Sơ đồ và mạch điều khiển của các bộ biến tần gián tiếp

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.05 MB, 21 trang )

Báo cáo máy điện thiết bị điện
ĐỀ TÀI: SƠ ĐỒ VÀ MẠCH ĐiỀU KHIỂN CỦA
CÁC BỘ BiẾN TẦN GIÁN TiẾP
I. B bi n t n gián ti pộ ế ầ ế
1/ Khái niệm
Bộ biến tần gián tiếp là bộ biến đổi nguồn điện xoay chiều có
V1, f1 là hằng số thành nguồn điện xoay chiều có Vr, fr thay đổi,
qua khâu trung gian một chiều. Tần số đầu ra được xác định bởi
nhịp đóng mở của các thiết bị nghịch lưu.
2/Các khâu cơ bản
Thiết bị biến tần gián tiếp gồm ba khâu cơ bản
+ Khâu chỉnh lưu: biến đổi nguồn xoay chiều sang một chiều.
+ Bộ lọc; để giảm bớt độ nhấp nhô của áp và dòng ở đầu ra của bộ
chỉnh lưu.
+ Khâu nghịch lưu: biến đổi điện áp một chiều để đặt vào động cơ.
Thiết bị nghịch lưu có thể là Thyristor hoặc Transitor công suất.
Do tính chất khác nhau của các khâu trung gian ta có hai loại
biến tần là biến tần áp và biến tần dòng.
Sơ đồ bộ biến tần gián tiếp
3/Biến tần áp:
a>Biến tần áp dùng Thyristor
Nhóm chỉnh lưu gồm 6 Thyristor T7 đến T12 vừa làm chức
năng biến đổi dạng điện áp từ xoay chiều thành một chiều vừa có
nhiệm vụ điều chỉnh giá trị điện áp V0. Bộ lọc phẳng gồm có các
cuộn kháng ĐK và tụ C0. Phần chỉnh lưu của nhóm nghịch lưu là
các Thyristor T1 đến T6. Chúng được mở theo thứ tự T1-T2-T3-
T4-T5-T6. Cách nhau 1/6 chu kỳ áp ra. Như vậy tại mọi thời điểm
có hai Thyristor mở, một nối với cực dương và một nối với cực âm
của điện áp V0.
Sơ đồ nguyên lý bộ biến tần gián tiếp dùng Thyristor
Kết quả điện áp dây đầu ra đưa vào động cơ có dạng như sau:

Điện áp đầu ra bộ biến tần gián tiếp
Bằng cách thay đổi khoảng thời gian mở Thyristor ta thay đổi
được thời gian chu kỳ của điện áp ra, nghóa là điều chỉnh được
tần số ra. Để chuyển mạch giữa các Thyristor người ta dùng các
tụ C1-C6.
Các diode D1-D6 ngăn tác dụng của các tụ chuyển mạch với
phụ tải, làm cho áp trên tải không bò ảnh hưởng bởi sự phóng
nạp của tụ.
Các diode D7-D12 tạo một cầu ngược, có tác dụng mở
đường cho dòng điện phản kháng từ phía động cơ chạy về tụ C0.
Dòng điện này xuất hiện do sự lệch pha giữa dòng và áp động
cơ. T C0 có nhiệm vụ chứa năng lượng phản kháng vì động vơ ụ
là một tải đơn giản đối với bộ nghòch lưu mà có tác động một
cách khác nhau với từng điều hòa của dạng sóng điện áp.
Để duy trì từ thông tối ưu trong động cơ không đồng bộ cần
giữ tỉ số điện áp/tần số=const.Biến thiên tần số đầu ra của bộ
nghòch lưu phải có biến thiên áp.
Để giữ được quan hệ điện áp/tần số=const, ta có thể áp dụng
phương pháp điều chế bề rộng xung.
