Chương III : MÔ PHỎNG MẠCH
3.2.1 Sơ đồ mạch điều khiển:
Hình 3.2: Sơ đồ mạch điều khiển của biến tần
- Linh kiện sử dụng trong mạch.
Tên thiết bị Voltage 3- ph sine ( điện áp 3 pha) Cổng so sánh Cổng NOT
Bảng 3.2: Linh kiện sử dụng trong mạch điều khiển của biến tần
- Cách ghép nối các linh kiện:
Ba pha của nguồn 3 pha sin được kết nối với cực dương của 3 cổng so sánh, còn cực âm của 3 cổng so sánh dược kết nối với nguồn áp
Đầu ra của cổng so sánh được được liên kết với các Label truyền xung để thực hiện đống mở can. Đối với xung điểu khiển của Van 2,4,6 được mắc thêm cổng NOT để đảo tín hiệu
3.2.2 Tính tốn mạch điều khiển 3.2.2.1 Khâu phát sóng Sin:
Mạch phất sóng sin cần tạo ra sóng sin chuẩn có tần số thay đổi từ 20-10Hz và có biện độ 3 V ( sử dụng 3 pha sin), Chọn C=1μF
Với tần số 20Hz, ta có: R= Với tần số max 100Hz, ta có: R= 3.2.2.2 Tần số cần Với tần số
Khâu tạo sóng mang tam giác:
điều chỉnh từ 480-2400Hz nên ta có min 480Hz:
Với tần số max 2400Hz: R=
3.2.2.3 Khâu so sánh:
Ta sử dụng 3 mạch so sánh, sóng sin ba pha được so sánh với sóng mang tam giác: Tím hiêu PWM sẽ được tạo ts như sau:
- Khi Usin>Uo thì Upwm= +U(Uss)
- Khi Usin<Uo thì Upwm= -U(Uss)
3.2.2.4 Khâu đảo tín hiệu điều khiển:
Khâu đảo tín hiệu sử dụng cổng NOT để tạo khâu điều khiển ngược với Uss
3.2.2.5 Khâu đảo tín hiệu điều khiển:
Mục đích nhằm khuếch đại xung đủ lớn để van có thể mở và cách lý giữa mạch động và mạch điều khiển. Để đảm bảo điều khiển làm việc chính xác và an tồn
24
3.3 Các giai đoạn và sự biến đổi của sóng 3.3.1 Giai đoạn 1: Điện áp ba pha đầu vào
- Điện áp đưa vào là điện áp 3 pha đối xứng
3.3.2 Giai đoạn 2: Điện áp qua bộ chỉnh lưu
- Thứ tự dẫn của các van
Hình 3.4 Sơ đồ mạch và điện áp biến đổi của bộ chỉnh lưu cầu ba pha
• Các diode D1, D3, D5 đấu kiểu catôt chung nên hoạt động theo luật : D1 dẫn trong khoảng π/6 - 5π/6 khi ua dương nhất;
D3 dẫn trong khoảng 5π/6 - 3π/2 khi ub dương nhất; D5 dẫn trong khoảng 3π/2 - 13π/6 khi uc dương nhất;
• Các điơt D2, D4, D6 đấu kiểu anôt chung, nên: D2 dẫn trong khoảng π/2 - 7π/6 khi uc âm nhất; D4 dẫn trong khoảng 7π/6 - 11π/6 khi ua âm nhất; D6 dẫn trong khoảng 11π/6 - 13π/6 khi ub âm nhất;
- Kết quả thực tế mô phỏng
3.3.3 Giai Đoạn 3: Điện áp qua bộ lọc một chiều
- Mạch lọc:
Hệ số đập mạch của mạch chỉnh lưu phụ thuộc vào số đập mạch m đm và góc điều khiển α. Với một mạch chỉnh lưu xác định m đm = const, hệ số k đm tốt nhất khi α = 0 (van điơt), trong q trình điều khiển góc α hệ số này ln kém hơn. Trường hợp kđm(α) không thoả mãn yêu cầu của tải, cần đưa thêm mạch lọc một chiều nhằm cải thiện hệ số đập mạch.
Đầu vào của mạch lọc là mạch van, do đó hệ số đập mạch vào chính là hệ số đập mạch của chỉnh lưu. Hệ số đập mạch nhận được sau khi đã lọc kđmra đương nhiên phải nhỏ hơn kđmvào. hệ số san bằng phải lớn hơn 1, và càng lớn thì lọc càng tốt.
