3.3.1. Sơ đồ cấu trúc của biến tần
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương Page 25
Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động GVHD:TS. Trần Quang Thọ
Hình 3.7: Sơ đồ cấu trúc bộ biến tần
3.3.2. Nguyên Lý hoạt động của bộ biến tần
Bộ chỉnh lưu: gồm 6 con diode công suất mắc dạng mạch cầu ba pha có nhiệm vụ chỉnh lưu nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện một chiều.
Mạch trung gian: gồm có tụ điện một chiều Cf có điện dung khá lớn (khoảng vài nghìn µF) mắc vào ngõ vào của bộ nghịch lưu. Điều này sẽ giúp cho mạch trung gian hoạt động như một nguồn áp. Cuộn kháng Lf có tác dụng nắn dòng chỉnh lưu. Công tắc bán dẫn S có nhiệm vụ đóng mạch xả điện áp trên tụ điện qua một điện trở hãm RH
mắc song song với tụ điện khi biến tần hoạt động ở chế độ hãm.
Bộ nghịch lưu: gồm 6 công tắc bán dẫn loại IGBT hoặc mosfet kênh N (đối với biến tần công suất nhỏ thì 6 công tắc bán dẫn này sẽ sẽ đượợ̣c đúc chung một khối gọi là bẹ công suất). Bộ nghịch lưu có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện một chiều thành nguồn điện xoay chiều ba pha có tần số thay đổi.
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương Page 26
Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động GVHD:TS. Trần Quang Thọ
Khối xử lý: thường sử dụng loại vi điều khiển hoặc vi xử lý, sau khi nhận đượợ̣c tín hiệu hồi tiếp dòng điện và điện áp ngõ ra của biến tần khối vi xử lý sẽ tính toán và suất ra chùm xung kích đưa đến khối Driver Opto.
Khối Driver Opto: có nhiệm vụ cách ly giữa phần điều khiển và công suất, điều khiển công tắc bán dẫn ở phần nghịch lưu của biến tần sau khi nhận đượợ̣c tín hiệu xung kích từ khối xử lý đưa tới.
Nguyên lý làm việc: đầu tiên nguồn điện một pha hay ba pha đượợ̣c chỉnh lưu và lọc thành nguồn một chiều bằng phẳng, công việc này đượợ̣c thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu và tụ điện ở mạch trung gian. Nhờ vậy hệ số cosφ của biến tần có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0,96. Điện áp một chiều này lại đượợ̣c biến đổi thành điện áp xoay chiều ba pha đối xứng thông qua hệ IGBT của bộ nghịch lưu bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn hiện nay, tần số chuyển mạch xung lên tới dải tần số siêu âm nhằm làm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.
Hệ thống điện xoay chiều ba pha ở ngõ ra biến tần có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tùy theo bộ điều khiển.
3.3.3. Một số lưu ý khi điều khiển tốc độ động cơ KĐB bằng biến tần
Từ thông khe hở không khí của động cơ không đồng bộ tỉ lệ thuận với điện áp cung cấp V và tỉ lệ nghịch với tần số f. Do đó để duy trì mật độ từ thông B không đổi trong quá trình điều tốc, điện áp stator phải đượợ̣c điều chỉnh tương ứng với tần số. Nếu không như vậy có thể mật độ từ thông B sẽ lên quá cao gây bão hòa nhiều phần trong lõi sắt động cơ. Điều này dẫn đến dòng kích từ trở lên quá lớn, gây tăng tổn hao và phát nhiệt. Nếu mật độ từ thông B giảm xuống quá thấp moment đầu ra sẽ giảm mạnh ảnh hưởng đến hoạt động của động cơ.
Việc điều khiển tốc độ của động cơ xoay chiều khó khăn chủ yếu do sự phức tạp khi phải điều chỉnh đồng thời cả điện áp và tần số.
Tương tự như động cơ một chiều, động cơ xoay chiều có moment đầu ra phụ thuộc vào tích số của mật độ từ thông B và dòng điện rotor IR. Do đó, để duy trì moment
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương Page 27
Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động GVHD:TS. Trần Quang Thọ
đầu ra không đổi, mật độ từ thông phải đượợ̣c giữ cố định tức là tỉ số V/f phải là hằng.
Chiều quay của động cơ AC thay đổi bằng cách thay đổi thứ tự đánh xung mở các van của bộ nghịch lưu.
