Đang tải... (xem toàn văn)
Dành cho các bạn muốn tìm hiểu học tập về biến tần. từ cấu tạo đên nguyên lý làm việc của các loại biến tần Bộ biến đổi tần số hay còn gọi là các bộ biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều có tần số khác mà có thể thay đổi được. Đối với các bộ biến tần dùng cho việc điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều thì ngoài việc thay đổi tần số của chúng còn có thể thay đổi cả điện áp ra khác với điện áp lưới cấp vào bộ biến tần. I. PHÂN LOẠI BIẾN TẦN : Bộ biến tần được chia làm hai nhóm: + Biến tần máy điện. + Biến tần van. II. GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN VAN 1. Biến tần trực tiếp 2. Biến tần gián tiếp III. CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN TẦN GIÁN TIẾP : A. BỘ NGHỊCH LƯU DÒNG : 1. Bộ nghịch lưu dòng một pha 2. Bộ nghịch lưu dòng ba pha B. NGHỊCH LƯU NGUỒN ÁP 1. Bộ nghịch lưu áp cầu một pha 2. Nghịch lưu áp ba pha IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRÊN TẢI 1. Điều chỉnh biên độ của điện áp một chiều bằng chỉnh lưu có điều khiển hoặc bằng bộ băm xung 2. Điều chỉnh thời gian đóng ngắt của các van để thay độ rộng xung 3. Điều biến độ rộng xung (PWM):
TổNG QUAN Về CáC LOạI BIếN TầN Trang 25 Bộ biến đổi tần số hay gọi biến tần thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều tần số thành dòng điện xoay chiều có tần số khác mà thay đổi đợc Đối với biến tần dùng cho việc điều chỉnh tốc độ động xoay chiều việc thay đổi tần số chúng thay đổi điện áp khác với điện áp lới cấp vào biến tần I PHÂN LOạI BIếN TầN : Bộ biến tần đợc chia làm hai nhóm: + Biến tần máy điện + Biến tần van Biến tần máy điện: Nguyên lý chung loại biến tần dùng máy điện xoay chiều làm nguồn điện có tần số biến đổi ~ f1= const F F CKF ~ ω2 = Var  f1= const BTK U1 CK f1 = Var K1 Hỗnh 3.1 Sồ õọử nguyón l bäü biãún táưn mạy âiãûn ω ± ω2 fr = f1 ω0 DÊu (+) øng víi trêng hỵp rôto BTK quay ngợc chiều từ trờng Lúc fr > f1 Dấu (-) ứng với trờng hợp rôto BTK quay cïng chiỊu tõ trêng Lóc nµy fr < f1 Khi rôto đứng yên fr = f1 Nhờ thay ®ỉi tèc ®é ω2 ta cã thĨ thay ®ỉi tÇn sè Trang 26 ViƯc sư dơng còng nh ®iỊu khiển loại phức tạp phải sử dụng nhiều máy điện, diện tích lắp đặt lớn, hiệu suất làm việc thấp, gây ồn, móng phải kiên cố nên giá thành cao Biến tần van: Nguyên lý làm việc biến tần van dùng tín hiệu điều khiển để đóng mở van ( thờng tiristor hay transisto ) biến đổi lợng điện xoay chiều tần số thành lợng điện xoay chiều có tần số khác Biến tần van đợc chia làm loại : + Biến tần trực tiếp + Biến tần gián tiếp Biến tần van đợc ứng dụng rộng rãi có nhiều u điểm nh: kích thớc nhỏ nhẹ, không gây ồn, hệ số khuếch đại công suất lớn, hiệu suất cao II GIớI THIƯU VỊ BIÕN TÇN VAN : BiÕn tÇn trùc tiếp: Thiết bị biến tần trực tiếp loại biến tần có tần số vào f đợc biến đổi thành tần số f2 cách trực tiếp qua khâu trung gian f2 = (0 ữ 0,5)f1, thờng dùng cho truyền động có công suất lớn, tốc độ làm việc thấp Để đơn giản trớc hết ta phân tích sơ đồ mạch lực biến tần pha: U~ U~ f1 f2 Maûch van P Lcb N Zt Lcb Hỗnh 3.2 Sồ õọử khọỳi vaỡ sồ õọử nguyón l mảch lỉûc bäü biãún táưn van Trang 27 C¸c nhóm van P, N đợc điều khiển riêng chung Khi điều khiển riêng không cần cuộn kháng cân Khi điều khiển chung cuộn kháng cân dùng để hạn chế dòng điện cân U,I xuất U chênh lệch điện áp tức thời lúc đóng I nhóm mở nhóm t mà trình t1 t3 t4 t0 t2 độ không xảy tức thời Nhóm van P tạo nửa chu kỳ dơng điện áp tải, nhóm Nhoùm CL van N t¹o nưa chu kú N CL NL Nhoùm NL âm điện áp tải P Hỗnh 3.3 Cạc giai âoản lm Trong m¹ch viãûc cụa cạc nhọm van bäü ®iỊu khiĨn, ngêi ta biãún táưn trỉûc tiãúp sử dụng dấu dòng điện tải để định nhóm van phải làm việc Khi nhóm van đợc định làm việc làm việc chế độ chỉnh lu chế độ nghịch lu phụ thuộc Thời điểm phát xung mở cho Thyristor nhóm phải có phân bố cho điện áp tải phần hình sin giá trị trung bình điện áp đầu tơng thích với giá trị tức thời điện áp mong muốn (U=U msin2t ) Để điều chỉnh tốc độ động điện xoay chiều ta dùng biến tần ba pha gồm ba biến đổi song song ngợc Trang 28 Sơ đồ biến tần trực tiếp có u điểm hiệu suất cao không Za Zb Zc Hỗnh 3.4 Så âäư ngun l mảch lỉûc bäü biãún táưn trỉûc tiãúp ba pha cho âäüng cå âiãûn xoay chiãöu ba pha dùng tụ chuyển mạch Nhợc điểm sơ đồ gam tần số hẹp f < 20Hz, phải dùng nhiều Thyristor nhạy cảm với biến động lới điện Biến tần gián tiếp: Sơ đồ cấu tróc cđa m¹ch: f1 = ~f1,u1 ~f2,u2 f2 = Chỉnh lu Lu gi Nghch lu Hình 3.5 : Sơ đồ cấu trúc biến tần gián tiếp Trong biến tần điện áp xoay chiều đợc chuyển thành chiều nhờ mạch chỉnh lu, qua lọc biến trở lại điện áp xoay chiều với tần số f2 Điện áp đầu đợc điều chỉnh nhờ thay đổi góc thông van nhóm chỉnh lu điều chế độ rộng xung Việc phải biến đổi lợng hai lần làm giảm hiệu suất biến tần song bù lại loại biến tần cho Trang 29 phép thay đổi dễ dàng tần số f không phụ thuộc f1 mà phụ thuộc mạch điều khiển Bộ biến tần gián tiếp nh nêu có sơ đồ chức nh h×nh sau : Chỉnh lưu ~u1,f1 Lưu giữ Nghịch lưu F ~u2,f2 K Điều khiển Hình 3.6 : Sơ đồ chức biến tần gián tiếp Tùy theo tính chất chỉnh lu dạng