Cấu Tạo và Nguyên lý hoat động cua Biến Tần PANASONIC,đây là đề tài tai môn học diện tử công suất,Tìm hiểu về nguyên ly hoat động cua các IGBT, chức năng của biến tần như: bảo vệ quá áp,thấp áp,quá dòng,mất pha,quá tải,chạm đất,thắng động năng,thắng DC,Moment khởi động lớn,khởi động mềm,kết nối PLC,cổng truyền thông,kết nối màn hình...
Biến tần panasonic GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI động điện sử dụng hầu hết lĩnh vực,từ loại động nhỏ thiết bị điện tử động lớn sử dụng công nghiệp.Vấn đề điều khiển tốc độ động quan trọng tải luôn yêu cầu có tốc độ khác nhau,người ta nghiên cứu phương pháp thay đổi tốc độ động như:thay đổi điện áp stato,lắp điện trở phụ vào mạch stato,thay đổi số đôi cực…Thay đổi tốc độ động máy công cụ theo nhiều cách :dây đai,hộp số,nhông sên…Nhưng phương pháp tồn nhiều nhược điểm phạm vi sử dụng.Vì phương pháp thay đổi động cách thay đổi tần số nhiều nhà sản xuất quan tâm nghiên cứu,sản xuất đưa vào sử dụng rộng rãi Biến tần thiết bị dùng để điều khiển tốc độ động cơ,và với phát triển vượt bậc công nghệ bán dẫn vi xử lý tích hợp gắn bên biến tần, phận giúp nhận biết điện áp đầu vào cố định với tần số cố định biến điện áp với tần số thành điện áp tần số biến thiên ba pha,tức thông qua việc điều chỉnh tần số ta điều chỉnh tốc độ động thay đổi theo ý muốn theo dải rộng(khoảng từ – 400hz).Ngoài ý nghĩa mặt điều khiển tốc độ có nhiều chức khác như: bảo vệ áp,thấp áp,quá dòng,mất pha,quá tải,chạm đất,thắng động năng,thắng DC,Moment khởi động lớn,khởi động mềm,kết nối PLC,cổng truyền thông,kết nối hình việc sử dụng biến tần mang lại hiệu kinh tế,giúp tiết kiệm điện nhiều ưu việt khác tùy theo công nghệ hãng sản xuất,tùy theo năm sản xuất,tùy loại pha,3 pha công suất khác Trong đề tài nhóm nhận nghiên cứu biến tần panasonic,do chưa va chạm thực tế nhiều,tìm hiểu tài liệu từ nhiều nguồn có nhiều thiếu xót kỹ viết đề tài, cấu tạo,nguyên lý hoạt động,ưu nhược điểm,chi tiết cách cài đặt tham số,dữ liệu tham số…nhóm kính mong quí thầy cô bạn đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện,chính xác mặt kỹ thuật với tiêu chí yêu cầu NHÓM Page Biến tần panasonic Tìm hiểu động điện Tùy theo chế độ làm việc,điện áp động sử dụng,kiểu từ trường sinh dây quấn,đặc điểm roto,kiểu kích từ…mà người ta chia động điện nhiều tên gọi khác công nghiệp dân dụng vấn đề thay đổi tốc độ loại động khác Động không đồng ba pha(KĐB)được sử dụng rộng rãi công nghiệp công suất nhỏ đến công suất trung bình chiếm tỷ lệ lớn so với động khác Sở dĩ KĐB có kết cấu đơn giản ,dễ chế tạo,vận hành an toàn,sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha.tốc độ chúng không đổi ,tốc độ thay đổi tùy theo số đôi cực tần số nguồn(f=50 Hz), tính theo biểu thức: n= v/p (1-0) đó: f : tần số cố định lưới điện.