biến tần lenze và điều khiển

Lời nói đầu Ngày công nghệ điện tử có bớc tiến nhảy vọt phạm vi toàn cầu để hòa nhập với giới theo chiến lợc đón đầu công nghệ mới, Việt Nam phát triển ứng dụng công nghệ có sử dụng biến tần rộng khắp với nhiều sản phẩm khác đợc ứng dụng rộng rãi công nghiệp nh dân dụng Vì tính ứng dụng rộng rãi mà biến tần đợc sử dụng phổ biến Trong biến tần Lenze đợc ứng dụng công nghệ tiên tiến hàng đầu giới ,tính đại ,phần mềm dễ sử dụng, tơng thích để kết nối với thiết bị ngoại vi tiêu chuẩn đợc đa vào ứng dụng Việt Nam Vì việc sâu tìm hiểu cấu trúc, nguyên lý hoạt động nh công nghệ chế tạo cần thiết Về phần nội dung đồ án đợc bố cục nh sau: - Chơng 1: Giới thiệu tổng quát biến tần, so sánh biến tần trực tiếp biến tần gián tiếp - Chơng 2: Đi sâu vào nghiên cứu khối biến tần Lenze nh : Khối nguồn, khối điều khiển, khối bảo vệ khối công suất -Chơng 3: Kết nối liên kết biến tần Lenze với thiết bị ngoại vi Sau thời gian thực tập thực đồ án tốt nghiệp dới hớng dẫn nhiệt tình thầy giáo TS Nguyễn Tiến Dũng, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: Biến tần Lenze điều khiển Tuy nhiên thời gian khả có hạn nên nhiều hạn chế em mong đợc góp ý thêm thầy cô giáo bạn để đồ án em đợc hoàn thiện Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc với thầy cô giáo thầy hớng dẫn TS Nguyễn Tiến Dũng nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án Chơng 1: Tổng quan biến tần Khái niệm Biến tần biến đổi dùng để biến đổi nguồn điện áp với thông số điện áp tần số không đổi thành nguồn điện áp với điện áp tần số thay đổi đợc Thông thờng, biến tần làm việc với nguồn điện áp đầu vào điện áp lới; nhng nguyên tắc, biến tần làm việc với nguồn điện áp xoay chiều Về nguyên lý, biến tần chia làm hai loại: biến tần gián tiếp biến tần trực tiếp Biến tần gián tiếp hay gọi biến tần có khâu trung gian chiều, dùng chỉnh lu biến đổi nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện chiều, sau lại dùng nghịch lu biến đổi nguồn chiều thành nguồn xoay chiều Khâu trung gian chiều đóng vai trò kho tích trữ lợng dới dạng nguồn áp, dùng tụ điện nguồn dòng, dùng cuộn cảm, tạo khâu cách ly định phụ tải nguồn điện áp lới Biến tần trực tiếp khác với biến tần gián tiếp, trực tiếp tạo điện áp tải phần điện áp lới, lần nối tải vào nguồn phần tử đóng cắt khoảng thời gian định, thông qua kho lợng trung gian Do khác mặt nguyên lý nh nên biến tần trực tiếp phụ tải trao đổi lợng với lới điện cách liên tục Đây đặc tính u việt biến tần trực tiếp so với biến tần gián tiếp, hệ thống điện công suất lớn cực lớn, từ hàng trăm kw đến vài mw Ngoài tổn hao công suất ở biến tần trực tiếp phụ tải nối với nguồn qua phần tử đóng cắt, qua hai phần tử qua khâu trung gian nh biến tần gián tiếp Tuy nhiên sơ đồ van quy luật điều khiển biến tần trực tiếp phức tạp nhiều biến tần gián tiếp Với kỹ thuật điện tử kỹ thuật vi xử lý phát triển vấn đề hoàn toàn khắc phục đợc 2 Biến tần trực tiếp 2.1 Nguyên lý biến tần trực tiếp Sơ đồ nguyên lý biến tần trực tiếp Modul Modul Modul Hỡnh 1.2.1.1 S tia pha Modul Modul Modul Hỡnh 1.2 1.2 S cu pha Điện áp sin chuẩn Uđk max -UC -UB Điện áp dạng cosin -UA 0,5 10 15 25 20 30 0,5 - Uđk max Dạng điện áp tải UA Dòng điện với tải trở cản UC UB 0,5 10 15 25 20 30 0,5 Nghịch l u Chỉnh l u Nghịch l u Chỉnh l u Hình 1.2.1.3 Dạng điện áp pha hình 1.2.1.1 Sơ đồ biến tần trực tiếp hình 1.2.1.1 hình 1.2.1 Sơ đồ gồm pha điện áp Mỗi pha điện áp tạo sơ đồ, nguyên tắc sơ đồ chỉnh lu có đảo chiều, gồm hai cầu chỉnh lu pha ngợc Mỗi cầu chỉnh lu có nhiệm vụ tạo nửa chu kỳ điện áp ra, dơng âm Nửa chu kỳ điện áp đợc tạo sơ đồ chỉnh lu làm việc với điện áp điều khiển thay đổi theo hình sin chuẩn, có tần số chậm tần số điện áp lới Nh vậy, điện áp đầu bao gồm đoạn điện áp lới với tần số đập mạch tần số đập mạch sơ đồ chỉnh lu tơng ứng, nhng với góc điều khiển liên tục thay đổi theo thay đổi điện áp điều khiển Về nguyên tắc, biến đổi có đảo chiều làm việc theo nguyên tắc điều khiển chung điều khiển riêng Trên hình 1.2.1.1 pha điện áp đợc tạo sơ đồ tia pha có đảo chiều Trên hình 1.2.1.2 lại sử dụng sơ đồ cầu pha Dạng điện áp pha sơ đồ hình 1.2.1.1 cho sơ đồ 1.2.1.3 Ta mô tả nguyên lý biến tần trực phơng pháp điều khiển riêng cho biến đổi đảo chiều pha Phơng pháp điều khiển riêng cho phép loại bỏ cuộn kháng cân biến đổi kỹ thuật tiên tiến thờng đợc áp dụng Nguyên lý tạo điện áp cho biến tần trực tiếp dùng cho thyristor chuyển mạch tự nhiên Do tần số điện áp phải thấp nhiều so với tần số lới, cỡ 10 đến 25hz Tuy nhiên, sử dụng van bán dẫn điều khiển hoàn toàn đạt đợc tần số cao Nh biết, điện áp sơ đồ chỉnh lu phụ thuộc góc điều khiển theo quy luật: U d = U d cos Nõu sử dông quy luật điều khiển arccos, cho = arccos Uđk ta có U d = U d Uđk Khi thay đổi Uđk theo quy luật Uđk = à.sin(2t) ta có đợc: U d = U d 0à sin(2 t ) Trong đó: tần số góc nhỏ tần số góc điện áp lới = Uđk/Uđk,max: hệ số biến đổi, < < Đồ thị hình 1.2.1.3 mô tả nguyên lý Theo nguyên lý điều khiển điện áp sin chuẩn với tần số góc đợc so sánh với hệ thống điện áp tự dạng cosin để xác định góc điều khiển cho van làm việc sơ đồ chỉnh lu ba pha Nếu thay đổi biên độ điện áp sin chuẩn so với biên độ điện áp tự, nghĩa thay đổi hệ số biến đổi à, ta điều chỉnh đợc giá trị điện áp đầu Trong sơ đồ chỉnh lu pha góc điều khiển đợc tính từ điểm chuyển mạch tự nhiên, ứng với góc 300 theo đờng điện áp pha Nh điện áp pha sớm pha 600 so với đờng điện áp pha tơng ứng có điểm cao sau 900, điện áp dạng cosin tin hiệu điều khiển Ví dụ pha A điện áp điều khiển dạng cosin điện áp pha B Trên đồ thị hình 1.2.1.3 hệ thống điện áp tựa dạng cosin hệ thống điện áp A, B, - C Theo nguyên tắc điều khiển riêng biến đổi đảo chiều dòng điện đến sau khoảng thời gian trễ an toàn Vì tải trở cảm biến đổi luân phiên làm việc chế độ chỉnh lu chế độ nghịch lu phụ thuộc Chế độ nghịch lu phụ thuộc biến đổi xảy góc điều khiển > 900 Nh biến tần trực tiếp lợng trao đổi tải nguồn theo hai chiều Hình 1.2.2.1 mô tả nguyên lý xây dựng hệ thống điều khiển cho biến tần trực tiếp 2.2 Nguyên lý xây dựng hệ thống điều khiển biến tần trực tiếp Tạo sóng sin chuẩn Biến áp đồng pha iZA So sánh Tạo xung khuyếch đại xung Lấy đồng Lọc tích cực Lôgic đảo chiều Hình 1.2.2.1 Nguyên lý xây dựng hệ thống điều khiển cho biến tần trực tiếp Hệ thống điều khiển bao gồm khâu phát sóng sin chuẩn pha a, b, c, với tần số biên độ thay đổi đợc theo mong muốn Khâu quan trọng hệ thống điều khiển khâu tạo điện áp tựa dạng cosin Yêu cầu khâu điện áp tựa phải ổn định biên độ có dạng sóng không bị méo Điều thực đợc nhờ biến áp đồng pha, mạch ổn áp xoay chiều mạch lọc sở phần tử tích cực nh khuyếch đại thuật toán Khâu so sánh xác định góc điều khiển cho thyristor sơ đồ Mạch logic đảo chiều pháp tín hiệu cho biến đổi chiều dơng chiều âm làm việc tuỳ theo nửa chu kỳ dơng nửa chu kỳ âm điện áp mong mong muốn Tuy nhiên dòng điện mạch lực đợc theo dõi tín hiệu phát xung vào chỉnh lu đợc thực dòng điện 0, trễ sau khoảng thời gian an toàn Có thể thấy số lợng van bán dẫn sử dụng sơ đồ lớn, điều dẫn đế hệ thống điều khiển phức tạp Tuy nhiên biến tần trực tiếp có khả trao đổi lợng với lới theo hai chiều, điều quan trọng phụ tải công suất lớn Trên đồ thị hình 1.2.1.3 mô tả chế độ làm việc cầu chỉnh lu ứng với tải trở cảm, ví dụ nh động điện Có thể thấy chế độ chỉnh lu nghịch lu phụ thuộc xem kẽ nửa chu kỳ điện áp Do có đặc tính u việt mà biến tần trực tiếp đợc sử dụng cho dải công suất lớn 1000 30.000kW Với công suất lớn nh số lợng van sử dụng độ phức tạp hệ thống điều khiển không đợc coi trở ngại vấn đề khả điều chỉnh công suất hiệu suất biến đổi Với hệ truyền động công suất lớn việc giảm tốc độ chi phí vận hành cao Đó la lý để ngời ta ứng dụng biến tần trực tiếp cho động có công suất cực lớn, có số vòng quay thấp cần điều chỉnh tốc độ Biến tần gián tiếp Còn gọi biến tần có khâu trung gian chiều, dùng chỉnh lu biến đổi nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện chiều, sau lại dùng nghịch lu biến đổi nguồn chiều thành nguồn xoay chiều Khâu trung gian chiều đóng vai trò kho tích trữ lợng dới dạng nguồn áp, dùng tụ điện nguồn dòng, dùng cuộn cảm, tạo khâu cách ly định phụ tải nguồn điện áp lới Biến tần gián tiếp chia làm ba loại chính: - - Biến tần nguồn dòng - - Biến tần nguồn áp với nguồn có điều khiển - - Biến tần nguồn áp không điều khiển (sử dụng nghịch lu áp biến điều khiển độ rộng xung) 3.1 Biến tần nguồn dòng: Biến tần nguồn dòng dùng chỉnh lu có điều khiển, nghịch lu thyristor Ưu điểm biến tần loại có sơ đồ đơn giản sử dụng loại thyristor với tần số không cao Th1 Th2 Th7 Th8 Th9 D1 D2 D3 Th3 U M V W Th4 Th5 Th6 D4 D5 D6 Th10 Th11 Th12 Hình 1.3.1.1 Biến tần nguồn dòng Trên sơ đồ chỉnh lu có điều khiển với cuộn cảm tạo nên nguồn dòng cấp cho nghịch lu Ngịch lu sơ đồ nguồn dòng song song Hệ thống tụ chuyển mạch đợc cách ly với tải qua hệ thống điôt cách ly Dòng nghịch lu có dạng xung chữ nhật, điện áp có dạng tơng đối sin phụ tải động Ưu điểm biến tần loại dùng với động không đồng sơ đồ có khả trả lợng lới Khi động chuyển sang chế độ máy phát dòng đầu nghịch lu đợc giữ không đổi nhng chỉnh lu chuyển sang làm việc với góc điều khiẻn lớn 90, nghĩa chuyển sang chế độ nghịch lu phụ thuộc, nhờ lợng từ phía nghịch lu đợc đa lới Biến tần nguồn dòng không sợ chế độ ngắn mạch có hệ thống giữ dòng không đổi nhờ chỉnh lu có điều khiển cuộn kháng mạch chiều Với công suất nhỏ sơ đồ không phù hợp hiệu suất cồng kềnh nhng với công suất cỡ 100 kW phơng án hiệu Nhợc điểm sơ đồ hệ thống công suất thấp phụ thuộc vào phụ tải, tải nhỏ 3.2 Biến tần nguồn áp với nguồn có điều khiển 10 63 (Tốc độ tức thời) Cửa sổ hình (điểm đặt mô men) Tiếp đất bên trong, GND Tối đa 2mA -10V đến + 10V Tối 2mA (9 bít + bít dấu) 20mA (9bít + bít dấu) 100K 100K 2.1.4 Kết nối điện áp cung cấp bên * Cấu hình cung cấp điện áp nội - Đặt đầu tơng tự chuyển đổi tự (AOUT) lên mức cao - Để ví dụ: trụ đấu dây x6/63: phân công CO 436 với FIXED 100% (xem chơng 5,7,4) 10V trụ đấu dây x6/63 93XX 100K 212R 100K X3 GND1 GND1 U U 62 63 3.3nF X6 GND1 10K 10K X6 Hình 3.2.1.4 Các đầu vào đầu tơng tự, đầu vào đợc cấp điện áp nội * Dành cho ứng dụng này, bạn dùng cấu hình xác định trớc C005 Đầu X6/63 đợc phân công tự động với FIXED 100% (tơng ứng với 10V đầu X6/63) C0005 = XX1X (Ví dụ: 1010 để điều khiển tốc độ với điều khiển thông qua trụ đầu dây) 2.2 Kết cấu tín hiệu (Kiểu kỹ thuật) số Các tín hiệu số đợc nối thông qua khối trụ dấu dây x cực: X5 Các mức đầu vào đầu kiểu số tơng thích PLC Chỉ sử dụng rơle với tiếp điểm dòng điện thấp để chuyển mạch cho cáp tín hiệu 2.2.1 Kết nối dành cho điện áp cung cấp từ ngoại vi Nguồn điện áp ngoại vi cung cấp cho đầu đầu kiểu số 78 * Nếu điện áp cung cấp ngoại vi đợc sử dụng nh nguồn cung cấp thay đổi phần điện tử điều khiển (Thay điện lới bị cố) - Để đạt đợc mục đích ấy, phải nối thêm dây theo hình vẽ nét đứt - Nguồn điện áp ngoại vi phải có khả cấp dòng >1A Điều bảo đảm tất trị số tức thời, kể sau cắt điện lới, đợc phát xử lý * Cách nối nguồn điện áp ngoại vi - Điện áp cung cấp (+) X5/59 - Tiếp đất ngoại vi (-) X5/39 24V Y5 28 E1 E2 E3 E4 E5 39 93XX 50mA 50mA 50mA 10R 50mA 22k A1 A2 A3 A4 59 Hình 3.2.2.1 Các đầu vào đầu kiểu số, đợc cấp điện áp từ Chênh lệch điện áp cho phép nối đa GND2 (trụ đấu dây X5/39) PE điều khiển 50V * Giới hạn chênh lệch điện áp: - Bằng phận ghim áp - Bằng dây nối trực tiếp PE vào trụ 39 (xem hình 4-12) 93XX E5 39 A1 A2 Hình 3.2.2.2 Nối mát cho điện áp cấp từ bên (đoạn trụ đấu dây X5) Kết nối dành cho điên áp cung cấp nội 3.1 Cấu hình việc cung cấp điện áp nội - Đặt đầu kiểu số chuyển đổi tự (DIGOUT x) mức CAO - Để ví dụ trụ dấu X5/A1: phân bổ C0177/1 với FIXED1 79 24V qua trụ dấu X5/A1 24V Y5 28 E1 E2 E3 E4 E5 39 93XX 50mA 50mA 50mA 10R 50mA 22k A1 A2 A3 A4 59 Hình 3.3.1.1 Các đầu vào, đầu kiểu số đợc cung cấp điện áp nội Để áp dụng nh bạn phải dùng cấu hình xác định trớc C0005 Đầu X5/A1đợc phân bố tự động với FIXED (phù hợp với 24V trụ đấu X15/A1) C0005 = XX1X (Ví dụ 1010 để điều khiển tốc độ với điều khiển thông qua trụ đấu dây) 3.2 Các đầu vào kiểu số Trụ đấu Sử dụng (hăng cài đặt) Mức để kích hoạt Dữ liệu 28 Bộ điều khiển đợc phép CAO Mức thấp 0+4V (RFR) E1 Tự chuyển đổi (quay CAO Mức cao +13+30V chiều kim đồng hồ CW/ tháo QSP) E2 Tự chuyển đổi (quay CAO Dòng đầu vào dành Ngợc chiều kim đồng hồ cho 24V = 8mA CCW/Tháo QSP) E3 Tự chuyển đổi (cho CAO Đọc viết đầu phép JOG điểm đặt 1) vào 1/ms (trị số trung bình) E4 Tự chuyển đổi THÂP (đặt TRIP) E5 Tự chuyển đổi (thiết Sờn THÂPCAO Lập lại TRIP) 3.3 Các đầu kiểu số Các đầu kiểu số 80 Trụ đấu Sử dụng (hãng cài đặt) Mức để kích hoạt A1 Tự chuyển đổi (TRIP) Thấp A2 Tự chuyển đổi (nist 1A) CAO 39 59 - Dữ liệu Mức thấp +4V Mức CAO + 13 + 30V Dòng đầu ra: Tối đa 50mA/đầu (điện trở ngoại vi thấp 480 24V) Cập nhật đầu 3.4 Các