Cấu tạo bên trong biến tần, Nguyên lý Sơ đồ chi tiết mạch điện biến tần – 2022

Với  tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, công nghệ của biến tần luôn thay đổi từng ngày và ngày càng nhiều chức năng hơn. Vậy cấu tạo bên trong biến tần như thế nào, nguyên lý làm việc cũng như sơ đồ mạch biến tần ra sao, hãy cùng Hoàng Gia tìm hiểu.

Biến tần được sử dụng để tạo ra tần số setup linh động từ một tần số cố định và thắt chặt được cấp ra từ lưới điện như sơ đồ sau của biến tần 3 pha 220 VAC .

I. TỔNG QUAN VỀ CẤU TẠO BÊN TRONG BIẾN TẦN

Các bộ phận chính cấu tạo bên trong biến tần gồm :

• Mạch Chỉnh lưu: chuyển đổi AC thành DC, sử dụng bộ phận bán dẫn được biết đến với tên gọi Diot.
• Tụ điện nắn phẳng: Hoạt động để nắn phẳng điện áp DC đã được chuyển đổi qua mạch chỉnh lưu.
• Mạch Nghịch lưu: Được sử dụng để xuất ra điện áp AC từ điện áp DC. Thiết bị được gọi là bộ nghịch lưu này khác với bộ chỉnh lưu về tên gọi và chức năng. Được sử dụng đẻ cấp điện áp/tần số biến thiên được tạo ra cho động cơ. Sử dụng các bộ phận đóng cắt bán dẫn (IGBT và bộ phận tương tự) có thể bật và tắt.
• Mạch điều khiển: Kiểm soát điều khiển, cài đặt máy biến tần.

1. Các đặc tính dạng sóng:

Cách thay đổi đầu vào và đầu ra khi sử dụng máy biến tần?

• Dòng điện đầu vào: dạng sóng điện nhìn như tai thỏ (Bao gồm các thành phần có độ dốc cao).
• Dòng điện đầu ra: dạng sóng nhìn như một tập hợp cá đường thẳng (hình chữ nhật). Bao gồm các thành phần tần số cao và các thành phần xung điện áp.

Dạng sóng này được tạo ra từ những hoạt động giải trí bật tắc của những bộ phận bán dẫn trong máy biến tần

2. Nguyên tắc hoạt động của bộ chỉnh lưu.

a, Cách tạo ra điện áp DC từ lưới điện AC .Hãy xem xét nguyên tắc này bằng cách sử dụng ví dụ đơn thuần và điện áp AC 1 pha .Để đơn thuần cách lý giải tất cả chúng ta sử dụng điều khiển và tinh chỉnh tải điện trờ cho ví dụ này :Thành phần này được sử dụng như một đi ốtĐi ốt chỉ được cho phép dòng điện đi qua một chiều và không đi vào chiều kia theo hướng sử dụng điện áp .Sử dụng đặc tính này khi điện áp AC được đưa vào A và B trong mạch chỉnh lưu, điện áp cũng đưa qua tải theo cùng hướng .Nói cách khác điện áp AC được quy đổi ( chỉnh lưu ) thành điện áp DC .b, Nguyên tắc hoạt động giải trí của bộ chỉnh lưu .Đối vời nguồn vào AC 3 pha, bộ nối 6 đi ốt được sử dung để chỉnh lưu sóng từ nguồn điện AC và tạo ra điện áp đầu ra như được bộc lộ trong biểu đồ dưới đây .c, Nguyên tắc hoạt động giải trí của mạch nắn phẳng .Người ta dùng tụ điện để nắn phẳng điện áp đầu ra như sơ đồ sau :d, Mạch số lượng giới hạn dòng điện nhảy vọt .Các nguyên tắc phía sau máy chỉnh lưu được lý giải bằng tải điện trở nhưng trong những ứng dụng thực tiễn, một tụ điện nắn phẳng sẽ được sử dụng làm tải .Dòng điện xung kích qua mạch, điện áp tức thời được dùng để nạp cho tụ điện .Để ngăn đi ốt chỉnh lưu không bị hư hại do dòng điện xung kích, điện trở được đưa và trong mạch tiếp nối đuôi nhau để chặn dòng điện xung kích trong thời hạn ngắn sau khi nguồn điện được bật lên .Do hoạt động giải trí theo mục tiêu này, điện trờ bị đoản mạch qua hai đầu nối của nó để sản sinh ra một mạnh bỏ lỡ điện trờ .Mạch này được nhắc đến là mạch số lượng giới hạn dòng điện xung kích .

