Điều khiển động cơ không đồng bộ bằng biến tần phần 1

Điều khiển động cơ không đồng bộ bằng biến tần

ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

KHÔNG ĐỒNG BỘ

Nhóm thực hiện :

TRẦN VĂN MẠNH TRẦN XUÂN MẠNH PHAN MINH THUẬN ĐINH QUANG PHÁP NGUYỄN VĂN THẮNG HOÀNG VĨNHLONG

• Động cơ không đồng bộ có 2 loại :

Roto lòng sóc

Roto dây quấn

• Sơ đồ thay thế động cơ không đồng bộ

' 2

2 1

3

nm

X

R R

s

R U



ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ KĐB:

1 Điều khiển điện áp stator

2 Điều khiển tần số

3 Điều khiển điện trở stator

4 Điều khiển công suất trượt

ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP STATOR

 Thường sử dụng với tải bơm hay quạt gió

 Phạm vi điều chỉnh tốc độ không cao

 Momen tải quạt gió:

• Mạch lực của hệ thống khởi động mềm gồm 3 cặp thyristor đấu song song ngược cho 3 pha

• Vì mô men động cơ tỉ lệ với bình phương điện áp, dòng điện tỉ lệ với điện áp, mômen gia tốc và dòng điện khởi động được hạn chế thông qua điều chỉnh trị

số hiệu dụng của điện áp Quy luật điều chỉnh này trong khi khởi động và dừng nhờ điều khiển kích α, mở 3 cặp thyristor song song ngược Như vậy, hoạt động của bộ khởi động mềm hoàn toàn dựa trên việc điều khiển điện áp khi khởi động và dừng, tức là trị số hiệu dụng của điện áp là thay đổi

Nếu dừng động cơ, mọi tín hiệu kích mở thyristor bị cắt và dòng điện dừng tại điểm qua không kế tiếp của điện áp nguồn

Nhờ chức năng dừng mềm mà điện áp động cơ được giảm từ từ trong khoảng

từ 1 đến 20 giây tuỳ thuộc vào yêu cầu Điện áp ban đầu cho dừng mềm

Ustop = 0,9Un và điện áp cuối quá trình vào khoảng 0,85 điện áp ban đầu Thời gian ramp điện áp tới 1000 giây cùng điện áp đầu và cuối quá trình

dừng mềm đặt theo chương trình

Như vậy, thực chất dừng mềm là cố ý kéo dài quá trình dừng bằng cách giảm từ từ điện

áp nguồn cung cấp vào động cơ Nếu trong quá trình dừng mà có lệnh khởi động, thì quá trình dừng này lập tức bị huỷ bỏ và động cơ được khởi động trở lại.

Ưu điểm:

• Hiệu suất cao vì tổn hao công suất trong bộ biến đổi không đáng kể

so với các bộ biến đổi liên tục

• Độ chính xác cao cũng như ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ môi

• Nhận xét

Phươngưphápưđiềuưchỉnhưđiệnưápưchỉưthíchưhợpư vớiưtruyềnưđộngưmàưmômenưtảiưlàưhàmưtăngư

theoưtốcưđộưnhưư:ưquạtưgióư,ưbơmưlyưtâmư.Cóưthểư dùngưbiếnưápưtựưngẫuư,điệnưkhángưhoặcưbộưbiếnư

đổiưbánưdẫnưlàmưđiệnưápưxoayưchiềuư.ưTrongưđóư vìưlýưdoưkỹưthuậtưvàưkinhưtếưmàưbộưđiềuưápưkiểuư vanưbánưdẫnưlàưphổưbiếnưhơnưcảư.

Điều khiển điện trở phụ rôto

• a) Sơ đồ nguyên lý; b)Phương pháp điều chinht; c,d) Các đặc tính

Điều khiển động cơ bằng biến tần

• Khái niệm : Biến tần là thiết bị biến đổi điện áp xoay chiều của lưới điện thành điện áp xoay

chiều có tần số khác với tần số của lưới.

• Phân loại: Biến tần có 2 loại

- Biến tần trực tiếp

- Biến tần gián tiếp

Ở đây ta xét phần biến tần gián tiếp

CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

T6

D3

D 6 T5

Nguyờn lý hoạt động

• Trongưbiếnưtầnưnàyư,điệnưápưxoayưchiềuưđầuưtiênưđượcưchuyểnư

thànhưđiệnưápưmộtưchiềuưnhờưmạchưchỉnhưlưuưsauưđóưquaưmộtưbộư lọcư(lọc cỏc thành phần xoay chiều)ưrồiưmớiưđượcưbiếnưđổiưtrởưlạiư thànhưđiệnưápưxoayưchiềuưvớiưtầnưsốưf2ư.Việcưbiếnưđổiưnăngưlượngư haiưlầnưnàyưlàmưgiảmưhiệuưsuấtưbiếnưtầnư.Nhưngưbùưlạiưloạiưbiếnư tầnưnàyưchoưphépưthayưđổiưdễưdàngưtầnưsốưcủaưf2ưkhôngưphụư

thuộcưvàoưf1ưtrongưmộtưdảiưrộngưcảưtrênưvàưdướiưf1ưvìưtầnưsốưraưchỉư phụưthuộcưvàoưmạchưđiềuưkhiểnưưưư