tín hiệu đầu mà biến tần độc lập lại đợc chia làm loại : *Bộ biến tần nguồn áp (hay nghịch lu nguồn áp) *Bộ biến tần nguồn dòng (hay nghịch lu nguồn dòng ) III CáC PHƯƠNG PHáP BIếN TầN GIáN TIếP : A Bộ NGHịCH LƯU DòNG : Bộ nghịch lu dòng pha: Trang 30 Bộ nghịch lu nguồn dòng thờng dùng cho hệ thống công suất lớn, van bán dẫn điều khiển hoàn toàn tải mang tính cảm kháng cần Diod tạo thành cầu ngợc dòng điện phản kháng qua dấu dòng tải ngợc với điện áp cuộn dây Ld có điện cảm lớn để san dòng chØnh lid Ld + D1 - D4 i T1 T2 T4 T3 D2 D3 I1 t Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch l u dòng pha dạng dòng tải u lọc thành phần sóng hài bậc cao Hoạt động sơ đồ: Giả sử T2 T4 dẫn dòng chảy từ B sang A Tại t = cho mở T1 T3 T2 T4 bị khóa thiết bị chuyển mạch Vì dòng thay đổi đột ngột nên dòng chảy theo chiều cũ D1 D3 dẫn, T1 T3 bị khóa Từ t1ữ t2 T1 T3 dẫn xung điều khiển Từ t2ữ t4 cho xung mở T2 T4, T1, T3 bị khóa nhng từ t2ữ t3 D2, D4 dẫn t3ữ t4 T2, T4 dẫn dòng điện áp tải có dạng sin chữ nhật "Sinus" hàm lẻ chu kỳ Bộ nghịch lu dòng ba pha: Khối nghịch lu dòng dùng để biến đổi dòng điện chiều sau lọc thành dòng điện xoay chiều để cung cấp cho động không ®ång bé ba pha Trong c¸c hƯ thèng trun động điện điều chỉnh nghịch lu dòng thờng dùng cho hệ thống công suất lớn có sơ đồ cầu ba pha, van bán dẫn van điều khiển hoàn toàn ta dùng Trang 31 tiristor Nguồn điện chiều Ud thông qua cuộn dây có điện cảm lớn cung cấp cho cầu biến tần dòng điện I d Trong cầu biến tần , tiristor đợc nối thêm diode , gọi diode chặn Các tiristor đợc điều khiển mở theo trình tự : 1, 2, 3, 4, 5, 6, L1, d id + E T1 T3 T5 C2 C1 D1 D5 D4 D2 C3 D3 R S T C4 D6 C5 C6 - T4 TA2 T6 Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý biến tần nguồn dòng pha Trang 32 Hình 3.9 Sơ đồ phân phối xung cho Thyristor Trang 33 Hình 3.10 Sơ đồ dòng điện pha tải Tại thời điểm nào, trừ giai đoạn trùng dÉn , chØ cã hai tiristor dÉn dßng Dßng điện tải có dạng sóng gần sin chữ nhật gồm hai khối Các khối cách khoảng , trờng hợp lý tởng , /3, khoảng dòng điện pha tải Các pha stator động lần lợt nhận dòng điện sin chữ nhật lệch góc /3 , tạo từ trờng quay mà tốc độ định nhịp điệu cấp xung điều khiển cầu biến tần Động điện sản sinh pha sức điện động tơng ứng u R = U sin ωt 2π uS = 2U sin ωt − 4π uT = 2U sin t Hoạt động nghịch lu dòng ba pha: Nguồn cung cấp cho nghịch lu nguồn dòng điện, nguồn điện chiều không phụ thuộc vào tổng trở tải Để thực đợc điều thờng điện cảm Ld phải có giá trị đủ lớn phải sử dụng mạch vòng điều chỉnh dòng