Công suất đầu ra của động cơ xoay chiều tỉ lệ với tích của moment và tốc độ. Các luật điều khiển thường dùng nhất cho động cơ không đồng bộ là:
- Luật V/f (stator)
- Luật điều khiển vector (điều khiển hướng từ trường)
Luật điều khiển V/f dòng hở cho động cơ không đồng bộ là phương pháp điều khiển phổ biến nhất hiện nay vì nó khá đơn giản
Ta có Ф tỉ lệ với V/f. Nếu điện áp đặt vào stator không đổi (V= const), thì khi tăng f > fđm từ thông trong máy sẽ giảm, do đó moment của máy giảm. Nếu moment của tải giữ không đổi hoặc là hàm tăng của tốc độ, thì khi đó dòng điện của động cơ phải tăng lên để làm tăng moment cho cân bằng với moment cản. Kết quả là động cơ bị quá tải về dòng.
Khi giảm tần số để giảm tốc, từ thông Ф tăng lên và mạch từ bị bão hòa. Hiện tượợ̣ng này làm tăng dòng từ hóa, nghĩa là tăng tổn hao thép và làm nóng máy điện. Do vậy khi điều tần ta cần phải thay đổi điện áp trên stator.
Một số lưu ý khi lựa chọn biến tần:
Hiện nay trên thị trường có 2 dòng sản phẩm biến tần sử dụng hai phương pháp điều khiển khác nhau :
Bộ biến tần sử dụng phương pháp điều khiển V/f. Loại này phù hợợ̣p với các ứng dụng cho bơm và quạt gió hoặc các loại tải khác có các yêu cầu moment khởi động không lớn và ít làm việc ở vùng tốc độ thấp như băng tải, thang cuốn, máy đóng gói, các máy nhựa (dòng sản phẩm này là lựa chọn tối ưu cho giải pháp tiết kiệm năng lượợ̣ng với chi phí đầu tư thấp)
Bộ biến tần sử dụng phương pháp điều chế vector không gian (Space Vector Modulation) với chế độ điều khiển “ Sencorless Vector ” hoặc “ Vector Control
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương Page 28
Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động GVHD:TS. Trần Quang Thọ
With Encoder Feedback ” đượợ̣c sử dụng cho tải có yêu cầu moment khởi động lớn và điều khiển đóng cắt liên tục, hay phải thường xuyên làm việc ở vùng tốc độ thấp như máy công cụ, cầu trục, cầu trục nâng hạ trong công nghiệp, thang máy,…(dòng sản phẩm này là lựa chọn tối ưu cho giải pháp tiết kiệm năng lượợ̣ng với chi phí đầu tư lớn)
Do đó tùy theo ứng dụng mà bạn lựa chọn bộ biến tần cho phù hợợ̣p, theo cách đó bạn sẽ chỉ trả chi phí thấp mà lại đảm bảo độ tin cậy làm việc.
Bên trong bộ biến tần là các linh kiện điện tử bán dẫn nên rất nhạy cảm với điều kiện môi trường, mà Việt Nam có khí hậu nóng ẩm nên khi lựa chọn phải nắm chắc rằng bộ biến tần của mình đã đượợ̣c nhiệt đới hóa, phù hợợ̣p với môi trường khí hậu Việt Nam.
Bạn phải đảm bảo điều kiện môi trường lắp đặt như nhiệt độ, độ ẩm, vị trí. Các bộ biến tần không thể làm việc ở ngoài trời, chúng cần đượợ̣c lắp đặt ở trong tủ có không gian rộng, thông gió tốt (tủ phải có quạt thông gió), vị trí đặt tủ là nơi khô ráo trong phòng có nhiệt độ nhỏ hơn 5000C, không có chất ăn mòn, khí gas, bụi bẩn, độ cao nhỏ hơn 1000m so với mặt nước biển.
Đọc kĩ hướng dẫn sử dụng, nếu không hiểu hoặc không nắm chắc thì không tự ý mắc nối hoặc thay đổi các tham số thiết đặt.
Nhờ các chuyên gia kỹ thuật của hãng cung cấp biến tần cho bạn hướng dẫn lắp đặt, cài đặt để có đượợ̣c chế độ vận hành tối ưu.
Khi biến tần báo lỗi hãy tra cứu lỗi trong tài liệu và tìm hiểu nguyên nhân gây lỗi, chỉ khi nào khắc phục đượợ̣c lỗi mới khởi động lại.
