Hình 3.1: Sơ đồ khối biến tần gián tiếp – Tài liệu text

01/01/2023 - Dịch Vụ Bách Khoa - 108

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản không thiếu của tài liệu tại đây ( 1.19 MB, 96 trang )

Chương 4. Thiết kế mạch điều khiển

Khối lọc:

Bộ lọc có nhiệm vụ san phẳng điện áp (đối với nguồn áp) hoặc dòng điện (đối với

nguồn dòng) sau chỉnh lưu.

Khối nghịch lưu:

–

Nghịch lưu nguồn áp: dạng điện áp ra tải được định dạng trước (thường có dạng

xung chữ nhật) còn dạng dòng điện phụ thuộc vào tính chất tải. Nguồn điện áp cung cấp

cho nghịch lưu phải là nguồn sức điện động có nội trơ nhỏ. Trong các ứng dụng điều kiển

động cơ, thường sử dụng nghịch lưu nguồn áp.

–

Nghịch lưu nguồn dòng điện: dạng dòng điện ra tải được định hình trước, còn

dạng điện áp phụ thuộc vào tải. Nguồn cung cấp cho nghịch lưu này phải là nguồn dòng

để đảm bảo giữ dòng một chiều ổn định, vì vậy nếu nguồn là sức điện động thì phải có

điện cảm đầu vào đủ lớn hoặc đảm bảo điều kiện trên theo nguyên tắc điều khiển ổn định

dòng điện.

– Nghịch lưu cộng hương: Loại này dùng nguyên tắc cộng hương khi mạch hoạt động,

do đó dạng dòng điện (hoặc điện áp) thường có dạng hình sin. Cả điện áp và dòng điện ra

tải phụ thuộc vào tính chất tải.

a. Biến tần gián tiếp nguồn dòng

Trong trường hợp này này, nguồn cung cấp là nguồn dòng tức là dòng một chiều

vào bộ nghịch lưu không phụ thuộc vào tổng trơ tải. Điều này dẫn đến dạng sóng của

dòng điện các pha sau bộ nghịch lưu có dạng chữ nhật nếu bỏ qua giai đoạn chuyển

mạch, điện áp ra có dạng sin nhưng mang các đỉnh nhọn ơ thời điểm chuyển mạch. Biến

tần loại này sử dụng cuộn dây, cuộn dây ngăn các biến thiên đột ngột của dòng điện nên

truyền động này rất thích hợp đối với những nơi cần tránh biến thiên đột ngột của mômen trên trục động cơ. Hơn nữa, ơ bộ nghịch lưu nguồn dòng khi ngắn mạch đầu cực

động cơ không gây hư hỏng nghịch lưu vì dòng điện luôn có xu hướng giữ không đổi.

Một điểm quan trọng là ơ biến tần nguồn dòng ta có thể thực hiện hãm tái sinh

động cơ chỉ với mạch lực đơn giản. Bộ biến tần nguồn dòng làm tăng được công suất

đơn vị động cơ nên thích hợp cho truyền động có đảo chiều, công suất động cơ truyền

động lớn.

Nhược điểm của biến tần nguồn dòng là hệ số công suất thấp và phụ thuộc vào tải.

Với công suất nhỏ sơ đồ này kém hiệu quả vì kích thước cồng kềnh nhưng với công suất

lớn hơn 100 KW thì biến tần nguồn dòng có thể là một giải pháp thích hợp. Như vậy ta

Chương 4. Thiết kế mạch điều khiển

cũng se không chọn phương án sử dụng biến tần nguồn dòng do phụ tải động cơ thang

máy có công suất thuộc loại trung bình.

b. Biến tần gián tiếp nguồn áp

Đặc điểm của loại biến tần này là nguồn cấp cho BBĐ là nguồn sức điện động với

nội trơ nhỏ. Hiện nay với phương pháp (biến điệu độ rộng xung) áp dụng cho các bộ

nghịch lưu điện áp, cho phép các dạng sóng gần sin hơn và vì vậy nâng cao được chất

lượng điều chỉnh. Những đặc điểm đó đưa đến khả năng ứng dụng bộ biến tần nguồn áp

trong truyền động yêu cầu cao về độ chính xác điều chỉnh, chiếm ưu thế trong truyền

động công suất nhỏ và truyền động nhiều động cơ hoạt động chính xác và đồng bộ.

Từ những phân tích cơ bản về biến tần nguồn dòng và biến tần nguồn áp ơ trên,

kết hợp với yêu cầu cụ thể của phụ tải trong đồ án này, em quyết định chọn biến tần

nguồn áp để điều khiển tải động cơ. Sau đây se đi phân tích cụ thể hơn các phương án

của biến tần nguồn áp.

3.2. Phân tích lựa chọn sơ đồ bộ biến tần gián tiếp nguồn áp

3.2.1. Biến tần gián tiếp nguồn áp với nguồn một chiều đầu vào có điều chỉnh

Biến tần nguồn áp loại này dùng nghịch lưu nguồn áp với đầu vào một chiều điều

khiển được. Điện áp phía một chiều có thể điều chỉnh được nhờ chỉnh lưu thyristo.

Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3.2. Biến tần nguồn áp 1 chiều dùng chỉnh lưu thyristo

Ta khảo sát bộ chỉnh lưu với chế độ làm việc nặng nề nhất của tải là tải có L=

∞

Chương 4. Thiết kế mạch điều khiển

Chế độ làm việc của chỉnh lưu:

Ta có:

Ud =

3 6

U 2 cos α

(3.1)

có hai chế độ làm việc:

0 ≤ α ≤ π / 2



 0 ≤ U d / 2 ≤ U d max

–

Sơ đồ công nghệ theo chế độ

chỉnh lưu

π / 2 ≤ α ≤ π



 −U d max ≤ U d / 2 ≤ 0

–

Sơ đồ làm việc theo chế độ

nghịch lưu

Hình 3.3.Đồ thị dòng điện, điện áp sau chỉnh lưu

Ứng với hai chức năng là:

–

Khi biên độ điện áp lưới ổn định tức là U 2 = const, thay đổi góc

được Ud (chức năng điều chỉnh công suất).

