các bộ biến tần dùng van bán dẫn công suất

Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất 1.1 Nguyên tắc chung biến tần dùng van bán dẫn công suất Phân loại biến đổi tính chất chúng Bộ biến tần công suất có nhiệm vụ biến đổi điện áp lới (1 hay pha) với tần số công nghiệp (ở số trờng hợp điện áp mạng hay nguồn độc lập tần số cao) thành điện áp (hoặc dòng điện) biến đổi nhiều pha (thờng pha trờng hợp đặc biệt một, hai hay nhiều pha) có biên độ, tần số số pha thay đổi đợc phạm vi cho phép Tần số thông số thời gian điện áp xoay chiều, đợc xác định theo chất khoảng thời gian mà qua biến đổi đợc tín hiệu điện áp Chính nhờ biểu tần số mà nguyên tắc chung biến đổi tần số dùng van bán dẫn công suất điều khiển hoàn toàn hay không hoàn toàn tranzito hay tiristo (gọi van bán dẫn) Thực chất nguyên tắc việc tổ chức mối liên kết phần tử chủ yếu cuả biến đổi đóng cắt chúng quy luật (thuật toán) theo hàm thời gian để điều chỉnh dòng lợng đầu biến đổi (tới phụ tải) với tần số mong muốn, biến đổi trị số trung bình điện áp (dòng điện) đầu biến đổi đây, trị số trung bình đợc giữ theo nửa chu kỳ điện áp (dòng điện) đầu khoảng thời gian nhỏ [20] Các trình đóng mở van bán dẫn công suất xảy với thông dòng từ nhánh van cung cấp tới nhánh khác hay tới van khác đợc gọi chuyển mạch dòng điện Thuật ngữ "chuyển mạch" đợc dùng để trình nói thiết bị biến đổi nối kết Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất với mạng điện xoay chiều (trong chỉnh lu, nghịch lu phụ thuộc v.v) Khái niệm chuyển mạch thiết bị nghịch lu độc lập đồng với khái niệm khoá van bán dẫn [1] Các biến đổi tần số dùng tiristo chia thành loại theo phơng pháp chuyển mạch dòng điện tiristo: 1- Bộ biến tần dùng tiristo với chuyển mạch tự nhiên 2- Bộ biến tần dùng tiristo với chuyển mạch (chuyển mạch nhân tạo chuyển mạch cỡng bức) 3- Bộ biến tần dùng tiristo với chuyển mạch hỗn hợp Mặt khác, tuỳ theo cách liên hệ phụ tải với lợng nguồn, xác theo kiểu biến đổi trung gian điện áp sơ cấp (điện áp lới), ngời ta chia loại biến đổi tần số dùng tiristo 1- Các biến tần có khâu trung gian dòng điện chiều (Các biến đổi tần số kiểu nghịch lu) 2- Các biến tần trực tiếp (không có khâu trung gian dòng điện chiều mạch vòng khác) 3- Các biến tần có khâu trung gian dòng điện xoay chiều tần số cao Bộ biến đổi tần số dùng tiristo có khâu trung gian dòng điện chiều (hình - PL1) việc biến đổi điện áp (năng lợng) lới cung cấp đợc thực hai lần Đầu tiên, điện áp xoay chiều đợc nắn nhờ chỉnh lu CL thành điện áp chiều, sau điện áp chiều nhờ nghịch lu NL đợc biến đổi thành điện áp xoay chiều Bộ nghịch lu độc lập hay phụ thuộc tuỳ theo phụ tải mạng tiêu thụ với tần số ấn định Giữa chỉnh lu nghịch lu thờng lọc L để san đập mạch điện áp hay dòng điện chỉnh lu Bộ chỉnh lu nghịch lu làm việc độc lập với thực chuyển mạch tự nhiên hay nhân tạo Tuỳ theo kiểu chuyển Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất mạch quan niệm biến đổi tần số dùng tiristo gồm nhóm: 1- Các biến đổi tần số với chuyển mạch hỗn hợp (chẳng hạn biến đổi đảo chiều dùng nghịch lu phụ thuộc với chuyển mạch tự nhiên, nghịch lu độc lập, dùng chuyển mạch nhân tạo) 2- Các biến đổi tần số với chuyển mạch tự nhiên hoàn toàn (chẳng hạn trờng hợp thiết bị điện chiều có vành góp, động đồng làm việc chế độ bù với dạng phụ tải khác có hệ số công suất cao trờng hợp truyền động điện nối tầng van không đồng bộ, biến đổi tần số quay dùng chỉnh lu có điều khiển hay điều khiển nghịch lu phụ thuộc v.v ) 3- Các