Nếu mạch số lượng giới hạn dòng điện xung kích được sử dụng, giá trị đỉnh dòng điện hoàn toàn có thể được giảm để ngăn mô đun bộ chỉnh lưu bị hư hại .e, Dạng sóng dòng điện nguồn vào có tải tụ điện .Các nguyên tắc phía sau máy chỉnh lưu được lý giải bằng tải điện trở nhưng trong những ứng dụng thực tiễn, một tụ điện nắn phẳng sẽ được sử dụng làm tải .Dạng sóng dòng điện nguồn vào trong trường hợp này chỉ xảy ra khi diện áp AC cao hơn điện áp DC. Điều này dẫn đến dạng sóng bị xoắn như trình diễn trong biểu đồ và không phải sóng hình sin .

Như được mô tả ở các phần trên, bộ chỉnh lưu được tạo ra như sau:

3. Nguyên tắc hoạt động bộ phận nghịch lưu.

a, Cách biến hóa điện áp DC thành AC .

Hãy xem xét nguyên tắc này qua ví dụ đơn giản về điện áp AC 1 pha.

Mô tả ví dụ sau :Bốn công tắc nguồn, S1 đến S4 được nối với nguồn điện áp DC, trong đó những công tắc nguồn S1 và S4 được ghé với nhau và những công tắc nguồn S2 và S3 cũng tương tự như. Khi những cặp công tắc nguồn được bật, tắt, dòng điện đi qua đèn như trong biểu đồ dưới đây :Dạng sóng dòng điện :Khi những công tắc nguồn S1 và S4 được bật lên, dòng điện đi qua đèn theo hướng A .Khi những công tắc nguồn S2 và S3 được bật lên, dòng điện đi qua đèn theo hướng B .Nếu hoạt động giải trí của những công tắc nguồn này lặp lại theo một chu kỳ luân hồi định sẵn, hướng đi của dòng điện sẽ đổi khác qua lại để tạo ra dòng điện xoay chiều .b, Bạn hoàn toàn có thể đổi khác tần số như thế nào ?Tần số biến hóa khi bạn biến hóa khoảng chừng thời hạn BẬT và TẮT những công tắc nguồn S1 và S4 .Vú dụ, nếu bạn BẬT công tắc nguồn S1 và S4 trong 0,5 giây và sau đó BẬT công tắc nguồn S2 và S5 trông 0,5 giây liên tục qua lại thì bạn sẽ tạo ra một dòng điện xoay chiều ngược hướng dòng điện đó trong 1 giây, tương tự với tần số 1 Hz .Nói cách khác, tần số được biến hóa khi thời hạn t0 biến hóa .c, Bạn hoàn toàn có thể biến hóa điện áp bằng cách nào ?Điện áp ( trung bình ) hoàn toàn có thể được biến hóa bằng cách biến hóa tỷ suất thời hạn BẬT / TẮT những công tắc nguồn bằng cách đổi khác thời hạn chu kỳ luân hồi t0, sang thời hạn chu kỳ luân hồi ngắn hơn để BẬT / TẮT điện áp .Tần số cho những xung ngắn này được nhắc điến dưới dạng tần số sóng mang .Ví dụ, nếu tỷ suất thời hạn BẬT / TẮT của những công tắc nguồn S1 và S4 bị giảm một nửa thì điện áp ( trung bình ) đầu ra trời thành điện áp AC tương tự với E / 2, hoặc 50% điện áp DC, E .Để hạ thấp điện áp ( trung bình ), hãy hạ tỷ suất thời hạn BẬT và để nâng điện áp ( trung bình ) hãy nâng tỷ suất thời hạn BẬT .Độ rộng xung tỷ suất BẬT / TẮT sẽ được tinh chỉnh và điều khiển để đổi khác điện áp. Phương thức tinh chỉnh và điều khiển dạng này được nhắc đến dưới dạng điều biến độ rộng xung ( PWM ) và lúc bấy giờ thường được sử dụng trong những máy biến tần và bộ phận điện tử khác .d, Cách nghịch lưu với điện áp AC 3 pha ?Cấu tạo cơ bản của mạch biến tần 3 pha và điện áp AC 3 pha được trình diễn dưới đây. Nếu bạn đổi khác thứ tự của sáu công tắc nguồn được BẬT / TẮT, hiệu quả sẽ biến hóa U-V, V-W và W-U. Cách này được sử dụng để đổi khác chiều quay của động cơ .Lưu ý rằng trong thực tiễn những bộ phận bán dẫn được sử dụng thay cho những công tắc nguồn để đổi khác điện áp, được cho phép những công tắc nguồn BẬT / TẮT ở vận tốc rất cao .

II. Các phương pháp điều khiển của biến tần

Máy biến tần đa năng duy nhất được dùng trong những nghành công nghiệp vào những năm 1980 là dạng máy biến tần tinh chỉnh và điều khiển v / f .Sau này, những giải pháp tinh chỉnh và điều khiển Vector không cảm ứng ( vận tốc ) được ra mắt vào năm 1990 với mục tiêu tăng mô men xoắn trong khoanh vùng phạm vi tinh chỉnh và điều khiển tần số thấp hiệu suất cao hơn điều khiển và tinh chỉnh V / F .Công suất máy biến tần tăng lên bất thần do những nâng cấp cải tiến và công nghệ tiên tiến phần cứng và công nghệ tiên tiến kim chỉ nan điều khiền gồm có những chất bán dẫn .Kiểm soát Vector bằng phản hồi vận tốc ( Encoder ) được vận dụng lần đầu so với những động cơ vào năm 1990 so với những nghành nghề dịch vụ cần tối tinh chỉnh và điều khiển vận tốc đúng chuẩn cao .Các giải pháp tinh chỉnh và điều khiển máy biến tần nổi bật được nêu trong bảng dưới đây, hầu hết là những giải pháp tương quan tới tinh chỉnh và điều khiển vận tốc .Theo nghĩa rộng, hãy nhớ rằng hiệu suất và độ đúng chuẩn tăng lên khi bạn chuyển dần sang phía bên phải của bảng biểu ở dưới giải pháp tinh chỉnh và điều khiển, tuy nhiên sự linh động và hiệu suất cao kinh tế tài chính sẽ giảm xuống .Đối với giải pháp tinh chỉnh và điều khiển không dùng cảm ứng vận tốc dưới đây là một trong những giải pháp được Mitsubishi Electric tăng trưởng .

Phương pháp điều khiển	Đặc tính V/F	Điều khiển Vector không dùng cảm biến		Điều khiển Vector dùng cảm biến
		Điều khiển theo từ thông	Điều khiển vector thực
Phạm vi điều khiển tốc độ	1:10(6Hz đến 60Hz, Điện lưới)	1:120(0.5Hz đến 60Hz, điện lưới)	1:200(0.3Hz đến 60Hz, điện lưới)	1:1500(1 vòng/phút đến 1500 vòng/phút, điện lới, máy phát)
Độ nhạy	10 đến 20 (rad/s)	20 đến 30 (rad/s)	120 (rad/s)	300 (rad/s)
Điều khiển tốc độ	Có	Có	Có	Có
Điều khiển momen xoắn	Không	Không	Có	Có
Điều khiển vị trí	Không	Không	Không	Có
Sơ lược	Với đa số các dạng phương pháp điều khiển máy biến tần phổ biến, điện áp và tần số được duy trì kiểm soát ở các giá trị không đổi	Để giải quyết vấn đề giả momen xoắn ở tốc độ thấp trong điều khiển V/F. phương pháp này được sử dụng nhằm điều chỉnh điện áp đầu ra bằng các phép tính vector cho dòng điện động cơ.	Ở các động cơ không có Encoder, hoạt động điều khiển đạt được thông qua việc tính điện áp/dòng điện và hằng số của động cơ.	Phương pháp này chia dòng điện động cơ thành các phần theo từ thông và các phần do momen xoắn tạo ta và sử điều khiển từng phần độc lập. Phương pháp này cho phép momen xoắn và vị trí được điều khiển ở độ chính xác cao và độ nhạy cao.
Đa năng	Phương pháp này cực kỳ linh hoạt đối với các động cơ tiêu chuẩn có ít bộ phận điều khiển	Phương pháp này cần một động cơ bất biến, tuy nhiên cấu tạo mạch tương đối đơn giản do có ít bộ phận điều khiển	Phương pháp này cần có một hằng số của động cơ và điều chỉnh độ lợi	Phương pháp này cần có một động cơ gắn encoder và điều khiển độ lợi
Động cơ có thể sử dụng	Động cơ thường	Động cơ thường	Động cơ thường	Động cơ có điều khiển vector chuyên dụng, gắn encoder phản hồi

 

Hotline: 0919.343.368

Hãy Yêu cầu Báo giá sản phẩm ngay –