–

Khi lưới điện không ổn định U2 = var, thay đổi góc

(chức năng ổn áp một chiều).

se thay đổi

để giữ cho Ud = const

Dòng điện trung bình qua thyristor

IT max = I d max / 3

Công suất máy biến áp

(3.2)

Chương 4. Thiết kế mạch điều khiển

Sba max = π / 3.Pd max

(3.3)

cosϕ ba = cosα

Hệ số đập mạch của sơ đồ:

kdm min (α = 0) = 5,7%

(3.4)

nên khi

tăng thì dm tăng. Do đồ thị Ud và ia là đối xứng nên các sóng hài bậc cao chỉ

chứa hàm sin.

Để tạo ra điện áp xoay chiều 3 pha có cùng biên độ nhưng lệch pha nhau một góc

120o, các van được điều khiển theo thứ tự như được ký hiệu trên sơ đồ, mỗi van se vào

dẫn cách nhau 60o. Khoảng điều khiển dẫn của l mỗi van có thể trong khoảng từ 120o

đến 180o. Để thuận tiện cho việc xây dựng hệ thống điều khiển thường chọn các giá trị

120o, 150o hoặc 180o. Trên hình 3.5 các van được điều khiển dẫn, ví dụ là 180o.

Theo dõi khoảng dẫn của các van có thể thấy được nguyên tắc tạo thành hệ thống

điện áp 3 pha trên tải.

Chương 4. Thiết kế mạch điều khiển

Hình 3.4. Sơ đồ tương đương mạch tải ứng với các khoảng dẫn của van

0o ≤ θ ≤ 60o

các nhóm (V1, D1); (V5, D5); (V6, D6) dẫn. Sơ đồ tương đương

của mạch tải như trên hình (2.4 a). Do Z A song song với ZC và nối tiếp với ZB và các trơ

u A = uC = E ; u B = − E

kháng đều bằng nhau nên ta có:

Tương tự như vậy, theo hình (2.4 b), ta có:

60o ≤ θ ≤ 120o (V1, D1), (V2, D2),

(V6, D6) dẫn.

u A = E ; uB = uC = − E

Theo hình (2.4 c) ta có:

u A = uC = E ; u B = − E

120o ≤ θ ≤ 180o (V1, D1), (V2, D2), (V3, D3) dẫn.

Chương 4. Thiết kế mạch điều khiển

Hình 3.5a, Biểu đồ trạng thái xung

b, Dạng tín hiệu điều khiển các van và dạng dòng điện, điện áp

Từ đó ta thấy rằng điện áp trên các pha cũng có dạng bậc thang như biểu diễn trên

hình 3.5. Trên hình 3.5 cũng biểu diễn dạng dòng tải, dòng qua các van và dòng qua các

ϕ =π /6

điôt. Với giả thiết t

ta xác định thời gian dẫn của các van điều khiển và điot, từ

đó ve đồ thị id. Lưu ý rằng dòng đầu vào lặp lại cứ sau mỗi 60 o, trong khoảng

60o ≤ θ ≤ 120o, dòng qua V1 chính là dòng id, với giả thiết dòng điện tải các pha thay

đổi theo luật hình sin, từ đó ve được dạng dòng id như trên đồ thị hình. Góc lệch pha giữa

điện áp và dòng điện của sóng cơ bản trên tải bằng góc

ve, suy ra rẳng nếu

khi dòng qua 0 như trên hình

< 60o thì dòng đầu vào không có phần âm, nghĩa là không có dòng 45 Chương 4. Thiết kế mạch điều khiển cos ϕ ≥ cos600 = 1 2 đi về tụ C đầu vào. Vậy khi hệ số góc của tải thì năng lượng phản kháng của tải chỉ trao đổi giữa các pha với nhau mà không trao đổi với nguồn. Dựa vào đồ thị ta tính toán được giá trị hiệu dụng của điện áp pha trên tải như sau: 1  U d2 U2 =  ( )dθ + π ∫ 3 0 π /3 =U d . π  2U d2 U d2 ( ) dθ + ∫ ( )dθ  ∫ 3 3 π /3 2π /3  2π /3 2 3 (3.5) Như vậy se tạo ra được điện áp ba pha có cùng biên độ, cùng tần số góc nhưng lệch pha nhau 1200 được biểu diễn như sau: 2 ua1 = .U d .sin ω t 3 2 ub1 = .U d .sin(ω t − 3 2 uc1 = .U d .sin(ω t + 3 2π ) 3 2π ) 3 (3.6) u u u Nhìn vào biểu thức trên ta thấy rằng để thay đổi giá trị điện áp ra a1, b1, c1 ta cần phải thay đổi giá trị của điện áp một chiều đầu vào bộ nghịch lưu, để thay đổi tần số u u u của điện áp ra a1, b1, c1 ta phải thay đổi tần số đóng cắt của các van dẫn. Tính toán các thông số chọn van Công suất của động cơ P = 3.U 2 .I2 .cos ϕ Giá trị hiệu dụng dòng điện pha 46 (3.7)

Xem thêm: Linh Kiện Máy Tính Cũ, Linh Kiện PC Cũ – Tin Học Anh Phát

Xem thêm: Bảng giá

Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category : Linh Kiện Và Vật Tư