đầu tần số kiểu số X0/ đầu tần số kiểu số X10 Để đầu nối đến đầu vào tần số kiểu số (X9) đầu tần số kiểu số (X10), dùng cáp Lenze chế sẵn sợi bóc kim (A, A / B, B / Z , Z ) (xem sơ đồ đầu nối) Đầu tần số kiểu số X10 Các đặc tính: * Đầu cầm đục D phụ: cực * Tần số ra: 500kHz * Dòng tải/kênh: tối đa 20mA * Hai rãnh với tín hiệu đảo 5V rãnh * X10 có cài đặt khác phụ thuộc vào cấu hình chọn (C0005) - Hãng cài đặt: - Giải mã hoá với tín hiệu phân giải * Dung lợng: - Để nối song song nối tối đa phụ thuộc - Để nối nối tiếp nối số lớn phụ thuộc * Khi chan PIN (EN) mức thấp, chủ đợc khởi tạo (ví dụ: điện lới bị cắt) Bộ phụ Đầu vào tần số kiểu số X9 Các đặc tính: * Đầu cắm cài D phụ: cực * Tần số voà 0-500kHz * Dòng tiêu thụ/kênh: tối đa 6mA * Hai rãnh với tín hiệu đảo 5V rãnh * Các tín hiệu đầu vào có thể: - Mã hoá tăng với tín hiệu bù 5V độ xê dịch 900 (mã hoá TTL) - Giải mã hoá chủ * Chân PIN phục vụ giám sát nối điều khiển - Khi chân có mức thấp Việc giám sát SD3 đợc xác nhận - Nếu không cần giám sát, đầu vào nối với +5V * Đầu vào bị cắt với C0450 = 1,2 hoặc3 81 giám sát chủ Hình 3.3.4.1 3.5 Kênh trạng thái (X5/ST) Kênh trạnh thái hệ thống điều khiển kênh riêng để giám sát đơn giản mạng truyền động: * Điều khiển tất truyền động mạng trạng trạng thái đợc chọn trớc * Có thể nối đến 20 điều khiển * Nối cáp kênh trạng thái vào trụ đấu dây X5/ST Không đợc nối điện áp từ bên vào trụ đấu X5/ST 82 Hình 3.3.5.1 Giám sát mạng truyền động với kênh trạng thái Z1 lọc nguồn điện lới F1F5 cầu chì K1 khởi động từ điện lới Dành cho thông báo khác kênh trạng thái nh ứng dụng khác vừa đa vào hoạt động, t vấn qua sổ tay hệ thống 83 3.6 Nối kênh hệ thống (X4) Hình 3.3.6.1 Đi dây kênh hệ thống RA1, RA2, điệu trở đầu cuối kênh 120 (có phụ kiện) * Nối trụ đầu dây có đầu cắm (các trụ dây képp dùng đợc) * Chỉ nối trụ đấu dây giống * Các đặc tính tín hiệu Tổng độ dài cáp Đến 300m 300m đến 1000m LIYCY x x 0,5 mm CYPINMF x x 0,5 mm2 xoắn đối bọc kim xoắn đối bọc kim Loại cáp Đôi 1: CAN LOW (LO) - Đôi 1: CAN LOW (LO) CAN HIGH (HI) CAN HIGH (HI) Đôi 2:2* GND Đôi 2: 2* GND Điện trở cáp điện [40/km [40/km dung đơn vị độ [130nF/km [60nF/km dài * Nối trụ đấu dây có đầu cắm (các trụ đấu dây kép dùng đợc) * Chỉ nối trụ đấu dây giống * Các đặc tính cáp tín hiệu Tổng độ dài cáp Đến 300m 300m đến 1000m Loại cáp LIYCY x x 0,5 mm2 CYPINMF x x 0,5 mm2 xoắn đối bọc kim xoắn đối bọc kim 84 Đôi 1: CAN LOW (LO) CAN HIGH (HI) Đôi 2:2* GND Điện trở cáp điện [40/km dung đơn vị độ [130nF/km dài - Đôi 1: CAN LOW (LO) CAN HIGH (HI) Đôi 2: 2* GND [40/km [60nF/km * Nối điện trở đầu cuối kênh: - Một điện trở 120 phần phần cuối kênh - điều khiển 93XX điện trở đợc bắt vít thẳng vào dới trụ X4/HI X4/LO Các đặc tính: * CAN có sở với thủ tục kênh phù hợp với CAN mở (Sơ lợc truyền thông DS301 có sở CAL) * Phát triển kênh: - 25m cho tốc độ truyền liệu tối đa 1Mbit/s - Tới 1km với tốc độ truyền liệu bị giảm * Truyền liệu hiệu (khoảng cách Hamming = 6) * Mức tín hiệu phù hợp với ISO 11898) * Có thể chứa tới 63 phần tử kênh * Thâm nhâp tới tất tham số Lenze * Các chức Bộ chủ tích hợp điều khiển - Thay đổi liệu điều khiển không cần tham gia hệ thống chủ (điều khiển tỷ lệ dòng, đồng tốc