biến đổi tần số với chuyển mạch nhân tạo hoàn toàn Khi chỉnh lu nghịch lu đợc thực chuyển mạch nhân tạo [20] Ưu điểm biến đổi tần số dùng tiristo có khâu trung gian dòng điện chiều nhận đợc đầu nhờ nghịch lu độc lập, tần số thay đổi đợc dải rộng, không phụ thuộc vào tần số nguồn cung cấp Nhợc điểm biến đổi loại việc biến đổi lợng hai lần nên làm giảm hiệu suất biến đổi làm tăng kích thớc, khối lợng Các biến đổi tần số trực tiếp đợc xây dựng sở chỉnh lu đảo chiều có điều khiển (bộ biến đổi pha, nhiều pha, có điểm trung tính sơ đồ cầu), (hình 2a - PL1) biến tần dùng tiristo loại việc chỉnh lu điện áp xoay chiều nguồn lợng việc biến đổi điện áp chỉnh lu thành điện áp xoay chiều có tần số yêu cầu đợc kết hợp thiết bị mà Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất xảy trình biến đổi lợng lần nên hiệu suất biến đổi tần số loại cao, khối lợng kích thớc chúng nhỏ Trên hình 2a - PL1 giới thiệu sơ đồ nguyên lý mạch lực biến tần trực tiếp dùng tiristo pha - pha sở sơ đồ chỉnh lu đảo chiều ba pha có điểm trung tính Dạng điện áp cửa biến tần trực tiếp (hình 2b - PL1) phụ thuộc vào số pha độ đập mạch điện áp chỉnh lu, số pha lới, tần số điện áp ra, quy luật điều khiển góc mở tiristo hàng loạt hệ số khác Khi thuật toán điều khiển tiristo xác định tạo khả trao đổi lợng linh hoạt phụ tải với nguồn khả chuyển giao lợng từ phụ tải lới Đây u điểm quan trọng biến tần trực tiếp, đặc biệt trờng hợp cung cấp cho động điện xoay chiều Nhợc điểm biến tần trực tiếp dùng tiristo là: hệ số công suất phía nguồn cung cấp thấp, tồn tỷ lệ lớn sóng hài bậc cao điện áp ra, hệ thống điều khiển phức tạp bị giới hạn giá trị lớn tần số đầu Tần số lớn biến tần trực tiếp thờng thấp tần số lới, số pha m1 mạch lực biến tần phía nguồn cung cấp tần số thấp nhiêu Để có tần số f2 = 50 Hz cần phải nâng cao tần số nguồn cung cấp lên 150 ữ 200 Hz tăng số pha m1 lên đến 24 pha Điều không dễ dàng việc biến đổi lợng bổ xung tần số nguồn cung cấp tiêu chuẩn làm giảm đáng kể tiêu kinh tế, kỹ thuật, làm giảm tính u việt biến tần trực tiếp dùng tiristo [1] Nh biến tần trực tiếp dùng tiristo đợc xây dựng sở chỉnh lu có điều khiển Sự chuyển mạch van bán dẫn công suất thờng đợc thực nhờ điện áp lới mà đặc trng tiêu biểu cho biến tần loại chuyển mạch tự nhiên, nhng có biến tần Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất trực tiếp dùng chuyển mạch Sử dụng chuyển mạch biến tần loại cho phép làm tăng đáng kể giá trị lớn tần số đầu mở rộng khả sử dụng chúng Bộ biến tần dùng tiristo có khâu trung gian dòng điện xoay chiều pha tần số cao (hình - PL1) Để nhận đợc tần số 50 Hz cửa biến tần tiristo tần số điện áp khâu trung gian dòng điện xoay chiều không đợc nhỏ 450 Hz Bộ biến tần với khâu trung gian dòng điện pha có chuyển mạch hỗn hợp: khâu trung gian dòng điện pha làm việc tơng tự nh nghịch lu song song dùng chuyển mạch ngoài, khâu biến đổi dòng điện pha thành ba pha với tần số điều chỉnh đợc, dùng chuyển mạch tự nhiên nhờ điện áp khâu trung gian dòng điện xoay chiều tần số cao Bộ biến tần loại dẫn dòng hai phía, đảm bảo trao đổi lợng phản kháng nguồn phụ tải, đồng thời làm việc chế độ máy phát động điện, trả lại lợng tác dụng lới cung cấp Giá trị cực đại tần số biến tần tiristo đợc giới hạn giá trị tần số điện áp khâu trung gian dòng điện pha thờng vào khoảng 50 ữ 60 Hz, nhng nguyên tắc đạt giá trị lớn [20] Bộ biến tần tiristo có khâu trung gian dòng điện xoay chiều tần số cao sử dụng nhiều sơ đồ phức tạp, đợc xây dựng sở chỉnh lu hình