BÁO cáo CHUYÊN đề tự động hóa và điều khiển thiết bị công nghiệp

Sử dụng biến tần là phương pháp điều khiển động cơ tiên tiến hiện nay, được ứng dụng rộng rãi với nhiều tính năng, đảm bảo các yêu cầu điều khiển Đây cũng là lí do mà nhóm chúng em lự

KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ

NGÀNH : Công nghệ kĩ thuật điều khiển và tự động hóa CHUYÊN NGÀNH : Tự động hóa và điều khiển thiết bị công nghiệp HỌC PHẦN : Điện tử công suất

Giảng viên hướng dẫn : TS.Nguyễn Duy Trung

Thành viên : Nguyễn Đức Minh – 19810430316

Phạm Văn Lưu – 19810430353

Nguyễn Đức Ngọc – 19810430289 Lớp : D14DTVT

Hà Nội, 10/2021

Trang

LỜI MỞ ĐẦU

Chương I: TỔNG QUAN VỀ BIẾN TẦN

1.1 Khái niệm về biến tần

1.2 Các loại biến tần hiện nay

1.2.1 Biến tần trực tiếp

1.2.2 Biến tần gián tiếp

1.2.3 Các loại biến tần gián tiếp thông dụng

1.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần

1.3.1 Cấu tạo chung và chức năng của từng bộ phận

1.3.1.1 Bộ chỉnh lưu (Diode)

1.3.1.2 Tuyến dẫn một chiều

1.3.1.3 Bộ nghịch lưu ( IGBT)

1.3.1.4 Bộ điều khiển

1.3.1.5 Các phụ kiện của biến tần

1.3.2 Nguyên lý hoạt động của biến tần

1.4 Ứng dụng của biến tần trong công nghiệp

Chương II: NGHỊCH LƯU ĐỘNG LẬP NGUỒN ẤP

2.1 Giới thiệu chung

2.2 Các loại nghịch lưu nguồn áp

2.2.1 Nghịch lưu độc lập nguồn áp một pha

2.2.2 Nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha:

2.3 Điều chỉnh điện áp ra trong nghịch lưu độc lập nguồn áp

Chương III: MÔ PHỎNG MẠCH

3.1 Mạch lực của biến tần

3.1.1 Sơ đồ mạch lực

3.1.2 Tính toán mạch lực

3.1.2.1 Bộ chỉnh lưu:

3.1.2.2 Mạch lọc một chiều:

3.1.2.3 Mạch nghịch lưu:

3.2 Mạch điều khiển

3.2.1 Sơ đồ mạch điều khiển:

3.2.2 Tính toán mạch điều khiển

3.2.2.1 Khâu phát sóng Sin:

3.2.2.2 Khâu tạo sóng mang tam giác:

3.2.2.3 Khâu so sánh:

3.2.2.4 Khâu đảo tín hiệu điều khiển:

3.2.2.5 Khâu đảo tín hiệu điều khiển:

1

2

2

3

3

3

4

6

6

6

7

7

8

8

11

12

14

14

14

14

16

19

20

20

20

21

21

21

22

23

23

24

24

24

24

24

24

3.3.2 Giai đoạn 2: Điện áp qua bộ chỉnh lưu

3.3.3 Giai Đoạn 3: Điện áp qua bộ lọc một chiều

3.3.4 Giai đoạn 4: Điện áp qua bộ nghịch lưu

3.4 Kết quả mô phỏng mạch

Chương IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾM NGHỊ

4.1 Kết luận

4.1.1 Kết quả mô phỏng

4.1.2 Tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp

4.2 Kiến nghị

LỜI CẢM ƠN

TÀI LIỆU THAM KHAO

26

27

28

30

31

31

31

31

32

33

34

Trang

Hình 1.1: Biến tần trong công nghiệp

Hình 1.2: Sơ đồ cấu trúc của bộ biến tần trực tiếp

Hình 1.3: Sơ đồ cấu trúc của bộ biến tần gián tiếp

Hình 1.4: Bộ chỉnh lưu

Hình 1.5 Tuyến dẫn một chiều

Hình 1.6: Bộ nghịch lưu

Hình 1.7 : Bộ điện kháng xoay chiều

Hình 1.8 Bộ điện kháng một chiều .

Hình 1.9: Điện trở kháng .

Hình 1.10 Sơ đồ cấu tạo của biến tần

Hình 1.11: Biến đổi điện áp/tần số qua biến tần

Hình 2.1 Nghịch lưu áp cầu một pha và sơ đồ

Hình 2.2 Sơ đồ nghịch lưu áp ba pha

Hình 2.3 Luật điều khiển và điện áp trên tải

Hình 3.1: Sơ đồ mạch lực của biến tần

Bảng 3.1 Linh kiện sử dụng trong mạch lực của biến tần

Hình 3.2: Sơ đồ mạch điều khiển của biến tần

Bảng 3.2: Linh kiện sử dụng trong mạch điều khiển của biến tần

Hình 3.3: Điện áp 3 pha đối xứng được đưa vào đầu vào

Hình 3.4 Sơ đồ mạch và điện áp biến đổi của bộ chỉnh lưu cầu ba pha

Hình 3.5: Điện áp 3 pha qua bộ chỉnh lưu

Hình 3.6: Điện áp qua bộ lọc

Hinh 3.7 Thứ tự đóng ngắt của các van

Hình 3.8: Điện áp qua bộ chỉnh lưu

Hình 3.9: Kết quả mô phỏng với góc mở α= 600

Hình 3.10 Kết quả mô phỏng với góc mở α= 900

2 3 3 6 7 7 8 9 10 11 12 14 16 17 20 20 23 23 25 26 26 27 28 30 30 31

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

KÝ HIỆU:

Δt: khoảng thời gian mà dòng đi từ nghịch lưu trở về nguồn;

idf là dòng tiêu thụ trung bình của nghịch lưu tính theo tần số chuyển mạch

iAf, iBf, iCf: dòng tiêu thụ của các pha

iAdf, iBdf, iCdf: dòng tiêu thụ trung bình của các pha tính theo tần số chuyển mạch Im: giá trị biên độ của dòng pha;

φ: góc lệch pha giữa điện áp bậc 1 của nghịch lưu với dòng điện tải;

BÀI BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU BIẾN TẦN VỚI NGHỊCH LƯU ĐIỆN ÁP

Yêu cầu chuyên đề:

Cấu trúc của chuyên đề gồm:

Chương 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu

Chương 2: Tính toán mạch lực và mạch điều khiển

Chương 3: Mô phỏng kết quả đạt được

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

- Tài liệu tham khảo

LỜI MỞ ĐẦU

Bước sang thế kỷ 21, Sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật đã trở thành nòng cốt của sự tiến bộ xã hội, đặc biệt trong lĩnh vực kinh tế, tạo lợi thế cho sản phẩm để cạnh tranh trên thị trường thế giới,nhờ vậy xã hội được thay đổi từng ngày, từng giờ

Để có được những sản phẩm cạnh tranh thì cần phải thay đổi công nghệ sản xuất lạc hậu, thay vào đó là những dây chuyền sản xuất khép kín, tính tự động hóa cao nhằm mang đến những sản phẩm chất lượng với giá thành rẻ, tăng tính cạnh tranh trên thị trường Với những ưu điểm như hệ số công suất cao, vận hành tin cậy, giá thành rẻ và chi phí vận hành hằng năm thấp Do đó, động cơ không đồng bộ đáp ứng được các yêu cầu cao trong điều khiển và được ứng dụng khá rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau đặc biệt là sản xuất công nghiệp

Tuy nhiên, do cấu trúc phi tuyến với nhiều thông số nên việc điều khiển động cơ không đồng bộ là khó khăn Những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ bán dẫn, vi điều khiển nhiều phương pháp điều khiển mới đã được đề xuất cho điều khiển động cơ không đồng bộ Sử dụng biến tần là phương pháp điều khiển động cơ tiên tiến hiện nay, được ứng dụng rộng rãi với nhiều tính năng, đảm bảo các yêu cầu điều khiển Đây cũng là lí do mà nhóm chúng em lựa chọn đề tài:

“ TÌM HIỂU VỀ MẠCH BIẾN TẦN VỚI NGHỊCH LƯU ĐIỆN ÁP ”

Chương I: TỔNG QUAN VỀ BIẾN TẦN

1.1 Khái niệm về biến tần

Biến tần là thiết bị biến đổi dòng xoay chiều với tần số của lưới điện thành dòng

xoay chiều có tần số khác với tần số của lưới

Hình 1.1: Biến tần trong công nghiệp

Nói cách khác:

Biến tần là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ

và thông qua đó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí Biến tần sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự dòng điện đặt vào các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay động cơ

1.2 Các loại biến tần hiện nay:

1.2.1 Biến tần trực tiếp

Biến tần trực tiếp là bộ biến đổi tần số trực tiếp từ lưới điện xoay chiều, không thông

qua khâu trung gian một chiều

Hình 1.2: Sơ đồ cấu trúc của bộ biến tần trực tiếp

Bộ biến tần gồm hai bộ chỉnh lưu nối song song ngược (hình 4.25) Các bộ chỉnh lưu này có thể là sơ đồ ba pha có điểm trung tính (hình 4.25a), sơ đồ cầu (hình 4.25b) hoặc các bộ chỉnh lưu nhiều pha Số pha của bộ chỉnh lưu (m) càng lớn thì thành phần sóng điều hoàn bậc cao càng giảm

1.2.2 Biến tần gián tiếp

Bộ biến tần gián tiếp có sơ đồ cấu trúc như trên hình Bộ biến tần gồm các khâu:chỉnh lưu (CL), lọc (L) và nghịch lưu (NL) Như vậy để biến đổi tần số cần thông qua khâu trung gian một chiều, do đó có tên gọi là biến tần gián tiếp

Hình 1.3: Sơ đồ cấu trúc của bộ biến tần gián tiếp

Chỉnh lưu dùng để biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều, chỉnh lưu có thể là không điều khiển hoặc có điều khiển Ngày nay đa số chỉnh lưu thường là chỉnh lưu không điều khiển, vì nếu điều chỉnh điện áp một chiều trong phạm vi rộng sẽ làm tăng

kích thước của bộ lọc và làm giảm hiệu suất của bộ biến đổi Nói chung chức năng biến đổi tần số và điện áp một chiều được thực hiện bởi nghịch lưu thông qua bộ điều khiển.Trong các bộ biến tần công suất lớn, người ta dùng chỉnh lưu bán điều khiển với chức năng làm nhiệm vụ bảo vệ cho toàn hệ thống khi bị quá tải

Ngày nay biến tần gián tiếp được sử dụng khá phổ biến vì có thể điều chỉnh tần số và điện áp ra trong phạm vi khá rộng Dễ dàng tạo ra các bộ nguồn (dòng, áp) theo mong muốn Nghịch lưu được dùng trong biến tần thường là các mạch cơ bản đã nêu ở phạm vi trên

1.2.3 Các loại biến tần gián tiếp thông dụng

Trong đó loại biến tần trực tiếp chuyên dùng cho các loại động cơ có công suất rất cao nên ta ít gặp hơn Còn đối với loại biến tần gián tiếp thì thường dùng cho các loại động cơ có công suất từ 0,25 kW đến 700kW Đây là mức công suất được dùng khá nhiều trong nhà máy Chính vì thế, gần 100% biến tần sử dụng trong nhà máy chính là loại này Dưới đấy là các loại biến tần gián tiếp – loại biến tần được sử dụng nhiều nhất hiện nay

• Biến tần AC:

Loại biến tần 1 pha và biến tần 3 pha sử đụng điện áp AC được sử dụng rộng rãi trong

các nhà máy Có thể nói hơn 90% các loại biến tần là thuộc loại này

• Biến tần DC:

