NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN KHI LÀM VIỆC Ở CÁC TẦN SỐ KHÁC ĐỊNH MỨC CỦA ĐỘNG CƠ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM HÙNG PHẠM HÙNG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN KHI LÀM VIỆC Ở CÁC TẦN SỐ KHÁC ĐỊNH MỨC CỦA ĐỘNG CƠ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN KHÓA 2009 - 2011 Hà Nội - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM HÙNG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ KHI LÀM VIỆC Ở CÁC TẦN SỐ KHÁC ĐỊNH MỨC CỦA ĐỘNG CƠ Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN VĂN THỊNH HÀ NỘI - 2012 LỜI CAM ĐOAN Tên là: Phạm Hùng Sinh ngày: 30 tháng 05 năm 1982 Hiện công tác tại: Phòng Cao áp – Viện Năng lượng – Bộ Công thương Đề tài thực luận văn thạc sỹ: “Nghiên cứu hệ thống biến tần động làm việc tần số khác định mức động cơ” Được thực trường Đại học Bách khoa Hà Nội Trong thời gian thực luận văn giúp đỡ nhiệt tình TS Trần Văn Thịnh nên đề tài hoàn thành tiến độ giao Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu Nội dung luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học Cuối tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Trần Văn Thịnh, thầy cô môn Thiết bị điện-điện tử, Khoa Điện trường Đại học Bách khoa Hà Nội, gia đình bạn bè giúp đỡ động viên đóng góp ý kiến q báu để tơi hoàn thành tốt luận văn Xin trân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 03 tháng năm 2012 Tác giả Phạm Hùng MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ v MỞ ĐẦU Chương – TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BẰNG TẦN SỐ 1.1 Biến tần tầm quan trọng biến tần công nghiệp 1.2 Phân loại biến tần 1.2.1 Biến tần trực tiếp 1.2.2 Biến tần gián tiếp 1.3 Điều khiển biến tần kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM) 11 1.3.1 Phương pháp điều biến dựa song mạng CB-PWM 13 1.3.2 Phương pháp điều chế véc tơ không gian 15 1.4 Mạch nghịch lưu dòng điện 20 1.5 Bộ điều chỉnh dòng điện cho hệ thống truyền động Biến tần – Động không đồng 23 1.5.1 Các đặc điểm chung dòng điện xoay chiều 23 1.5.2 Bộ điều chỉnh dịng điện có đặc tính trễ 25 1.5.3 Bộ điều khiển dòng điện PI kết hợp khâu so sánh 28 1.6 Các phương pháp điều khiển tần số 31 1.6.1 Phương pháp điều khiển vô hướng 35 1.6.2 Phương pháp điều khiển vectơ 36 Chương – MƠ HÌNH TỐN HỌC ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTO LỒNG SĨC 2.1 Hệ phương trình động KĐB ba pha roto lồng sóc 39 39 2.2 Biến đổi hệ tọa độ phương trình đặc tính động động KĐB 47 2.2.1 Động không đồng cực lý tưởng 47 2.2.2 Nguyên lý biến đổi biến từ pha thành pha 49 2.2.3 Biểu diễn véc tơ không gian đại lượng pha động KĐB 50 2.2.4 Một số hệ tọa độ dùng nghiên cứu động KĐB 56 2.2.4.1 Hệ tọa độ cố định với stato (Hệ tọa độ αβ) 56 2.2.4.2 Hệ tọa độ cố định với từ trường quay (Hệ tọa độ dq) 57 2.2.5 Mối liên hệ điện cảm hỗ cảm cuộn dây máy điện KĐB với tham số tính tốn 