điện Dòng điện tải có dạng hình chữ nhật trình tự đóng cắt van từ T1 đến T6 định Giá trị hiệu dụng dòng điện tải: Is = Id Giá trị hiệu dụng thành phần sóng dòng điện phân tích Fourie là: I s1 = I d Từ ta suy ra: Trang π 34 U s1 = π Ud cos ϕ Khi nghÞch lu nguån dòng làm việc với tải động điện xoay chiều đồ thị điện áp tải có xuất xung nhọn thời điểm chuyển mạch dòng điện pha Trong thực tế kỹ thuật thờng dùng van điều khiển không hoàn toàn cần có mạch khóa cỡng van dẫn , đảm bảo chuyển mạch pha cách chắn phạm vi điều chỉnh tần số dòng điện đủ rộng Trong sơ đồ cầu tiristor lực T ữ T6 sử dụng diode cách ly hay diode chặn từ D1 ữ D6 nhằm để cách ly tụ điện chuyển mạch dây quấn pha động không đồng ĐK để chúng không tạo thành mạch cộng hởng làm ảnh hởng đến trình chuyển mạch Để xét hoạt động nghịch lu dòng ba pha ta xét trình chuyển dòng điện từ pha R sang pha S , vµ tõ pha T sang pha R Trang 35 T1 Id D E C T3 A C C B C D T5 D d D C D B' C D C' R S T U R ~ ~ ~ U U S T Hình 3.11A' Sơ đồ chuyển m¹ch tõ pha R sang pha S T4 C T6 iR π T2 2π t 2π_ t 2π t 2π t 2π t 2π t π/3 iS iT U u Cmax C1 u C2 u Trang C3 t1 t4 t2 t3 36 H×nh 3.12 Sơ đồ điện áp dòng điện qua phần tử mạch pha trình chuyển mạch * Chuyển dòng điện từ pha R sang pha S: Giả thiết T1, D1, D2 T2 mở cho dòng chảy qua Dòng điện Id chảy vào tải pha R từ tải pha T chảy Lúc , điện áp tụ ®iÖn nh sau: uC1 = u BA = U uC = uBC = uC = uCA = −U Khi t = t1 , cho xung điều khiển mở T Tiristor mở , đặt điện áp uBA=-U0 lên T1 để khoá T1 Dòng ®iƯn Id , tõ ngn , lËp tøc chun qua T3 , rẽ thành hai nhánh Nhánh thứ nhÊt , I C1 = Id / , nạp điện cho C ; nhánh thứ hai , I C2 = IC3 = Id /3 nạp điện cho C2 nối tiếp C3 Dòng điện hai nhánh hợp lại chảy qua D để vào tải pha R ra tải pha T qua D T2 để trở nguồn Tụ điện C1 C3 đợc nạp ngợc so với trớc Lúc (t=t1) ,D3 cha dẫn dòng Trong mạch vòng BARSB ta có phơng trình: uD3 = uC1 + uRS Khi t t2, uD3 0, diode D3 bắt đầu dẫn dòng Dòng Is từ zero tăng dần đến trị Id dòng IR từ trị Id giảm dần xuèng zero Trang 37 .Khi t = t3 , kÕt thúc trình chuyển mạch Lúc T T2 dẫn dòng : UBA= -U0 , UCB= U0 , UCA=0 Chuyển dòng điện từ pha T sang pha R Lúc T2 T3 dẫn dòng , ta cã : UA’B’=0 , UB’C’=U0 , UC’A’= -U0 Khi t=t4 , cho xung ®iỊu khiĨn më T Tiristor đặt điện áp - U0 lên T2 để khoá T2 Dòng điện Id chảy qua D2 , chia thành hai nhánh Nhánh thứ I C5= IC4 =Id /3 nạp điện cho C C4 Nhánh thứ hai ,I C6=2 Id /3 nạp ®iƯn cho C6 Lóc nµy (t=t4), D4 vÉn cha dÉn dòng Trong mạch vòng ACTRA ta có phơng trình : uD4 = uC + uRT Khi t ≥ t5 , uD4 0, diode D4 bắt đầu dẫn dòng Dòng IR tăng dần đến trị Id , dòng IT từ trị Id giảm xuống zero Khi t = t , kết thúc trình chuyển mạch Lúc T3 T4 dẫn dòng: UBA = U0 , UC’B’ = , UC’A’ = U0 Khi sử dụng sơ đồ biến tần dòng ba pha để điều chỉnh tốc độ động không đồng bộ, trị cực đại mổi tụ điện chuyển mạch đợc tính theo công thức sau: I f U C max ≈ 0,666 0,91 m n L + 0,202 m − L U m f max f n I m : fn- tần số định mức; fmax -tần số cực đại ; Im- dòng ®iƯn tõ ho¸ , I m = I n [1 cos ] In- dòng điện định mức động điện ; Trang 38 L - điện cảm tản pha (stator + roto); Um -biên độ cực đại điện áp dây B NGHịCH LƯU NGUồN áP : Bộ biến tần nguồn áp nghịch l điện áp có đặt điểm dạng điện áp tải đợc định hình sẵn, dạng dòng điện tải lại phụ thuộc tính chất tải Nguồn cấp điện cho biến tần phải nguồn sức điện ®éng víi néi trë nhá NÕu sư dơng chØnh lu làm nguồn cho nghịch lu độc lập cần phải mắc thêm tụ điện C0 đầu vào nghịch lu để mặt đảm bảo điện áp nguồn bị thay đổi, mặt khác để trao đổi lợng phản kháng với điện cảm tải ( với tải R động điện ) Điện áp nghịch lu độc lập dạng hình sin nh mong muốn mà đa số dạng xung chữ nhật Để đánh giá sóng hài điện ¸p ngêi ta thêng dïng hÖ sè sau: Kq = Uq U1 Uq , U1 trị hiƯu dơng cđa sãng hµi bËc q vµ bËc ( sóng ) Các van bán dẫn dùng nghịch lu độc lập tiristor transisto ( bipolar , MOSFET, IGBT) , nhng phù hợp u việc dùng transisto ngời ta tránh dùng tiristor Các sơ đồ nghịch lu độc lập phần lớn có dạng tơng tự nh mạch chỉnh lu , thông dụng sơ đồ cầu Vì dới xem xét sơ đồ nghịch lu độc lập loại cầu dùng van điều khiển khoa U BE T1,T3 + t i Bộd nghịch lu áp cầuU BE mét pha: D1 T1 it C0 T1 t T2,T4 D2 Zt U t,it t Uc - D4 T1 T3 D3 iT Trang T 1T3 T2T t i t id t 39 Hình 13 : Sơ đồ nghịch lu điện áp pha dạng sóng điện áp , dòng điện Sơ đồ nghịch lu điện áp mét pha nh h×nh gåm cã van T1,T2,T3 ,T4 diode chặn tơng ứng D1,D2 ,D3,D4 Các van T1 ữ T4 đợc điều khiển theo cặp T1,T3 T2, T4 lÖch pha mét gãc 1800 ë chu kỳ đầu điều khiển mở T 1,T3 , điện áp nguồn đặt lên tải với cực tính nh hình (dấu trên) Ta có : u t = EN Dòng điện chảy từ cực dơng nguồn qua T1 - Zt - T3 vỊ cùc ©m cđa ngn Đến thời điểm T/2 ta đảo trạng thái ®iỊu khiĨn cho T1 T3 vµ T2 T4 dÉn Nhng tải có tính cảm nên dòng điện không đảo chiều đợc Năng lợng lích lũy điện cảm trì dòng điện theo chiều cũ , lúc dòng điện buột phải thoát qua diode D2 , D4 nguồn theo đờng D2 , cực dơng EN , qua nguồn EN xuống cực âm ( qua tụ Co ) -D ( phần dòng tải qua T2, T4 theo chiều ngợc) Nh vËy , D2 , D4 vµ T2 , T4 dẫn , điện áp