c. Sử dụ ng
8.3. CÂU HỎI VÀ THỰC HÀNH
A. Câu hỏi lý thuyết
1. Cơng suất của một dịng điện hình sin phụ thuộc vào tần số của nĩ như thế nào? 2. Tốc độ quay của một motor AC thay đổi theo tần số của nguồn cấp điện như thế nào? 3. Từ sơ đồ mạch hãy cho biết các xung điều khiển S1, S2, S3, S4, S5, S6 lệch pha
nhau như thế nào ?
4. Bộ biến tần gián tiếp dùng nghịch lưu áp khác với biến tần gián tiếp dùng nghịch lưu dịng ở điểm nào?
B. Phần thực hành trên bộ biến tần dùng BJT cơng suất và mạch tạo xung kích dùng vi điều khiển 89C51. dùng vi điều khiển 89C51.
1. Mắc tải R(bĩng đèn) vào mạch biến tần theo kiểu Y (đấu hình sao):
a. Chọn tần số 40Hz, dùng oscilloscope xem và vẽ lại dạng sĩng xung điều khiển S1 ( tại JH1), S3 (tại JH9) và S5 (tại JH4) từ đĩ cho biết phương pháp điều khiển là phương pháp gì?
b. Thay đổi tần số (theo trình tự như sau: ngắt điện nguồn, ấn nút xả điện X, mở nguồn điện lại, ấn nút chọn tần) đo điện áp hiệu dụng trên tải (trên một pha xác
định). Lập bảng :
Tần số (Hz) 40Hz 50Hz 100Hz Vtải(V)
2
Ptải= V /R tải
Cho nhận xét về sự phụ thuộc của cơng suất vào tần số.
c. Dùng oscilloscope xem và vẽ lại dạng sĩng điện áp ra trên tải trên một pha xác định (chú ý : dùng dây lấy tín hiệu cho oscilloscope cĩ mạch giảm áp) , nhận xét.
2. Mắc tải R_L vào mạch biến tần theo kiểu Y, chọn tần số 40Hz, dùng Oscilloscope xem và vẽ lại dạng sĩng điện áp trên tải (trên một pha xác định)
3. Thay tải R_L bằng motor 3 pha, thay đổi tần số và quan sát tốc độ quay của motor. Suy ra sự phụ thuộc của tốc độ quay vào tần số của nguồn điện cấp cho motor. Lúc khởi động motor, nguồn cấp điện cho motor cĩ tần số thấp hay cao? Tại sao?
C. Phần thực hành trên bộ biến tần Siemens G110.
1. Điều khiển G110 từ các DIN
Điều khiển tốc độ và chiều quay động cơ từ mạch điện kết nối từ bên ngồi:
- Cài đặt các tham số: + P0700=2 + P1000=2
- Tác động lên các SW ta sẽ điều khiển on/off và chiều quay của động cơ. Thay
đổi tần số bằng cách điều chỉnh biến trở.
* Sau khi motor hoạt động, nhấn giữ phím trong khoảng 2s để xem các thơng số của tải đang hoạt động: điện thế, tần số, dịng diện.
Yêu cầu:
Lập bảng thống kê sau:
Tần số 0 20 30 40 50
Điện áp
Cho nhận xét về mối quan hệ giữa điện áp ngõ ra, tốc độ động cơ với tần số được điều chỉnh.
2. Điều khiển G110 từ BOP
Thực hiện cài đặt các thơng số cho biến tần như sau: P0003=1 // Cấp độ truy cập các tham số P0010=1 P0100=0 P0304=220V P0305=2.00A P0307=0.75kw P0310=50Hz P0311=1390 P0700=1 P1000=1Ỉ chọn tần số setpoint từ MOP P1080=0 Hz
P1082=50 Hz P1120=10 P1121=10 P3900=1
: Khởi động motor ( ON) Ỉ Motor chạy với tần số 5Hz. : Dừng Motor (OFF).
: Đảo chiều quay Motor.
: Nhấn giữ Motor sẽ tăng dần đến tần số đã đặt.( P1058 )Ỉ tần số hoạt động motor tăng dần đến 5Hz.
ữ các thơng số về motor trên nhưng ta thay đổi thêm một số tham số: - Vẫn gi P0003=3 P0010=0 P1040=30 thay Ỉ đổi tần số MOP. P1058 = 20 thay Ỉ đổi tần số JOG. Thực hiện cài đặt lại 3 tham số: P0700=1 P0719=0 P1000=1
: Khởi động motor ( ON) Ỉ Motor chạy với tần số 30Hz. : Dừng Motor (OFF).
