CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BIẾN TẦN

Nghiên cứu biến tần VAT300 điều khiển động cơ



NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG



1.2



Các loại biến tần nói chung đều hoạt động trên nguyên tắc sau:



Hình 1.2: Nguyên lý hoạt động của biến tần.



Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay

chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được.

Nguyên lý hoạt động của biến tần: Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều một pha hay ba

pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn một chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực

hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nguồn một chiều tạo nên cách ly giữa dòng

điện xoay chiều ngõ vào với dòng điện xoay chiều ngõ ra. Điện áp một chiều này được

biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều ba pha đối xứng. Công đoạn này được

thực hiện thông qua các IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor: Transistor lưỡng cực có

cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM: Pulse Width Modulation).

Nhờ vậy, hệ số công suất cosφ của hệ biến tần đều không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít

nhất là 0,96. Với sự tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn công suất hiện

nay, tần số của xung PWM hay tần số sống mang ngày càng lớn và tốc độ đáp ứng của các

IGBT không ngừng tăng cao. Điều này tạo ra điện áp xoay chiều đầu ra của biến tần càng

gần với sóng điện áp hình Sin hơn, nhờ vậy tiếng ồn và tổn thất trên lõi sắt của động cơ

được giảm đi.



CÁC CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN THÔNG DỤNG CỦA BIẾN TẦN



1.3



Biến tần thường được sử dụng để điều khiển động cơ theo các chế độ thông dụng

sau:

-



Chế độ điều khiển V/f: Điều khiển tỷ số điện áp so với tần số theo hằng số.



Trang 7



Nghiên cứu biến tần VAT300 điều khiển động cơ

-



Chế độ điều khiển Vector: Trong chế độ này các vector dòng điện và điện áp ở ngõ ra của

biến tần sẽ được điều khiển bởi bộ xử lý của biến tần thông qua việc đóng cắt các công tắc

bán dẫn IGBT.



1.4



ƯU ĐIỂM VIỆC SỬ DỤNG BIẾN TẦN

Bộ biến tần làm việc theo nguyên tắc thay đổi tần số (cùng với thay đổi điện áp)

nên luôn đảm bảo momen đủ lớn để khởi động. Trong khi đó, dòng điện đưa vào động cơ

không tăng, do phối hợp giữa điện áp và tần số để giữ cho từ thông sinh đủ mômen. Dòng

khởi động lớn nhất của hệ truyền động biến tần chỉ bằng dòng định mức. Chính vì vậy,

lưới điện không bị sụt áp khi khởi động động cơ, đảm bảo các ứng dụng khác không bị

ảnh hưởng.

Do quá trình khởi động được mềm hoá nên các chi tiết cơ khí của hệ truyền động

như băng tải, các khớp nối, các vòng bi, ổ đỡ trong hệ thống sẽ ít bị mòn hay gẫy vỡ. Các

chi tiết vòng đệm, các đồng hồ áp lực hay lưu lượng… đặt trên đường ống dẫn sẽ được

đảm bảo tuổi thọ cao. Vì vậy, chi phí cho bảo trì bảo dưỡng hệ thống giảm đáng kể.

Hệ số công suất cos(φ) thấp nhất là 0,96 nhờ vào việc điều khiển đóng cắt các công

tắc bán dẫn IGBT tại các thời điểm thích hợp bằng xung PWM. Điều này đảm bảo cho

lưới điện có hiệu suất sử dụng cao và giảm chi phí cho hệ thống bù công suất phản kháng.

Đảm bảo chế độ điều khiển liên tục, phù hợp tuyệt đối với đòi hỏi của công nghệ về

lưu lượng và áp suất. Điều này làm tăng chất lượng của hệ thống.

Tạo khả năng tự động hoá hệ thống nhờ bộ PID tích hợp sẵn bên trong dùng cho

điều khiển vòng kín. Cổng giao tiếp RS485 có sẵn trên bộ biến tần tạo khả năng ghép nối

và điều khiển hệ truyền động từ xa dễ dàng.



Trang 8



Nghiên cứu biến tần VAT300 điều khiển động cơ



CHƯƠNG 2

BIẾN TẦN VAT 300

2.1



TỒNG QUAN VỀ BIẾN TẦN VAT 300

Biến tần VAT là sản phẩm của tập đoàn GE (General Electric). Các dòng biến tần

hạ thế VAT của GE gồm có: VAT20, VAT200, VAT300. Trong đó, VAT300 là dòng biến

tần có công suất lớn nhất. Các loại biến tần VAT của GE được trình bài ở hình 2.1 bên

dưới.



a)



Biến tần VAT20



b) Biến tần VAT200



c) Biến tần VAT300

Hình 2.1: Các loại biến tần họ VAT



Trang 9



Nghiên cứu biến tần VAT300 điều khiển động cơ



Hình 2.2: Các thành phần của biến tần VAT300



Hình 2.3: Nhãn của biến tần VAT300



Giải thích các ký tự trong tên biến tần VAT 300



Trang 10