2.2.6 Biến đổi hệ phương trình vi phân động KĐB 59 60 2.2.6.1 Hệ phương trình vi phân động KĐB hệ tọa độ pha tổng quát uv 60 2.2.6.2 Hệ phương trình vi phân mơ hình động KĐB hệ tọa độ αβ 71 2.2.6.3 Hệ phương trình vi phân mơ hình động KĐB hệ tọa độ dq 73 2.3.Tổn hao hệ thống truyền động điện động KDB tần số gây 75 2.3.1 Tổn hao sóng hài 75 2.3.2 Tổn hao tần số 2.3.3 Tính tốn tổn hao 75 2.3.3.1 Tính tốn tổn hao đồng tổn hao phụ 2.3.3.2 Các tổn hao sắt 2.3.3.3 Tổn hao Chương – MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG 76 76 78 80 82 3.1 Giới thiệu phần mềm Matlab 82 3.2 Mô hệ truyền động biến tần - động không đồng 84 3.3 Hệ truyền động biến tần-động KĐB làm việc tần số khác 87 3.3.1 Tại tần số f = 50Hz 87 3.3.2 Tại tần số f = 50% fđm 90 3.3.3 Tại tần số f = 10% fđm 93 3.4 Phân tích tổn thất của ĐCKĐB làm việc với dải tần số khác momen tải tăng dần 3.5 Quan hệ hiệu suất tốc độ roto ứng với momen tải KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC iii 95 98 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT U1m : Biên độ điện áp song bậc U1,2,3… : Điện áp pha nghịch lưu αβ : Hệ tọa độ cố định gắn stato dq : Hệ tọa độ cố định gắn với từ trường quay T1,2,3… : Các tiristo ψs: Biên độ từ thông stato ψA,B,C: từ thơng móc vịng pha A,B,C stato ψa,b,c: từ thơng móc vịng pha a,b,c roto UA,B,C: Giá trị tức thời điện áp pha A,B,C stato iA,B,C: Giá trị tức thời dòng điện pha A,B,C stato ia,b,c: Giá trị tức thời dòng điện pha a,b,c roto r1: Điện trở pha stato r2: Điện trở pha roto quy đổi stato MSR : Ma trận hỗ cảm stato roto LR : Ma trận điện cảm hỗ cảm roto M: Mômen động Mc : Mô men cản FOC: (Fielded Orient Control) Phương pháp điều khiển tựa từ trường ĐC KĐB: Động không đồng DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Các trạng thái chuyển mạch 15 iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Cấu trúc tổng quan biến tần gián tiếp Hình 1.2 Cấu trúc số chỉnh lưu sử dụng cho biến tần gián tiếp Hình 1.3 Các cấu trúc chỉnh lưu cho phép nghịch lưu trả NL lưới Hình 1.4 Hãm tái sinh giảm tốc độ đột ngột Hình 1.5 Cấu trúc nghịch lưu ba mức Hình 1.6 Cấu trúc phổ biến biến tần gián tiếp 10 Hình 1.7 Các kĩ thuật PWM 11 Hình 1.8 Đặc tính điều khiển biến tần PWM 12 Hình 1.9 Bộ nghịch lưu hai mức IGBT 15 Hình 1.10 Điện áp pha trạng thái tích cực nghịch lưu 16 Hình 1.11 Biểu diễn véctơ không gian điện áp trạng thái khác 16 Hình 1.12 Tạo véctơ khơng gian SVM 18 Hình 1.13 Kỹ thuật điều chế véctơ khơng gian 18 Hình 1.14 Sơ đồ mạch nghịch lưu dịng điện điển hình 20 Hình 1.15 Sơ đồ nối dây chuyển mạch dạng dòng điện pha 21 Hình 1.16 Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu dịng điện dùng IGBT 22 Hình 1.17 Đặc tính động biến tần nguồn áp nguồn dòng 22 Hình 1.18 Hệ thống biến tần PWM với điều chỉnh dịng điện xoay chiều 24 Hình 1.19 Sơ đồ khối điều chỉnh dịng điện xoay chiều có trễ 26 Hình 1.20 Dạng dịng điện