Biến tần ALTIVAR doc

Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Oct 2010 6Nhu cầu điều chỉnh tốc độ Điều khiển quá trình sản xuất... Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Oct 2010 29Cài đặt Tham số động cơ

Trang 1

Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Oct 2010 1

Lựa chọn mới cho truyền động điện xoay chiều

(Variable Speed Drives)

Schneider Electric Vietnam – Vinh Tung – Oct 2010

Trang 2

Nội dung

I Nhu cầu điều chỉnh tốc độ

II Cấu tạo biến tần

III Phương thức điều khiển biến tần

IV Các chức năng cơ bản của biến tần

V Đặc tính cơ, luật điều khiển

VI Các chức năng biến tần (tiếp…)

VII Biến tần trong hệ thống điện

Trang 3

Trang 4

WORLD WIDE MARKET for the AC compact drives = 1,2 Billion $

Source: IMS Research (2006)

=S= &

ToshibaMarket Shares (in 2006)

Trang 5

Điều khiển thang máy, cơ cấu nâng hạ

Trang 6

Nhu cầu điều chỉnh tốc độ

Điều khiển quá trình sản xuất

Trang 7

Tiết kiệm năng lượng với hệ thống HVAC /bơm quạt

Trang 8

50Hz

25Hz0Hz

50Hz

25Hz0Hz

Nhu cầu điều chỉnh tốc độ

Thí dụ:

Máy nén (với áp suất đặt 5.5 bar)

Tiết kiệm tới 35% điện năng

Giảm hao mòn cơ khí do khởi động nhiều lần

Trang 9

Trang 10

ATV71 : 0.37 tới 630 kW

Drive Altivar 12

Starter

Altistart 01

Cho các ứng dụng đơn giản

Cho các ứng dụng phức tạp, thang máy (CT)

ATS48 : 4 tới 1200 kW ATV21 : 0.75 tới 75 kW ATV61 : 0.37 tới 800 kW 61Plus : 90 tới 2400 kW

Drive Altivar 71L

ATV71L: 3 tới 75 kW 71Plus : 90 tới 2000 kW

Drive Altivar 61 Plus

Drive Altivar 71 Plus

Starter Altistart 22

ATS01 : 0.37 tới 75 kW ATS22 : 4 tới 400 kW ATV12 : 0.18 tới 4 kW ATV312 : 0.18 tới 15 kW

Trang 11

Trang 12

Cấu tạo biến tần

Trang 13

I> I> I>

M

~

Q1

EMC Filter

Trang 14

Trang 15

Chỉnh lưu

Mạch một chiều Trung gian

Nghịch lưu

Trang 16

Trang 17

S

L

I

DControl

circuit

Trang 18

0 V

Điện áp ra (PWM)

Dòng điện động cơ

Dạng sóng điện áp và dòng điện đầu ra biến tần

2

ac U

bus

+Vbus/2

-Vbus/2

Trang 19

M

ATV71

U V W

ATV71 luôn có sẵn transitor cho mạch hãm tới công suất 160kW ATV71C16N4

PB PA

Trang 20

When the motor works in quadrants 2 or 4 it works as a generator transforming the mechanical energy into electric one.

The generated current flows by the transistor diodes towards the direct current bus.

This current increases the voltage level of the DC BUS When the level exceeds a specific threshold, a transistor unloads the energy through an external resistance.

Unloading this energy produces the motor braking.

Braking resistance

The minimum ohm value of the resistance

cannot be exceeded

The average dissipated power depends on the

duty cycle of the machine (cf catalog)

Trang 21

Mạch hãm

Trang 22

0 20mA 4-20mA

L1 L2 (L3) SA SC SB

U/T1 V/T2 W/T3

+/PA -/PB

Tới động cơ

Tới điện trở hãm

COM AIV +10 AIC +24 LI1 chạy thuận

0-10V

Nguồn cấp

ALTIVAR

LI2 Chạy nghịch LI3 PS2

Trang 23

Các đầu vào/ra

Cổng RJ-45 cho truyền thông

Các đầu nối cho điều khiển

Thí dụ:

Đầu nối điều khiển cho ATV312

Chọn kiểu nguồn

Trang 24

Các đầu vào/ra

Thí dụ:

Đầu nối điều khiển cho ATV61 & ATV71

Trang 25

Chọn kiểu nguồn ATV61 & ATV71

Trang 26

Đầu dò PTC

Trang 27

Rơ le

Báo đạt tốc độ

Đầu vào tương tự VIA –tốc độ đặt 0-10V VIB –chưa gán chức năng

Trang 28

Phương thức điều khiển

Trang 29

Cài đặt Tham số động cơ Quản lý vào/ra Điều khiển Menu chức năng Giám sát lỗi Truyền thông Hiển thị

Menu lập trình ATV312

Trang 30

KÊNH tham chiếu/ điều khiển

Điều khiển (Command): Là lệnh gửi tới ALTIVAR

 Chạy thuận, đảo chiều

 Dừng tự do, dừng theo đặc tuyến, dừng nhanh…

Tham chiếu (Reference): Là tín hiệu đặt tốc độ cho ALTIVAR

 Đặt tốc độ 30 Hz, 50 Hz…

KÊNH (Channel): Là nguồn tín hiệu điều khiển và tham chiếu

Các KÊNH tham chiếu/điều khiển ALTIVAR

 Màn hiển thị trên ALTIVAR (LOC hoặc HMI)

 Đầu vào/ra (Terminals)

 Cổng Modbus

 Cổng CANopen

Trang 31

Trang 32

CANopen

Digital reference

CANopen

Kênh tham chiếu/ điều khiển tách biệt hoặc kết hợp

Trang 33

Điều khiển/tham chiếu tại chỗ

ESC Fwd/Rev F1F4 Núm xoay Local control

(LOC hoặc HMI)

Trang 34

Điều khiển 2-wire hoặc 3-wire (2C/3C)

Đảo chiều Chạy thuận

Đảo chiều Chạy thuận Dừng

Trang 35

Điều khiển nhiều động cơ song song

Tốc độ đặt

L2 L1

L3

Kháng lọc

Mỗi động cơ phải có rơ-le nhiệt bảo vệ

Khi các động cơ có công suất khác nhau,

nên dùng luật điều khiển V/F

Trang 36

Điều khiển nhiều động cơ (1 động cơ mỗi lần)

Trang 37

Điều khiển chủ/tớ

AI pulse

or encoder input

Slave speed regulator

f ref

Master speed regulation

Slave torgue control

Speed

Reference Ao

Trang 38

Điều khiển mạch vòng kín

Encoder

Tốc độ đặt

Phản hồi tốc độ

+ -

momen điều khiển Hạn chế

Tốc độ đặt

Trang 39

Nối mạng

M

PLC SCADA

Controllerinside

 Biến tần ATV71 với card “Controller inside” đóng vai trò như một bộ điều khiển khả

lập trình cho phép điều khiển một tập ứng dụng nhất định.

 Chức năng đồng bộ hóa quá trình sản xuất được thực hiện ở mức trên của mạng.

Trang 40

Các chức năng cơ bản

Trang 41

Điều khiển tốc độ động cơ: Simply Start

Lệnh Chạy thuận

Trang 42

 Hệ số công suất: Cos

Thực hiện « auto tuning »:

 autotuning: Tun = Yes

5 Chọn luật điều khiển

Trang 43

Đặt bảo vệ nhiệt (quá tải) cho động cơ:

Vào menu Settings: SEt-

 Đặt thông số Ith bằng dòng động cơ

6 Đặt các thông số cho biến tần

t n

 Đặt thời gian khởi động: ACC

 Đặt thời gian dừng: DEC

Trang 44

Các chức năng cơ bản

Vào menu quản lý I/O: I-O-

7 Đặt các thông số cho biến tần

Kiểm tra kiểu đấu dây 2-wire, 3-wire hay LOC:

 Vào sub-menu tCC, chọn kiểu đấu 2C

Chuyển kênh tham chiếu về AI1:

 Vào sub-menu Fr1, chọn AI1

Kiểu đấu dây 2C

Vào menu Motor control: DrC-

Trang 45

Lưu thông số/ Trở về thông số mặc định/ Bảo vệ truy cập

 Vào sub-menu SCS, chọn Str1

Lưu thông số vừa thiết lập vào ALTIVAR:

Lưu thông số vào EEROM

 Vào sub-menu FCS, chọn rEC 1

hoặc chọn InI

Trở về thông số đã lưu hoặc thông số mặc định (Factory settings):

Trả về thông số đã lưu trong EEROM

Trả về thông số mặc định của nhà sản xuất (ALTIVAR)

Vào menu Hiển thị: SUP-

 Vào sub-menu COd, chọn On

nhập mã bảo mật XXXX

Bảo vệ ALTIVAR khỏi truy cập vô ý:

Chọn một tập số mong muốn

Trang 46

Đặc tính cơ, luật điều khiển

Trang 47

Tốc độ động cơ theo tần số: n (1 - s) = 60f p

Mômen sinh ra tỷ lệ với từ thông và dòng điện:

T = K Φ I.cos ϕ

Điều khiển mômen:

- Duy trì từ thông không đổi

- Mômen tỷ lệ với dòng điện

Φ = constant

T = f(I.cos ϕ )

Φ = L.I

U = Z.I = ( ω L).I + R.I

U ~= 2 π fLI (bỏ qua RI)

Trang 48

Luật điều khiển V/F – duy trì từ thông không đổi

Luật điều khiển

Lưu ý:

Ở vùng tốc độ thấp, không thể bỏ qua

thành phần IR Do đó đặc tính V/F thường bắt đầu tại U0 > 0 để bù lại sụt áp do IR

gây ra.

Trang 49

F5

Điện áp động cơ

U0 UnS

F1 F2 F3 F4

U1 U3 U5

U2

U4

Đặc tính V/F 5 điểm (U1:F1 tới U5:F5):

cho phép dựng đặc tính V/F thích hợp với đặc tính cơ của tải.

Thí dụ: tránh hiện tượng cộng hưởng đặc biệt với các động cơ tốc độ cao

Luật điều khiển V/F 5 điểm (ATV61/71)

FrS

Trang 50

Nguyên lý: chuyển đổi hệ phương trình máy điện, chuyển các đại lượng vô

hướng (điện áp, dòng điện, từ thông) thành các véc tơ tương ứng.

Trên hệ quy chiếu với véc tơ từ thông, thành lập được hệ phương trình:

Id, Iq là các thành phần dọc trục và

ngang trục của véc tơ dòng điện.

Bằng cách điều khiển riêng biệt các

thành phần Id, Iq sẽ gián tiếp điều khiển

được từ thông và mômen.

Điều khiển véc tơ từ thông

Trang 51

Tự động bù (Rs và s)

Bù thường (Đặt U0 ban đầu) T/Tn

- Điều khiển véctơ có độ chính xác cao hơn, đặc biệt ở tốc độ thấp, và đáp ứng động tốt hơn

so với điều khiển vô hướng V/F.

-Luật V/F có thể dùng cho mô tơ không có thông số (trừ UNS và FRS), mô tơ song song,

công suất nhỏ so với biến tần, máy biến áp, v.v.

So sánh điều khiển véctơ từ thông và V/F

Trang 52

nLd : Tiết kiệm năng lượng

(Làm việc như loại P khi không tải và loại n khi có tải)

Các luật điều khiển cho biến tần ATV312

nLd

Trang 53

Tải mômen không đổi

0

TL

Tốc độ Tốc độ định mức

1500 rpm

- Thường gặp trong nhiều ứng dụng

như băng chuyền, cầu trục, thang máy

- Chức năng “Motor tuning” giúp biến tần

bù sụt áp, duy trì mômen trong giải tốc

Trang 54

2000 rpm

2500 rpm

3000 rpm

- Các ứng dụng với tốc độ lớn

hơn tốc độ cơ bản (trên 50Hz)

- Các ứng dụng hay gặp: Máy cưa,

máy tời/quấn dây, máy kéo

- Mômen của tải tỉ lệ nghịch

Trang 55

- Các tải liên quan tới quạt/bơm ly tâm

- Mômen của tải tỷ lệ với bình phương

tốc độ quay của máy

Trang 56

TL

Tải mômen biến thiên (Variable Torque – VT)

Tải cơ

Trang 57

- Tải mômen không đổi CT cần mômen

khởi động lớn lúc ban đầu.

- Dòng khởi động đạt tới hơn 150% định mức

trong 1 phút.

- Nếu động cơ không khởi động được, hoặc

dòng khởi động > 150% quá 1 phút, biến tần

sẽ “trip”

Biến tần báo lỗi:

- ATV312, ATV71 được thiết kế

chuyên dụng cho các ứng dụng CT

Dòng

t

1 phút 100%

165%

Tải yêu cầu mômen quá tải lớn

150%

Trang 58

Tải bơm/quạt chỉ cần mômen quá tải nhỏ

Biến tần ATV21, ATV61 được thiết kế chuyên

dụng cho các loại tải bơm/quạt.

Cùng cỡ với nhau, ATV61 dùng cho tải

bơm/quạt có công suất lớn hơn ATV71.

Thí dụ: ATV71 200HP (CT) tương đương với

ATV61 250HP cho tải bơm/quạt (VT)

Tải yêu cầu mômen quá tải nhỏ

Tải cơ

Trang 59

Trang 60

 Liệt kê một số chức năng thường dùng

 Preset speeds - tốc độ đặt trước

 PID regulator - chứng năng PID

 Sleep/wake up function - chức năng dừng/chạy tự động

 Catch on the fly - bắt tốc độ động cơ

 Skip frequencies - bỏ qua tần số cộng hưởng

 Fault Inhibition - quản lý, giám sát lỗi

 +/- speed - +/- tốc độ

 Reference switching - chuyển kênh tham chiếu

 Command switching - chuyển kênh điều khiển

 DC Injection - hãm nguồn một chiều

 Adjustment of the mod.frequency - chọn tần số đóng cắt

 Automatic reset and restart - tự động reset lỗi và khởi động lại

 Auto-adaptation of the ramp - tự động điều chỉnh đặc tuyến khởi động/dừng

 Ramp switching - chuyển đặc tuyến khởi động/dừng

 Personalized ramps - tùy biến đặc tuyến khởi động/dừng

 Switching between motors - điều khiển nhiều động cơ

Các chức năng của ALTIVAR được quản lý trong Menu

FUn-Các chức năng biến tần (tiếp…)

Dùng cho bơm/quạt

Trang 61

Chức năng tùy biến đặc tuyến tăng/giảm tốc

Chức năng cộng tham chiếu

Chú ý: AI2 chấp nhận tín hiệu ± 10V, cho phép thực

hiện phép “–” với tín hiệu âm.

Trang 62

Chức năng tốc độ đặt trước

Các chức năng biến tần (tiếp…)

Dùng các đầu vào logic LI cho phép tổ hợp tới 16 tốc độ đặt trước.

Trang 63

Chức năng chạy JOG

Trang 64

Chức năng +/- tốc độ

+ tốc độ Chạy nghịch

Bật nút thứ hai + tốc độ Tắt các công tắc

- tốc độ

Trang 65

Chức năng điều khiển PI

FbS

Scaling

Tốc độ điều khiển Ramp

+ -

PID Regulator

Mạng

Chuyển về tham chiếu tốc độ

ACC DEC

Auto/manu

…

Trang 66

Chức năng phanh hãm trình tự

động thẳng, thang máy

hãnh của động cơ đồng bộ với việc tạo mômen giữ tải khi bắt đầu làm việc và khi dừng.

Tiêu đề	Biến Tần ALTIVAR: Lựa Chọn Mới Cho Truyền Động Điện Xoay Chiều
Trường học	Trường Đại học Công Nghệ Thông Tin, Đại Học Quốc Gia Hà Nội
Chuyên ngành	Điện Tử Công Nghiệp
Thể loại	Tài liệu hướng dẫn
Năm xuất bản	2010
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	92
Dung lượng	12,39 MB