độ.v.v) * Nối để phát triển đầu cuối phân tán danh cho đầu vào đầu kiểu số * Nối đến đầu điều khiển chồng lên (PLC, điều khiển vị trí, đầu cuối vận hành) * Nối vài điều khiển Để có thông báo khác kênh hệ thống nh ứng dụng đa vào hoạt động Giao điện tử động (X1) Giao điện tử tự động (X1) đợc dùng để nối khối đầu cắm khác * Khối vận hành 3.7 Đấu nối mã hoá (X8) 85 Một mã hoá tăng mã hoá Sin Consine nối vào đầu vào Dùng cáp hệ thống Lenze chế sẵn để nối mã hoá * Dới C0421 điện áp cung cấp mã hoá VCC5_E cài đặt dài từ 5V đến 8V - Để cài đặt việc cung cấp mã hoá - Để bù sụt điện áp cáp mã hoá cần U 2* chiều dài cáp * điện trở/m *1encoder Quan sát điện áp nối hệ thống mã hoá dùng Nếu C0421 đặt cao, mã hoá bị phá huỷ Độ dài cáp tối đa 50m Hình 3.3.7.1 Nối mã hoá 3.7.1 Bộ mã hoá tăng Các đặc tính: * Các mã hoá tăng với tín hiệu bù 5V chúng dịch chuyển 900 (mã hoá TTL) nối - Rãnh nối (nh tùy chọn) * Đầu nối cáp D phụ cực * Tần số vào: 500kHz * Tiêu thụ dòng/kênh: 6mA Bố trí đầu nối đực (X8) Chân Tín GND (B A A VCC5_E Z Z +PTC B hiệu PTC) 3.7.2 Bộ mã hoá sine cosine 86 Các đặc tính: * Các mã hoá sau nối: - Các mã hoá sine cosine đơn giản với điện áp danh định từ 5V đến 8V - Các mã hoá sine cosine với giao điện truyền thông kiểu Stegmann SCS/M70xxx (thời gian khởi tạo điều khiển tăng đến khoảng giây) * Đầu cắm đực D-phụ, cực * Điện trở Ri = 221 * Điện áp rãnh sine Cosine: 1Vss 0,2V Điện áp RefSIN RefCOS = + 2,5V Để mã hoá với thị rãnh: Sin, sin cos, cosin: Bố trí RefSIN với sin RefCOS với cosin 87 3.7.3 Bố trí đầu nối đực (X) Chân Tín RefCOS COS VCC5_E GND Z Z + + hiệu (-PTC) R- RS485 PTC RS485 RefSIN 3.8 Hệ thống truyền động CE điển hình L1 L2 L3 N PE OFF K1 ON F4 U U -uc U F5 -uc -uc 9321 - 9333 T1 T2 K1 RB 9351 PE U V W X7 U 1 62 63 20 E1 E2 E3E4 E5 3F A1A2A3A4A5 Z2 K1 RFR PE M 3- R Hình 3.3.8.1 Đi dây phù hợp với EMC F1 F5 cầu chì K1 khởi động từ điện lới Z1 lọc điện lới A B (phụ thuộc vào tiêu chuẩn thích hợp) Z2 Khối phanh Các chắn (bọc kim) cáp cung cấp điện lới cần thiết để tuân thủ tiêu chuẩn hành (ví dụ VDE 160, EN50178) Kết luận 88 Trong trình nghiên cứu lý thuyết nh ứng dụng đồ án tốt nghiệp, sử dụng nhiều tài liệu tham khảo khác nhau, thực tế nơi vận hành ứng dụng biến tần Lenze để tìm hiểu Vì xin chân thành tác giả viết sách mà sử dụng làm tài liệu tham khảo, lãnh đạo bạn đồng nghiệp Tổng công ty HANOSIMEX tạo điều kiện giúp đỡ để hoàn thành đồ án tốt nghiệp Do thời gian trình độ có hạn, lĩnh vực mẻ, nên đồ án không tránh khỏi sai sót Em mong đợc góp ý thầy giáo cô giáo,cùng toàn thể bạn đồng nghiệp vào đồ án em để đợc hoàn thiện phong phú Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, tháng 09 năm 2008 Sinh viên khoa điện tử viễn thông BùI NHậT QUANG 89 Tài liệu tham khảo Thân Ngọc Hoàn Nguyễn Tiến Ban (2007) Điều khiển tự động hệ thống truyền động điện Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Quang Hùng - Trần Ngọc Bình (2003) Động bớc kỹ thuật điều khiển ứng dụng Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Ngọc Minh (2004) Giáo trình điện tử công suất Nxb Giáo dục, Hà Nội Dơng Minh Trí Sơ đồ linh kiện bán dẫn Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Dơng Minh Trí Linh kiện quang điện tử Nxb Khoa học kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Bính Điện tử công suất Nxb Khoa học kỹ thuật Hà Nội Transistors hiệu ứng trờng FET Tạp chí điện tử hội vô tuyến điện Điện tử VN Trần Thế San, Nguyễn Văn Mạnh Bách khoa mạch điện Nxb Đà nẵng Lenze Operating Instruction 10 Global Driver 9300 Servo Inverter 11 Up To Date Worlds Transistors, Diodes, Thyristors and IC Mục lục Lời nói đầu .1 Lời nói đầu .1 Chơng 1: Tổng quan biến tần .1 Khái niệm Biến tần trực tiếp .3 90 2.1 Nguyên lý biến tần trực tiếp Chơng 14 hệ thống mạch điều khiển biến tần lenze 14 Khối điều khiển 27 28 2.1 Điều khiển tốc độ 29 2.2 Điều khiển mô men với giới hạn tốc độ .31 2.3 Bộ truyền động chủ tần số kiểu số 34 2.4 Truyền động phụ kênh tần số kiểu số .37 Khối modul vận hành hiển thị 41 3.1 Chức 41 3.2 Thay đổi tham số 45 3.3 Nạp tệp tham số 45 3.4 Tải tệp tham số 46 3.5 Truyền tệp tham số 49 3.6 Bảo vệ mật danh 50 3.7 Các chức hiển thị .51 3.8 Cấu hình 51 khối giám sát 53 4.1 Giám sát dòng điện 53 53 4.2 Giám sát điện áp 53 4.3 Giám sát nhiệt độ .55 4.4 Các phản ứng .56 4.5 Các chức giám sát 58 4.6 Các thị cố 63 Chơng 73 kết nối biến tần lenze với thiết bị ngoại vi 73 Kết nối chiều DC vài truyền động 73 1.1 Cung cấp phân tán với khối phanh 73 73 1.2 Cấp nguồn tập trung 73 Kết nối điều khiển 75 75 2.1 Kết nối tín hiệu tơng tự 75 2.1.3.Các đầu tơng tự 77 2.2 Kết cấu tín hiệu (Kiểu kỹ thuật) số 78 Kết nối dành cho điên áp cung cấp nội 79 3.1 Cấu hình việc cung cấp điện áp nội 79 3.2 Các đầu vào kiểu số 80 Trụ đấu Sử dụng (hăng cài đặt) Mức để kích hoạt Dữ liệu 80 28 Bộ điều khiển đợc phép CAO Mức thấp 0+4V 80 (RFR) 80 E1 Tự chuyển đổi (quay CAO Mức cao +13+30V 80 chiều kim đồng hồ CW/ 80 tháo QSP) 80 E2 Tự chuyển đổi (quay CAO Dòng đầu vào dành 80 91 Ngợc chiều kim đồng hồ cho 24V = 8mA 80 CCW/Tháo QSP) .80 E3 Tự chuyển đổi (cho CAO Đọc viết đầu 80 phép JOG điểm đặt 1) vào 1/ms (trị số trung .80 bình) 80 E4 Tự chuyển đổi THÂP 80 (đặt TRIP) .80 E5 Tự chuyển đổi (thiết Sờn THÂPCAO 80 Lập lại TRIP) 80 3.4 Các đầu tần số kiểu số X0/ đầu tần số kiểu số X10 81 3.5 Kênh trạng thái (X5/ST) .82 3.6 Nối kênh hệ thống (X4) .84 84 3.7 Đấu nối mã hoá (X8) .85 3.7.3 Bố trí đầu nối đực (X) 88 3.8 Hệ thống truyền động CE điển hình 88 92 [...]... D6 C1 Th6 b) Tr4 ZA ZB Hình 1.3.2.1 Biến tần nguồn áp với nguồn có điều khiển a) Chỉnh lu có điều khiển b) Dùng chỉnh lu không điều khiển và bộ biến đỗi xung áp một chiều Biến tần nguồn áp loại này dùng nghịch lu nguồn áp với đầu vào một chiều điều khiển đợc Điện áp một chiều cung cấp có thể dùng chỉnh lu có điều khiển hoặc chỉnh lu không điều khiển, sau đó điều chỉnh nhờ bộ biến đổi xung áp một chiều... có thể điều chỉnh tần số lên đến hàng nghìn hz Ngoài ra, với phần mềm ứng dụng linh hoạt, biến tần Lenze giúp cài đặt dễ dàng các thông số phù hợp với từng ứng dụng khác nhau ứng dụng của biến tần Lenze: Các bộ điều khiển loại Lenze 93xx đợc thiết kế để dùng trong các tủ điều khiển Các bộ điều khiển loại Lenze 93xx đợc định hớng để điều khiển truyền động tốc độ thay đổi vói các mô tơ đồng bộ và không... công-tắc-tơ phụ và điện trở hạn chế song song với công-tác-tơ chính; d) Dùng cầu chỉnh