I. Nhu cầu điều chỉnh tốc độ II. Cấu tạo biến tần III. Phương thức điều khiển biến tần IV. Các chức năng cơ bản của biến tần V. Đặc tính cơ, luật điều khiển VI. Các chức năng biến tần VII. Biến tần trong hệ thống điện
Biến tần ALTIVAR Lựa chọn cho truyền động điện xoay chiều (Variable Speed Drives) Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 Nội dung I Nhu cầu điều chỉnh tốc độ II Cấu tạo biến tần III Phương thức điều khiển biến tần IV Các chức biến tần V Đặc tính cơ, luật điều khiển VI Các chức biến tần (tiếp…) VII Biến tần hệ thống điện Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 Nhu cầu điều chỉnh tốc độ I Nhu cầu điều chỉnh tốc độ II Cấu tạo biến tần III Phương thức điều khiển biến tần IV Các chức biến tần V Đặc tính cơ, luật điều khiển VI Các chức biến tần (tiếp…) VII Biến tần hệ thống điện Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 Market Shares (in 2006) WORLD WIDE MARKET for the AC compact drives = 1,2 Billion $ Schneider + Toshiba = 16% of the market share Schneider is n°1 on the market of the AC compact drives Schneider/Toshiba Yaskawa/Omron Fuji 2% 2% Rockwell Danfoss Siemens =S= & Toshiba 2% 11% 2% Hitachi Delta 16% 3% 10% 4% Mitsubishi KEB SEW Teco Vacon 5% 6% 8% 6% 7% 7% 9% Lenze ABB Others Source: IMS Research (2006) Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 Nhu cầu điều chỉnh tốc độ Điều khiển thang máy, cấu nâng hạ Tốc độ thang 1m/s 3s ACC Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 3s DEC t Dừng nhanh xác Giảm sốc chấn động khí Nhu cầu điều chỉnh tốc độ Điều khiển trình sản xuất Phố hợp q trình sản xuất Dừng nhanh xác Giảm sốc chấn động khí Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 Nhu cầu điều chỉnh tốc độ Tiết kiệm lượng với hệ thống HVAC /bơm quạt Tiết kiệm lượng Ỉ giảm chi phí vận hành Nâng cao chất lượng điều khiển toàn hệ thống Giảm sốc chấn động khí cho hệ truyền động Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 Nhu cầu điều chỉnh tốc độ Tiết kiệm lượng với hệ thống HVAC /bơm quạt Thí dụ: Máy nén (với áp suất đặt 5.5 bar) Tiết kiệm tới 35% điện Giảm hao mịn khí khởi động nhiều lần 50Hz 50Hz 25Hz 25Hz 0Hz 0Hz Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 Nhu cầu điều chỉnh tốc độ Tiết kiệm lượng với hệ thống HVAC /bơm quạt Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 Biến tần ALTIVAR ALTISTART ALTIVAR giải pháp cho ứng dụng Cho ứng dụng đơn giản Starter Starter Drive Altistart 01 Altistart 22 Altivar 12 Drive Altivar 312 ATS01 : 0.37 - 75 kW ATS22 : - 400 kW ATV12 : 0.18 - kW ATV312 : 0.18 - 15 kW Cho ứng dụng phức tạp, thang máy (CT) ATV71 : 0.37 - 630 kW ATV71L: - 75 kW ATV71P: 90 - 2000 kW Drive Altivar 71 Drive Drive Altivar 71L Altivar 71 Plus Cho ứng dụng bơm/quạt (VT) Starter Altistart 48 Drive Altivar 212 Drive Drive Altivar 61 Altivar 61 Plus Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 ATS48 : - 1200 kW ATV212 : 0.75 - 75 kW ATV61 : 0.37 - 800 kW ATV61P: 90 - 2400 kW 10 Biến tần hệ thống điện Giải pháp giảm sóng hài Mức tải % THDI với choke 3% đầu vào % 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 4.4 13 18 22 27 31 35 40 44 Để giảm THDI, tăng giá trị cuộn kháng (Sụt áp -> giảm công suất mômen) Một số tiêu chuẩn (vd IEEE519 US) địi hỏi thiết bị tạo mức sóng hài nhỏ Có thể làm giảm mức độ sóng hải mức tổng thể, lắp đặt cho thiết bị có sinh sóng hài Bộ lọc LC cho phép đưa mức THDI từ 16% tới 10%, tới 5% dùng kết hợp với cuộn kháng Schneider có giải pháp từ cơng suất 0.75kW tới 500kW Bộ lọc LC Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 82 Biến tần hệ thống điện Giải pháp giảm nhiễu điện từ RFI Filter Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 Tuân thủ việc đấu nối, dây tài liệu hướng dẫn lắp đặt biến tần Dùng lọc RFI (còn gọi lọc EMC) làm giảm nhiễu truyền dẫn nhiễu phát xạ Có nhiều mức lọc khác Việc sử dụng lọc mức tùy thuộc vào yêu cầu tiêu chuẩn phải tuân theo vào độ dài cáp, kiểu cáp đấu Nhiễu điện từ phía cáp động