Hoạt động mạch như sau:
Trong ½ chu kỳ của điện áp ra ta đóng cắt Thyristor một số lần
nhất đònh giá trò trung bình của điện áp ra phụ thuộc vào tỷ số thời
gian đóng mở. Trạng thái một tương ứng với tất cả hai Thyristor
T1và T2 cùng dẫn. Dòng điện đi từ nguồn qua T1 và T2 pha a và
pha c, điện áp Vac=V0. Nếu ta cho T2 ngưng dẫn thì lúc đó dòng
tải qua T1,D5và Vac=0. Nếu cho T1 ngưng dẫn T2 dẫn thì dòng
tải qua T2 và D4, Vac=0. Nếu T1 và T2 ngưng dẫn. Dòng điện
tải sẽ qua D5, D4 và ngược chiều nguồn điện Vac=-V0.
Khi T1 và T2 cùng dẫn năng lượng được đưa từ nguồn một
chiều vào tải. Khi T1, T2 ngưng dẫn năng lượng từ tải được đưa

trở lại nguồn còn khi có moat Thyristor dẫn thì giữa nguồn và tải
không có trao đổi năng lượng.
Để tăng tốc độ và hiệu quả đổi chiều của bộ nghòch lưu và
không cần đến bộ chuyển mạch phụ như dùng Thyristor thông
thường. Người ta dùng Thyristor khóa bằng cực khiển (GTO)
trong khâu nghòch lưu của bộ biến tần có điều chế bề rộng xung.
Dạng sóng điển hình khi có bộ điều chế bề rộng xung. Các
dạng sóng dòng điện cho thấy rõ việc giảm các điều hòa dòng
điện, so với dạng sóng nhận được của bộ nghòch lưu có dạng
sóng gần như chữ nhật.
Biến tần điều chế bề rộng xung với các Thyristor khóa bằng cực khiển.
Các dạng sóng của bộ nghòch lưu ba pha có điều chế độ rộng
xung.
b>Biến tần áp dung Transitor
Về phương diện điều khiển động cơ, những nhận xét về công suất
của bộ nghịch lưu dùng Transitor cũng giống như đối với bộ nghịch
lưu dùng Thyristor.
Các Transitor làm việc ở chế độ dịch chuyển mạch, cho song đầu
ra gần như là hình chữ nhật. Transitor T đóng vai tro như một bộ điều
chỉnh điện áp một chiều để điều khiển điện áp liên lạc. Tần số đóng cắt
có thể lớn hơn và các thành phần bộ lọc nhỏ hơn so với trường hợp
dùng Thyristor. Điều chế bề rộng xung cho phép loại bỏ Transitor này.
Các Thyristor Th1 và Th2 có nhiệm vụ bảo vệ ngắn mạch, hay nó
bảo vệ cho Transitor khi có dòng quá lớn trong bộ nghịch lưu, lúc này
Thyristor được mồi, ngắn mạch bộ nghịch lưu và tác động thiết bị bảo
vệ.
Người ta có thể khóa tất cả Transitor bằng cách khử các tác động
lên cực gốc của nó để loại trừ sự cố.
Ưu điển của Transitor so với Thyristor là bỏ được chuyển mạch
cưỡng bức,các tổn hao đổi chiều nhỏ hơn cũng có khả năng cho bộ

nghịch lưu làm việc tới tần số cao hơn.
Khuyết điểm của nó là đòi hỏi liên tục tác động vào cực gốc
trong chu kỳ dẫn của Transitor, nhưng nếu dùng sơ đồ Darlington
có thể có hệ số khuếch đại dòng điện tới 400. Một khuyết điểm
khác là điện áp định mức hơi thấp hơn điện áp định mức Thyristor.
Bộ biến tần gián tiếp có dải điều tần rộng, tần số ra fr có thể lớn
hơn hoặc nhỏ hơn tần số vào f1, do đó có thể điều chỉnh vô cấp
được.
Việc điều chỉnh Vr, fr có dạng bậc thang nên gây ra các sóng
hài bậc cao vì vậy khi làm việc động cơ sẽ sinh ra từ trường có tần
số cao tạo ra trong động cơ một hệ thống dòng điện, moment có hại
đốt nóng động cơ làm tăng tổn hao sắt và làm giảm tính ổn định
động cơ.
