Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
2 Biến tần gián tiếp

2 Biến tần gián tiếp

Tải bản đầy đủ - 0trang

213



Hình 5.38 Sơ đồ biến tần gián tiếp nguồn dòng.

Ưu điểm cơ bản của sơ đồ này khi dùng với động cơ khơng đồng bộ là có

khả năng trả năng lượng về lưới. Để lý giải điều này trước hết ta giả thiết bỏ

qua tổn thất trên bộ biến đổi. Khi đó cơng suất ra tải có thể coi gần đúng bằng

cơng suất phía một chiều, Pt = UdId. Do dòng một chiều ln chỉ có một

hướng cố định nên khi động cơ phát huy công suất trên tải ta phải có Ud > 0.

Khi động cơ chuyển sang chế độ máy phát mà dòng một chiều vẫn giữ

nguyên chiều cũ thì bắt buộc Ud < 0, mạch chỉnh lưu chuyển sang chế độ

nghịch lưu phụ thuộc đưa trả năng lượng về phía lưới xoay chiều. Điều này

xảy ra một cách tự nhiên do tác dụng của mạch vòng dòng điện phía đầu vào

biến tần. Biến tần nguồn dòng cũng khơng sợ chế độ ngắn mạch vì dòng một

chiều ln được giữ khơng đổi.

Nhược điểm của biến tần nguồn dòng là hệ số công suất thấp và phụ

thuộc vào phụ tải. Với công suất nhỏ sơ đồ này kém hiệu quả vì kích thước

cồng kềnh nhưng với cơng suất lớn hơn 100 kW thì biến tần nguồn dòng có

thể là một giải pháp thích hợp.

4.2.2 Biến tần nguồn áp với nguồn một chiều đầu vào có điều chỉnh

Biến tần nguồn áp loại này dùng nghịch lưu nguồn áp với đầu vào một

chiều điều khiển được. Điện áp phía một chiều có thể điều chỉnh được nhờ

chỉnh lưu tiristo, như sơ đồ trên hình 5.39 , hoặc chỉnh lưu điơt có bộ biến đổi

xung áp một chiều, như sơ đồ trên hình 5.40 .



214



Hình 5.39 Biến tần nguồn áp với phần một chiều dùng chỉnh lưu tiristo.



Hình 5.40 Biến tần nguồn áp với phần một chiều dùng chỉnh lưu điôt và bộ

biến đổi xung áp một chiều.

Điện áp ra nghịch lưu có dạng bậc thang chữ nhật, biên độ thay đổi nhờ

điều chỉnh điện áp phía một chiều. Hình dạng và giá trị điện áp ra không đổi,

không phụ thuộc phụ tải, nhưng có độ méo phi tuyến lớn. Sơ đồ hình 5.39 có

hệ số cơng suất thấp, tụ một chiều phải có giá trị lớn để san bằng điện áp

chỉnh lưu. Sơ đồ hình 5.40 có nhược điểm là qua nhiều khâu biến đổi, tổn

thất lớn. Các sơ đồ này chỉ ý nghĩa truyền thống khi phía nghịch lưu chưa có

được những van tác động nhanh để áp dụng biến điệu bề rộng xung.

4.2.3 Biến tần biến điệu bề rộng xung PWM

Biến tần nguồn áp biến điệu bề rộng xung là dạng được ứng dụng phổ

biến nhất hiện nay. Sơ đồ dùng chỉnh lưu điôt đầu vào nên hệ số công suất

cao. Với công suất nhỏ phần nghịch lưu dùng MOSFET, với cơng suất trung

bình và lớn dùng IGBT, cơng suất rất lớn dùng GTO. Như sơ đồ trên hình

5.41 , toàn bộ phần mạch lực, gồm cả chỉnh lưu điơt và nghịch lưu IGBT có

thể được chế tạo dưới dạng module với kích thước nhỏ gọn. Vì chỉnh lưu đầu

vào dùng điơt nên sơ đồ khơng có khả năng trao đổi công suất với lưới. Trong

những ứng dụng khi phía tải xoay chiều yêu cầu trả năng lượng về nguồn,

điện áp trên tụ một chiều có thể tăng lên quá lớn. Sơ đồ phải trang bị thêm bộ



215



phận băm xung áp phía một chiều dùng IGBT V7, xả năng lượng của tụ trên

điện trở công suất Rbr (V7 và Rbr gọi là mạch hãm - braking chopper). Trên

module công suất có thể có cả IGBT V7, còn điện trở R br được tính tốn tuỳ

theo nhu cầu và lắp thêm ở ngồi.