(f=50 Hz VN) p: số đôi cực dây quấn stato từ biểu thức (1-0).ta thấy muốn thay đổi tốc độ động KĐB phải thay đổi số đôi cực thay đổi tần số nguồn cấp cho động Điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi số đôi cực Dây quấn stato động KĐB roto lồng sóc nối thành số đôi cực khác tốc độ có nhiêu cấp,vì thay đổi tốc độ thay đổi cấp cấp một.Có nhiều cách để thay đổi số đôi cực dây quấn stato - Đổi cách đấu dây để có số đôi cực khác nhau(cực thật –cực giả).Dùng động điện hai tốc độ Trên rãnh stato đặt hai dây quấn độc lập đấu nối để có nhiều tốc độ khác Trên rãnh stato đặt hai dây quấn độc lập có số đôi cực khác nhau,mỗi dây quấn lại đổi cách nối để có đôi cực khác Dây quấn roto động KĐB roto dây quấn có số đôi cực với số đôi cực stato đấu lại để có thay đổi số đôi cực stato phải đấu lại số đôi cực roto dây quấn.Như không tiện lợi Page Biến tần panasonic Ngược lại,dây quấn động KĐB roto lồng sóc lại thích ứng với số đôi cực thay đổi cách đấu nố,do thích hợp với việc điều chỉnh tốc độ Page Biến tần panasonic Page Biến tần panasonic BIẾN TẦN PANASONIC Page Hình: Biến tần panasonic CẤU TẠO lọc:bộ điện kháng xoay chiều Chỉnh lưu:cầu diot Bộ lọc DC:giàn tụ điện lưu trữ điện áp chiều Bộ điện kháng chiều Bộ nghịch lưu :IGBT Bo nhận tín hiệu cài đặt xử lý tín hiệu Màn hình nút nhấn hiển thị thông số Vỏ bao bên Bộ phận tản nhiệt tùy thuộc vào chế độ làm việc mà sản xuất bố trí thêm số thiết bị khác thêm vào biến tần a) b) c) Hình: Page Biến tần panasonic NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: Nguyên lý hoạt động biến tần chủ yếu sau: Thứ nhất,nguồn điện xoay chiều pha hay ba pha chỉnh lưu lọc thành nguồn chiều phẳng.Công đoạn thực chỉnh lưu cầu diot tụ điện.Điện đầu vào pha ba pha,nhưng mức điện áp tần số cố định Thứ hai,điện áp chiều biến đổi(nghịch lưu)thành điện áp xoay chiều ba pha đối xứng.trước đó,điện áp chiều lưu trữ giàn tụ điện,điện áp chiều mức cao.Tiếp đó,thông qua trình tự kích hoạt thích hợp biến đổi IGBT (transitor lưỡng cực có cổng cách điện hoạt động giống công tắc bật tắt cực nhanh để tạo dạng sóng ngõ râ củ biến tần).Biến tần tạo điện áp xoay chiều ba pha phương pháp điều chế độ rộng xung PWM điện áp xoay chiều thay đổi giá trị biên độ tần số vô cấp tùy theo điều khiển để tăng giảm tốc độ động 2.1 BỘ ĐIỆN KHÁNG XOAY CHIỀU: cuộn cảm cuộn dây,nó lưu trữ lượng từ trường tạo cuộn dây chống thay đổi dòng điện.giúp giảm méo sóng hài(nhiễu dòng xoay chiều) giảm mức đỉnh dòng điện lưới làm giảm dòng chồng tuyến dẫn chiều,điều làm cho tụ chạy mát có tuổi thọ cao Bộ điện kháng xoay chiều hoạt động hoãn xung để bảo vệ mạch chỉnh lưu đầu vào khỏi nhiễu xung gây đóng ngắt tải điện cảm khác ngắt mạch khởi động từ Hình: Page Biến tần panasonic Nhược điểm sử dụng điện kháng là:chi phí tăng thêm,cần không gian lắp đặt giảm hiệu suất 2.2 BỘ CHỈNH LƯU Qúa trình chỉnh lưu thực cách sử dụng chỉnh lưu cầu diot sóng toàn phần,bộ chỉnh lưu cầu diot tương tự với chỉnh lưu thường thấy nguồn,trong dòng điện xoay chiều pha chuyển đổi thành chiều.nhưng cầu diot sử dụng biến tần lại xếp cho dòng điện xoay chiều pha(AC) thành điện chiều(DC).các diot cho phép dòng điện theo hướng,vì cầu diot hướng dòng electron điện từ dòng xoay chiều thành dòng chiều b) a) Hình: 2.3.BỘ LỌC: Là giàn tụ điện lưu trữ điện áp chiều chỉnh lưu.một tụ điện trữ điện tích lớn,nhưng xếp chúng theo hình tuyến dẫn chiều làm tăng điện dung.Điện áp sử dụng giai đoạn IGBT tạo điện cho động Page Biến tần panasonic a) b) Hình: 2.4: BỘ NGHỊCH LƯU IGBT Thiết bị IGBT công nhận cho hiệu suất cao chuyển mạch nhanh,IGBT bật tắt theo trình tự để tạo xung với độ rộng khác từ điện áp tuyến dẫn chiều trữ tụ điện.Bằng cách sử dụng điều biến độ rộng xung ,IGBT bật tắt theo trình tự giống với sóng dạng sin áp dụng sóng mang(sóng tải) lĩnh vực viễn thông hình b: sóng hình tam giác biểu thị sóng mang nét liền cong biểu thị phần dạng sóng hình sin.Nếu IGBT bật tắt điểm giao sóng dạng sin sóng mang,độ rộng xung thay đổi.PWM sử dụng để tạo đầu cho động giống hệt với sóng dạng sin.Tín hiệu sử dụng để điều khiển tốc độ động a) b) Hình: Page Biến tần panasonic 2.5: BỘ ĐIỆN KHÁNG MỘT CHIỀU Bộ điện kháng chiều giới hạn tốc độ thay đổi dòng tức thời tuyến dẫn chiều,việc giảm tốc độ thay đổi cho phép truyền động phát cố tiềm ẩn trước xảy hỏng hóc ngắt truyền động ra.Bộ điện kháng chiều thường lắp chỉnh lưu tụ điện biến tần có công suất lớn,ngoài bảo vệ tụ điện trước tượng sóng hài dòng chồng 2.6 ĐIỆN TRỞ HÃM: Khi tải có lực quán tính làm cho động quay theo động ngắt điện,hiện tượng động đóng vai trò máy phát điện,và tạo điện áp quay trở lại tuyến dẫn chiều,lượng điện phải triệt tiêu cách đó.Từ người ta thiết kế mạch điện trở hãm nhằm mục đích giải phóng lượng điện thành nhiệt.nếu mạch điện trở hãm biến tần báo lỗi áp có tượng xảy Hình Page 10 Biến tần panasonic CÁC DÒNG BIẾN TẦN PANASONIC 3.1 DÒNG VF-0 đặc điểm: • • • Nhỏ gọn Dễ dàng sử dụng với bảng điều khiển Chi phí hiệu PHA 230V –AC 0,2 KW 0,4 KW Hình 0,75 KW 1,5 KW PHA 400V-AC 0,75 KW 1,5KW 2,2 KW 3,7 KW Hình 10 3.2 DÒNG VF – CE đặc điểm: • Điều khiển vecto • Công nghệ tiên tiến Page 11 Biến tần panasonic • Nhiều giao diện lựa chọn PHA 230V –AC 0,25 KW 0,37 KW 0,75 KW 1,5 KW 2,2 KW PHA 400V-AC 0,75 KW 1,5 KW 2,2 KW KW 3.3 DÒNG VF-8Z ĐẶC ĐIỂM: • • • • • • Dải tần rộng(0,2-400hz) Tăng giảm tốc độ hoàn hảo Hoạt động êm,ổn định tần số thấp Đặt trước tốc độ Hãm DC Nhiều dạng bảo vệ PHA 400V- AC Page 12 Hình 11 Biến tần panasonic 5,5 KW 7,5 KW 11 KW 15 KW 19 KW 22 KW Hình 12 30 KW 37 KW 4.CÀI ĐẶT THAM SỐ Trong việc cài đặt biến tần nhà sản xuất đưa nhiều tính theo model biến tần,tùy thuộc vào cấu tải,kiểu bảo vệ,điều khiển bên hay ngoài…mà người sử dụng lựu chọn tham số cài đặt 4.1 GIAO DIỆN MÀN HÌNH ĐIỀU KHIỂN Mỗi model có giao diện hình khác nhìn chung chúng có phím chức chủ yếu sau: Hình 13 hình hiển thị Phím khởi động RUN Hiển thị dòng,tần số,tốc độ,lỗi,dữ liệu cài đặt chức năng,tham số (gồm led đoạn) Phím điều khiển chạy chỗ Phím dừng STOP Phím dừng chỗ Phím chọn chế độ MODE Phím điều chỉnh chương trình SET Dùng thay đổi:tần số ngõ ra,hiển thị dòng,cài đặt tần số,cài đặt hướng vòng quay,cài đặt chức Dùng để lưu liệu,thay đổi hình hiển thị tham số liệu hình Page 13 Biến tần panasonic Phím tăng ▲ Dùng để tăng giá trị thông số cài đặt,số lượng thông số Phím giảm ▼ Dùng để giảm giá trị thông số cài đặt,số lượng thông số Biến trở Núm vặn điều chỉnh tần số(khoảng tần số cài đặt) 4.2 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY MC L1L1 L2L2 L3L3 R S T UT VU V W M BIẾN TẦN PANASONIC DB + DB - C B A - TÍN HIỆU 0÷5V 0÷10V 4÷20mA BIEN TRO TIN HIEU Analog 5V PWM DIEN TRO HAM START/STOP FOR/REV SW1 SW2 SW3 10 11 hinh 14 Page 14 NGÕ VÀO TRANSITOR(C) NGÕ VÀO TRANSITOR(E) Biến tần panasonic 4.3 CÁC THAO TÁC CƠ BẢN TRÊN PHÍM MÀN HÌNH Cách cài đặt tham số: POWER GIÁ TRỊ ON MỚI NHẤN NHẤN MODE MODE NHẤN NHẤN MODE SET P01 NHÂN ▼/▲ • • • NHẤN NHẤN ▼/▲ SET Nhấn phím MODE lần để hiển thị P01 Dùng phím ▲/▼ để tìm tham số cài đặt( P02,P03,P04… ) Nhấn SET để cài đặt P(1 n) lựa chọn Page 15 Biến tần panasonic • • • • Nhấn phím ▲/▼ để tìm giá trị liệu cài đặt(0,1,2….) Nhấn SET để nhập vào Nhấn MODE để trở ban đầu Các giá trị lưu lại sau 1sec 4.2 BẢNG CÁC THAM SỐ CÀI ĐẶT Tham số cài đặt Giá trị liệu cài đặt P01 P02 P03 P04 P05 P06 P 07 50 60 FF P 08 P09 Giải thích Cài đặt thời gian tăng tốc ngõ từ 0,5Hz đến maximum Cài đặt thời gian giảm tốc ngõ từ maximum 0,5 Hz Tần số ngõ max 50 Hz(không cài tham số P15) Tần số ngõ mã 60 HZ(không cài tham số P16) Cài đặt phù hợp với maximum P15,tần số chuẩn P16 Cài đặt số momen ứng với động Momen bình phương với tải quạt,máy bơm Chọn mức khuếch đại momen ứng với tải Cài đặt chi tiết relay nhiệt