tia ba pha chỉnh lu đảo chiều dùng sơ đồ cầu ba pha việc biến đổi điện áp tần số cao thành điện áp có tần số thấp điều chỉnh đợc, thờng đợc thực nhờ biến tần trực tiếp pha - pha dùng chuyển mạch tự nhiên Những biến đổi loại không mang lại ứng dụng thực tiễn truyền động điện sơ đồ mạch lực hệ thống điều khiển phức tạp [18] Sự phân loại biến tần tiristo đợc nh hình -PL1 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất 1.2 Các nguyên tắc biến đổi dòng điện chiều thành xoay chiều biến đổi dùng van bán dẫn Các nghịch lu tính chất chúng Phần quan trọng cấu thành biến tần tiristo có khâu trung gian dòng điện chiều với chỉnh lu nghịch lu Nghịch lu trình biến đổi dòng điện chiều thành xoay chiều Đó trình truyền lợng điện từ mạch chiều sang mạch xoay chiều nhờ khoá điều khiển (tiristo hay tranzito) Thiết bị thực trình đợc gọi nghịch lu Các nghịch lu thờng đợc chia theo loại phụ tải theo tơng quan công suất chuyển mạch mạch tiêu thụ độc lập hay phụ thuộc Nghịch lu độc lập nghịch lu làm việc với tải độc lập, không chứa sẵn nguồn lợng tác dụng, có điện áp tần số với đầu nghịch lu Vì tần số, dạng điện áp đợc xác định chế độ làm việc nghịch lu tuỳ thuộc mức độ ảnh hởng chế độ làm việc đến thông số đầu nghịch lu Nghịch lu phụ thuộc nghịch lu trả lại lợng cho lới điện xoay chiều có điện áp, tần số cố định công suất tác dụng lớn đáng kể so với công suất mà nghịch lu trả lại Khi thông số điện áp, tần số đầu nghịch lu phụ thuộc không ảnh hởng đến chế độ làm việc nó; thông số hoàn toàn đợc xác định lới mà nghịch lu trả lợng lại [20] Tất nghịch lu (độc lập phụ thuộc) tuỳ theo kiểu chuyển mạch đợc chia thành hai nhóm: - Các nghịch lu với chuyển mạch tự nhiên - Các nghịch lu với chuyển mạch cỡng Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất Nghịch lu phụ thuộc đợc đặc trng chuyển mạch tự nhiên tiristo (điều không ngoại trừ áp dụng chuyển mạch cỡng bức); hệ thống điều khiển tiristo nghịch lu thờng phụ thuộc (đợc đồng hoá) nh chỉnh lu Nghịch lu độc lập đợc đặc trng chuyển mạch cỡng việc điều khiển tiristo hay tranzito từ bên (không phụ thuộc mạng cung cấp lẫn tải tiêu thụ) Nhng nghịch lu độc lập có chế độ làm việc với chuyển mạch tự nhiên cho tiristo (khi làm việc với động đồng bù, phụ tải điện dung v.v ) Chẳng hạn, máy điện chiều có vành góp, việc chuyển mạch tiristo nghịch lu phụ thuộc vào vị trí góc tốc độ góc rô to động cơ, nghĩa hệ thống điều khiển nghịch lu cần phải đợc đồng hoá bị phụ thuộc vào vị trí rô to Tuy nhiên, điều nằy nghĩa biến nghịch lu độc lập thành nghịch lu phụ thuộc, việc xác định nghịch lu độc lập dựa sở tần số, biên độ điện áp, dạng điện áp đầu chế độ làm việc nghịch lu có phụ thuộc vào lợng tác dụng nh tần số nguồn cung cấp hay không [1] Do tính độc lập chế độ làm việc nguồn điện chiều trì nghiêm ngặt trình điện từ nghịch lu độc lập, ngời ta chia thành nghịch lu độc lập nguồn điện áp nghịch lu độc lập nguồn dòng điện Nghịch lu độc lập nguồn điện áp nghịch lu mà dạng điện áp đầu đợc xác định việc đóng, ngắt tiristo (hay tranzito) nghịch lu, dạng dòng điện phụ thuộc vào tính chất phụ tải Khi nghịch lu độc lập nguồn điện áp làm việc với tải phản kháng cần phải đảm bảo khả trao đổi lợng phản kháng tải nguồn điện áp chiều Tụ điện có dung lợng đủ lớn đấu song song đầu vào nghịch lu độc lập nguồn điện áp, sơ đồ van đấu song song Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất ngợc với nghịch lu độc lập nguồn điện áp đợc gọi chỉnh lu ngợc Điều cho phép dòng điện chảy mạch tải lệch pha so với điện áp tải Trên hình 5.a,b - PL1 trình bày sơ đồ nghịch lu độc lập nguồn điện áp pha dùng tiristo điều khiển hoàn toàn dạng điện áp tải điện cảm tác dụng nh dòng điện qua tải Nghịch lu độc lập nguồn dòng điện nghịch lu mà dạng dòng điện đầu đợc xác định chuyển mạch dòng điện tiristo hay tranzito nghịch lu, dạng điện áp phụ thuộc vào tính chất phụ tải Việc đa chỉnh lu điều khiển vào chế độ nguồn dòng điện điều chỉnh đợc làm việc với nghịch lu độc lập nguồn dòng điện đợc thực cách đấu thêm cuộn kháng san có điện cảm lớn đầu vào dùng khâu phản hồi âm dòng điện chỉnh lu điều khiển sử dụng cuộn kháng san có giá trị điện cảm đủ để san đập mạch dòng điện chỉnh lu Trên hình 5c,d - PL1 trình bày sơ đồ nghịch lu độc lập pha nguồn dòng điện dùng tiristo điều khiển hoàn toàn dạng dòng điện tải có tính chất dung kháng với điện áp đầu Nghịch lu điện áp làm việc với tải có tính chất dung kháng, điện áp tăng vọt đầu nghịch lu độc lập nguồn điện áp (lúc thay đổi cực tính điện áp tải) làm xuất dòng điện xung lớn (về lý thuyết vô cùng) Khi làm việc với tải có tính chất cảm kháng hay động điện xoay chiều, đặc tính nghịch lu độc lập nguồn điện áp gần đạt đến đặc tính lý tởng Nghịch lu độc lập nguồn điện áp dùng tiristo có khả làm việc với phụ tải dung kháng (dòng điện vợt pha trớc điện áp), chẳng hạn động điện chiều vành góp Trong trờng hợp này, có tăng vọt dòng điện việc chuyển mạch dòng điện van giới 10 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất hạn thông số phụ tải tuỳ theo tốc độ tăng trởng dòng điện tiristo Sự làm việc tin cậy nghịch lu độc lập nguồn điện áp đạt đợc trờng hợp dùng chuyển mạch cỡng Nghịch lu độc lập nguồn dòng điện làm việc với tải cảm kháng, dòng điện đột biến đầu (thời điểm thay đổi cực tính điện áp tải làm hở mạch nguồn dòng điện) làm xuất điện áp lớn giới hạn cho phép Nghịch lu độc lập nguồn dòng điện gần đạt đến nghịch lu dòng điện lý tởng làm việc với tải có tính chất dung kháng hay với tải có hệ số công suất góc vợt trớc Nghịch lu độc lập nguồn dòng điện cho phép làm việc với tải có tính chất cảm kháng hay động điện xoay chiều nhng trờng hợp cần phải hạn chế điện áp chuyển mạch tốc độ tăng trởng dòng điện thay đổi cực tính phải có biện pháp đặc biệt để dập tắt trả lại lợng phản kháng tích luỹ tải cho nguồn cung cấp Khả làm việc với tải có hệ số công suất góc vợt trớc làm cho nghịch lu độc lập nguồn dòng điện có u việt nhờ việc sử dụng tính chất chuyển mạch tự nhiên [1] Nghịch lu độc lập nguồn điện áp đợc đặc trng đơn trị với phụ thuộc điện áp đầu vào điện áp đầu vào thực không phụ thuộc vào thay đổi phụ tải hệ số công suất Đó u điểm bật nghịch lu độc lập nguồn điện áp làm việc với động điện xoay chiều làm cho việc sử dụng biến tần tiristo dùng nghịch lu độc lập nguồn điện áp tốt hệ thống hở điều khiển tốc độ động điện xoay chiều cung cấp cho nhóm động Khi chuyển động đợc cấp từ biến tần tiristo dùng nghịch lu độc lập nguồn điện áp, sang chế độ máy phát, chiều dòng điện đầu vào nghịch lu độc lập nguồn điện áp thay đổi (nếu đầu chỉnh lu ngợc đợc nối với đầu vào nghịch lu độc lập nguồn điện áp), nhng 11 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất không làm thay đổi cực tính điện áp khâu dòng điện chiều Tuy nhiên dòng điện qua chỉnh lu cấp cho nghịch lu không biến đổi chiều Do thực việc truyền lợng có vào mạng, lợng đợc tạo máy điện xoay chiều đợc tích luỹ vào khâu dòng điện chiều, lọc dùng tụ điện [19] Nhợc điểm biến tần tiristo dùng nghịch lu độc lập