: Đảo chiều quay Motor.
: Nhấn giữ Motor sẽ tăng dần đến tần số đã đặt.( P1058 )Ỉ tần số hoạt động motor tăng dần đến 20Hz.
- Nhấn giữ trong khoảng 2-3s, sau đĩ nhấn tiếp từng lần để xem các thơng số
hoạt động của motor. Muốn trở về mode các tham số thì ấn giữ trong khoảng 2-3s.
Yêu cầu:
- Cho nhận xét về hoạt động của động cơ, khi ta thay đổi tần số MOP và JOP. - Cho biết ý nghĩa của 2 tham số MOP và JOP.
8.4. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 1. Bộ biến tần dùng BJT và mạch kích dùng vi điều khiển 89C51. 1. Bộ biến tần dùng BJT và mạch kích dùng vi điều khiển 89C51. 2. Bộ biến tần Siemens G110. 3. 01 Osciloocope 4. 3 tải R_L 5. 01 VOM ( hoặc Ampere kiềm) 6. 01 motor 3 pha
8.5. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1]. Giáo trình THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT – Bộ Mơn Viễn Thơng & Kỹ
thuật Điều khiển - Khoa cơng Nghệ Thơng Tin & Truyền thơng – ĐHCT - 2001.
[2]. Các bài giảng và giáo trình ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT – Bộ Mơn Viễn Thơng & Kỹ
thuật Điều khiển - Khoa cơng Nghệ Thơng Tin & Truyền thơng – ĐHCT.
[3]. NGUYỄN VĂN NHỜ - GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT I – NXB Đại học Quốc gia TP HCM – 2002.
[4]. TRƯƠNG VĂN TÁM - MẠCH ĐIỆN TỬ – Giáo trình – Bộ Mơn Viễn Thơng & Kỹ
thuật Điều khiển - Khoa cơng Nghệ Thơng Tin & Truyền thơng – ĐHCT – 2001. [5]. CYRIL W. LANDER – POWERS ELETRONICS –McGraw-Hill, London – 1987. [6]. Zainal Salam – POWER ELECTRONICS AND DRIVES – Version 3 – UTM.JB – 2003
http://www.vocw.edu.vn/content/m10373/latest/
[7].
BÀI 9: BIẾN TẦN TRỰC TIẾP
Tham gia thực hiện: ThS. Trần Thanh Hùng - 2001
9.1. MỤC ĐÍCH
Bộ biến tần trực tiếp (cycloconverter) tạo ra điện áp xoay chiều ở ngõ ra với trị hiệu dụng và tần số điều khiển được, trị hiệu dụng và tần sốđiện áp ngõ ra luơn nhỏ hơn hiệu dụng và tần số của điện áp nguồn. Bộ biến tần loại này được ứng dụng trong điều khiển truyền động động cơđiện xoay chiều.
Bài thí nghiệm này khảo sát biến tần trực tiếp với nguồn điện xoay chiều một pha bao gồm: - Khảo sát mạch tạo xung điều khiển, thơng qua đĩ sinh viên nắm được phương pháp và kỹ thuật tạo xung kích cĩ thể thay đổi gĩc điều khiển.
- Khảo sát mạch cơng suất, thơng qua đĩ sinh viên hiểu rõ hơn nguyên lý hoạt động của bộ biến tần trực tiếp, hoạt động của linh kiện cơng suất (trong bài này ta dùng SCR); xác định mối quan hệ giữa tần số và cơng suất, dạng sĩng điện áp ra, trên các loại tải khác nhau: tải thuần trở, tải R-L, tải R-L-C.
9.2. SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT
Từ điện thế cung cấp xoay chiều hình sin với tần số 50Hz/60Hz, ta cĩ thể tạo được
điện thế xoay chiều hình sin với tần số thay đổi được bằng cách “cắt từng đoạn” điện thế
cung cấp ghép lại sao cho điện thế trung bình cĩ dạng hình sin. Biến tần hoạt động dựa vào nguyên tắc này được gọi là biến tần trực tiếp.
Dựa vào hình 9.1 ta cĩ thể thấy nếu điện thế cung cấp cho biến tần trực tiếp càng cĩ nhiều pha, thì điện thế ‘cắt được’ cĩ giá trị trung bình càng gần với sĩng sin mong muốn.
Để khảo sát, ta cĩ thể chia biến tần thành 2 bộ phận: mạch cơng suất và mạch điều khiển.
9.2.1. Mạch cơng suất:
Hình 9.2 trình bày sơ đồ chi tiết mạch cơng suất của một biến tần trực tiếp hai pha. Hai pha điện thế lệch pha nhau 1800 được tạo ra từ điện thế 1 pha bằng một biến thế cĩ
điểm giữa. Hai SCR Q1 và Q2 hoạt động như 2 cơng tắc ”cắt” điện thế của 2 pha để tạo thành bán kì dương của điện thế hình sin mong muốn (cung cấp cho tải). Ngược lại, 2 SCR Q3 và Q4 sẽ tạo bán kì âm của điện thế mong muốn. Gĩc mở của các SCR phải thích hợp
đểđiện thế tạo ra cĩ giá trị trung bình thay đổi theo qui luật hình sin (xem hình 9.1.b).
9.2.2. Mạch điều khiển (mạch tạo xung kích):
Để các SCR “cắt” điện thế cung cấp đúng vị trí, cần phải cĩ một mạch điều khiển để
tạo nên các xung kích các SCR (các tín hiệu g1, g2, g3, và g4 trên hình 9.2).
Để điều khiển các SCR Q1 và Q2 cắt 2 pha điện thế tạo bán kì dương của điện áp ngõ ra, ta cĩ thể dùng mạch như trên hình 9.3. Đầu tiên một điện áp cùng pha với pha 1
được đổi thành xung vuơng đảo. Điện áp này được dùng để điều khiển một mạch tích phân để tạo thành một điện thế răng cưa cĩ cùng tần số với điện thế pha 1. Điện thế răng cưa này được đưa vào so sánh với điện thế răng cưa khác (ta khảo sát trong một chu kỳ, 1
cạnh xuống và 1 cạnh lên) được tạo ra từ một mạch dao động tạo sĩng sin cĩ tần số rất thấp gọi là tín hiệu điều khiển. Điện thế mong muốn Điện thế cung cấp Điện thế ‘cắt’ được V a) Nguyên tắc hoạt động biến tần trực tiếp 1 pha Điện thế pha1 Điện thế mong muốn Điện thế pha2 V Điện thế ‘cắt’ được b) Nguyên tắc hoạt động biến tần trực tiếp 2 pha Hình 9.1. Nguyên tắc hoạt động của biến tần trực tiếp bằng cách ‘cắt từng đoạn’ điện thế cung cấp.
Ngõ ra của mạch so sánh thứ 1 được dùng để điều khiển Q1 trong khi ngõ ra của mạch so sánh thứ 2 dùng để điều khiển Q2. Kết quả là gĩc mở các SCR Q1 và Q2 sẽ
giảm dần từ giá trị lớn nhất (ứng với điểm đầu của cạnh lên tín hiệu điều khiển, tín hiệu ở
TP3) đến giá trị nhỏ nhất (ứng với điểm cuối của cạnh lên) rồi sau đĩ tăng dần đến giá trị
lớn nhất (ứng với điểm cuối của cạnh xuống tín hiệu điều khiển). Như vậy điện thế ngõ ra sẽ tăng dần từ giá trị nhỏ nhất, đạt cực đại ởđiểm giữa tín hiệu răng cưa rồi giảm dần đến giá trị thấp nhất.
Như vậy mạch ở hình 9.3 tạo được 1 bán kì dương của điện thế ngõ ra. Để điều khiển bán kì cịn lại, sinh viên tự tìm hiểu (xem phần CÂU HỎI và thực hành)
g2 Q3 g4 g1 Q2 Q1 R_Load 220V AC in Giua Pha1 g3 T2 1 4 5 6 8 Pha2 Q4 Hình 9.2. Mạch cơng suất biến tần trực tiếp 2 pha 9.3. CÂU HỎI VÀ THỰC HÀNH α V0 Mạch dao động tạo sĩng sin Tới g1 Tới g2 + - + - So sánh 1 So sánh 2 Hình 9.3 Mạch điều khiển biến tần trực tiếp pha1 + - 3 2 1 ∫ + - 3 2 1 ∫ Pha2 + - 3 2 1 ∫ TP1 TP2 TP3 TP4 Chỉnh tần số VTB=? 0 π