đặt thực phân tích 27 Hình 1.21 Các đồ thị chuyển mạch dịng (a,b) 27 Hình 1.22 Sơ đồ điều khiển dịng điện PI với khâu so sánh 28 Hình 1.23 Quan hệ thành phần điện áp hệ số điều biến 30 Hình 1.24 Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động với điều chỉnh dòng điện 31 hệ tọa độ d,q Hình 1.25 Phân loại phương pháp điều khiển thay đổi tần số động 34 khơng đồng Hình 1.26 Quan hệ U/f 35 v Hình 1.27 Sơ đồ khối điều khiển theo luật U/f vịng hở 36 Hình 1.28 Phân loại phương pháp FOC 37 Hình 1.29 Cấu trúc điều khiển hướng trường gián tiếp 38 Hình 2.1 Mơ hình đơn giản động pha roto lồng sóc 41 Hình 2.2 Sơ đồ động khơng đồng pha 49 Hình 2.3 Sơ đồ biến đổi máy điện pha thành pha 50 Hình 2.4 Véc tơ không gian đại lượng pha 53 Hình 2.5 Véctơ khơng gian đại lượng pha hệ tọa độ phức u,v 54 Hình 2.6 Biểu diễn véctơ dòng điện hệ tọa độ αβ cố định với stato 58 Hình 2.7 Hệ tọa độ gắn với từ trường quay (hệ dq) 59 Hình 2.8 Mơ hình động không đồng hệ tọa độ tổng qt uv 71 Hình 2.9 Mơ hình động khơng đồng hệ tọa độ αβ 72 Hình 2.10 Mơ hình động khơng đồng hệ tọa độ αβ 75 hình 3.1 hệ truyền động biến tần – ĐC KĐB mạch hở 85 Hình 3.2 Sơ đồ Matlab hệ thống 86 Hình 3.3 Khối nguồn pha chỉnh lưu có điều khiển 87 Hình 3.4 Khối tạo xung nghịch lưu 87 Hình 3.5 Khối nghịch lưu 88 hình 3.6 Mơ tốc độ, momen, dịng điện f = fđm 90 hình 3.7 Mơ tốc độ, momen, dịng điện f = 50%fđm 92 hình 3.8 Mơ tốc độ, momen, dịng điện f = 10%fđm 94 hình 3.9 tổn thất đồng Pcu, sắt Pfe tổn thất tổng ∆P f = fđm = 50Hz 96 hình 3.10 tổn thất đồng Pcu, sắt Pfe tổn thất tổng ∆P f = 2/3 fđm 97 hình 3.11 tổn thất đồng Pcu, sắt Pfe tổn thất tổng ∆P f = 1/3 fđm 98 hình 3.12 quan hệ hiệu suất tốc độ với momen tải = 14,7Nm 99 hình 3.13 quan hệ hiệu suất tốc độ với momen tải khác 100 vi MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện hệ truyền động biến tần động không đồng roto lồng sóc sử dụng phổ biến động khơng đồng có cấu tạo đơn giản, khơng có tiếp xúc điện, làm việc tin cậy, phải bảo dưỡng Thực tiễn hệ truyền động biến tần động khơng đồng roto lồng sóc đạt tiến vượt bậc vòng hai thập kỷ vừa qua cho phép điều khiển thời gian thực với chất lượng điều khiển cao đáp ứng u cầu khắt khe cơng nghệ địi hỏi chủ yếu nhờ phát triển nhanh chóng cơng nghệ vi điện tử, khoa học máy tính, cơng nghệ bán dẫn công suất kỹ thuật điều khiển Do số lượng lớn hệ truyền động điện sử dụng động không đồng bộ, điều có nghĩa phần lớn lượng điện cơng nghiệp tiêu thụ hệ truyền động điện động khơng đồng Vì việc nghiên cứu tìm nguyên nhân để giảm thiểu tổn thất tiêu thụ nâng cao hiệu suất cho hệ truyền động điện cần thiết Sau hoàn thành, luận văn góp phần làm rõ lý thuyết cho biết số hướng tính tốn để làm giảm tổn thất tăng hiệu suất hệ truyền động động khơng đồng Tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài Dù mang tính thực tiễn ứng dụng cao nghiên cứu nguồn chuyển mạch chưa đầy đủ để