nguồn điện áp là: - Công suất lắp đặt lớn tơng ứng khối lợng kích thớc tụ điện lọc đầu vào nghịch lu điện áp độc lập tơng ứng lớn - Cần phải áp dụng sơ đồ biến tần tiristo có nghịch lu phụ thuộc bổ xung đấu song song ngợc với chỉnh lu trờng hợp cần thu hồi lợng tác dụng lới - Số lợng ốt tiristo mạch lực lớn, có mặt nghịch lu phụ thuộc - Trong trờng hợp lắp đặt mạch lực lọc dòng điện chiều có quán tính điều chỉnh điện áp (sức ỳ) phơng pháp điều chỉnh biên độ có khả phát sinh tự dao động hệ thống hở biến đổi - động Sự phụ thuộc đơn trị dòng điện đầu vào dòng điện đầu vào phụ thuộc điện áp đầu vào tổng trở hệ số công suất tải nhợc điểm nghịch lu độc lập nguồn dòng điện Hạn chế tồn điều chỉnh truyền động điện hệ thống hở sử dụng phơng pháp điều chỉnh tần số [5] Để điều chỉnh truyền động điện ngời ta sử dụng nhiều loại nghịch lu độc lập nguồn dòng điện có tụ điện chuyển mạch cách ly với phụ tải Điện dung tụ điện bé không cần phải thay đổi điều chỉnh tần số nghịch lu phạm vi rộng 12 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất Hình Đồ thị điện áp dòng điện biến tần trực tiếp đờng cong điện áp đầu có dạng bậc thang a) đầu ra; b) đầu vào Hình Các thành phần công suất toàn phần hệ số công suất biến tần trực tiếp có đầu ba pha dạng đờng cong điện áp đầu bậc thang 21 = 300 (Trong dấu ngoặc giá trị à) 139 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất Hình Sự phụ thuộc P*, Q* S* vào 21 biến tần trực tiếp có đầu ba pha dạng đờng cong điện áp đầu bậc thang Hình Sự phụ thuộc kM, kfI, kđb ksd vào 21 biến tần trực tiếp có đầu ba pha dạng đờng cong điện áp đầu bậc thang 140 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất Hình Đồ thị điện áp dòng điện biến tần trực tiếp có đầu ba pha dạng đờng cong điện áp đầu hình sin Hình Các thành phần công suất toàn phần hệ số công suất biến tần trực tiếp có đầu ba pha 141 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất dạng đờng cong điện áp đầu hình sin 21 = 300 Hình Sự phụ thuộc P*, Q* S* vào 21 biến tần trực tiếp có đầu ba pha dạng đờng cong điện áp đầu hình sin Hình Sự phụ thuộc kfI, kM, kđbQ vào 21 biến tần trực tiếp có đầu ba pha dạng đờng cong điện áp đầu hình sin a) kfI; b) kM kđbQ Hình 10 Hệ số công suất biến tần trực tiếp bù công suất phản kháng trung bình Khi dạng đờng cong điện áp đầu bậc thang 142 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất Khi dạng đờng cong điện áp đầu hình sin Hình 11 Công suất bù tơng đối để bù công suất phản kháng trung bình mà biến tần trực tiếp tiêu thụ Hình 12 Sơ đồ biến tần trực tiếp có hai nhóm tiristo nhánh 143 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất Hình 13 Đồ thị thay đổi công suất phản kháng biến tần trực tiếp điều khiển nhóm tiristo nửa chu kỳ tần số đầu Hình 14 Đồ thị thay đổi góc mở tiristo biến tần trực tiếp điều khiển nhóm tiristo chu kỳ tần số đầu Hình 15 Sự phụ thuộc giá trị công suất phản kháng trung bình mà biến tần trực tiếp đòi hỏi điều khiển tuần tự, vào giá trị tơng đối điện áp đầu 144 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất Hình 16 Sự méo dạng đờng cong điện áp cung cấp đợc quy định trình chuyển mạch sơ đồ van a) Sóng điện áp không tải b) Dòng điện c) Điện áp đầu vào sơ đồ van d) Sự suy giảm điện áp Hình 17 Sự phụ thuộc hệ số méo hình sin điện áp đầu vào biến tần trực tiếp vào Hình 18 Sơ đồ thay biến tần trực tiếp có tụ điện bù a) Đối với sóng dòng điện b, c) Đối với sóng hài bậc cao dòng điện 145 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất Hình 19 Sự phụ thuộc trở kháng mạch biến tần trực tiếp có tụ điện bù đầu vào vào bậc sóng hài Hình 20 Cấu trúc Matrix Converter Hình 21 Mô hình MC ba pha, tải R-L đấu tam giác 146 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất Hình 22 Hệ thống dòng ba pha đầu MC (Ia, Ib, Ic), dòng điện điện áp đầu vào (UA; IA) 147 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất Hình 23 Điện áp đầu MC (U0a), điện áp dây (Uab) dòng tải (IlA) q=0,3; f0=30Hz Hình 24 Điện áp đầu MC (U0a), điện áp dây (Uab) dòng tải (IlA) q=0,866; f0=30Hz 148 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất Phụ lục Các bảng số liệu Bảng Các kết hợp điện áp điều chế đợc điều chế TT Điện áp điều chế Điện áp đợc điều chế Hình sin Hình sin Tam giác đồng dạng Hình sin Hình chữ nhật Hình sin Hình sin Răng ca Tam giác đồng dạng Răng ca Hình chữ nhật Răng ca Bảng Giá trị tuyệt đối lớn thông số thay đổi H từ đến 2/m1 Ký T Thông số T à=1,0 à=0,8 =2 à=1,0 Th.số Độ lệch thành phần hiệu =1* hình sin sóng điện áp van so b1+ =4 =3* à=0,8 à=1,0 à=0,8 à=1,0 0,0001 m1 = 0,2692 0,1923 0,1250 0,0640 0,0499 0,0128 a1+ a1 0,2663 0,1588 0,1250 0,0640 0,0356 0,0118 a0+ a0 0,1250 0,0640 0,0395 0,0123 0,0013 b1 à=0,8 < 0,0001 với Thành phần cosin sóng nhóm < < 0,0001 0,0001 0,0050 0,0005 van Thành phần điện áp chiều nhóm van 149 < 0,0001 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất Ký T Thông số T hiệu =1* à=1,0 à=0,8 =2 à=1,0 à=0,8 Th.số à=1,0 à=0,8 à=1,0 à=0,8 < < < < 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 < < < < 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 m1 = Độ lệch thành phần hình sin sóng b1tb =4 =3* 0,0714 0,0178 0,1250 0,0640 a1tb 0,0714 0,0178 0,1250 0,0640 a0tb 0,1250 0,0640 < < < < < < 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 b1cb 0,3956 0,3472 0,0898 0,0256 a1cb 0,4816 0,3916 0,0712 0,0236 a1cb 0,0510 0,0011 đờng cong điện áp đầu so với Thành phần cosin sóng đờng cong điện áp đầu Thành phần chiều đờng cong điện áp đầu Thành phần hình sin điện áp cân < < 0,0001 0,0001 < < 0,0001 0,0001 sóng Thành phần cosin điện áp cân sóng < < 0,0001 0,0001 0,0790 0,0246 < < 0,0001 0,0001 0,0100 0,0010 Thành phần chiều điện áp cân Ký T Thông số T à=1,0 à=0,8 =2 à=1,0 Th.số Độ lệch thành phần hiệu =1* hình sin sóng điện áp van so b1+ 0,0026 < 0,0001 =4 =3* à=0,8 à=1,0 à=0,8 à=0,8 m1 = 0,1303 0,0558 0,0714 0,0187 0,0296 0,0036 a1+ a1 0,1232 0,0600 0,0714 0,0187 0,0223 0,0033 a0+ a0 0,0714 0,0187 0,0255 0,0035 0,0009 b1 à=1,0 < < 0,0001 0,0001 với Thành phần cosin sóng nhóm < < 0,0001 0,0001 van Thành phần điện áp chiều nhóm van 150 < 0,0001 0,0039 < 0,0001 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất Ký T Thông số T hiệu =1* à=1,0 à=0,8 =2 à=1,0 à=0,8 Th.số b1tb à=1,0 à=0,8 à=1,0 à=0,8 < < < < 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 < < < < 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 m1 = Độ lệch thành phần hình sin sóng =4 =3* 0,0385 0,0026 0,0714 0,0187 a1tb 0,0385 0,0026 0,0714 0,0187 a0tb 0,0714 0,0187 < < < < < < 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 b1cb 0,1837 0,1064 0,0592 0,0072 a1cb 0,2464 0,1200 0,0446 0,0066 a1cb 0,0294 0,0009 đờng cong điện áp đầu so với Thành phần cosin sóng đờng cong điện áp đầu Thành phần chiều đờng cong điện áp đầu Thành phần hình sin điện áp cân < < 0,0001 0,0001 < < 0,0001 0,0001 sóng Thành phần cosin điện áp cân sóng < < 0,0001 0,0001 0,0510 0,0070 < < 0,0001 0,0001 0,0078 0,0002 Thành phần