giảm thiểu cách sử dụng cáp bọc kim, nối đất tuân thủ việc đấu nối hướng dẫn tài liệu 83 Biến tần hệ thống điện Thiết bị Lọc nhiễu làm việc RFI Lọcfilter RFI High frequency leakage (generated principally thetụ stray capacitance) Dòng điện tần số current cao (khép mạch qua by điện rò) Dùng cáp bọc kim bắt buộc để tuân thủ với tiêu chuẩn EMC Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 84 Biến tần hệ thống điện Schneider Offer Môi trường “Công nghiệp” Môi trường ”Tòa nhà dân dụng” C1 ATV12 up to 2.2kW Built-in class B ATV312 up to 15kW ATV71 up to 500kW Optional class B filter C2 ATV312 and ATV71 up to 4kW Built-in class A gr1 C3 ATV312 5.5kW to 15kW Built-in class A gr2 ATV71 5.5kW to 500kW Our drives are minimum C3 even if the drive is more than 400A to comply with industrial practices Built-in class A Most of the ranges are also available without filters Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 85 Biến tần hệ thống điện Quá áp cực động cơ: nguyên nhân giải pháp Bật/tắt IGBTs tạo biến thiên điện áp lớn (dV/dt) + VDC bus 512V Điện áp (PWM) dV/dt tới 10kV/µS 0V Dịng điện động gần hình sin - VDC bus Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 86 Biến tần hệ thống điện Quá áp cực động cơ: nguyên nhân Quá áp gây phản xạ sóng dv/dt phối hợp trở kháng động cáp nối biến tần động Độ lớn áp dv/dt phụ thuộc vào độ dài cáp kỹ thuật PWM Quá áp dV/dt l cable PW M Volta ge a t Motor Te rm ina ls 1500 Quá áp cực động Thường tới x V bus DC 1000 + Vdc Vd: U lưới =400Vac - Chế độ động Û = 400x x2 = 1132V - Chế độ máy phát (hãm) Û = 785x2 = 1570V 500 Voltage - Vdc -500 -1000 Đơi điện áp tăng lên lớn Vdc -1500 -2000 Tim e Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 87 Biến tần hệ thống điện Quá áp cực động cơ: giải pháp Giải pháp giảm áp Giới hạn đỉnh xung áp Giảm dv/dt Biện pháp thực Motor choke Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 Dùng biến tần có chức giới hạn đỉnh xung áp (< 2VDC) Sử dụng lọc dv/dt (Motor choke) Dùng lọc LR LC Dùng lọc hình SIN 88 Biến tần hệ thống điện Quá áp cực động cơ: giải pháp Sử dụng biến tần có chức hạn chế điện áp cực động Biến tần ATV71: + 2Vdc Chức không bật Quá áp lớn 2Vdc Time [s] + 2Vdc SUL chức bật Time [s] Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 89 Biến tần hệ thống điện Quá áp cực động cơ: giải pháp Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 90 Biến tần hệ thống điện Quá áp cực động cơ: giải pháp Bảng: Chiều dài cáp tương ứng với giá trị SOP Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 91 Biến tần hệ thống điện Quá áp cực động cơ: giải pháp Sử dụng lọc dv/dt Motor choke Bộ lọc LC Bộ lọc hình SIN Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 92 Biến tần hệ thống điện Chiều dài cáp cho phép Cáp Tới 15kW 480v Từ 18kW 480v 10 m Chức hạn chế mềm 50 m 100 m 300 m 600m Inductance Chức hạn chế mềm Inductance Chức hạn chế mềm Inductance Chức hạn chế mềm 150 m Sinus Inductance Sinus Bọc kim Không bọc kim Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 93 Biến tần hệ thống điện Dòng điện rò (Earth Leakage Current) Biến tần sinh dịng điện rị với nguồn chính: U Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 dV/dt điện áp động tạo dòng rò khép mạch qua tụ kí sinh xuống đất Các lọc RFI tạo nguồn dòng rò qua tụ nối đất chúng 94 Biến tần hệ thống điện Đường dòng điện rò Differential breaker RFI filter bearings Dòng rò tần số thấp (tạo lọc EMC) Dòng rò tần số cao (đi qua tụ kí sinh) Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 95 Biến tần hệ thống điện Tác hại dòng điện rò Tác hại Ảnh hưởng tới thiết bị chống dòng rò (RCD) Dòng rị gây hư hỏng ổ bi động Một số giải pháp Không sử dụng lọc EMC không bắt buộc đặc biệt với nguồn pha Để giảm dịng rị phía động cơ: Dùng kháng lọc để giảm dv/dt Không dùng cáp bọc kim không bắt buộc Giảm tần số đóng cắt biến tần Giảm chiều dài cáp nối biến tần động tới mức Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Jun 2011 96