Phương pháp điều khiển

Giá trị điện áp đầu ra biến tần có thể được điều chỉnh bởi điều chỉnh biên độ điện áp 1chiều bằng chỉnh lưu thyristor, điều

chỉnh thời gian đóng ngắt các van T1….T6, hoặc điều khiển nghịch lưu theo phương pháp điều chế độ rộng xung PWM Phương pháp PWM được sử dụng nhiều trong các hệ biến tần công suất nhỏ do có ưu điểm nổi bật là vừa điều chỉnh được biên độ điện áp vừa làm “ sin hoá” điện áp đầu ra biến tần

Với số lượng xung có độ rộng thích hợp phương pháp PWM

có thể làm triệt tiêu các thành phần sóng hài bậc cao.

+ -

V o

 đ

v f

Sơ đồ khối mạch vòng hở điều rộng xung PWM

Bộ nghịc lưu

Nguồn AC

Chỉnh lưu

Khâu hạn chế dòng

Hồi tiếp dòng

Transistor và R hãm đn

• Tín hiệu tần số f và V của biến tần được tạo theo quy luật

V = Kf + V0

• Khâu tạo trễ nhằm để tạo tốc độ DC biến thiên kịp thời với sự thay đổi của tốc độ đặt, tránh dao động khi tốc độ biến thiên.

Nghịch lưu

Hồi tiếp tốc độ

+

-Khâu hiệu chỉnh vòng tốc độ

Khâu hiệu chỉnh vòng điện áp

V ht

• PI: khâu hiệu chỉnh tốc độ, làm sai số xác lập tốc độ bằng 0.

• Khâu tạo hàm dựa trên tốc độ trược và dòng stator để giử từ thông qua khe hở không khí la không đổi.

Hai khâu này để tạo ra dòng I1*

• Tần số f đưa ra được hiệu chỉnh sao cho tốc độ thực bằng tốc độ

đặt

V* = Vf+ V0

• Nếu tín hiệu f > fđm thì điện áp ra sẽ giữ cố định và bằng mức điện

áp cho phép lớn nhất của bộ biến tần

• Khâu hạn chế dòng dùng để hạn chế dòng cung cấp từ bộ biến tần

không vượt quá mức cho phép định trước

2 1

m

m

I I I

X X

( )

R s

'2 2

2

1 ' 2

' 2

R

X X s

BIẾN TẦN NGUỒN DÒNG

•Quan hệ giữa I1(ωsl)

10 20 30 40 50 60

BIẾN TẦN NGUỒN DÒNG

•Khi hoạt động với tần số định mức, do điểm làm việc của động cơ thường ở trên đoạn không ổn định của đặc tính cơ

do vậy hệ thống bắt buộc phải là hệ thống điều khiển vòng kín.

+ -

Id*

 đ

Chỉnh lưu

Nghịch lưu

f

 sl

+ +

Hồi tiếp tốc độ

+

-Khâu hiệu chỉnh vòng tốc độ

Khâu hiệu chỉnh vòng dòng điện

Iht

Mạch kích

Hồi tiếp dòng Khối tạo hàm

điều khiển từ thông

được tốc độ yêu cầu.

và giảm tốc đến tốc độ yêu cầu

BIẾN TẦN NGUỒN DÒNG

• Ưu điểm

‒hạn chế được dòng ngắn mạch qua hai khóa ở mức cực đại khi xảy ra hiện tượng hai khóa trong mọt nhánh cùng dẫn( do kích nhầm hay chuyển mạch)

‒biến tần nguồn dòng có thể làm việc ở chế độ hãm tái sinh

‒ Cồng kềnh khi sự dụng nguồn cung cấp là dc

‒ Không thể sự dụng truyền động cho nhiều động cơ.

‒ Dải điều chỉnh tần số thấp hơn so với của nguồn áp.

• Ưuưđiểm

Ngàyư nay,ư biếnư tầnư giánư tiếpư đượcư sửư dụngư kháư phổư biếnư vìư cóư thểư điềuưchỉnhư tầnư sốư vàư điệnư ápư raư trongư phạmư viư kháư rộngư Hơnư nữaư vớiư sựư ứngưdụngư điềuư khiểnư sốư nhờư kỹư thuậtư viư xửư lýư vàư dùngư vanư lựcư làư cácư loạiưtrasistoưđãưchoưphépưphátưhuyưtốiưđaưcácưưuưđiểmưcủaưbiếnưtầnưloạiưnàyư.Vìưvậyưđaưsốưcácưbiếnưtầnưhiệnưnayưlàưbiếnưtầnưcóưkhâuưtrungưgianưmộtưchiềuư

• Nhượcưđiểmư:ưcơưbảnưcủaưbiếnưtầnưgiánưtiếpưlàưhiệuưsuấtưthấpư(ưvìưquaưhaiưlầnưbiếnưđổiư)ư.ưCôngưsuấtưcũngưnhưưkíchưthướcưcủaưbộưbiếnưđổiưlớnư.Nếuưdùngưvanưthyristoưvẫnưcóưmộtưsốưkhóưkhănưnhấtưđịnhưkhiưgiảiưquyếtưvấnưđềưkhoáưvanư.