- Kết quả thực tế mơ phỏng:
3.3.4 Giai đoạn 4: Điện áp qua bộ nghịch lưu:
- Thứ tự đóng ngắn của các va như sau:
Hinh 3.7 Thứ tự đóng ngắt của các van
• t1(00-600) T1,T5,T6 dẫn
• t3 (1200-1800) T1,T2,T3 dẫn
• t4 (1800-2400) T2,T3,T4 dẫn
• t5( 2400-3000) T3,T4,T5 dẫn
- Kết qua thực tế mơ phỏng:
3.4 Kết quả mơ phỏng mạch:
- Với góc mở =60 0 :
Khối tín hiệu xung ( Pulse)
- Với góc mở α= 900:
Khối tín hiệu xung ( Pulse)
Chương IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾM NGHỊ4.1 Kết luận 4.1 Kết luận
4.1.1 Kết quả mơ phỏng
Thơng qua q trình hồn thiện báo cáo chun đề. Chúng em đã tích lũy cho mình những kiến thức bổ ích về biến tần,nghịch lưu điện áp đặc biệt là đã xây dựng được mạch lực và mô phỏng trên phần mềm psim.Từ đó thấy được sự thay đổi của các thông điện khi sử dụng biến tần, và hiểu được tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp.
Q trình nghiên cứu và thực hiện báo có có ý nghĩa đối với mỗi sinh viên như chúng em, đó là khoảng thời gian bổ ích và vui vẻ. Quá đó giúp sinh viên ghi nhớ, tổng hợp lại hệ thống kiến thức một cách nhanh nhất, khoa học và logic. Đó cũng là giỏ tri thức để hành trang cho mỗi sinh viên trên con đường tìm kiếm sự nghiệp sau này.
4.1.2 Tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp
- Thay đổi tốc độ và đảo chiều động cơ quay
Biến tần là một thiết bị có thể thay đổi động cơ nhanh chóng và dễ dàng do dịng khởi động của động cơ làm việc không quá 1.5 lần. Nếu được so sánh với dịng khởi động trùn thống thì biến tần này làm việc hiệu quả hơn. Cách thay đổi tốc độ của thiết bị này rất tốt, vì thế nó ln mang tới những lợi ích tuyệt vời cho người sử dụng. Ngồi việc thay đổi tốc độ ra thì việc đảo chiều của động cơ cũng được biến tần thực hiện với thao tác nhanh qua việc kết nối cùng bộ nguồn cho dịng điện 1 chiều đi vào. Rồi sau đó thay đổi dịng điện đó thành dịng điện xoay chiều giúp cho người dùng thấy được những ưu điểm mà biến tần đem lại. Chính nhờ lợi ích này mà các doanh nghiệp đã đưa biến tần sử dụng trong ngành công nghiệp.
- Giảm tốc độ khởi động
Khi cho thiết bị biên tần giảm dòng khởi động làm cho thiết bị này từ quá trình khởi động cao sang quá trình khởi động thấp sẽ giúp cho các động cơ tránh được việc mang tải lớn. Đã vậy, nó cịn giúp cho thiết bị tránh hư hỏng các phần cơ khí, các bộ phận bên trong, đồng thời giúp tăng cao tuổi thọ của động cơ. Thế nên, người dùng cần phải lưu ý việc này để giảm dòng khởi động hợp lý, giúp cho việc bạn sử dụng biến tần được hiệu quả hơn trong công việc.
- Tiết kiệm năng lượng
Do biến tần có thể thay đổi tốc độ khởi động cho động cơ dễ dàng. Nên thiết bị có tính năng tiết kiệm năng lượng điện năng vô cùng tốt. Làm cho người dùng tránh được tiê tốn nhiều trong việc chi trả chi phí khi sử dụng thiết bị này. Khi cho thiết bị biến tần hoạt động theo tốc độ cụ thể và chính xác thì các tải khơng cần chạy hết cơng suất. Nhờ vậy
mà tính tiết kiệm điện sẽ tăng từ 20 tới 30% so vơi việc bạn sử dụng hệ thống khởi động truyền thống.