Hình 5.41 Biến tần nguồn áp biến điệu bề rộng xung.

IGBT được sử dụng trong các biến tần công suất đến 300 kW, điện áp

lưới đầu vào đến 690 V. Tần số băm xung của PWM thay đổi từ 2 kHz đến 10

kHz. Cơng suất càng lớn thì tần số băm xung càng phải chọn thấp để giảm tổn

hao do q trình đóng cắt trên van.

GTO được sử dụng ở dải công suất lớn, trên 300 kW, điện áp lưới đến 690

V, tần số băm xung cỡ 1 kHz.

Điện áp ở đầu ra của biến tần là những xung áp có độ rộng thay đổi theo

phương pháp biến điệu bề rộng xung, chứa chủ yếu là thành phần sóng hài cơ

bản. Trên những phụ tải mang tính cảm, như cuộn dây của động cơ xoay

chiều, điện áp này tạo nên dòng điện rất gần hình sin. Tuy vậy, những xung áp

có độ rộng ngắn có giá trị dU/dt lớn có thể gây hỏng cách điện của các động

cơ. Đây là điều cần lưu ý, nhất là với những động cơ công suất lớn khi thành

phần điện trở thuần của cuộn dây rất nhỏ. Trong những trường hợp cần thiết

có thể phải dùng những mạch lọc LC đơn giản, kích thước nhỏ để tạo ra điện

áp hình sin tuyệt đối.

Vì sử dụng chỉnh lưu khơng điều khiển phía đầu vào nên hệ số công suất

của sơ đồ cao, không phụ thuộc vào phụ tải. Tuy nhiên ở thời điểm đóng điện

ban đầu, dòng nạp cho tụ một chiều có thể có giá trị q lớn, làm hỏng các

điơt đầu vào. Dòng nạp cho tụ lúc khởi động phải được hạn chế, bằng một

trong các phương pháp như trình bày trên hình 5.42 .



216



Hình 5.42 Các biện pháp hạn chế dòng nạp cho tụ một chiều lúc khởi động.

(a) Dùng điện trở nối tiếp với tụ; (b) Dùng điện trở nối tiếp với mạch xoay

chiều đầu vào; (c) Dùng cầu chỉnh lưu bán điều khiển; (d) Dùng cầu chỉnh

lưu tiristo.

Các biện pháp trên hình 5.42 được áp dụng cho các dải công suất từ nhỏ

đến lớn theo thứ tự từ (a) đến (d). Với công suất rất lớn việc dùng tiếp điểm

công-tăc-tơ để loại bỏ điện trở khởi động không thể áp dụng được mà phải

dùng đến các mạch không tiếp điểm dùng tiristo. Sau khi khởi động xong các

cầu chỉnh lưu sẽ làm việc ở góc điều khiển bằng 0, giống như cầu điôt để đảm

bảo hệ số công suất của sơ đồ.

4.3 Biến tần trực tiếp

4.3.1 Nguyên lý biến tần trực tiếp

Sơ đồ cơ bản của biến tần trực tiếp cho trên hình 5.43 . Sơ đồ gồm ba pha

điện áp ra. Mỗi pha đầu ra, về nguyên tắc, chính là đầu ra của một chỉnh lưu

có đảo chiều. Mối sơ đồ chỉnh lưu có đảo chiều có thể điều khiển chung

hoặc điều khiển riêng. Phương pháp điều khiển riêng cho phép loại bỏ cuộn

kháng cân bằng là một kỹ thuật tiên tiến thường được áp dụng ngày nay.

Nguyên lý điều khiển và dạng điện áp ra một pha của biến tần trực tiếp trên

hình 5.43 được mơ tả trên hình 5.44



217



Hình 5.43 Sơ đồ nguyên lý biến tần trực tiếp.



Hình 5.44 Dạng điện áp ra một pha của biến tần trực tiếp.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 Biến tần gián tiếp

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×