tải(màn hình hiển thị OL) Cài đặt thông số relay nhiệt dòng Chạy trong,RUN chạy,STOP dừng,thuận nghịch núm biến trở Chạy trong,RUN chạy,STOP dừng,▲ chạy thuận,▼chạy nghịch Chạy ngoài,chạy thuận chân 3-5,chạy nghịch chân 3-6,nhanh chậm nối biến trở vào chân 1-2-3 Chạy sử dụng biến trở giao diện điều chỉnh tần số Chạy sử dụng ▼,▲ để điều chỉnh tần số led hiển thị giá trị tần số Chạy sử dụng chân 1-2-3 để nối với biến trở điều khiển giá trị tần số Chạy sử dụng tín hiệu điện áp 0-5v nối vào chân 2-3 (+2,-3) Chạy sử dụng tín hiệu điện áp 0-10v nối vào chân 2-3 Page 16 Biến tần panasonic 1 (+2,-3) Sử dụng tín hiệu dòng 4-20mA nối vào chân 2-3 (+2,-3),nối điện trở 200Ω vào giữ chân 2-3 Cho phép chạy thuận nghịch Chỉ cho phép chạy thuận Dừng có độ dốc,tần số giảm tín hiệu dừng hợp với thời gian Dừng tức thời,ngõ tín hiệu biến tần bị khóa tín hiệu dừng Cài đặt tần số cho ngõ biến tần tắt biến tần giảm tần số dừng hẳn( 0,5÷60 Hz) Cài đặt thời gian thắng DC (0.1÷120 sec) Cài đặt cấp độ thắng DC (0 ÷ 100) Cài dặt tần số ngõ maximum (50÷250 Hz) Cài đặt tần số chuẩn (45÷250) Không sử dụng tính ngăn cản tăng tốc Sử dụng tính ngăn cản tăng tốc Không sử dụng tính ngăn cản giảm tốc Sử dụng tính ngăn cản giảm tốc Ngõ vào điều chỉnh đa tốc độ SW1 Ngõ vào reset Ngõ vào khóa reset Chọn ngõ vào chạy chậm Gõ vào dừng phụ Ngõ vào dừng tức thời Ngõ vào tín hiệu điều chỉnh tần số Chọn ngõ vào đặc 2nd Ngõ vào điều chỉnh đa tốc độ SW2 Ngõ vào reset Ngõ vào khóa reset Chọn ngõ vào chạy chậm Gõ vào dừng phụ Ngõ vào dừng tức thời Ngõ vào tín hiệu điều chỉnh tần số Chọn ngõ vào đặc trưng 2nd Ngõ vào điều chỉnh đa tốc độ SW3 Ngõ vào reset P10 P11 1 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 (Nối SW1 vào chân số 7) P20 Page 17 Biến tần panasonic P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P28 P29 P30 P31 P32 P33 P34 P35 P36 P37 P38 P39 P40 P41 P42 P43 P44 P45 P46 P47 P48 Ngõ vào khóa reset Chọn ngõ vào chạy chậm Gõ vào dừng phụ Ngõ vào dừng tức thời Ngõ vào tín hiệu điều chỉnh tần số Chọn ngõ vào đặc trưng 2nd Cài đặt tần số ▲,▼ Không sử dụng chức điều khiển điều rộng độ xung Không sử dụng chức điều khiển điều rộng độ xung Tín hiệu điều rộng độ xung trung bình00000(1÷100 sec) Tín hiệu chu kì điều rộng xung(1÷999 m/s) Chọn chức ngõ transitor(nối diều khiển vào chân số 10&11) Cài đặt chức ngõ relay(nối vào chân A,B&C) Cài đặt tần số ngõ cực thu Transitor Cài đặt tần số ngõ relay Cài đặt tần số chạy chậm(0,5÷250Hz) Cài đặt thời gian tăng tốc chậm Cài đặt thời gian giảm tốc chậm Tần số điều chỉnh tốc độ Tần số điều chỉnh tốc độ Tần số điều chỉnh tốc độ Tần số điều chỉnh tốc