chiều điện áp cân Ký T Thông số hiệu Th.số T =1* à=1,0 à=0,8 0,0018 =2 à=1,0 < 0,0001 =4 =3* à=0,8 à=1,0 à=0,8 à=1,0 à=0,8 < < 0,0001 0,0001 m1 = 12 Độ lệch thành phần hình sin sóng điện áp van so b1+ b1 0,0640 0,0092 0,0385 0,0026 0,0174 0,0004 0,0716 0,0099 0,0385 0,0026 0,0126 0,0004 0,0385 0,0026 0,0147 0,0004 0,0006 với Thành phần cosin sóng nhóm van Thành phần điện áp chiều nhóm van a1+ a1 a0+ a0 151 < 0,0001 < < 0,0001 0,0001 0,0025 < 0,0001 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất Ký T =1* hiệu Thông số à=1,0 Th.số T =2 à=0,8 à=1,0 =4 =3* à=0,8 à=1,0 à=0,8 à=1,0 à=0,8 < < < < 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 m1 = 12 Độ lệch thành phần b1tb hình sin sóng < 0,0200 0,0001 0,0385 0,0026 0,0385 0,0026 < 0,0001 đờng cong điện áp đầu so với Thành phần cosin sóng đờng < a1tb 0,0200 a0tb 0,0385 0,0026 b1cb 0,0880 0,0182 a1cb 0,1264 0,0198 a1cb 0,0160 0,0001 < < < < 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 < < < < < 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,0348 0,0008 0,0252 0,0008 cong điện áp đầu Thành phần chiều đờng cong điện áp đầu Thành phần hình sin điện áp cân < < 0,0001 0,0001 < < 0,0001 0,0001 sóng Thành phần cosin điện áp cân sóng < < 0,0001 0,0001 0,0294 0,0008 < < 0,0001 0,0001 Thành phần chiều điện áp cân < 0,0001 0,0012 < 0,0001 0,0050 < 0,0001 Ghi chú: * Sự thay đổi có chu kỳ thông số (4), (5) (9) tơng ứng với thay đổi H từ đến .m1 Sự thay đổi có chu kỳ thông số lại khác tơng ứng với thay đổi H từ đến 2/m1 Bảng Tỷ số tần số N ứng với dãy số tự nhiên m1 = 3, 6, 12 m1 2 2 3 1 3 1 1 2 3 3 2 152 10 3 4 3 2 11 12 5 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất 12 1 12 1 1 1 12 1 12 3 11 12 Bảng Điều kiện thay đổi số liệu để xác định góc mở van thời gian chu kỳ tần số mạch thứ cấp n = Dấu tính toán Thuật toán Dải thay điều khiển đổi cho góc mở Dải thay đổi góc pha phụ tải 21 Khoảng dẫn nửa chu kỳ tần số Với giới hạn xứng cố định van const biến đổi đối Góc mở -max max 21 theo công thức (3-34), (3-35) 2t -21 -max - -21 2t max + max + - chế độ chỉnh lu nghịch lu 2t 0-21 Chỉ với giới hạn chế độ 0max 21 -0-21 2t 0-21 2t (1-U*m) U* U*m nghịch lu -0-21 2t -0-21 - 21 -0-21 2t max + 2t max + U* (1-U ) *m 21 153 [...]... áp dùng phơng pháp điều chỉnh biên độ điện áp 2) Bộ biến tần với nghịch lu độc lập nguồn điện áp dùng phơng pháp điều chế độ rộng xung điện áp một và hai cực 3) Bộ biến tần với nghịch lu độc lập nguồn dòng điện 4) Bộ biến tần với nghịch lu phụ thuộc 1.4 Các yêu cầu cơ bản của bộ biến tần van bán dẫn công suất cho truyền động điều chỉnh tốc độ Các bộ biến tần van bán dẫn công suất (cụ thể hơn là dùng. .. Hiệu suất cao trong toàn bộ dải thay đổi các thông số đầu ra của bộ biến tần và tải của nó Đây là yêu cầu quan trọng nhất bởi vì bộ biến tần là thiết bị công suất thực hiện việc truyền toàn bộ công suất hay phần lớn công suất đòi hỏi của động cơ Hiệu suất của bộ biến tần phụ thuộc vào loại bộ biến tần, sơ đồ, công suất, tần số đầu ra và hệ số công suất của tải (cos) 2 Kích thớc và khối lợng nhỏ nhất Bộ. .. biến tần dùng van bán dẫn công suất năng lợng đa về nguồn thì thêm bộ nghịch lu phụ thuộc) là hợp lý nhất để có thể giải quyết vấn đề nâng cao hệ số công suất của bộ biến tần và thực tế là loại trừ đợc các ảnh hởng xấu đến nguồn cung cấp, mà điều này là rất khó khăn đối với các bộ biến đổi dòng điện một chiều 35 Chơng 1 Tổng quan về các bộ biến tần dùng van bán dẫn công suất Chơng 2 bộ biến tần trực... ngắn