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương Page 29
Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động GVHD:TS. Trần Quang Thọ
CHƯƠNG 4: KẾT NỐI BIẾN TẦN ABB ACS150 VỚI ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ LỒNG SỐC
4.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TẬP ĐOÀN ASEA BROWN BOVERI(ABB) (ABB)
Tập toàn ABB (Thuỵ Sĩ) dẫn đầu về ngành công nghiệp năng lượợ̣ng, công nghệ tự động hoá, robot và lưới điện. ABB đã hình thành và phát triển hơn 130 năm, tiếp tục đổi mới vươn lên trở thành một trong những tập đoàn chuyên cung cấp inverter điện mặt trời hàng đầu trên thế giới.
ABB cung ứng một danh mục sản phẩm rộng nhất các bộ biến tần năng lượợ̣ng mặt trời, từ các máy biến tần nhỏ một pha hoặc ba pha đến các bộ chuyển đổi trung tâm cỡ megawatt. Dãy sản phẩm rộng rãi này phù hợợ̣p với các hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình, các cơ sở thương mại và các nhà máy điện công suất megawatt. Bên cạnh đó, ABB bổ sung thêm các giải pháp giám sát khác nhau cũng như mạng lưới dịch vụ toàn cầu để tối đa hóa lợợ̣i tức đầu tư của bạn.
Hiện tại, Tập đoàn ABB Thuỵ Sĩ hoạt động tại hơn 100 quốc gia với khoảng 145.000 nhân viên và doanh thu trên 70 tỷ USD mỗi năm.
4.2.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BIẾN TẦN ABB ACS150 SERIES 3 PHA220VAC, 380VAC CÔNG SUẤT 0,37 – 4KW 220VAC, 380VAC CÔNG SUẤT 0,37 – 4KW
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương Page 30
Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động GVHD:TS. Trần Quang Thọ
Hình 4.1: Biến tần ACS150 Series 3 pha 220VAC, 380VAC công suất 0,37 – 4KW
4.2.1. Đặc điểm nổi bật
- Máy biến tần ABB sản xuất 100% tại Châu Âu
- Phân loại dòng điện 1 pha và 3 pha
- Dòng điện 220V và 380V
- Hỗ trợợ̣ cái đặt ứng dụng FlashDrop
- Chức năng hiệu chỉnh tốc độ tăng/giảm theo từng loại máy móc
- Tiết kiệm điện năng đáng kể
- Sử dụng ứng dụng điều khiển PID
- Kết hợợ̣p bộ lọc EMC
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương Page 31
Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động GVHD:TS. Trần Quang Thọ
- Màn hình thiết kế với giao diện thân thiện, dễ đọc, dễ hiểu
- Sản phẩm bảo hành 18 tháng
4.2.2. Chức năng nổi trội
- Máy biến tần ABB ACS150 là dòng máy có công suất từ 0.37KW đến 2.2KW
- Với dòng 3 pha thì máy phát ra nguồn điện 3 pha
- Nhiều chức năng hiện đại
- Thiết kế các mạch điện, mo men xoắn chắc chắn và đảm bảo tính ổn định
- Phù hợợ̣p sử dụng trong công nghiệp sản xuất phù hợợ̣p, máy đóng gói, dây chuyền, máy ép nhựa
- Đầu vào Analog
4.2.3. Thông số kĩ thuật
- Dùng điều để khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha.
- Điện áp/Dải công suất: 220V/0.37…2.2 kW, 380/0.37…4kW đạt tiêu chuẩn IP20, NEMA 1(tuỳ chọn).
- Tần số ra: 0-500 Hz.
- Hệ số công suất: 0.98.
- Công cụ hỗ trợợ̣ cài đặt không cần cấp nguồn biến tần- FlashDrop.
- Tích hợợ̣p sẵn bộ lọc EMC.
- Bộ điều khiển phanh hãm.
- Tích hợợ̣p sẵn màn hình điều khiển, biến trở điều khiển tốc độ.
- Bo mạch phủ (Coated boards).
- 5 đầu vào số(DI) bao gồm 1 đầu vào xung (Pule train 0…10kHz), 1 đầu vào tương tự (AI).
- 1 đầu ra rơ le (NO+NC).
Ứng dụng: Máy đóng gói, băng tải, cửa tự động, quạt, bơm,…
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương Page 32
Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động GVHD:TS. Trần Quang Thọ
4.2.4. Bảng tóm tắc chức năng và hiển thị trên bảng điều khiển tích hợp
Hình 4.2: Bảng điều khiển tích hợợ̣p
Số
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương Page 33
Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương Page 34
Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động GVHD:TS. Trần Quang Thọ
Giữ phím xuống thay đổi giá trị nhanh hơn
6 LOC/REM – thay đổi giữa kiểm soát cục bộ và kiểm soát từ xa của biến tần.
7 DIR – thay đổi hướng của động cơ quay.
8 STOP – dừng biến tần trong kiểm soát cục bộ.
9 START – khởi động biến tần trong kiểm soát cục bộ
10 Potentiometer (biến trở)(nút vặn) – thay đổi các tham chiếu tần số
4.3. ỨNG DỤNG BIẾN TẦN ABB – ACS150
4.3.1. Khởi động và nhập thông số4.3.1.1. Cấp nguồn 4.3.1.1. Cấp nguồn
Cấp nguồn cho biến tần, sau khi cấp nguồn màn hình hiển thi chế độ OUTPUT. REM
OUTPUT FWD
Sơ đồ kết nối dây mạch động lực:
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương Page 35
Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động GVHD:TS. Trần Quang Thọ
Hình 4.3: sơ đồ nối dây động lực
4.3.1.2. Nhập thông số khởi động
Thao tác nhập thông số được thực hiện như sau:
- Để trở về Menu chính, nhấn phím nếu góc dưới có hiển thị chữ OUTPUT, nếu không, nhấn cho đến khi nào hiện chữ MENU ở góc bên dưới.
- Nhấn / đến khi thấy chữ “ Par “ và nhấn phím Enter.
- Tìm các nhóm thông số bằng bàn phím / rồi nhấn Enter .
- Tìm thông số thích hợợ̣p bằng bàn phím /
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương Page 36
Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động GVHD:TS. Trần Quang Thọ
- Nhấn giữ Enter trong khoảng 2s đến khi hiện ra giá trị thông số đó với hàng chữ SET bên dưới.
- Thay đổi giá trị thông số bằng bàn phím / .
- Nhấn Enter để lưu lại.
Thực hiện quá trình chạy ID RUN (ở chế độ LOC): ID Run là quá trình
ước lượợ̣ng, đánh giá các đặc tính của Motor một cách tự động khi sử dụng lần đầu tiên hoặc thay Motor.
- Cài đặt các thông số Motor xong, ta tiến hành ID Run.
- Cài thông số 9910 = (ON). Nhấn Enter để lưu lại.
- Nếu muốn quan sát các giá trị trong quá trình chạy ID Run, nhấn Exit liên tục để trở về chế độ Output.
- Nhấn Start để bắt đẩu chạy ID Run, màn hình hiển thị thông báo A2019.
- Không nên nhấn bất kỳ phím nào trong quá trình ID Run, tuy nhiên có thể dừng ID Run bằng nút Stop.
- Khi hoàn tất quá trình ID Run, màn hình không còn thông số A2019 nữa. Nếu ID Run thất bại, màn hình báo lỗi F0011, khi đó phải kiểm tra lại thông số motor và ID Run lại.
Lưu ý: chỉ ID Run khi không tải và motor nguội.
Hoạt động ở chế độ LOC (Local) – điều khiển bằng bàn phím
- Nhấn phím Loc/Rem trên bàn phím để màn hình hiện Loc.
- Khởi động motor bằng phím start.
- Dừng motor bằng phím stop. - Đảo chiều quay bằng phím
- Điều chỉnh tần số trong menu ref (reference) bằng phím /
- Hoạt động ở chế độ REM (REMOTE) – điều khiển bên ngoài.
- Nhấn phím LOC/REM trên bàn phím để màn hình hiện REM.
Đấu dây theo sơ đồ của macro sử dụng, nếu sử dụng macro mặc định thì đấu dây như sau:
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương Page 37
Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động GVHD:TS. Trần Quang Thọ
- Điều khiển thông qua các ngõ vào DI1 . . . DI5.
CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN Thông Tên Thông Số số 01 0101 0102 0103 0104 0105 0106 0107 0109 0110 0114
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động 0115 0140 0141 0145 0160 10 1001 0 1 2 3 4 5
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương Page 39
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
Đồ Án Truyền Động Điện Tự Động 8 9 10 20 21 22 23 24 25 26 1002 1003
1 2
SVTH:Nguyễn Thanh Trọng -Tống Anh Vương