- Bảo vệ an toàn hệ thống điện
Khi người dùng cho biến tần khởi động trực tiếp thì dịng khởi động sẽ thấp hơn gấp nhiều lần dòng định mức nếu sử dụng hệ thống khởi động truyền thống có thể làm cho dòng khởi động tăng cao hơn so với dòng định mức nhưng đưa biến tần vào thì hoạt động sẽ êm hơn. Đáp ứng được nhiều hơn cho nhu cầu lớn của người dùng. Khơng những thế, nói cịn khơng làm cho chính biến bị sụt áp khi hoạt động cùng các thiết bị điện khác trên cùng hệ thống điện. Ngồi ra thì các tải trong máy bơm nước, máy nén khi hay quạt... hay những ứng dụng khác cần phải điều khiển lưu lượng/ áp suất thì biến tần sẽ mau chóng ngừng động cơ và cho động cơ ở chế độ khơng tải. Nhờ đó mà nó vừa có thể vừa tiết kiệm được điện năng tiêu thụ cho người dùng mà nó cịn vừa giúp bảo vệ được hệ thống điện một cách an toàn giúp người dùng thiết bị biến tần này được tốt nhất.
- Giám sát và điều khiển an tồn
Biến tần có khả năng giám sát tốt đồng thời làm cho hệ thống điện an tồn. Khơng những thế nó cịn giúp cho các thiết bị điện khác làm việc song song với biến tần ổn định. Không những thế mà biến tần cịn giúp cho q trình sản xuất của những thiết bị doanh nghiệp tăng cao, đáp ứng được nhu cầu lớn từ chính tay người tiêu dùng nên với tính năng giám sát, nhờ tích hợp hệ thống điều khiển nên việc giám sát quy trình hoạt động của những thiết bị điện khác trong quá trình làm việc càng dễ dàng hơn
4.2 Kiến nghị
- Bên trong biến tần là các linh kiện bán dẫn nên rất nhạy cảm với các điều kiện môi trường. Như vậy ta phải đảm bảo điều kiện môi trường khi lắp đặt như nhiệt độ, độ ẩm, vị trí lắp
- Các bộ biến tần khơng thể làm việc ngồi trời chúng cần được đặt trong tủ có khơng gian rộng, thơng gió tốt. Vị trí đặt tủ là nơi khơ ráo, trong phịng có nhiệt độ nhỏ hơn 500oC, khơng có chất ăn mịn, khí gas, bụi bẩn.
- Đọc kĩ hướng dẫn sử dụng, nếu khơng chắc chắn thì khơng tự ý thay đổi hay mắc nối tham số thiết đặt.
- Khi thấy biến tần báo lỗi hãy tra cứu tài liệu và tìm nguyên nhân, chỉ khi nào khắc phục được lỗi mới khởi động lại
- Mỗi bộ biến tần đều có tài liệu tra cứu nhanh, bạn nên ghi chép chi tiết các thông số đã thay đổi các lỗi mà quan sát được để lưu lại thông tin cần thiết cho việc khắc phục các sự cố
Cuối cùng, cho phép em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáo bộ mơn TS.Nguyễn Duy Trung.Trong q trình học tập và tìm hiểu bộ mơn Điện Tử Cơng Suất em đã nhận được sự quan tâm , giúp đỡ , hướng dẫn tận tình của thầy . Thầy đã giúp em tích lũy thêm nhiều kiến thức để có cái nhìn sâu sắc và hồn thiện hơn trong cuộc sống.Từ những kiến thức mà thầy truyền đạt em đã có thể trả lời được những câu hỏi thường gặp về cấu tạo của các động cơ cũng như nguyên lý hoạt động của chúng .
Có lẽ kiến thức là vơ hạn mà sự tiếp nhận kiến thức của bản thân mỗi người ln tồn tại những hạn chế nhất định. Do đó trong q trình hồn thành bài báo cáo chun đề
, khó có thể tránh khỏi những thiếu sót . Nhóm rất mong nhận được những góp ý đến từ thầy cơ và các bạn để bài báo cáo của em được hồn thiện hơn.
Kính chúc thầy cơ sức khoẻ và thành cơng trên con đường sự nghiệp giảng dạy của mình.
1. Giáo trình điện tử cơng suất – Võ Minh Chính,Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2004.
2. Giáo trình Biến tần ( Inverter) - KS. Phan Văn Cường
3. Trần Trọng Minh, Bài Giảng điện tử công suất, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội, 2007.
4. Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi, Phân tích và giải mạch điện tử cơng suất, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nội, 2007.