Gần đây mọi người thường thấy máy điều hòa không khí biến tần và tủ lạnh biến tần ở nhà và văn phòng. Thiết bị biến tần được bày bán rộng rãi trong các trung tâm thương mại và cửa hàng trực tuyến. Khách hàng mua chúng vì chúng được biết là tiết kiệm năng lượng. Nhưng đại diện bán hàng và thậm chí cả người quảng cáo không giải thích cách thức hoạt động của biến tần.
Vậy biến tần là gì?
Đặc điểm và các loại biến tần
Những điểm chính trong việc thay đổi tốc độ
Làm thế nào để một bộ truyền động xoay chiều thay đổi tốc độ của động cơ?
Để thay đổi tốc độ động cơ, tức là số vòng quay, AC Drive làm cho tần số (Hz) của động cơ thay đổi. Giá trị tần số càng cao, động cơ sẽ quay càng nhanh và giá trị tần số càng thấp, động cơ sẽ quay chậm hơn.
Bộ truyền động AC cho phép vận hành tốc độ thay đổi bằng cách thay đổi tần số.
Cơ chế chuyển đổi công suất và công suất của bán dẫn
Nhân tiện, biến tần( AC Drives) đã có tác dụng gì để tạo ra một loạt các tần số từ nguồn cấp điện?
Mạch chuyển đổi công suất của Bộ truyền động xoay chiều bao gồm:
1) Mạch chỉnh lưu
2) Mạch trung gian
3) Mạch chuyển đổi nghịch đảo.
Bộ điều khiển AC chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều bằng mạch chỉnh lưu và nó làm phẳng điện áp một chiều bằng mạch trung gian một chiều. Sau đó, điện áp một chiều làm mịn được chuyển đổi thành điện áp xoay chiều tùy ý cũng như tần số bằng mạch chuyển đổi ngược và được áp dụng cho động cơ. Việc chuyển đổi công suất như vậy đạt được bằng cách chuyển đổi tốc độ cao của các bóng bán dẫn công suất, là các thiết bị bán dẫn. Tần số đầu ra khác nhau do sự khác biệt trong điều khiển chuyển mạch.
Phương pháp chuyển đổi nguồn PAM và PWM
Phương pháp PAM (điều chế biên độ xung) và phương pháp PWM (điều chế độ rộng xung) thường được áp dụng cho phương pháp chuyển đổi công suất của các ổ đĩa xoay chiều.
PAM điều khiển để thay đổi cường độ của tần số. Nó tương đối cho phép chuyển đổi với tần số chuyển đổi thấp và được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm gia dụng như máy điều hòa không khí.
Nó có thể được bật / tắt ngay lập tức và chuyển đổi sang AC ba pha, dựa trên mô hình chuyển mạch quy định (tần số và điện áp có hướng), vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp đòi hỏi nhiều loại biến tần.
Hệ thống Kiểm soát Truyền động AC; Điều khiển V/f và Điều khiển Vector
Có nhiều loại máy và nhiều chuyển động khác nhau. Sau đó, các đầu ra tần số từ Ổ đĩa xoay chiều được điều khiển như thế nào và thực hiện quay động cơ phù hợp cho từng máy như thế nào?
Các phương pháp điều khiển tiêu chuẩn cho các Ổ AC đa năng được tách ra với điều khiển V / f và điều khiển vectơ. Điều khiển V / f là để ổn định tỷ lệ của điện áp (V) và tần số (f) từ Bộ truyền động AC. Ví dụ, trong trường hợp của một Ổ AC có điện áp nguồn 200V, nó sẽ xuất ra 200V ở 60Hz và 100V ở 30Hz. Bởi vì nó có thể sử dụng mẫu tần số và điện áp V / f xác định, ổ đĩa đơn có thể quay nhiều động cơ đồng thời.
Mặt khác, điều khiển vectơ có nghĩa là để tách 1) dòng điện mômen mà dòng điện trở thành mômen, và 2) dòng điện kích thích tạo ra từ trường trong rôto giữa các dòng điện chạy đến động cơ và điều khiển hướng của dòng điện động cơ với phép tính vectơ. Do có thể cung cấp dòng điện phù hợp với đặc tính của động cơ, nên nó cho phép thực hiện hoạt động chính xác với ít lỗi hơn.
“Trượt” được yêu cầu để quay động cơ ngược chiều(Induction Motor)
Làm thế nào để bạn sử dụng điều khiển V / f và điều khiển vector riêng biệt? Trước khi giải thích các tính năng của điều khiển AC Drive, chúng ta hãy chuyển sang phần giải thích ngắn gọn về “trượt” của động cơ. Chuyển động quay của động cơ một chiều đòi hỏi một thứ gọi là “trượt”. “Độ trượt” là độ trễ của tần số quay của “rôto” so với tần số quay của “stato”. Tốc độ quay của động cơ cảm ứng sử dụng lực điện từ được tạo ra giữa stato và rôto, do đó mômen xoắn chỉ có thể tạo ra với “độ trượt” này. Tải động cơ càng lớn thì “độ trượt” càng lớn và độ trễ tốc độ quay càng lớn.
Trong điều khiển véc tơ, trạng thái “trượt” được tính toán theo thời gian thực và được thêm vào động cơ, để tốc độ quay của động cơ có thể được điều khiển tốc độ không đổi mà không thay đổi theo kích thước của tải. Ví dụ về trường hợp băng tải dưới đây cho thấy điều khiển V / f gây ra sự thay đổi tốc độ băng tải tùy thuộc vào việc có tải hay không. Kiểm soát véc tơ cho phép kiểm soát tốc độ không đổi bất kể trọng lượng của gói hàng.
Các tính năng và ứng dụng từ quan điểm hiệu suất điều khiển
Hiệu suất điều khiển AC Drive có thể được xác định từ các chỉ số như mô-men xoắn tốc độ thấp, phạm vi điều khiển tốc độ và độ chính xác của điều khiển tốc độ. Trong hoạt động ở tốc độ thấp, khi tải tăng lên, độ “trượt” cũng tăng và tốc độ động cơ giảm.
Trong điều khiển V / f, động cơ dừng trong một số trường hợp. Với điều khiển vector, mô-men xoắn lớn có thể được tạo ra, cho phép hoạt động mà không cần dừng lại ngay cả ở tốc độ thấp. Về phạm vi điều khiển tốc độ và độ chính xác của điều khiển tốc độ, điều khiển vectơ có thể đạt được hoạt động tốc độ thay đổi với phạm vi điều khiển rộng hơn và ít lỗi hơn điều khiển V / f, vì các đặc tính của động cơ có thể được tối đa hóa bằng cách tính toán vectơ của dòng động cơ.
Tuy nhiên, các thông số động cơ phải được thiết lập để phù hợp với đặc tính của động cơ. Không thể quay nhiều động cơ cùng một lúc.
(Sẽ post tiếp về những ứng dụng của biến tần vào lĩnh vực sản xuất công nghiệp vào dịp khác)