độ Tần số điều chỉnh tốc độ Tần số điều chỉnh tốc độ Tần số điều chỉnh tốc độ Cài đặt thời gian tăng tốc 2nd Cài đặt thời gian giảm tốc 2nd Cài đặt tần số 2nd với tính chuyển mạch chọn loc 2nd (45÷250Hz) Cài dặt mức khuếch đại momen 2nd với tính chuyển mạch chọn lọc 2nd Cài đặt tần số bước Cài đặt tần số bước Cài đặt tần số bước Cài đặt dãy thông tần số bước Cài đặt giới hạn dòng,khi tải tần số tự động giảm Chế độ khởi động hao điện,thận trọng khởi động lại đột ngột Page 18 Biến tần panasonic P49 P50 P51 P52 P53 P54 P55 P56 P57 P58 P59 P60 1 P61 P62 P63 P64 P65 P66 Khởi động lướt qua,motor khởi động lại nguồn khôi phục Cài đặt thời gian chờ chế độ,khởi động lướt qua chức chạy lại Chức chạy lại tác dụng Chỉ chạy lại phát lỗi tải,quá nhiệt bất thường ổn định tản nhiệt Chỉ thực chạy lại lỗi áp Chạy lại phát lỗi nhiệt ,quá dòng áp Cài đặt số lần chạy lại Dùng để cài đặt tần số mức ngõ Dùng để cài đặt tần số mức ngõ Cài đặt chức độ lệch/dộ khuếch đại tác dụng Cài đặt chức độ lệch/dộ khuếch đại có tác dụng cài đặt độ lệch tần số (dữ liệu -99÷250Hz) Cài đặt độ khuếch đại tần số (0,5÷ 250Hz) Tín hiệu ngõ analog với tín hiệu điện áp Tín hiệu ngõ xung Bỏ chức bú analog xung Chức cài đặt bù tín hiệu điện áp Chức cài đặt bù tín hiệu xung Chọn giám sát chi tiết hình hiển thị tần số Chọn giám sát chi tiết hình hiển thị tốc độ truyền Cài đặt nhận so với tần số tốc độ truyền hiển thị hình Cài đặt ngõ áp lớn Ngăn ngừa mức hoạt động dòng làm tụt dốc Cài đặt tần số truyền thông(mặc định 0,8Hz)có thể thay đổi để giảm độ ồn cộng hưởng học vận hành Cài đặt password Chế độ cài đặt thiết lập người sử dụng Chế độ cài đặt mặc định nhà sản xuất Page 19 Biến tần panasonic MỤC LỤC Trang GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI………………………………………………… 1.CẤU TẠO……………………………………………………………………………………………… 2.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG………………………………………………………………………… 3.CÁC DÒNG BIẾN TẦN PANASONIC…………………………………………………………………8 3.CÀI ĐẶT THAM SỐ…………………………………………………………………… .9 Page 20 ... tần panasonic 4.3 CÁC THAO TÁC CƠ BẢN TRÊN PHÍM MÀN HÌNH Cách cài đặt tham số: POWER GIÁ TRỊ ON MỚI NHẤN NHẤN MODE MODE NHẤN NHẤN MODE SET P01 NHÂN ▼/▲ • • • NHẤN NHẤN ▼/▲ SET Nhấn phím MODE lần... Biến tần panasonic Ngược lại,dây quấn động KĐB roto lồng sóc lại thích ứng với số đôi cực thay đổi cách đấu nố,do thích hợp với việc điều chỉnh tốc độ Page Biến tần panasonic Page Biến tần panasonic. .. nhiệt.nếu mạch điện trở hãm biến tần báo lỗi áp có tượng xảy Hình Page 10 Biến tần panasonic CÁC DÒNG BIẾN TẦN PANASONIC 3.1 DÒNG VF-0 đặc điểm: • • • Nhỏ gọn Dễ dàng sử dụng với bảng điều khiển