Sơ đồ Và Mạch điều Khiển Của Các Bộ Biến Tần Gián Tiếp - Tài Liệu Text

Tải bản đầy đủ (.pptx) (21 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Kỹ Thuật - Công Nghệ
>>
3. Điện - Điện tử

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 điệnĐỀ TÀI: SƠ ĐỒ VÀ MẠCH ĐiỀU KHIỂN CỦA CÁC BỘ BiẾN TẦN GIÁN TiẾPI. B bi n t n gián ti pộ ế ầ ế1/ Khái niệmBộ 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 bảnThiết 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 tiếp3/Biến tần áp: a>Biến tần áp dùng ThyristorNhóm 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 ThyristorKết quả điện áp dây đầu ra đưa vào động cơ có dạng như sau:Điện áp đầu ra bộ biến tần gián tiếpBằng 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 ụlà 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 TransitorVề 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 lýDòng 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 phaTa 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