đáp ứng đòi hỏi ngày phức tạp thực tế Mặt khác, tính cạnh tranh thương mại mà nhà sản xuất đưa sản phẩm chất lượng không công bố lý thuyết kèm theo Vì vậy, người dùng cần sửa chữa muốn tự thiết kế theo yêu MỞ ĐẦU cầu riêng khó khăn Trong năm qua Việt nam, có nhiều cơng trình nghiên cứu hệ truyền động biến tần – động không đồng Tuy nhiên, nghiên cứu tập trung chủ yếu vào việc khảo sát chế độ độ, số tập trung nghiên cứu tìm khống chế giữ ổn định tốc độ, khảo sát trình lượng hệ thống, khảo sát tổn thất động cấp nguồn từ biến tần Không nhiều nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng động làm việc tần số khác định mức q trình phát nóng hệ thống Mục đích, nhiệm vụ phạm vi nghiên cứu luận văn *Mục đích: Luận văn có mục đích nghiên cứu ảnh hưởng động không đồng làm việc tần số định mức khác *Nhiệm vụ: Đánh giá tổng quan điều khiển động tần số Nghiên cứu sâu ảnh hưởng tần số đến tổn thất đồng Pcu, sắt Pfe hiệu suất động *Phạm vi nghiên cứu: Luận văn nghiên cứu kỹ thuật liên quan tới biến tần Nghiên cứu ảnh hưởng tần số đến tổn thất đồng Pcu, sắt Pfe hiệu suất động Cơ sở lý luận phương pháp nghiên cứu luận văn *Cơ sở lý luận: Luận văn nghiên cứu sở lý thuyết kỹ thuật mạch điện tử, điện tử công suất, máy điện, lý thuyết điều khiển tự động, MỞ ĐẦU Các báo, tài liệu khoa học, catalog số hãng sản xuất, Hướng dẫn sử dụng phần mềm mô MATLAB *Phương pháp nghiên cứu: Chủ yếu phương pháp tổng hợp phân tích lý thuyết kết hợp với mơ Đóng góp mặt khoa học luận văn Giới thiệu làm rõ lý thuyết điều khiển động tần số Đưa kết cụ thể ảnh hưởng tần số đến tổn hao đồng, sắt hiệu suất động Ý nghĩa thực tế luận văn Cung cấp sở lý thuyết số nhận xét, đánh giá từ việc mô cho việc phân tích hệ truyền động biến tần động Kết cấu luận văn Ngoài lời mở đầu phần kết luận, nội dung luận văn gồm chương: Chương 1: Giới thiệu tổng quan điều khiển động tần số Chương 2: Mơ hình tốn động khơng đồng pha roto lồng sóc Chương 3: Mơ hình hóa mơ Chương 1: Tổng quan điều khiển động tần số CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BẰNG TẦN SỐ 1.1 BIẾN TẦN VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA BIẾN TẦN TRONG CÔNG NGHIỆP Với phát triển vũ bão chủng loại số lượng biến tần, ngày có nhiều thiết bị điện – điện tử sử dụng biến tần, phận đáng kể sử dụng biến tần phải kể đến biến tần điều khiển tốc độ động điện Trong thực tế có nhiều hoạt động cơng nghiệp có liên quan đến tốc độ động điện Đơi lúc xem ổn định tốc độ động mang yếu tố sống chất lượng sản phẩm, ổn định hệ thống… Ví dụ: máy ép nhựa làm đế giầy, cán thép, hệ thống tự động pha trộn nguyên liệu, máy ly tâm định hình đúc… Vì thế, việc điều khiển ổn định tốc độ động xem vấn đề yếu hệ thống điều khiển công nghiệp Điều chỉnh tốc độ động dùng biện pháp nhân tạo để thay đổi thông số nguồn điện áp, tần số hay thông số mạch điện trở phụ, thay đổi từ thơng … Từ tạo đặc tính để có tốc độ làm việc