THIẾT BỊ THÍ NGHIỆ M - Điều khiển G110 từ BOP- 123docz.net

C. Phần thực hành trên bộ biến tần Siemens G110

2. Điều khiển G110 từ BOP

8.4. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆ M

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

A. Câu hỏi lý thuyết:

1. Tính điện thế trung bình của 1 chu kì sĩng sin ‘cắt được’ nếu gĩc mở là α . 2. Tìm quy luật thay đổi của gĩc mở α để tạo được điện thế ngõ ra cĩ giá trị trung

bình thay đổi theo quy luật hình sin (Dựa vào biểu thức tính điện thế trung bình theo gĩc mởα) .

3. Giải thích nguyên tắc hoạt động của bộ điều khiển biến tần trực tiếp bằng cách vẽ

các tín hiệu sin, tam giác, tín hiệu điều khiển, và điện thế trên tải theo cùng một trục thời gian, theo dạng sau:

t g1 g2 VL t t Pha1 Pha2 Δ từ pha1 Δ từ pha2 sĩng sin điều khiển tần số biến tần Δtừ sĩng sin . Nhận xét về trị trung bình của điện thế trên tải VL

B. Câu hỏi thực hành

1. Khảo sát mạch tạo xung kích:

Cấp điện cho mạch tạo xung kích,

a. Để các biến trở chỉnh tần số mạch dao động ở khoảng giữa, điều chỉnh biến trở

VR sao cho sĩng tam giác ở TP6 cĩ biên độ lớn hơn sĩng tam giác ở TP4 chút ít. Quan sát và vẽ lại dạng sĩng ở các điểm TP1, TP2, TP3, TP4 và g1, g2 theo cùng một trục thời gian.

b. Giảm tần số sĩng sin, điều chỉnh lại biến trở VR như trên, quan sát tín hiệu tại các điểm trên. Cho nhận xét.

c. Tăng dần tần số sĩng sin, điều chỉnh lại biến trở VR như trên, quan sát tín hiệu tại các điểm trên. Cho nhận xét.

d. Giải thích tại sao phải điều chỉnh biến trở VR như trên?

2. Khảo sát mạch cơng suất:

Nối mạch điều khiển vào mạch cơng suất,

1 2

Nối tải thuần trở (bĩng đèn) vào mạch cơng suất. Cấp điện mạch cơng suất. - Để các biến trở chỉnh tần số mạch dao động trên mạch điều khiển ở mức giữa,

điều chỉnh lại biến trở VR, chỉnh thang biên độ máy hiện sĩng về vị trí lớn nhất. Quan sát tín hiệu điện thế trên 2 đầu tải. Vẽ lại dạng sĩng điện thế trên tải. Dịng điện qua tải cĩ dạng thế nào? - Chỉnh biến trở về vị trí thấp nhất, quan sát dạng tín hiệu trên tải. Nhận xét. C2 R1 1 2 2,2K

- Tăng dần tần số sĩng sin, điều chỉnh lại biến trở VR như phần trên, quan sát tín hiệu trên tải, nhận xét.

a. Ngắt điện mạch cơng suất. Nối tụ C2 song song với tải R1. Lập lại thí nghiệm như phần II.1. Điện thế trên tải thay đổi thế nào so với phần II.1.

L2 R1

1 2

2,2K

b. Ngắt điện mạch cơng suất. Mắc tải như hình bên. Lập lại thí nghiệm như

phần II.1. Điện thế trên tải thay đổi thế nào so với 2 trường hợp trên. Trường hợp nào tín hiệu tốt nhất (gần sin nhất).

c. Cho biết cơng dụng của 2 tụ C1, C2 nối giữa G và K của Q1 & Q2? d. Mắc tải R&L nối tiếp, R=2,2K, quan sát tín hiệu ra, nhận xét?

e. Mắc tải motor, thay đổi tần số, quan sát tốc độ quay của motor, cho nhận xét về sự phụ thuộc của tốc độ quay và cơng suất vào tần sốđiện áp ra.

f. Sinh viên cho biết mạch thí nghiệm thích hợp sử dụng với loại tải nào ? Khơng thích hợp với loại tải nào? Giải thích tại sao? Nêu hướng khắc phục để mạch cĩ thể sử

dụng trong thực tế? 9.4. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM: 1) 01 mạch thí nghiệm (board lớn). 2) 01 tải motor. 3) 01 oscilloscope. 4) 01 VOM.

9.5. TÀI LIỆU THAM KHẢO: