Nhắc đến biến tần chắc hẳn không còn xa lạ với các bạn , nhưng cụ thể biến tần là gì , ứng dụng cụ thể của nó ra sao không hẳn chúng ta đã biết hết . Bài viết sau Techway Việt Nam sẽ tóm tắt sơ lược một số kiến thức cơ bản về biến tần
Những kiến thức cơ bản về biến tần
Biến tần Variable Frequency Drive (AC Drive) hoặc Inverter 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 một cách vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí thông thường sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự .
Nguyên lý làm việc của biến tần
Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều .
Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96.
Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).
Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.
Biến tần được sử dụng hầu hết trên thị trường hiện nay là loại biến tần nguồn áp
Cấu trúc cơ bản của biến tần nguồn áp
Cấu trúc mạch gồm các khối sau :
Bộ chỉnh lưu gồm 6 diode công suất mắc theo dạng mạch cầu 3 pha có nhiệm vụ chỉnh lưu nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện 1 chiều .
Mạch trung gian gồm có tụ điện một chiều Cf có điện dung lớn ( khoảng vài ngàn µF) đấu ngõ vào của bộ nghịch lưu giúp cho mạch trung gian hoạt động như một nguồn áp.
Cuộn kháng Lf có tác dụng nắn dòng chỉnh lưu. Công tắc bán dẫn S có nhiệm vụ đóng mạch xả điện áp trên tụ điện qua một điện trở hãm RH mắc song song với tụ điện khi biến tần hoạt động ở chế độ hãm.
Bộ nghịch lưu gồm 6 công tắc bán dẫn loại IGBT hoặc Mosfet kênh N (đối với biến tần công suất nhỏ thì 6 công tắc bán dẫn này sẽ được đúc chung một khối gọi là modul công suất). Bộ nghịch lưu có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện một chiều thành nguồn điện xoay chiều ba pha có tần số thay đồi.
Khối xử lí thường sử dụng loại vi điều khiển hoặc vi xử lí sau khi nhận được tín hiệu hồi tiếp dòng điện và điện áp ngõ ra của biến tần khối xử lí sẽ tính toán và xuất ra chùm xung kích đưa đến khối Driver opto
Khối Driver opto có nhiệm vụ cách ly giữa phần điều khiển và công suất, điều khiển công tắc bán dẫn ở phần nghịch lưu của biến tần sau khi nhận được tín hiệu xung kích từ khối xử lí đưa tới.
Ưu điểm của biến tần khi sử dụng để điều khiển động cơ
- Với đặc tính khởi động mềm của biến tần nó cho phép khống chế dòng khởi động không vượt quá dòng định mức của động cơ, do đó tránh sụt áp và tiết kiệm điện khi khởi động.
- Biến tần điều chỉnh tốc độ động cơ cho phù hợp với yêu cầu tải thực tế, tối ưu được việc sử dụng điện năng
- Khi sử dụng biến tần trong các dây chuyền sản xuất có thể tiết kiệm được 30 – 50%
- năng lượng điện.
- Biến tần có đầy đủ các chức năng bảo vệ như :bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá áp, bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ mất pha , lệch pha trên động cơ, bảo vệ mất pha nguồn… giúp tăng tuổi thọ động cơ.
Những lưu ý khi sử dụng biến tần+ Hiện nay trên thi trường có hai dòng sản phẩm biến tần sử dụng hai phương pháp điều khiển khác nhau
– Biến tần sử dụng phương pháp điều khiển V/f loại này phù hợp với các ứng dụng cho bơm và quạt gió hoặc các loại tải khác có các yêu cầu moment khởi động không lớn và ít làm việc ở vùng tốc độ thấp như băng tải, thang cuốn, máy đóng gói, các loại máy ép nhựa …
– Biến tần sử dụng phương pháp điều chế vector không gian (Space Vector Modulation) với chế độ điều khiển ( Sensorless vector ) hoặc ( Vector Control With Encoder Feedback ) được sử dụng cho tải có yêu cầu moment khởi động lớn và điều kiện đóng cắt liên tục, hay phải thường xuyên làm việc ở vùng tốc độ thấp như máy công cụ như : cầu trục, cần trục nâng hạ trong công nghiệp, thang máy…Các bạn có thể tham khảo một số dòng biến tần của chúng tôi tại đây