phù hợp với yêu cầu phụ tải Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ: Biến đổi thông số phận khí tức biến đổi tỷ số truyền chuyển tiếp từ trục động đến cấu máy sản xuất Biến đổi tốc độ quay động điện Phương pháp làm giảm tính phức tạp cấu cải thiện đặc tính điều chỉnh, đặc biệt linh hoạt ứng dụng hệ thống điều khiển điện tử Vì vậy, Chương 1: Tổng quan điều khiển động tần số biến tần sử dụng để điều khiển tốc độ động theo phương pháp Khảo sát cho thấy: Chiếm 30% thị trường biến tần điều khiển moment Trong điều khiển moment động chiếm 55% ứng dụng quạt gió, phần lớn hệ thống HAVC (điều hịa khơng khí trung tâm), chiếm 45% ứng dụng bơm, chủ yếu công nghiệp nặng Nâng cấp cải tạo hệ thống bơm quạt từ hệ điều khiển tốc độ khơng đổi lên hệ tốc độ điều chỉnh công nghiệp với lợi nhuận to lớn thu từ việc tiết giảm nhiên liệu điện tiêu thụ.Tính hữu dụng biến tần ứng dụng bơm quạt Điều chỉnh lưu lượng tương ứng với điều chỉnh tốc độ Bơm Quạt Điều chỉnh áp suất tương ứng với điều chỉnh góc mở van Giảm tiếng ồn công nghiệp Năng lượng sử dụng tỉ lệ thuận với lũy thừa bậc ba tốc độ động Giúp tiết kiệm điện tối đa Như tên gọi, biến tần sử dụng hệ truyền động, chức thay đổi tần số nguồn cung cấp cho động để thay đổi tốc độ động thay đổi tần số nguồn cung cấp thực việc biến đổi theo nhiều phương thức khác, không dùng mạch điện tử Trước kia, công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn chưa phát triển, người ta chủ yếu sử dụng nghịch lưu dùng máy biến áp Ưu điểm thiết bị dạng sóng dạng điện áp ngõ tốt (ít hài) công suất lớn (so với biến tần hai bậc dùng linh kiện bán dẫn) nhiều hạn chế như: Chương 1: Tổng quan điều khiển động tần số Giá thành cao phải dùng máy biến áp công suất lớn Tổn thất biến áp chiếm đến 50% tổng tổn thất hệ thống nghịch lưu Chiếm diện tích lắp đặt lớn, dẫn đến khó khăn việc lắp đặt, tu, bảo trì thay Điều khiển khó khăn, khoảng điều khiển không rộng dễ bị điện áp ngõ có tượng bão hồ từ lõi thép máy biến áp Ngoài ra, hệ truyền động cịn nhiều thơng số khác cần thay đổi, giám sát như: điện áp, dòng điện, khởi động êm (Ramp start hay Soft start), tính chất tải… mà có biến tần sử dụng thiết bị bán dẫn thích hợp trường hợp 1.2 PHÂN LOẠI BIẾN TẦN Biến tần thường chia làm hai loại: - Biến tần trực tiếp - Biến tần gián tiếp 1.2.1 Biến tần trực tiếp Biến tần trực tiếp biến đổi tần số trực tiếp từ lưới điện xoay chiều không thông qua khâu trung gian chiều Tần số điều chỉnh nhảy cấp nhỏ tần số lưới ( f1 < flưới ) Loại biến tần sử dụng 1.2.2 Bộ biến tần gián tiếp Đây cấu trúc biến đổi tần số phổ biến Về thực chất cấu trúc biến đổi kết hợp hai biến đổi chỉnh lưu nghịch lưu Cấu trúc tổng quát hình 1.1 Chương 1: Tổng quan điều khiển động tần số a b c A Mạch nghịch lưu mạch lọc u1, f1 Mạch chỉnh lưu B u2, f2 C Hình 1.1 Cấu trúc tổng quát biến tần gián tiếp Hình 1.2 Cấu trúc số chỉnh lưu sử dung cho biến tần gián tiếp