Điều khiển động cơ không đồng bộ bằng biến tần phần 1

Điều khiển động cơ không đồng bộ bằng biến tần

ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

Nhóm thực hiện :

TRẦN VĂN MẠNHTRẦN XUÂN MẠNHPHAN MINH THUẬNĐINH QUANG PHÁPNGUYỄN VĂN THẮNGHOÀNG VĨNHLONG

• Động cơ không đồng bộ có 2 loại :

Roto lòng sócRoto dây quấn

• Sơ đồ thay thế động cơ không đồng bộ

• Phương trình đặt tính cơ

M =



ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ KĐB: 1 Điều khiển điện áp stator

2 Điều khiển tần số

3 Điều khiển điện trở stator 4 Điều khiển công suất trượt

ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP STATOR

 Thường sử dụng với tải bơm hay quạt gió  Phạm vi điều chỉnh tốc độ không cao  Momen tải quạt gió:

• Mạch lực của hệ thống khởi động mềm gồm 3 cặp thyristor đấu song song ngược cho 3 pha

• Vì mô men động cơ tỉ lệ với bình phương điện áp, dòng điện tỉ lệ với điện áp, mômen gia tốc và dòng điện khởi động được hạn chế thông qua điều chỉnh trị số hiệu dụng của điện áp Quy luật điều chỉnh này trong khi khởi động và dừng nhờ điều khiển kích α, mở 3 cặp thyristor song song ngược Như vậy, hoạt động của bộ khởi động mềm hoàn toàn dựa trên việc điều khiển điện áp khi khởi động và dừng, tức là trị số hiệu dụng của điện áp là thay đổi.

Nếu dừng động cơ, mọi tín hiệu kích mở thyristor bị cắt và dòng điện dừng tại điểm qua không kế tiếp của điện áp nguồn

Nhờ chức năng dừng mềm mà điện áp động cơ được giảm từ từ trong khoảng từ 1 đến 20 giây tuỳ thuộc vào yêu cầu Điện áp ban đầu cho dừng mềm

Ustop = 0,9Un và điện áp cuối quá trình vào khoảng 0,85 điện áp ban đầu Thời gian ramp điện áp tới 1000 giây cùng điện áp đầu và cuối quá trình

dừng mềm đặt theo chương trình

Như vậy, thực chất dừng mềm là cố ý kéo dài quá trình dừng bằng cách giảm từ từ điện áp nguồn cung cấp vào động cơ Nếu trong quá trình dừng mà có lệnh khởi động, thì quá trình dừng này lập tức bị huỷ bỏ và động cơ được khởi động trở lại.

• Nhận xét

Phươngưphápưđiềuưchỉnhưđiệnưápưchỉưthíchưhợpưvớiưtruyềnưđộngưmàưmômenưtảiưlàưhàmưtăngưtheoưtốcưđộưnhưư:ưquạtưgióư,ưbơmưlyưtâmư.Cóưthểưdùngưbiếnưápưtựưngẫuư,điệnưkhángưhoặcưbộưbiếnưđổiưbánưdẫnưlàmưđiệnưápưxoayưchiềuư.ưTrongưđóưvìưlýưdoưkỹưthuậtưvàưkinhưtếưmàưbộưđiềuưápưkiểuưvanưbánưdẫnưlàưphổưbiếnưhơnưcảư.

Điều khiển điện trở phụ rôto

• a) Sơ đồ nguyên lý; b)Phương pháp điều chinht; c,d) Các đặc tính

m¹ch­.Thêi­gian­ng¾t­:• ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­tn­­=­T­–­t®­.

chØnh­tr¬n­®­îc­gi¸­trÞ­®iÖn­trë­trong­m¹ch­r«to­.• ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­Re­­=­­R0­­+­R0­­­=­­R0

• Ưu điểm

• Nh ợc điểm:

• ứng dụng

Đâyưlàưphươngưphápưsửưdụngưrộngưrãi,ưmặcưdùưkhôngưkinhưtếưlắmư.ưThườngưđượcưsửưdụngưtrongưcácưhệưthốngưlàmưviệcưngắnưhạnưhayưngắnưhạnưlặpưlạiưvàưdùngưtrongưcácưhệưthốngưcóưyêuưcầuưtốcưđộưkhôngưcaoưnhưưcầuưtrục,cơưcấuưnâng,ưcầnưtrụcư,ưthangưmáyưvàưmáyưxúc

Điều khiển động cơ bằng biến tần • Khái niệm : Biến tần là thiết bị biến đổi điện áp

xoay chiều của lưới điện thành điện áp xoay chiều có tần số khác với tần số của lưới.

• Phân loại: Biến tần có 2 loại - Biến tần trực tiếp

- Biến tần gián tiếp

Ở đây ta xét phần biến tần gián tiếp

CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNGBIẾN TẦN

D 6T5

Nguyờn lý hoạt động

• Trongưbiếnưtầnưnàyư,điệnưápưxoayưchiềuưđầuưtiênưđượcưchuyểnưthànhưđiệnưápưmộtưchiềuưnhờưmạchưchỉnhưlưuưsauưđóưquaưmộtưbộưlọcư(lọc cỏc thành phần xoay chiều)ưrồiưmớiưđượcưbiếnưđổiưtrởưlạiưthànhưđiệnưápưxoayưchiềuưvớiưtầnưsốưf2ư.Việcưbiếnưđổiưnăngưlượngưhaiưlầnưnàyưlàmưgiảmưhiệuưsuấtưbiếnưtầnư.Nhưngưbùưlạiưloạiưbiếnưtầnưnàyưchoưphépưthayưđổiưdễưdàngưtầnưsốưcủaưf2ưkhôngưphụư

thuộcưvàoưf1ưtrongưmộtưdảiưrộngưcảưtrênưvàưdướiưf1ưvìưtầnưsốưraưchỉưphụưthuộcưvàoưmạchưđiềuưkhiểnưưưư

Phương pháp điều khiển

Giá trị điện áp đầu ra biến tần có thể được điều chỉnh bởi điều chỉnh biên độ điện áp 1chiều bằng chỉnh lưu thyristor, điều

chỉnh thời gian đóng ngắt các van T1….T6, hoặc điều khiển nghịch lưu theo phương pháp điều chế độ rộng xung PWM Phương pháp PWM được sử dụng nhiều trong các hệ biến tần công suất nhỏ do có ưu điểm nổi bật là vừa điều chỉnh được biên độ điện áp vừa làm “ sin hoá” điện áp đầu ra biến tần Với số lượng xung có độ rộng thích hợp phương pháp PWM có thể làm triệt tiêu các thành phần sóng hài bậc cao.

BIẾN TẦN NGUỒN ÁP

Khâu tạo trễ

Sơ đồ khối mạch vòng hở điều rộng xung PWM

Bộ nghịc lưu Nguồn AC

Chỉnh lưuKhâu hạn

chế dòng

Hồi tiếp dòng

Transistor và R hãm đn

• Tín hiệu tần số f và V của biến tần được tạo theo quy luật V = Kf + V0

• Khâu tạo trễ nhằm để tạo tốc độ DC biến thiên kịp thời với sự thay đổi của tốc độ đặt, tránh dao động khi tốc độ biến thiên.

Nghịch lưu

Hồi tiếp tốc độ

Khâu hiệu chỉnhvòng tốc độ

Khâu hiệu chỉnhvòng điện áp

Vht

• PI: khâu hiệu chỉnh tốc độ, làm sai số xác lập tốc độ bằng 0.

• Khâu tạo hàm dựa trên tốc độ trược và dòng stator để giử từ thông qua khe hở không khí la không đổi.

Hai khâu này để tạo ra dòng I1*

•Tần số f đưa ra được hiệu chỉnh sao cho tốc độ thực bằng tốc độ đặt

22' 1

 Tính s từ công thức:

' 2'2

 Momen động cơ:

''2 22

1' 2

X Xs

BIẾN TẦN NGUỒN DÒNG

•Quan hệ giữa I1(ωsl)

wsl (rad/s)

Quan hệ giữa dòng stator I1 - tốc độ trượt wsl

để từ thông động cơ là định mức

Thông số động cơ: 4 cực, sđm = 0.05, fđm = 50Hz

R1=0.4 Ohm ,X1=0.8 Ohm, R’2=0.25 Ohm, X’2 = 0.8 Ohm, Xm = 20 Ohm

BIẾN TẦN NGUỒN DÒNG

•Khi hoạt động với tần số định mức, do điểm làm việc của động cơ thường ở trên đoạn không ổn định của đặc tính cơ do vậy hệ thống bắt buộc phải là hệ thống điều khiển vòng kín.

Chỉnh lưu

Nghịch lưu

Hồi tiếp tốc độ

Khâu hiệu chỉnhvòng tốc độ

Khâu hiệu chỉnhvòng dòng điện

Mạch kích

Hồi tiếp dòngKhối tạo hàm

điều khiển từ thông

BIẾN TẦN NGUỒN DÒNG

• Tín hiệu sai số tốc độ đưa đến khâu hiệu chỉnh PI và khâu hiệu chỉnh tốc độ trượt(ở đây khâu hiệu chỉnh tốc độ trượt được cài đặt ở một mức định trước) • Sau khi cộng gộp tín hiệu tốc độ trượt và tín hiệu tốc độ thực, hệ thống xác định

tần số ra của biến tầng.đồng thời khâu đk từ thông sẽ lấy tín hiệu tốc độ trượt ở ngõ vào và tạo ra tín hiệu Id* đưa tới bộ đk bộ chỉnh lưu, để tạo ra dòng chỉnh lưu tương ứng để chắc chắn rằng động cơ làm việc với từ thông không đổi.

được tốc độ yêu cầu.

và giảm tốc đến tốc độ yêu cầu.

BIẾN TẦN NGUỒN DÒNG

• Ưu điểm

‒hạn chế được dòng ngắn mạch qua hai khóa ở mức cực đại khi xảy ra hiện tượng hai khóa trong mọt nhánh cùng dẫn( do kích nhầm hay chuyển mạch)

‒biến tần nguồn dòng có thể làm việc ở chế độ hãm tái sinh

‒ Cồng kềnh khi sự dụng nguồn cung cấp là dc

‒ Không thể sự dụng truyền động cho nhiều động cơ.‒ Dải điều chỉnh tần số thấp hơn so với của nguồn áp.

• Ưuưđiểm

Ngàyư nay,ư biếnư tầnư giánư tiếpư đượcư sửư dụngư kháư phổư biếnư vìư cóư thểư điềuưchỉnhư tầnư sốư vàư điệnư ápư raư trongư phạmư viư kháư rộngư Hơnư nữaư vớiư sựư ứngưdụngư điềuư khiểnư sốư nhờư kỹư thuậtư viư xửư lýư vàư dùngư vanư lựcư làư cácư loạiưtrasistoưđãưchoưphépưphátưhuyưtốiưđaưcácưưuưđiểmưcủaưbiếnưtầnưloạiưnàyư.Vìưvậyưđaưsốưcácưbiếnưtầnưhiệnưnayưlàưbiếnưtầnưcóưkhâuưtrungưgianưmộtưchiềuư.• Nhượcưđiểmư:ưcơưbảnưcủaưbiếnưtầnưgiánưtiếpưlàưhiệuưsuấtưthấpư(ưvìưquaưhaiưlầnư

biếnưđổiư)ư.ưCôngưsuấtưcũngưnhưưkíchưthướcưcủaưbộưbiếnưđổiưlớnư.Nếuưdùngưvanưthyristoưvẫnưcóưmộtưsốưkhóưkhănưnhấtưđịnhưkhiưgiảiưquyếtưvấnưđềưkhoáưvanư.