4/ Biến tần dòng
a>Biến tần dòng dùng Thyristor
Cầu chỉnh lưu điều khiển gồm 6 Thyristor T7 đến T12 cầu biến
tần gồm 6 Thyristor T1 đến T6. Mỗi Thyristor được nối tiếp qua
một Diode và trong mỗi cửa cầu có 3 tụ điện.
Cầu chỉnh lưu thông qua điện cảm ĐK san bằng cung cấp cho
cầu biến tần dòng điện Id. Ở mọi thời điểm có hai Thyristor dẫn
điện, các Thyristor được điều khiển mở theo thứ tự 1,2,…,6, ở mỗi
Thyristor dẫn trong khoảng 1200.
Sơ đồ nguyên lý
Dòng điện ra có dạng gần như bậc thang. Điện áp ra có dạng
như hình sin nhưng mang các đỉnh nhọn tại các thời điểm chuyển
mạch.
Dạng sóng dòng điện và điện áp ra trên một pha
Ta biết rằng các Diode nối ngược ở bộ nghịch lưu áp ngăn cản
điện áp liên lạc một chiều đổi cực tính và cho dòng điện ngược
chạy qua. Khi vượt quá tốc độ có thể động cơ trở thành máy phát.

Do đổi cực tính điện áp góc mở có thể làm bộ biến tần làm việc ở
chế độ nghịch lưu và trả năng lượng về nguồn.
Dạng sóng dòng điện hình bậc thang gây khó khăn khi làm việc
ở tốc đọ rất thấp. Cuộn dây liên lạc một chiều ngăn cản biến thiên
đột ngột của dòng điện. Một ưu điểm khác của bộ nghịch lưu dòng
là ngăn mạch đầu cực động cơ không gây hư hỏng bộ nghịch lưu vì
dòng điện có xu hướng giữ không đổi.
b>Biến tần dòng dùng Transitor
Bộ nghòch lưu dòng Transistor cũng sử dụng 6 Transistor và 6
diode. Nhưng trong sơ đồ nghòch lưu dòng các diode được mắc nối
tiếp với các Transistor và các diode này có nhiệm vụ ngăn dòng
ngược bảo vệ cho tất cả các transistor.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng biến tần dòng gián tiếp
dùng các Thyristor thông thường với chuyển mạch đơn giản chỉ có
tụ điện ngăùn mạch tức thời đầu ra không gây ảnh hưởng gì nhờ
cuộn dây liên lạc ngăn tất cả các đột biến của dòng điện và tái
sinh tương đối dễ dàng, có khả năng cung cấp cho nhiều động cơ
làm việc song song có hiệu suất cao.
Việc dùng ngày càng nhiều các Thyristor khóa bằng cực khiển
hay Transistor công suất trong các bộ nghòch lưu áp chứng tỏ rằng
bộ nghòch lưu dòng không được sử dụng rộng rãi với truyền động
công suất nhỏ vì gây ra moment và va đập lớn, các cuộn dây có
kích thước lớn và việc điều chỉnh tốc độ khó.
b. Các ng d ng c a b bi n t n gián ti pứ ụ ủ ộ ế ầ ế
INVERTER
Click icon to add picture
Cám ơn các bạn đã chú
ý theo dõi!
Good luck to you

Điện áp đầu ra bộ biến tần gián tiếpBằng cách biến hóa khoảng chừng thời hạn mở Thyristor ta thay đổiđược thời hạn chu kỳ luân hồi của điện áp ra, nghóa là kiểm soát và điều chỉnh đượctần số ra. Để chuyển mạch giữa những Thyristor người ta dùng cáctụ C1-C6. Các diode D1-D6 ngăn tính năng của những tụ chuyển mạch vớiphụ tải, làm cho áp trên tải không bò ảnh hưởng tác động bởi sự phóngnạp của tụ. Các diode D7-D12 tạo một cầu ngược, có tính năng mởđường cho dòng điện phản kháng từ phía động cơ chạy về tụ C0. Dòng điện này Open do sự lệch sóng giữa dòng và áp độngcơ. T C0 có trách nhiệm chứa nguồn năng lượng phản kháng vì động vơ ụlà một tải đơn thuần so với bộ nghòch lưu mà có ảnh hưởng tác động mộtcách khác nhau với từng điều hòa của dạng sóng điện áp. Để duy trì từ thông tối ưu trong động cơ không đồng nhất cầngiữ tỉ số điện áp / tần số = const. Biến thiên tần số đầu ra của bộnghòch lưu phải có biến thiên áp. Để giữ được quan hệ điện áp / tần số = const, ta hoàn toàn có thể áp dụngphương pháp điều chế bề rộng xung. Hoạt động mạch như sau : Trong ½ chu kỳ luân hồi của điện áp ra ta đóng cắt Thyristor một số ít lầnnhất đònh giá trò trung bình của điện áp ra nhờ vào vào tỷ số thờigian đóng mở. Trạng thái một tương ứng với toàn bộ hai ThyristorT1và T2 cùng dẫn. Dòng điện đi từ nguồn qua T1 và T2 pha a vàpha c, điện áp Vac = V0. Nếu ta cho T2 ngưng dẫn thì lúc đó dòngtải qua T1, D5và Vac = 0. Nếu cho T1 ngưng dẫn T2 dẫn thì dòngtải qua T2 và D4, Vac = 0. Nếu T1 và T2 ngưng dẫn. Dòng điệntải sẽ qua D5, D4 và ngược chiều nguồn điện Vac = – V0. Khi T1 và T2 cùng dẫn nguồn năng lượng được đưa từ nguồn mộtchiều vào tải. Khi T1, T2 ngưng dẫn nguồn năng lượng từ tải được đưatrở lại nguồn còn khi có moat Thyristor dẫn thì giữa nguồn và tảikhông có trao đổi nguồn năng lượng. Để tăng vận tốc và hiệu suất cao đổi chiều của bộ nghòch lưu vàkhông cần đến bộ chuyển mạch phụ như dùng Thyristor thôngthường. Người ta dùng Thyristor khóa bằng cực khiển ( GTO ) trong khâu nghòch lưu của bộ biến tần có điều chế bề rộng xung. Dạng sóng nổi bật khi có bộ điều chế bề rộng xung. Cácdạng sóng dòng điện cho thấy rõ việc giảm những điều hòa dòngđiện, so với dạng sóng nhận được của bộ nghòch lưu có dạngsóng gần như chữ nhật. Biến tần điều chế bề rộng xung với những Thyristor khóa bằng cực khiển. Các dạng sóng của bộ nghòch lưu ba pha có điều chính sách rộngxung. b > Biến tần áp dung TransitorVề phương diện điều khiển và tinh chỉnh động cơ, những nhận xét về công suấtcủa bộ nghịch lưu dùng Transitor cũng giống như so với bộ nghịchlưu dùng Thyristor. Các Transitor thao tác ở chính sách dịch chuyển mạch, cho tuy nhiên đầura gần như là hình chữ nhật. Transitor T đóng vai tro như một bộ điềuchỉnh điện áp một chiều để tinh chỉnh và điều khiển điện áp liên lạc. Tần số đóng cắtcó thể lớn hơn và những thành phần bộ lọc nhỏ hơn so với trường hợpdùng Thyristor. Điều chế bề rộng xung được cho phép vô hiệu Transitor này. Các Thyristor Th1 và Th2 có trách nhiệm bảo vệ ngắn mạch, hay nóbảo vệ cho Transitor khi có dòng quá lớn trong bộ nghịch lưu, lúc nàyThyristor được mồi, ngắn mạch bộ nghịch lưu và ảnh hưởng tác động thiết bị bảovệ. Người ta hoàn toàn có thể khóa toàn bộ Transitor bằng cách khử những tác độnglên cực gốc của nó để loại trừ sự cố. Ưu điển của Transitor so với Thyristor là bỏ được chuyển mạchcưỡng bức, những tổn hao đổi chiều nhỏ hơn cũng có năng lực cho bộnghịch lưu thao tác tới tần số cao hơn. Khuyết điểm của nó là yên cầu liên tục ảnh hưởng tác động vào cực gốctrong chu kỳ luân hồi dẫn của Transitor, nhưng nếu dùng sơ đồ Darlingtoncó thể có thông số khuếch đại dòng điện tới 400. Một khuyết điểmkhác là điện áp định mức hơi thấp hơn điện áp định mức Thyristor. Bộ biến tần gián tiếp có dải điều tần rộng, tần số ra fr hoàn toàn có thể lớnhơn hoặc nhỏ hơn tần số vào f1, do đó hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh vô cấpđược. Việc kiểm soát và điều chỉnh Vr, fr có dạng bậc thang nên gây ra những sónghài bậc cao vì thế khi thao tác động cơ sẽ sinh ra từ trường có tầnsố cao tạo ra trong động cơ một mạng lưới hệ thống dòng điện, moment có hạiđốt nóng động cơ làm tăng tổn hao sắt và làm giảm tính ổn địnhđộng cơ. 4 / Biến tần dònga > Biến tần dòng dùng ThyristorCầu chỉnh lưu điều khiển và tinh chỉnh gồm 6 Thyristor T7 đến T12 cầu biếntần gồm 6 Thyristor T1 đến T6. Mỗi Thyristor được tiếp nối đuôi nhau quamột Diode và trong mỗi cửa cầu có 3 tụ điện. Cầu chỉnh lưu thông qua điện cảm ĐK san bằng phân phối chocầu biến tần dòng điện Id. Ở mọi thời gian có hai Thyristor dẫnđiện, những Thyristor được điều khiển và tinh chỉnh mở theo thứ tự 1,2, …, 6, ở mỗiThyristor dẫn trong khoảng chừng 1200. Sơ đồ nguyên lýDòng điện ra có dạng gần như bậc thang. Điện áp ra có dạngnhư hình sin nhưng mang những đỉnh nhọn tại những thời gian chuyểnmạch. Dạng sóng dòng điện và điện áp ra trên một phaTa biết rằng những Diode nối ngược ở bộ nghịch lưu áp ngăn cảnđiện áp liên lạc một chiều đổi cực tính và cho dòng điện ngượcchạy qua. Khi vượt quá vận tốc hoàn toàn có thể động cơ trở thành máy phát. Do đổi cực tính điện áp góc mở hoàn toàn có thể làm bộ biến tần thao tác ởchế độ nghịch lưu và trả nguồn năng lượng về nguồn. Dạng sóng dòng điện hình bậc thang gây khó khăn vất vả khi làm việcở tốc đọ rất thấp. Cuộn dây liên lạc một chiều ngăn cản biến thiênđột ngột của dòng điện. Một ưu điểm khác của bộ nghịch lưu dònglà ngăn mạch đầu cực động cơ không gây hư hỏng bộ nghịch lưu vìdòng điện có khuynh hướng giữ không đổi. b > Biến tần dòng dùng TransitorBộ nghòch lưu dòng Transistor cũng sử dụng 6 Transistor và 6 diode. Nhưng trong sơ đồ nghòch lưu dòng những diode được mắc nốitiếp với những Transistor và những diode này có trách nhiệm ngăn dòngngược bảo vệ cho tổng thể những transistor. Phương pháp kiểm soát và điều chỉnh vận tốc bằng biến tần dòng gián tiếpdùng những Thyristor thường thì với chuyển mạch đơn thuần chỉ cótụ điện ngăùn mạch tức thời đầu ra không gây ảnh hưởng tác động gì nhờcuộn dây liên lạc ngăn tổng thể những đột biến của dòng điện và táisinh tương đối thuận tiện, có năng lực phân phối cho nhiều động cơlàm việc song song có hiệu suất cao. Việc dùng ngày càng nhiều những Thyristor khóa bằng cực khiểnhay Transistor hiệu suất trong những bộ nghòch lưu áp chứng tỏ rằngbộ nghòch lưu dòng không được sử dụng thoáng rộng với truyền độngcông suất nhỏ vì gây ra moment và va đập lớn, những cuộn dây cókích thước lớn và việc kiểm soát và điều chỉnh vận tốc khó. b. Các ng d ng c a b bi n t n gián ti pứ ụ ủ ộ ế ầ ếINVERTERClick icon to add pictureCám ơn những bạn đã chúý theo dõi ! Good luck to you