tải đảo cực tính ( dấu dới ) nên lúc ut = EN , song dòng điện it trì chiều cũ thời điểm t đảo chiều Đến điểm lại đảo trạng thái, trình diển tơng tự , dòng trì chiều cũ đoạn t nhờ van D1, D3 , T1, T3 đảo chiều Qua chu kỳ tải nhận đợc điện áp dòng điện xoay chiều , nguyên lý nghịch lu Trang 40 Để xác định quy luật biến thiên dòng tải ta sử dụng phơng pháp giải mạch tơng tự phân tích điều chỉnh xung áp chiều : Với hàm ảnh Laplace tác động mạch : U ( p) = E N − e − pT / − pT ( ) u t e dt = t p + e − pT / − e − pT ∫ Ta suy biÓu thøc dòng điện tải : E it ( t ) = N 1 − R 2e −t / τ + e −T / 2τ víi =L/R Biểu thức hay đợc viết dới dạng : 2e − θ / Q it ( t ) = I 1 − + a3 ®ã I = EN R gọi dòng sở L R với tần số góc = ; a = e −1 / 3Q T Khi ®· cã biĨu thức dòng điện tải it ta xác định đợc tham số khác sơ đồ Dòng điện tải cực đại đợc xác định : a3 T I max = it = I + a3 trị hiệu dụng dòng tải đợc xác định : Q= 2Q a π I t = ∫ it (θ ) dθ = I 1 + π a + Thời điểm dòng tải ®Õn t¬ng øng víi it (θ ) = lµ : θ = Q ln 1+ a3 Từ có dòng trung bình qua van điều khiÓn : IT = 2π π I0 1− a3 i ( θ ) d θ = π − θ Q ∫t 2π 1+ a3 Trị hiệu dụng dòng : − 2a − a I hdT = ∫ it2 (θ ).dθ = I π − θ Q 2(1 + a ) Trang 41 Các trị số tơng ứng dòng qua diode : I 1 − a 1 ID = it (θ )dθ = Q − θ1 ∫ 2π 2π 1 + a 1 + 2a − 3a I hdD = I Q − θ1 2π + a ( ) Dòng điện tiêu thụ từ nguồn EN là: Id = ( ) 2Q a − ( ) i θ d θ = I t 1 + π∫ π a3 +1 ( ) Công suất hửu ích tải tiêu thụ từ nguồn : ( ) 2Q a − Pd = E N I d = E N I 1 + π a3 +1 ( C«ng st biĨu kiÕn lÊy tõ ngn : S = U t It = EN I ( ) ) 2Q a − 1 + π a3 + ( Suy hÖ sè c«ng suÊt : ( ) ) 2Q a − P = 1 + S π a3 + ( ) Ph©n tÝch dạng ut thành dãy Fourier ta có trị số hiệu dơng cđa sãng hµi bËc q lµ : Uq = [ EN q − (1) πq ] Nh vËy sóng hài có bậc lẽ có hệ sè : Kq = Uq U1 = q Trêng hợp dùng mạch chỉnh lu làm nguồn cho nghịch lu điện áp ,do tính chất cho dòng điện chạy theo chiều xác định , để đảm bảo trình phóng điện nguồn cần có tụ điện Co đầu vào nghịch lu điện áp Xuất phát từ quy định độ ổn định điện áp nguồn độ áp cho phép tụ Uc không nên 10 % cho toàn độ dao động dòng điện tải tụ Co gánh chịu , ta rút đ ợc trị số điện dung cÇn cã : E N τ − e −T / 2τ C0 ≥ − ln R.∆U C + e −T / 2τ + e −T / 2τ BiÓu thøc cho thấy với tần số làm việc thấp cần có Co lớn giá trị giá trị Co lớn tần sồ f : Trang 42 C max = E dτ E τ (1 − ln 2) ≈ 0,293 d R.∆U C R.∆U C Qua biĨu thøc Uq vµ Kq ta thÊy biên độ sóng hài bậc thấp lớn so với sóng hài Đối với tải động điện điều hoàn toàn không mong muốn Vì ngời ta cố gắng loại trừ sóng hài bậc thấp Nghịch lu áp ba pha: a.Sơ đồ nguyên lí : Hoạt động sơ đồ: Nguyên tắt hoạt động nghịch lu áp ba pha dựa nguyên lí hoạt động nghịch lu ¸p mét pha ë bé nghÞch lu ¸p ba pha có tất sáu van van lẻ S 1, S3, S5 nằm phía van chẵn S2, S4, S6 n»m ë phÝa díi, hai van pha không đồng thời dẫn nghĩa van dẫn van khóa ngợc lại Để có dòng chạy qua tải có nhóm van có số lẻ bắt buột phải cã Ýt nhÊt mét van thuéc nhãm ch½n dÉn + VR5 VR2 VR1 S5 VR4 S2 S1 UZ23 pha S4 VR3 V UZ31R6 S3 S6 UZ12 H×nh 14 : Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lu ápba Nếu van có số thuộc nhóm lẻ thông Diod ngợc kèm thông điện áp đầu tơng ứng pha với điểm không Ud/2 Ngợc lại van có số chẵn thông Diod kèm với dẫn điện áp đầu pha điểm không lµ -Ud/2 UZ12= U10- U20 Ta cã: UZ23= U20- U30 UZ31= U30- U10 U Z12 = U Z1 − U Z2 U = U Z2 − U Z3 Trang Z23 U Z31 = U Z3 − U Z1 U Z1 + U Z2 + U Z3 = 43 U Z1 = 1/ 3( UZ13 − U Z31) U Z2 = 1/ 3( U Z13 − U Z12) ⇒ U Z3 = 1/ 3( UZ31− U Z23) Uz1 2Ud/3 Ud/3 T T/ Uz2 Uz3 t t t Ud Uz1 t Hình 15 : Dạng điện tải sau nghịch l- u Điện áp dây ®iƯn ¸p pha nh sau: Khai triĨn Furie ®iƯn ¸p dây điện áp pha: uAB = uA = 1 ud Sinωt − Sin5ωt − Sin7ωt − Sin11ωt π 11 1 ud Sinωt + Sin5ωt + Sin7ωt + Sin11ωt π 11 Tần số điện áp đợc thay đổi cách thay đổi nhịp điệu đóng cắt van nghịch lu IV CáC PHƯƠNG PHáP ĐIềU CHỉNH ĐIệN áP TRÊN TảI : Khi điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi tần số phải thay đổi điện áp đặt vào động Điện áp đợc điều chỉnh phơng pháp sau: Trang 44 + Điều chỉnh biên độ điện ¸p mét chiỊu b»ng bé chØnh lu cã ®iỊu khiĨn băm xung + Điều chỉnh thời gian đóng, mở van Điều chỉnh biên độ điện áp chiều chỉnh lu có điều khiển băm xung: a Điều chỉnh biên ®é cđa ®iƯn ¸p mét chiỊu b»ng chØnh lu cã điều khiển: Để điều chỉnh đợc giá trị trung bình ®iƯn ¸p cđa bé chØnh lu ta thay ®ỉi gãc mở van Do thay đổi đợc Uf + Khi tăng Ud giảm ngợc lại Ví dụ sơ đồ chỉnh lu có điều khiển hình cấu Thyristor đợc cho xung mở theo thứ tự T 1, T2, T3, T4, T5, T6, T1.Mỗi thời điểm có Thyristor mở xung điều khiển lệch /3 Khoảng dẫn van 2/3 Trong nhóm (T 1,T3, T5 T2, T4, T6) mét Thyristor më nã sÏ khãa Thyristor dÉn dòng trớc Giá trị trung bình điện áp t¶i: Ud = V2 cosα π nÕu α = π/2 th× Ud = Trang 45 H×nh 3.16 Sơ đồ nguyên lý dạng sóng chỉnh lu cầu pha có điều khiển Sơ đồ Dạng sóng gãc më nhá D¹ng sãng gãc më lín Trang 46 b Điều chỉnh biên độ + điện áp chiều Tp C băm xung: Bộ băm điện ¸p mét Ta chiÒu gåm cã: Zt Dr Tp: Thyristor chính; Dc Lc Thyristor phụ; Lc điều chỉnh; C phần tử chuyển mạch; Dr Hỗnh 3.17 Sồ õọử nguyón lyù maỷch Diod hoàn lợng bm õióỷn aùp Khi Tp më th× Uf = V, tơ C phãng điện đợc nạp theo chiều ngợc với cực tính nh hình vẽ Khi ta mở Tp bị khóa Uf = Ut V Gọi T chu kì băm T = T1 + T2 t T1 = T thời gian đóng T1 T2 mạch Tp Hỗnh 3.18 Chu k xung âiãưu T2=T-T1 lµ thêi gian hë khióứn mồớ Thyristor mạch = T1/T tỉ số chu kì Giá trị trung bình điện áp tải: Uf = V Vậy cách biến đổi tỉ số chu kì (T = Const) điều chỉnh đợc giá trị trung bình điện áp Điều chỉnh thời gian đóng ngắt van để thay độ rộng xung: Để làm đợc điều ngời ta tìm cách xây dựng nghịch lu chuyển mạch phụ cho điện áp tải có đoạn không Ví dụ nghịch lu ¸p ba pha: mét kho¶ng θ = π/3 ta chia thành hai khoảng Trong khoảng hai van ë nhãm nµy vµ mét van ë nhãm dÉn nh b×nh thêng, nhng Ufa 2π π π/3 2π/3 π α βT5 T6 T1 Trang θ T6 T1 T2 T1 T2 T3 θ T2 T3 T4 T3 T4 T5 Hỗnh 3.19 Giaớn õọử õióỷn aùp taới T4 T5 T6 47 khoảng ba van nhóm dẫn để điện áp pha tải khoảng không Điều biến độ rộng xung (PWM): Phơng pháp điều biến độ rộng xung cho phép vừa điều chỉnh đợc điện áp vừa giảm nhỏ đợc ảnh hởng sóng hài bậc cao Để xác định khoảng phát xung chùm điều khiển van, ta tạo sóng dạng Sin Ur có tần số tần số mong muốn gọi sóng điều biến Dùng khâu so sánh Ur Up , giao điểm hai sóng xác định khoảng phát xung Tỉ số biên độ sóng điều biến biên độ sóng mang gọi tỉ số điều biên M = Ar/Ap Để điều chỉnh độ rộng xung tức ta điều chỉnh điện áp tải ta điều chỉnh Ar Điều biến độ rộng xung đợc chia thành hai loại: - Điều biến độ rộng xung đơn cực - Điều biến độ rộng xung lỡng cực a Điều biến độ rộng xung đơn cực (hình 3.20a) Điện áp tải chuổi xung, độ rộng khác nhau, có trị số E Ut Ur Hình 3.20a Dạng điện áp điều chế độ rộng UP xungđơn cực 2 a a b Điều biến độ rộng xung lỡng cực (hình3.20b) Điện áp tải chuỗi xung, độ rộng khác nhau, có trị số E Trang 48 Ut UP Ur π E + 2π a u a EHình 3.20b Dạng ®iƯn ¸p cđa ®iỊu chÕ ®é réng xung lìng cùc Trang 49 ... việc thay đổi tần số chúng thay đổi điện áp khác với điện áp lới cấp vào biến tần I PHÂN LOạI BIếN TầN : Bộ biến tần đợc chia làm hai nhóm: + Biến tần máy điện + Biến tần van Biến tần máy điện:...Bộ biến đổi tần số hay gọi biến tần thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều tần số thành dòng điện xoay chiều có tần số khác mà thay đổi đợc Đối với biến tần dùng cho việc điều... chiều tần số thành lợng điện xoay chiều có tần số khác Biến tần van đợc chia làm loại : + Biến tần trực tiếp + Biến tần gián tiếp Biến tần van đợc ứng dụng rộng rãi có nhiều u điểm nh: kích thớc