a) Chỉnh lưu điot; b) chỉnh lưu Tiristo; c) Chỉnh lưu PWM * Bộ chỉnh lưu Hiện nay, có cấu trúc chỉnh lưu thường sử dụng hình 1.2 Bộ chỉnh lưu điốt cấu trúc phổ biến hình 1.2a, sử dụng dải công suất biến tần từ khoảng trục kW Bộ chỉnh lưu sử dụng điôt hay Tiristo làm méo dạng sóng điện áp nguồn Hơn với chỉnh lưu Tiristo hệ số cosϕ tỷ lệ với góc mở Tiristo, làm Hình 1.3 Các cấu trúc chỉnh lưu cho phép nghịch lưu trả lượng lưới Chương 1: Tổng quan điều khiển động tần số giảm chất lượng lưới điện Để khắc phục nhược điểm người ta sử dụng chỉnh lưu điều biến độ rộng xung (PWM) Bộ chỉnh lưu PWM có ưu điểm hệ số cosϕ khơng đổi gần suốt dải điều chỉnh Nhược điểm cấu trúc chỉnh lưu hình 1.2 cho phép dịng điện theo chiều từ lưới vào Tuy nhiên, biến tần chủ yếu làm nguồn cho loại tải có u cầu hồn trả lượng lưới, Vï ng h· m t¸ i sinh điển động điện Khi điều khiển giảm tốc độ động đột ngột, động chuyển sang làm việc chế độ hãm tái sinh, hình 1.4 Cơ từ Hình 1.4 Hãm tái sinh giảm tốc độ đột ngột cấu sản xuất biến thành điện đầu cực động Điện qua nghịch lưu tạo điện áp lớn tụ lọc Để điện áp không tăng lớn làm phá hỏng biến tần người ta thường sử dụng phanh gồm khóa chuyển mạch điện trở phanh (braking resistor), hình 1.6 Hình 1.3 đưa hai cấu trúc chỉnh lưu cho phép hoàn trả lượng lưới tải động làm việc chế độ hãm tái sinh Hình 1.3a sử dụng chỉnh lưu thuận nghịch dùng Tiristo với góc mở hai đảm bảo điều kiện α1 + α2 = π Với cấu trúc này, xảy hãm tái sinh, cầu thứ hai nghịch lưu cho phép dòng điện chạy từ mạch lọc trả lưới Với sơ đồ hình 1.3b, động làm việc chế độ động điơt tạo thành cầu chỉnh lưu cấp nguồn chiều cho phần mạch phía Khi xảy hãm tái sinh, điện áp mạch lọc tăng lên, nên điốt bị khóa lại, mạch điều khiển nghịch lưu mở van IGBT theo trình tự định để thực hồn trả lượng nguồn lưới Chương 1: Tổng quan điều khiển động tần số * Mạch lọc Có hai vị trí biến tần gián tiếp cần lọc sau chỉnh lưu sau nghịch lưu + Bộ lọc sau nghịch lưu: Do điện áp sau nghịch lưu thường có dạng xung vng, có nghĩa ngồi thành phần sóng chúng cịn chứa nhiều sóng điều hịa bậc cao Các sóng điều hịa bậc cao gây tổn hao phụ mômen rung động Bộ lọc có tác dụng lọc thành phần hài bậc cao Bộ lọc thường sử dụng lọc cộng hưởng LC, lọc thông thấp (ít dùng gây suy giảm thành phần bản) + Bộ lọc san phẳng sau chỉnh lưu: Đầu chỉnh lưu điện áp chiều với chỏm hình sin mấp mơ Bộ lọc có tác dụng san phẳng đỉnh sin Ngồi lọc cịn có tác dụng quan trọng khác, tránh làm gián đoạn hoạt động biến tần xảy gián đoạn ngắn hạn thấp áp ngắn hạn nguồn cung cấp, làm giảm độ nhạy cảm hệ thống biến động nguồn Phần tử cấu tạo nên lọc định tên gọi loại biến tần Với biến tần nguồn dịng lọc cuộn dây điện cảm, cịn với biến tần nguồn áp lọc tụ điện.