gọn các tính chất chung nhất của bộ biến tần dùng tiristo (van bán dẫn công suất) và các yêu cầu đòi hỏi đối với các bộ biến tần này, đó phải là các bộ biến tần đa chức năng thì mới thoả mãn đợc đầy đủ nhất tất cả các yêu cầu đòi hỏi đó đối với bộ biến tần mà hiện nay cha thể có đợc Đây chính là một trong những lý do cơ bản nhất để tồn tại tính đa dạng của các sơ đồ cũng nh các loại bộ biến tần Lĩnh... trong suất dải thay đổi của tần số, phụ tải và điện áp ở đầu ra của bộ biến tần tiristo [19] 1.3 Các phơng pháp điều chỉnh điện áp trong bộ biến tần dùng van bán dẫn công suất Các bộ biến tần gián tiếp có khâu trung gian dòng điện một chiều đợc thiết kế trên cơ sở các bộ chỉnh lu điều khiển có đảo chiều nên phơng pháp điều chỉnh biên độ điện áp đầu ra của các bộ biến đổi này cũng giống nh các bộ chỉnh... với các động cơ không đồng bộ đợc cấp từ bộ 30 Chơng 1 Tổng quan về các bộ biến tần dùng van bán dẫn công suất biến tần nguồn áp với kfU=0,31, tổn hao này tơng ứng là Pn Pdm 0,03 ữ 0,05 Tổn hao cao hơn của bộ biến tần nguồn dòng điện cấp cho động không đồng bộ so với bộ biến tần nguồn áp (với cùng dạng sóng điện áp và dòng điện ở đầu ra) - đó chính là hạn chế của bộ biến tần dùng nghịch lu độc lập nguồn... tin cậy cao 4 Về giá thành bộ biến tần: phải đảm bảo đợc giá thành bộ biến tần bao gồm giá thành bộ biến đổi và giá thành động cơ không đợc lớn hơn giá thành hệ truyền động dùng điện một chiều 5 Độ ồn và nhiễu sóng vô tuyến điện thấp 21 Chơng 1 Tổng quan về các bộ biến tần dùng van bán dẫn công suất 6 Hệ số công suất cao và dòng điện tiêu thụ lấy từ nguồn là nhỏ nhất Bộ biến tần đối với lới sơ cấp là... giảm mạnh hơn Giá trị định mức hệ số công suất của bộ biến tần này khoảng 0,5 ữ 0,7 Hiện nay cách thức duy nhất để nâng cao chỉ tiêu này là dùng các trạm tụ điện bù Việc giảm thiểu dòng điện tiêu thụ của bộ biến tần lấy từ nguồn cung cấp có thể đạt đợc nhờ kết quả của việc nâng cao hệ số công suất và kết 22 Chơng 1 Tổng quan về các bộ biến tần dùng van bán dẫn công suất quả của điều khiển quá trình làm... tải của bộ biến tần 7 Sự méo điện áp nguồn cung cấp nhỏ nhất do bộ biến tần gây ra Sẽ là tốt nhất, nếu nh bộ biến tần tiristo nhìn chung làm ảnh hởng ít nhất đến nguồn cung cấp Sự méo điện áp nguồn cung cấp có thể gây ra do các bộ biến tần trực tiếp và các bộ biến tần có khâu trung gian dòng điện một chiều dùng chỉnh lu điều khiển ở đầu vào Sự méo điện áp này càng rõ nét khi bộ biến tần có công suất càng... đối của động cơ không đồng bộ Đối với các động cơ điện chung trong công nghiệp cùng chủng loại thì rk*0,02 ữ 0,16, trong đó giá trị nhỏ nhất lấy ứng với động cơ 29 Chơng 1 Tổng quan về các bộ biến tần dùng van bán dẫn công suất không đồng bộ công suất lớn cosđm, đm - Hệ số công suất định mức và hiệu suất định mức của động cơ Từ (1-8) ta nhận thấy rằng đối với các bộ biến tần làm việc với tải động cơ, ... điện 4) Bộ biến tần với nghịch lu phụ thuộc 1.4 Các yêu cầu biến tần van bán dẫn công suất cho truyền động điều chỉnh tốc độ Các biến tần van bán dẫn công suất (cụ thể dùng tiristo) dùng điều... phân loại biến tần tiristo đợc nh hình -PL1 Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất 1.2 Các nguyên tắc biến đổi dòng điện chiều thành xoay chiều biến đổi dùng van bán dẫn Các nghịch... chuyển mạch van bán dẫn công suất thờng đợc thực nhờ điện áp lới mà đặc trng tiêu biểu cho biến tần loại chuyển mạch tự nhiên, nhng có biến tần Chơng Tổng quan biến tần dùng van bán dẫn công suất trực