IV. Biến tần đa bậc
1.1.Khái niệm
Hiện nay biến tần đã và đang được sử dụng rất có hiệu quả trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng, tuy có nhiều ưu điểm và ứng dụng hiệu quả cao nhưng biến tần đơn bậc cũng còn tồn tại một số hạn chế như:
• Sóng điện áp còn nhiều hài bậc cao, chưa thật sự gần sin. • Trị số điện kháng Lf mạch lọc còn cao, dẫn đến tổn hao. • Tổn hao trong quá trình đóng cắt (Psw) cao.
• Công suất truyền tải còn thấp (Pcond)…
Để khắc phục những hạn chế nói trên người ta mới phát minh ra biến tần đa bậc nhằm phục vụ và đáp ứng tốt hơn nhu cầu của con người.
Hình 1.0 Mô hình biến tần đa bậc động cơ không đồng bộ
Trong các đồ thị dưới đây nói về ưu điểm biến tần bậc cao so với biến tần bậc thấp hơn.
Hình 1.2 Đồ thị miêu tả ưu điểm của biến tần đa bậc.
Tại sao khi đa bậc thì THD giảm, Lf giảm và công suất truyền tăng, cũng như công suất tổn hao thấp. Tại vì khi số bậc biến tần càng cao thì dạng sóng điện áp ngõ ra gần sin hơn, nên bộ lọc lọc ít hơn, tổn hao do cảm kháng bộ lọc sinh ra thấp hơn, khi sóng ra gần sin hơn thì công suất truyền qua cũng cao hơn, cản phá ít hơn. Ta có công thức tính tổng độ méo dạng do hài có công thức sau:.
có những ưu điểm vượt trội như trên, biến tần đa bậc đã và đang được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp.
Khái niệm biến tần đa bậc xuất phát từ quá trình điện áp giữa đầu pha tải (điểm a,b,c với điểm 0) của nguồn một nhiều thay đổi giữa hai hay nhiều bậc khác nhau gọi là biến tần đa bậc. Ví dụ như nếu là biến tần hai bậc thì giá trị điện áp này thay đổi giữa hai bậc là +Udc/2 và –Udc/2… . Do sự thay đổi điện áp giữa các bậc dẫn tới dV/dt khá lớn và hiện tượng điện áp common-mode rất quan trọng. Để khắc phục điều này người ta sử dụng bộ nghịch lưu đa bậc, do tính phổ dụng của nó mà có thể gọi là biến tần đa bậc( Multi-level Inverter)