quá D1, D3 về nguồn

Câu 2: a) Trình bày khâu chỉnh lưu trong biến tần gián tiếp

Chỉnh lưu trong biến tần thường dùng loại chỉnh lưu cầu 1 pha đối với nguồn cấp xoay chiều 1 pha và chỉnh lưu cầu 3 pha với nguồn cấp xoay chiều 3 pha Chỉnh lưu có 2 dạng cơ bản:

 Chỉnh lưu không điều khiển:

Là mạch chỉnh lưu dùng diode, có cấu trúc đơn giản, giá thành thấp, phổ biến Biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển chỉ cho phép dòng năng lượng từ lưới tới tải và không có khả năng hãm tái sinh

 Chỉnh lưu có điều khiển:

Mạch chỉnh lưu sử dụng van thyristor, IGBT, bộ điều khiển phức tạp hơn, giá thành cao Biến tần sử dụng cấu trúc này có khả năng điều khiển dòng năng lượng theo chiều Còn cho phép hệ truyền động đáp ứng nhanh hơn, năng lượng được sử dụng tối ưu

Chỉnh lưu có điều khiển tham số cơ bản dùng để đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản nhất của 1 mạch chỉnh lưu:

U d , I d: điện áp và dòng điện 1 chiều sau chỉnh lưu

P d : công suất 1 chiều mà tải nhận được từ mạch chỉnh lưu

I tbv: dòng trung bình qua van

K sd , K dm: hệ số sử dụng biến áp và hệ số đập mạch của điện áp

b) Trình bày các cổng vào ra trong biến tần : hãng delta

+) 1 đầu vào tương tự: AVI

+) 4 đầu vào số: M0M3

+) 1 cổng truyền thông nối tiếp

+) Cổng ghép nối với điện trở hàm bên ngoài

+) 2 relay có thể lập trình ( đầu ra số)

+) Nguồn 10V cấp cho đầu vào tương tự

Câu 1: a) Trình bày các cổng vào ra trong biến tần MMV