Loại biến tần này kiểm soát sự rẽ nhánh của động cơ điện một chiều Thiết kế này của động cơ điện một chiều phân chia phần cảm ứng điện và mạch rẽ nhánh.Với loại này, các thiết bị chuyển mạch đầu ra tạo ra một sóng sin mới cho điện áp của động cơ điện bằng cách nhập một loạt các sóng vuông ở các điện áp khác nhau Các biến tần loại này thường làm việc với sự hỗ trợ của một tụ điện lớn

• Biến tần 1 pha:

Hay còn gọi là biến tần 1 pha ra 3 pha.Để thuận tiện hơn trong việc mua bán, người ta thường gọi tắt các loại biến tần Ví dụ như biến tần 1 pha Đây là để chỉ loại biến tần có điện áp đầu vào chỉ là 1 pha (220V) và tín hiệu đầu ra là 3 pha 220V Cách gọi này để phân biệt với loại biến tần có đầu vào là 3 pha 380V và đầu ra là 3 pha 380V

• Biến tần 3 pha:

Khi nói đến loại biến tần này; người ta sẽ mặc định hiểu là nó có điện áp đầu vào là 380V

và đầu ra là 380V Và đa phần các loại biến tần ngày nay đều là loại này

• Biến tần hạ thế:

Là loại biến tần có đầu vào là 110V, 220V hoặc 380V Có thể nói đây chính là tên gọi chung của các loại biến tần trên thị trường hiện nay

• Biến tần trung thế:

Loại biến tần này có điện áp đầu vào rất lớn như 3-3.3 kV, 4kV, 6-6.6kV, 10 kV, 11 kV

Và ở Việt Nam, các hệ thống sử dụng loại biến tần này rất ít.Biến tần trung thế được ứng dụng trong các ngành công nghiệp như : giấy; luyện kim, xi măng, dầu khí, khai khoáng, nhựa, cao su

1.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần

1.3.1 Cấu tạo chung và chức năng của từng bộ phận

1.3.1.1 Bộ chỉnh lưu (Diode):

Phần đầu tiên trong quá trình biến điện áp đầu vào thành đầu ra mong muốn cho động cơ

là quá trình chỉnh lưu Điều này đạt được bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu cầu đi-ốt (diode) sóng toàn phần

Hình 1.4: Bộ chỉnh lưu

Bộ chỉnh lưu cầu đi-ốt tương tự với các bộ chỉnh lưu thường thấy trong bộ nguồn, trong

đó dòng điện xoay chiều 1 pha (AC) được chuyển đổi thành 1 chiều (DC) Tuy nhiên, cầu đi-ốt được sử dụng trong biến tần cũng có thể cấu hình đi-ốt bổ sung để cho phép chuyển đổi từ điện xoay chiều ba pha thành điện một chiều

Các đi-ốt chỉ cho phép dòng điện đi theo một hướng, vì vậy cầu đi-ốt hướng dòng electron của điện năng từ dòng xoay chiều (AC) thành dòng 1 chiều (DC)

1.3.1.2 Tuyến dẫn một chiều

Hình 1.5 Tuyến dẫn một chiều

Tuyến dẫn 1 chiều là một giàn tụ điện lưu trữ điện áp 1 chiều đã chỉnh lưu Một tụ điện có thể trữ một điện tích lớn, nhưng sắp xếp chúng theo cấu hình tuyến dẫn 1 chiều sẽ làm tăng điện dung

Điện áp đã lưu trữ sẽ được sử dụng trong giai đoạn tiếp theo khi IGBT tạo ra điện năng cho động cơ

Tuyến dẫn một chiều được trữ trong tụ điện

Bằng cách sử dụng điều biến độ rộng xung hoặc PWM, IGBT có thể được bật và tắt theo trình tự giống với sóng dạng sin được áp dụng trên sóng mang

Nếu IGBT được bật và tắt tại mỗi điểm giao giữa sóng dạng sin và sóng mang, độ rộng xung có thể thay đổi

PWM có thể được sử dụng để tạo đầu ra cho động cơ giống hệt với sóng dạng sin Tín hiệu này được sử dụng để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ

1.3.1.4 Bộ điều khiển

Phần điều khiển sẽ kết nối với mạch ngoại vi nhận tín hiệu đưa vào IC chính để điều khiển biến tần theo cấu hình và cài đặt của người sử dụng Phần điều khiển bao gồm:

IC chính để xử lý thông tin và điều khiển hoạt động của biến tần

• Ngõ vào analog: nhận tín hiệu điện áp 4 – 20 mA hay điện áp 0 – 10 V

• Ngõ vào số: để kích cho biến tần chạy

• Ngõ ra analog: kết nối với thiết bị ngoại vi khác để giám sát hoạt động của biến tần

• Ngõ ra số: xuất tín hiệu chạy, cảnh báo

1.3.1.5 Các phụ kiện của biến tần

❖ Bộ điện kháng xoay chiều

Bộ điện kháng dòng Xoay chiều là cuộn cảm hoặc cuộn dây Cuộn cảm lưu trữ năng lượng trong từ trường được tạo ra trong cuộn dây và chống thay đổi dòng điện

Hình 1.7 : Bộ điện kháng xoay chiều

Bộ điện kháng dòng giúp giảm méo sóng hài, tức là nhiễu trên dòng xoay chiều Ngoài

ra, bộ điện kháng dòng Xoay chiều sẽ giảm mức đỉnh của dòng điện lưới hay nói cách khách là giảm dòng chồng trên Tuyến dẫn Một chiều Giảm dòng chồng trên Tuyến dẫn Một chiều sẽ cho phép tụ điện chạy mát hơn và do đó sử dụng được lâu hơn

Bộ điện kháng dòng Xoay chiều có thể hoạt động như một bộ hoãn xung để bảo vệ mạch chỉnh lưu đầu vào khỏi nhiễu và xung gây ra do bật và tắt các tải điện cảm khác bằng bộ ngắt mạch hoặc khởi động từ

Có vài nhược điểm khi sử dụng bộ điện kháng, như chi phí tăng thêm, cần nhiều không gian pa-nen hơn và đôi khi là giảm hiệu suất

Trong các trường hợp hiếm gặp, bộ điện kháng dòng có thể được sử dụng ở phía đầu ra của Biến tần để bù cho động cơ có điện cảm thấp, nhưng điều này thường không cần thiết

do hiệu suất hoạt động tốt của công nghệ IGBT

Bộ điện kháng Một chiều giúp hiện tượng méo sóng hài và dòng chồng không làm hỏng

tụ điện, tuy nhiên bộ điện kháng này không cung cấp bất kỳ bảo vệ chống hoãn xung nào cho bộ chỉnh lưu

❖ Điện trở hãm

Hình 1.9: Điện trở kháng

Tải có lực quán tính cao và tải thẳng đứng có thể làm tăng tốc động cơ khi động cơ cố chạy chậm hoặc dừng Hiện tượng tăng tốc động cơ này có thể khiến động cơ hoạt động như một máy phát điện

Khi động cơ tạo ra điện áp, điện áp này sẽ quay trở lại tuyến dẫn Một chiều

Lượng điện thừa này cần phải được xử lý bằng cách nào đó Điện trở được sử dụng để nhanh chóng “đốt cháy hết” lượng điện thừa này được tạo ra bởi hiện tượng này bằng cách biến lượng điện thừa thành nhiệt

Nếu không có điện trở, mỗi lần hiện tượng tăng tốc này xảy ra, bộ truyền động có thể ngắt do Lỗi Quá áp trên Tuyến dẫn Một chiều

1.3.2 Nguyên lý hoạt động của biến tần

- Đầu tiên, nguồn điện 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện Điện đầu vào có thể là một pha hoặc 3 pha, nhưng nó sẽ ở mức điện áp và tần số cố định

Hình 1.10 Sơ đồ cấu tạo của biến tần

- Điện áp 1 chiều ở trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng Mới đầu, điện áp một chiều được tạo ra sẽ được lưu trữ trong giàn tụ điện Tiếp theo, thông qua quá trình tự kích hoạt thích hợp, bộ biến đổi IGBT (viết tắt của tranzito lưỡng cực có cổng cách điện hoạt động giống như một công tắc bật

và tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu ra của biến tần) sẽ tạo ra một điện áp xoay chiều 3 pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM

Hình 1.11: Biến đổi điện áp/tần số qua biến tần

1.4 Ứng dụng của biến tần trong công nghiệp

• Điều khiển động cơ máy bơm

Khi sử dụng biến tần để điều khiển động cơ máy bơm thì cần sử dụng phương pháp đóng cắt đơn giản Thường thì công suất làm việc của máy bơm rất lớn so với hệ thống khi cho vào hoạt động nhưng khi đưa biến tần vào máy bơm thì điều khiển động cơ tốt, điều khiển được tốc độ bơm mà còn cho phép điều khiển cả áp lực, lưu lượng mà thiết bị còn khởi động mềm hơn Tối ưu hóa được hoạt động cơ đồng thời tiết kiệm điện năng lượng

• Điều khiển quạt hút, quạt đẩy trong công nghiệp

Các loại quạt hút hoặc quạt gió sử dụng chủ yếu trong công nghiệp dùng với mục đích đẩy gió và hút gió giúp môi trường làm việc được thoải mái hơn, đem tới làn gió thoáng máy cho người cùng với mọi người xung quanh Quạt hút hoặc quạt đẩy trong công nghiệp là những loại dễ bắt gặp bởi nó có cấu tạo chắc chắn cùng kiểu dáng thân thuộc như máy hút bụi, quạt lò, thông gió,… Để có thể điều chỉnh được lượng gió thì người dùng cần phải sử dụng hệ thống để điều khiển động cơ và cũng chính điều này nên cần phải có thiết bị biến tần Do động cơ biến tần có thể điều khiển động cơ vô cùng nhanh chóng và cho phép điều khiển áp lực cùng với tối ưu hóa động cơ, tiết kiệm điện năng hoàn hảo

• Biến tần sử dụng trong băng truyền, băng tải

Băng truyền hoặc băng tải được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, nhất là các khâu vận chuyển hàng hóa Ngoài ra thì quá trình khai thác mỏ cũng cần băng tải rất nhiều Hai thiết bị này thường sử dụng trong môi trường đòi hỏi sự khắt khe của nhiệt độ làm việc cao nên khi gặp sự cố băng tải hay băng truyền có thể bị hư hỏng Bị hao mòn

do sử dụng quá lâu làm ảnh hưởng tới nhu cầu sử dụng của người dùng

• Biến tần sử dụng trong máy cán, máy kéo

Trong rất nhiều ngành sản xuất rất cần có máy cán, máy kéo và nhất là sản xuất thép luôn

có sự suất hiện của máy cán này Đa số các loại máy cán sử dụng động cơ xoay chiều, một vài loại thuận nghịch sử dụng động cơ 1 chiều nên việc điều chỉnh động cơ cho chính xác và đúng tốc độ là điều cần thiết Đối với máy kéo truyền thống sẽ không điều chỉnh theo tốc độ của lực căng dẫn tới tình trạng sản phẩm làm ra không đạt tiêu chuẩn do lực kéo thay đổi

• Biến tần sử dụng trong máy nén khí

Chức năng của máy nén khí là điều khiển và cung cấp khí theo phương thức đóng/ cắt Bình thường thì máy nén khí sẽ có chế độ kiểm soát không khí đầu vào qua van, nên khi

áp suất đạt tới 1 giới hạn nhất đinh, van cửa vào đóng lại và máy nén khí sẽ hoạt động không tải Đa phần thì máy nén khí hoạt động dựa vào công suất motor và được thiết kế

dư tải nên làm tiêu tốn lượng lớn điện Chính điều này mà chế độ điều khiển tốc độ quay

motor, cần phải có biến tần để lượng cung cấp khí đáp ứng đủ lượng khí cho người dùng

và hệ thống cung cấp khí đạt hiệu quả cao nhất, tiết kiệm được phần lớn điện năng