lu bán điều khiển 13 4 Biến tần Lenze Biến tần Lenze là bộ biến tần gián tiếp áp dụng nguyên lý điều khiển độ rộng xung với điện áp đầu vào là 220v hoặc 380v xoay chiều 3 pha Loại biến tần này đợc sử dụng rộng rãi trong các loại máy công nghiệp để điều khiển tốc độ của động cơ Chính vì dùng nguyên lý điều khiển độ rộng... điệu bề rộng xung 3.3 Biến tần nguồn áp biến đổi bề rộng xung 11 Zc U Th1 Th2 Th3 V Tr1 Tr3 D1 D3 Tr5 D4 Tr6 D5 C0 W Th4 Th5 Th6 Tr2 Tr4 D2 a) Za D6 Zb Zc Hình 1.3.3.1 Sơ đồ biến tần nguồn áp biến điệu bề rộng xung Biến tần loại này dùng chỉnh lu không điều khiển ở đầu vào Điện áp và tần số ở đầu ra sẽ hoàn toàn do phần nghịch lu xác định Nghịch lu thờng sử dụng các van điều khiển hoàn toàn nh GTO, IGBT,... đa vào chân ISence Biên độ xung tại chận Emitter có giá trị từ 0,6V ữ 1,6V Điện áp chỉnh vào chân V PB xung quanh giá trị 2,5 V (từ 2,26 ữ 2,74V) Khi chỉnh tăng chiết áp 5k và 1k, độ rộng xung đầu ra OUTPUT đều giảm 26 * Sơ đồ mạch điều khiển (CONTROL BLOCK DIA GRAM) Khối nguồn (I) Khối điều kihển (II) R S Khối giám sát (IV) Khối modul vận hành và điều khiển (III) Khối công suất đầu ra (V) 2 Khối điều. .. cấp dao dộng cho OSC còn có thể đợc khuếch đại lặp lại và đa vào chân ISensc (chân 3) để hạn chế độ rộng xung điều khiển (sẽ trình bày sau) Tụ dao động CT đợc nạp bởi VREF qua điện trở RT và phóng bởi nguồn dòng bên trong Trong quá trình phóng tụ, xung clock bên trong sẽ hạ đầu ra xuống mức thấp Nh vậy là giá trị RT và CT xác định tần số dao động và độ rộng xung cực đại Thời gian phóng nạp đợc xác định... khu vực thơng mại và dân c Về quy chuẩn điện thế đất của các bộ lọc nguồn hệ thống truyền động điển hình CE đợc mô tả là không thích hợp để nối vào mạng IT (điện mạng không quy chuẩn điện thế đất) Các bộ điều khiển này không phải là thiết bị nội trợ nhng chúng đợc định hớng nh một phần của các hệ thống truyền động để dùng trong thơng mại Chơng 2 hệ thống mạch điều khiển của biến tần lenze 1 Khối nguồn... định bởi công thức: tC 0.55RTCT 0.0063R T 2.7 tD ln 0 0063 R 4 T Khi đó tần số là : f = 1/ (tC + TD) 22 Với RT > 5K thì f= 1,8/ RTCT Tín hiệu ra của OSC là xung vuông (Internal Clock) chính là xung nhịp tạo ra tin hiệu điều khiển 1.2.4 Phần tạo xung điều khiển Khối này gồm ba bộ chính: - Một flip flop điều khiển độ rộng xung PWM - Một mạch logic tổ hợp - Một cặp bóng bán dẫn đẩy kéo để... đợc khởi động lại bằng S thì nó mới lại lên cao và sẽ bị hạ xuống 0 bất lúc nào khi UVLO ngắn mạch 1.2.5 Phần tạo tín hiệu điều khiển độ rộng xung Khối này nhằm tạo ra tín hiu R (đã nói ở trên) Nó gồm bộ khuếch đại sai số và bộ cảm biến dòng, hoạt động của khối này nh sau: Goi U1 là điện áp trên đầu điôt Zener 1V và cầu phân áp 2R/R và U S là điện áp và chân CURRENT SENSE (chân 3) - Khi U1 > US thì... transistor công suất IGBT hoặc transistor công suất đợc sử dụng cho biến tần công suất tới 300kW, điện áp lới đầu vào đến 690V Tần số sóng mang thờng đến 12 kHz đối với công suất tới 55 kW, với công suất lớn hơn tần số này bị giới hạn dới 3kHz GTO đợc sử dụng cho biến tần công suất trên 300 kW, điện áp lới đến 690V, tần số sóng mang 1 kHz Tần số cắt cao trong biến đổi bề rộng xung tạo ra điện áp đầu ra gần