* Mạch nghịch lưu Có nhiều cấu trúc mạch nghịch lưu đưa năm vừa Hình 1.5 Cấu trúc nghịch lưu ba mức Chương 1: Tổng quan điều khiển động tần số qua Phụ thuộc vào loại nguồn người ta phân thành hai loại: nghịch lưu nguồn áp nghịch lưu nguồn dịng Trên hình 1.5 sơ đồ nghịch lưu ba mức, cịn hình 1.6 (phần nghịch lưu) nghịch lưu hai mức Đó cấu trúc nghịch lưu phổ biến Số mức lớn ta tạo nhiều bậc điện áp ra, nhờ giảm biên độ sóng hài đặc biệt sóng hài bậc thấp khó lọc, giảm bớt số lần chuyển mạch van bán dẫn Chỉnh lưu ố Phanh Nghịch lưu PWM Lọc T1 ~ U1, f1 T3 T5 T7 ~U2 f2 Rb T4 T6 T2 Hình 1.6 Cấu trúc phổ biến biến tần gián tiếp Cấu trúc biến tần cơng nghiệp có số lượng đơn vị bán nhiều thị trường có cấu trúc hình 1.6 Phần chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điôt ba pha Mạch lọc thường số tụ chiều mắc song nhằm làm tăng trị số tụ Mạch nghịch lưu nghịch lưu hai mức IGBT Với khối phanh, van T7 thường nằm sẵn bên biến tần, điện trở phanh thường lắp rời bên ngồi nhằm tránh phát nóng bên biến tần Hầu hết biến tần công nghiệp cho phép cài đặt khối phanh riêng điều khiển từ bên ngồi (khơng dùng T7) 10 Chương 1: Tổng quan điều khiển động tần số 1.3 ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN BẰNG KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG (PWM) Phần tập trung giới thiệu kỹ thuật điều khiển biến tần gián tiếp Việc điều khiển biến tần chủ yếu tập trung vào việc điều khiển nghịch lưu mà cụ thể việc điều khiển đóng cắt van bán dẫn phần nghịch lưu Udc usc Udc isc Bộ điều biến i us us a) Bộ điều khiển PWM b) Phía AC (Tải) Phía AC (Tải) Hình 1.7 Các kỹ thuật PWM bản: a) điều khiển điện áp vòng hở, b) điều khiển dịng điện vịng kín Có hai phương pháp điều khiển phần nghịch lưu phương pháp điều khiển chế độ xung vuông SWM (square-wave mode) chế độ PWM Kỹ thuật SWM cho chất lượng điện áp xấu nên ngày sử dụng Do ngày nay, kỹ thuật điều khiển nghịch lưu thường gắn với kỹ thuật PWM Có hai kỹ thuật PWM kỹ thuật điều khiển điện áp vòng hở kỹ thuật điều khiển dòng điện vịng kín (hình 1.7) Trong phương pháp PWM điều khiển điện áp vịng hở ta chia làm hai phương pháp phương pháp PWM dựa sóng mang CB-PWM (Carrier-Based PWM) điều biến vectơ không gian SVM (Space Vector Modulation) Kỹ thuật điều khiển dịng điện vịng kín, ngồi nhiệm vụ điều biến (xác định trạng thái chuyển mạch van) làm nhiệm vụ bù/khử sai số dòng điện (do thay đổi thông số tải, điện áp rơi thời gian chết 11 ... ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM HÙNG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ KHI LÀM VIỆC Ở CÁC TẦN SỐ KHÁC ĐỊNH MỨC CỦA ĐỘNG CƠ Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN... khi? ??n động tần số Nghiên cứu sâu ảnh hưởng tần số đến tổn thất đồng Pcu, sắt Pfe hiệu suất động *Phạm vi nghiên cứu: Luận văn nghiên cứu kỹ thuật liên quan tới biến tần Nghiên cứu ảnh hưởng tần. .. tần số khác định mức q trình phát nóng hệ thống Mục đích, nhiệm vụ phạm vi nghiên cứu luận văn *Mục đích: Luận văn có mục đích nghiên cứu ảnh hưởng động không đồng làm việc tần số định mức khác