• Biến tần sử dụng trong hệ thống HVAC

Hệ thống HVAC chính là hệ thống điều nhiệt và thông gió, hệ thống này sẽ gồm động cơ bơm tuần hoàn, máy nén quạt và chính động cơ này luôn cần tới sự điều khiển lưu lượng nên chúng ta cần có giải pháp điều khiển thích hợp nhất để người dùng hệ thống này cảm thấy an toàn khi lắp đặt sử dụng Vì thế, nên sử dụng biến tần cho hệ thống này là một điều đúng đắn giúp cho việc điều khiển động cơ được dễ dàng hơn

Chương II: NGHỊCH LƯU ĐỘNG LẬP NGUỒN ÁP 2.1 Giới thiệu chung

Nghịch lưu áp là thiết bị biến đổi nguồn áp một chiều thành nguồn áp xoay chiều với tần

số tuỳ ý

Nguồn áp vẫn là nguồn được sử dụng phổ biến trong thực tế Hơn nữa điện áp ra của nghịch lưu áp có thể điều chế theo phương pháp khác nhau để có thể giảm được sóng điều hoà bậc cao Trước kia nghịch lưu áp bị hạn chế trong ứng dụng vì công suất của các van động lực điều khiển hoàn toàn còn nhỏ Hơn nữa việc sử dụng nghịch lưu áp bằng thyristor khiến cho hiệu suất của bộ biến đổi giảm, sơ đồ điều khiển phức tạp Ngày nay công suất các van động lực như: IGBT, GTO càng trở lên lớn và có kích thước gọn nhẹ,

do đó nghịch lưu áp trở thành bộ biến đổi thông dụng và được chuẩn hoá trong các bộ biến tần công nghiệp Do đó sơ đồ nghịch lưu áp được trình bày sau đây sử dụng van điều khiển hoàn toàn

Trong quá trình nghiên cứu ta giả thiết các van động lực là các khoá điện tử lý tưởng, tức

là thời gian đóng và mở bằng không, nên điện trở nguồn bằng không

2.2 Các loại nghịch lưu nguồn áp

2.2.1 Nghịch lưu độc lập nguồn áp một pha

Sơ đồ nghịch lưu áp một pha được mô tả trên hình 2.1a Sơ đồ gồm 4 van động lực là: T1, T2, T3, T4 và các điôt D1, D2, D3, D4 dùng để trả công suất phản kháng của tải về lưới và như vậy tránh được hiện tượng quá áp ở đầu nguồn Tụ C vừa có vai trò là tụ lọc san bằng điện áp, vừa có vai trò là kho chứa công suất phản kháng trao đổi với tải qua các điôt ngược

Hình 2.1 Nghịch lưu áp cầu một pha và sơ đồ

Ở nửa chu kỳ đầu tiên (Ѳ - Ѳ2), cặp van T1, T2 dẫn điện, phụ tải được đấu vào nguồn Do nguồn là nguồn áp nên điện áp trên tải Ut = E (hướng dòng điện là đường nét đậm) Tại thời điểm Ѳ = Ѳ2, T1 và T2 bị khoá, đồng thời T3 và T4 mở ra Tải sẽ được đấu vào nguồn theo chiều ngược lại, tức là dấu điện áp ra trên tải sẽ đảo chiều và Ut = -E Do tải mang tính trở cảm nên dòng vẫn giữ nguyên theo hướng cũ, T1, T2 đã bị khoá, nên dòng phải khép mạch qua D3, D4 Sức điện động cảm ứng trên tải sẽ trở thành nguồn trả năng lượng thông qua D3, D4 về tụ C (đường nét đứt)

Tương tự như vậy khi khoá cặp T3, T4 dòng tải khép mạch qua D1 và D2 Đồ thị điện áp trên tải Ut, dòng tải it, dòng qua điôt iD và dòng qua các T được biểu diễn trên hình 2.1b

Để tính chọn van cần tìm biểu thức dòng điện tải it , sử dụng phương pháp sóng điều hoà

cơ bản:

Phân tích dạng điện áp trên tải Ut ra chuỗi, ta có:

Nếu chỉ lấy sóng điều hoà cơ bản thì:

Dòng trung bình qua van động lực là:

Dòng trung bình qua điôt là: