Giáo trình Thí nghiệm điện tử công suất

+15V +16V +17V +18V +19V +20V vo d/ Cấp vi=+18V, Đo vo khi thay đổi I (bằng cách thay đổi RL L) RL R1(100Ω) R2(50Ω) R3(100/3Ω) R4(25Ω) IL vo Vẽ đồ thị vo=f(I ). Nhận xét. L e/ Không mắc tụ C vào mạch, quan sát sóng dư ngõ ra. Lập lại thí nghiệm. Khi mắc tụ C vào mạch. Nhận xét và giải thích. f/ Giả sử không mắc Co vào mạch, vo bị ảnh hưởng gì? Giải thích? Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 48 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 6: Ổn áp một chiều 6.3.2. Ổn áp ngắt mở: Mạch thực hành hình 6.7 Ghi chú quan trọng: * Trong mạch có 2 mass, một mass điện và 1 mass máy. Sinh viên khi làm thực tập phải thật cẩn thận, tránh bị điện giật. * Trong bài thực tập dùng SCR và E-MOSTFET kênh N với sơ đồ chân như sau: SCR K794 G D S +300V 7 8 5 9 B1 100μF/ 100V + - RL1 47 K /2 W 27 2/ 1K B2 + - RL2 10 11 13 15 4 3 2 1 5 6 7 8 + - .001 1KΩ 47Ω 47K .3 3Ω /2 W K794 47K/2W 47K/2W 100Ω 3 27 2/ 1K .1 1KΩ Vz=18V 1 100μF/ 25V + - 1MΩ 100p .22 100K 3.3K .K A 38 42 out Vcc 18K 5K 47Ω 22K .0022 47Ω .1 220VAC + - C1 + - + - Hình 6.7 Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 49 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 6: Ổn áp một chiều 6.3.2.1. Vi mạch KA3842 có sơ đồ chân: 7 Vcc 5 RT/C IC KA3842 là IC dao động điều khiển mạch nguồn Switching được sử dụng rất nhiều trong các mạch nguồn monitor máy tính. IC này hoạt động theo kiểu biến điệu độ rộng xung (pulse width modulation). IC có khả năng tạo nguồn chuẩn Vref=+5V tại chân 8, mạch so sánh cảm nhận về điện áp để khoá mạch biến điệu độ rộng xung bên trong. Chân 4 mắc R, C định tần số dao động, xung biến điệu độ rộng được thực hiện bởi mạch FF RS cấp cho mạch khuếch đại Push-Pull thông qua cổng OR. Khi mở máy, chân 7 được cấp nguồn từ điện thế 300V để khởi động mạch, sau đó điện thế cảm ứng lấy từ cuộn 1-3 sẽ đuợc chỉnh lưu để cấp nguồn ổn định cho IC3842. Cuộn 1-3 còn được dùng để lấy mẫu ngõ ra để đưa về mạch so sánh (chân 1-2). Zener 18V và SCR giữ vai trò bảo vệ khi điện áp vượt quá cao. 6.3.2.2. Sinh viên khảo sát mạch và thực hiện các công việc sau: 1. Để hở công suất nguồn, khảo sát IC3842 a/ Đo điện áp DC chân 7 khi mạch hoạt động ổn định. Lúc này zener 18V và SCR dẫn hay ngưng? T 29V 5V SET Vref RESET 8 INTERNAL BIAS LOGIC 2 1 3 4 GND Vref VFB Comp CS Sense UVLO 7 PWRVC 6 out 5 PWR GND OSCILLATOR 22V + - T> R S 1/3 C.S Comp ½ Vref ERROR Amp 1V Hình 6.8 Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 50 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 6: Ổn áp một chiều b/ Đo điện áp DC tại chân 2. Điện áp này dùng làm gì? Có thay đổi theo điện áp ngõ ra B1 và B2 không? Tại sao? c/ Quan sát và vẽ lại dạng sóng chân số 4 d/ Quan sát và vẽ lại dạng sóng tại ngõ ra (chân 6). Chỉnh biến trở 5K, dạng sóng ngõ ra thay đổi như thế nào? 2. Nối công suất nguồn vào mạch 2 7.4a/ Đo B1 khi RL = KΩ b/ Thay đổi RL bằng cách không nối rồi nối lần lượt JP1, JP2, JP3, đo B1, lập bảng: RL(KΩ) B1 IL = LR B1 3 7.4 4 7.4 5 7.4 2 7.4 Vẽ đồ thị B1 theo I . Nhận xét? L c/ Đo B1, chỉnh VR=5K. Nhận xét và cho biết chức năng của V . R 6.4. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM: 1) 01 mạch ổn áp tuyến tính (board nhỏ). 2) 01 mạch ổn áp ngắt mở (boad lớn). 3) 01 VOM. 4) 01 ocilloscope 6.5. TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1]. Giáo trình THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT – Bộ Môn Viễn Thông & Kỹ thuật Điều khiển - Khoa công Nghệ Thông Tin & Truyền thông – ĐHCT - 2001. [2]. Các bài giảng và giáo trình ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT – Bộ Môn Viễn Thông & Kỹ thuật Điều khiển - Khoa công Nghệ Thông Tin & Truyền thông – ĐHCT. [3]. NGUYỄN VĂN NHỜ - GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT I – NXB Đại học Quốc gia TP HCM – 2002. [4]. TRƯƠNG VĂN TÁM - MẠCH ĐIỆN TỬ – Giáo trình – Bộ Môn Viễn Thông & Kỹ thuật Điều khiển - Khoa công Nghệ Thông Tin & Truyền thông – ĐHCT – 2001. [5]. CYRIL W. LANDER – POWERS ELETRONICS –McGraw-Hill, London – 1987. [6]. Zainal Salam – POWER ELECTRONICS AND DRIVES – Version 3 – UTM.JB – 2003 [7]. Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 51 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 7: Điều khiển công suất AC BÀI 7: ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT AC 7.1. MỤC ĐÍCH: - Biết cách dùng Triac để điều khiển công suất tiêu thụ trên tải AC. - Nắm được nguyên tắc tạo xung kích Triac và mối quan hệ giữa góc mở α với công suất tiêu thụ trên tải. 7.2. SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT: - Triac là một linh kiện điều khiển không thể kích ngắt. Công dụng quan trọng của nó là điều khiển công suất AC trên tải. Trong trường hợp này Triac đóng vai trò như một khóa điện tử. Sơ đồ mạch điều khiển công suất AC như hình 7.1 : Mạch tạo xung kích VS VG IG A2 A1 VD Tải VL G Hình 7.1 VS IG VL t t t α Hình 7.2 Vì Triac dẫn cả 2 chiều nên chỉ có 2 trạng thái dẫn và khóa. Triac được kích đóng (dẫn) bằng dòng điện IG và để đưa Triac từ trạng thái dẫn sang trạng thái khóa phải có 2 điều kiện là : I =0 và điện áp nguồn đổi chiều. G Triac có thể được kích đóng trong 4 trường hợp sau : a/. VD>0, VG>0, I >0 G b/. V >0, V <0, ID G G<0 c/. VD0, I >0 G <0, V <0, Id/. VD G G<0 Triac ít nhạy cảm nhất trong trường hợp c/. Với VS là nguồn điện xoay chiều hình sin, công suất tiêu thụ phụ thuộc vào góc mở α (hay góc trễ). Dạng sóng của điện áp nguồn V , dòng điện kích đóng IS G (hoặc điện áp V được vẽ trong hình 7.2. ), điện áp trên tải VG L Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 52 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 7: Điều khiển công suất AC - Sơ đồ mạch điều khiển công suất AC dùng Triac được trình bày trong hình 7.3 ở cuối bài thí nghiệm này. Lưu ý rằng, để xác định góc trễ và xung kích xuất hiện đúng thời điểm, mạch tạo xung kích cần phải có thông tin về pha của điện áp nguồn. =V- Trường hợp điện áp nguồn có dạng sin : VS Msinωt= V2 Ssinθ. Với VM : giá trị cực đại,V : giá trị hiệu dụng,θ=ωt=2πft S Điện áp hiệu dụng trên tải là : ∫παπ 222 2VL=[ VS sin2θdθ ]1/2 2 2sin α π 1Hay: VL=VS[ (π-α+ )]1/2 Ta thấy, khi α biến thiên từ 0->π thì VL biến thiên từ VS->0. Điều này chứng tỏ công suất tiêu thụ trên tải phụ thuộc vào α. 7.3. CÂU HỎI VÀ THỰC HÀNH A. Câu hỏi lý thuyết : 1/. Từ sơ đồ mạch tạo xung kích và mạch công suất hình 7.3 hãy cho biết chức năng của các linh kiện sau đây: U2, U3, U4, U5, D3, D4, D5, Q1, Q2, Q3, C3, C6 và R8 (VR 5K). 2/. Thông tin về pha của điện áp nguồn được lấy và xử lý như thế nào? Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 53 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 7: Điều khiển công suất AC B. Câu hỏi thực hành : 1. Mắc tải R (bóng đèn) vào mạch điều khiển công suất AC, lấy điểm đất (mass) chung, dùng oscilloscope xem và vẽ lại dạng sóng tại các điểm : TP0, TP1, TP2, TP3, TP4, TP5, TP6, TP7 (tất cả cùng một thang thời gian). Trong đó, TP5 được vẽ trên cùng một đồ thị với TP2 và TP5 cũng được vẽ trên cùng một đồ thị với TP3 (các thang giá trị của các đồ thị được vẽ như hình 7.4 ), so sánh và nhận xét. - So sánh dạng sóng ở TP0 với TP2 và Tp4, từ đó suy ra Q2 và U3 tạo xung kích đóng trong bán kỳ nào? - So sánh dạng sóng ở TP0 với TP3 và TP6, từ đó suy ra Q3 và U4 tạo xung kích đóng trong bán kỳ nào? Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 54 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 7: Điều khiển công suất AC TP1 t TP3 TP5 t TP9 t TP7 t TP6 t TP2 TP5 t Hình 7.4 2. Với tải R, dùng Oscilloscope quan sát điện áp trên tải, ước lượng góc mở, đo điện áp hiệu dụng (hoặc dòng điện hiệu dụng) trên tải, lập bảng 1, nhận xét và so sánh với lý thuyết. L L R VP 2 = α VL 00 300 600 900 1200 1500 1800 Hình 7.5 Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 55 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 7: Điều khiển công suất AC 3. Mắc tải R_L vào mạch điều khiển công suất AC, dùng oscilloscope xem và vẽ lại dạng sóng điện áp trên tải, so sánh với trường hợp tải trở, giải thích. là điện áp giữa 2 đầu R) . Nhận xét. 4. Với tải R_L, lặp lại câu 2 (chú ý: VL 7.4. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM: 1) 01 board thí nghiệm (board lớn). 2) 01 tải R-L. 3) 01 tải motor. 4) 01 oscilloscope. 5) 01 VOM. 7.5. TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1]. Giáo trình THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT – Bộ Môn Viễn Thông & Kỹ thuật Điều khiển - Khoa công Nghệ Thông Tin & Truyền thông – ĐHCT - 2001. [2]. Các bài giảng và giáo trình ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT – Bộ Môn Viễn Thông & Kỹ thuật Điều khiển - Khoa công Nghệ Thông Tin & Truyền thông – ĐHCT. [3]. NGUYỄN VĂN NHỜ - GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT I – NXB Đại học Quốc gia TP HCM – 2002. [4]. TRƯƠNG VĂN TÁM - MẠCH ĐIỆN TỬ – Giáo trình – Bộ Môn Viễn Thông & Kỹ thuật Điều khiển - Khoa công Nghệ Thông Tin & Truyền thông – ĐHCT – 2001. [5]. CYRIL W. LANDER – POWERS ELETRONICS –McGraw-Hill, London – 1987. [6]. Zainal Salam – POWER ELECTRONICS AND DRIVES – Version 3 – UTM.JB – 2003 [7]. Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 56 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 8: Biến tần gián tiếp BÀI 8: BIẾN TẦN GIÁN TIẾP Tham gia thực hiện: KS Trần Lê Trung Chánh 8.1. MỤC ĐÍCH Giúp sinh viên nắm được nguyên tắc hoạt động và một số ứng dụng của bộ biến tần dùng nghịch lưu áp. 8.2. SƠ LƯỢC VỀ LÝ THUYẾT BIẾN TẦN Biến tần dùng để chuyển đổi điện áp hoặc dòng điện xoay chiều ở đầu vào từ một tần số này thành điện áp hoặc dòng điện có một tần số khác ở đầu ra. Biến tần được dùng để điều khiển vận tốc động cơ xoay chiều theo phương pháp điều khiển tần số, theo đó tần số của lưới nguồn sẽ đổi thành tần số biến thiên. Ngoài việc thay đổi tần số còn có sự thay đổi tổng số pha. Từ nguồn lưới 1 pha, thông qua biến tần ta có thể mắc tải là một động cơ ba pha. Bộ biến tần còn được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật nhiệt điện, chẳng hạn như cung cấp năng lượng cho lò cảm ứng. 8.2.1. Phân loại - Phân loại dựa vào tổng số pha ta có: biến tần 1 pha, 3 pha, m pha - Phân loại dựa vào cấu trúc mạch điện và nguyên tắc hoạt động ta có: biến tần gián tiếp dùng nghịch lưu áp, biến tần gián tiếp dùng nghịch lưu dòng và biến tần trực tiếp. Trong bài này ta sẽ khảo sát biến tần gián tiếp dùng nghịch lưu áp. Biến tần trực tiếp sẽ được thực hiện trong bài 9. 8.2.2. Cấu tạo: (Xem sơ đồ nguyên lý hình 8.1) Biến tần gián tiếp gồm có: - Bộ chỉnh lưu : Có chức năng chỉnh điện áp xoay chiều với tần số cố định ở ngõ vào. Bộ chỉnh lưu có nhiều dạng: mạch tia, mạch cầu, 1 pha hoặc 3 pha - Mạch trung gian một chiều : gồm cuộn cảm Lf và tụ Cf dùng để làm phẳng điện áp được chỉnh lưu, tạo ra một nguồn áp cung cấp cho bộ nghịch lưu. - Bộ nghịch lưu: có thể là 1 pha hoặc 3 pha. Quá trình chuyển mạch của bộ nghịch lưu áp thường là quá trình chuyển đổi cưỡng bức. Bộ nghịch lưu có chức năng biến nguồn điện một chiều đã được chỉnh lưu thành nguồn điện xoay chiều mà tần số có thể điều chỉnh được - Mạch tạo xung kích để điều khiển nghịch lưu áp: Các bộ nghịch lưu áp thường được điều khiển theo kỹ thuật điều chế xung (PWM: Pulse With Modulation) và qui tắc kích đóng đối nghịch Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 57 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 8: Biến tần gián tiếp ~ - - ~ Id1 f1 Lf Cf Id2 Ud2 f1 Hình 8.1 Mạch tạo xung kích Mạch chỉnh lưu Mạch nghịch lưu a. Bộ chỉnh lưu và mạch trung gian một chiều: Chỉnh lưu bán kỳ không điều khiển (hình 8.2) • • • • Lf 330μF/400V .01μF/400V AC110/50Hz • • Lf 330μF/400V • • • • • Pha Pha Pha Dây trung hòa (a) (b) Hình 8.2: (a) 1 pha (b) 3 pha Trong bài thí nghiệm này ta sử dụng nguồn điện 1 pha. b. Bộ nghịch lưu áp ƒ Bộ nghịch lưu áp 1 pha: Bộ nghịch lưu áp dùng BJT mắc theo dạng mạch cầu (Hình 8.3.a) có 4 công tắc (BJT) và 4 diode mắc đối song. Xung kích được đưa vào điều khiển bộ nghịch lưu được cách ly bằng biến thế. Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 58 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 8: Biến tần gián tiếp 1N5408 1N5408 • Tải • • - • 1N5408 1N5408 +280VDC• •• (a) C2939 10 C2939 10 C2939 10 C2939 10 Utả i S1, S2 S3, S4 + - (b) Hình 8.3 (a) Bộ nghịch lưu áp 1 pha. (b) Giản đồ kích đóng các công tắc và đồ thị áp tải. Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 59 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 8: Biến tần gián tiếp S1 S3 S5 S2 S6 S4 + - - + U U/2 U/2 S1 S4 S3 S6 S5 S2 U11 U12 U13 • J1 J2 J3 • • Hình 8.4 : Bộ nghịch lưu áp 3 pha 8.2.3. Phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu áp : Các bộ nghịch lưu áp thường được điều khiển dựa theo kỹ thuật điều chế độ rông xung (PWM) và qui tắc kích đóng đối nghịch. Qui tắc kích đóng đối nghịch đảm bảo dạng áp tải được điều khiển tuân theo giản đồ kích công tắc và kỹ thuật điều chế độ rộng xung có tác dụng hạn chế tối đa các ảnh hưởng bất lợi của sóng hài bậc cao xuất hiện ở phía tải. Dựa vào phương pháp thiết lập giản đồ kích đóng các công tắc trong bộ nghịch lưu áp, ta có thể phân biệt các dạng điều chế độ rộng xung khác nhau như sau. a. Phương pháp điều chế độ rộng sin (sin PWM) Giản đồ kích đóng công tắc bộ nghịch lưu dựa trên cở sở so sánh 2 tín hiệu cơ bản : sóng điều chế tần số cao và sóng điều khiển dạng sin. Sóng điều chế có thể ở dạng tam giác. Sóng điều khiển mang thông tin về độ lớn trị hiệu dụng và tần số sóng hài cơ bản của điện áp ở ngõ ra. Trong trường hợp bộ nghịch lưu áp 3 pha, 3 sóng điều khiển của 3 pha phải tạo lệch nhau 1/3 chu kỳ của nó. b. Phương pháp điều chế độ rộng xung vuông (Square PWM) Sóng điều khiển có dạng chữ nhật, có chu kỳ không đổi trong mổi nữa chu kỳ. Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 60 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 8: Biến tần gián tiếp c. Phương pháp điều chế độ rộng xung tối ưu (Optimum PWM) Ảnh hưởng của một số sóng hài bật thấp chứa trong điệnn áp ra có thể được khử bỏ bằng phương pháp điều chế độ rộng xung tối ưu. Giản đồ kích đóng các công tắc được thiết lập trên cơ sở phân tích hàm tối ưu theo các biến là góc kích đóng các linh kiện. d. Phương pháp điều chế theo dòng điện Giản đồ kích đóng các công tắc được xác định trên cơ sở so sánh dòng điện yêu cầu của tải và dòng điện đo được. e. Phương pháp điều rộng Còn gọi là phương pháp điều chế độ rộng xung đơn, là trường hợp đặt biệt của phương pháp điều chế độ rộng xung. Trong mổi nữa chu kỳ, áp ra chỉ có một xung điện áp. Độ lớn điện áp cho tải được điều khiển bằng cách thay đổi độ rộng xung điện áp. Phương pháp này chỉ áp dụng điều khiển bộ nghịch lưu áp 1 pha. f. Phương pháp điều khiển theo biên độ Gọi tắc là phương pháp điều biên. Phương pháp này đồi hỏi điện áp nguồn điều khiển được. Các công tắc trong cặp công tắc cùng pha được kích đóng với thời gian bằng nhau và bằng một nữa chu kỳ áp ra. Bộ nghịch lưu áp ba pha điều khiển theo biên độ còn gọi là bộ nghịch lưu 6 bước (six-step voltage inverter) Trong bài này sử dụng vi điều khiển 89C51 để tạo xung điều khiển, nó được lập trình cung cấp 3 tín hiệu điều khiển lệch pha 1200 ở 3 port P3.0, P3.1 và P3.2 và có thể chọn một trong 3 tần số 40Hz, 50Hz, 100Hz cho dòng điện ra trên tải. Sơ đồ chi tiết của bộ biến tần trong bài thí này được được in kèm theo board mạch thí nghiệm. 8.2.4. Giới thiệu về biên tần SIEMENS G110 a. Giới thiệu chung - Sinamics G110 là biến tần cho phép thay đổi tần số như mong muốn để điều khiển động cơ AC 3 pha. Hiện dòng sản phẩm có nhiều model với công suất từ 120W đến 3KW. Model sử dụng trong bài thí nghiệm có công suất 2.2KW. - Biến tần G110 là một hệ vi xử lý và điều khiển dùng công nghệ IGBT ( Isolated Gate Bipolar Transistor). Sản phẩm có độ tin cậy cao và linh hoạt trong các ứng dụng. Việc sử dụng phương pháp biến điệu độ rộng xung đặc biệt, với tần số xung có thể lựa chọn cho phép motor hoat động thật yên tĩnh và nhẹ nhàng. Bên cạnh đó, với các tính năng bảo vệ toàn diện giúp bảo vệ an toàn cho chính biến tần G110 và motor kết nối khi sử dụng. - G110 có thể sử dụng theo hai phương thức điều khiển: + Điều khiển Analog – dùng mạch tương tự kết nối với các ngõ vào của G110. + Điều khiển USS – dùng chuẩn RS485. Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 61 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 8: Biến tần gián tiếp b. Sơ lược cấu tạo. BOP DIN10 U,V,W,PE L1,L2/N Hình 8.5: Hình dạng biến tần G110 - G110 với góc nhìn từ đỉnh (Hình 8.6). + L1, L2: nối với nguồn điện 220V. + PE (Protect Circuit): thường được nối với mass của biến tần G110. + Led: dùng để hiện thị giúp người sử dụng biết được trạng thái của G110. + DC+, DC-: ngõ ra điện thế 1 chiều. + U, V, W: Kết nối với động cơ 3 pha. + DIN 10: Các ngõ vào của G110. DIN10 Hình 8.6 Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 62 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 8: Biến tần gián tiếp - Sơ đồ khối của G110 (Hình 8.7): Hình 8.7 c. Sử dụng G110 có thể điều khiển động cơ bằng nhiều cách: + Thông qua các DIP trên G110 + Keypad + PC (mode USS). - Để điều khiển hoạt động của G110, người điều khiển phải nhập vào các tham số (Parameter). G110 sẽ lấy giá trị các tham số này, tính toán và thực hiện điều khiển tương ứng ở ngõ ra. Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 63 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 8: Biến tần gián tiếp Các tham số điều khiển: - P0003: Cấp độ truy nhập các thông số. 1: Standard. 2: Extended. 3: Expert 4: Reserved - P0010: Cài đặt chế độ chấp hành cho G110. 0: Ready 1: Quick Commissioning. 2: Inverter. 29: Download 30: Factory setting - P0100: Europe / North America. 0: kw/50hz. 1: Hp/60hz. 2: kw/60hz. - P0700: Chọn bộ điều khiển: 1: BOP (Basic Operation Panel) 2: Terminal / Digital input 3: USS Interface Tên Chức năng P0304 Điện thế định mức của động cơ P0305 Dòng điện định mức của động cơ P0307 Công suất định mức của động cơ P0308 Hệ số công suất P0310 Tần số hoạt động P0311 Số vòng quay trong 1 phút P0335 Chọn chế độ làm mát cho motor P0640 Tham số về dòng quá tải cho phép P1000 Lựa chọn tần số đặt trước P1080 Tần số nhỏ nhất P1082 Tần số lớn nhất P1120 Thời gian tăng đến tần số lớn nhất P1121 Thời gian giảm từ tần số lớn nhất về 0 P1300 Chọn chế độ điều khiển P3900 Chọn kết thúc Quick Commissioning Sử dụng BOP để truy nhập vào các tham số tương đối đơn giản: 1. Nhấn để vào chọn các tham số. 2. Nhấn đến khi tham số cần hiệu chỉnh hiển thị trên màn hình. 3. Nhấn để hiển thị giá trị hiện tại của tham số. 4. Nhấn hoặc để chọn giá trị cần thiết lập. 5. Nhấn để chấp nhận giá trị vừa thay đổi. 6. Lặp lại từ bước 2 cho các thông số kế tiếp. Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 64 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 8: Biến tần gián tiếp 8.3. CÂU HỎI VÀ THỰC HÀNH A. Câu hỏi lý thuyết 1. Công suất của một dòng điện hình sin phụ thuộc vào tần số của nó như thế nào? 2. Tốc độ quay của một motor AC thay đổi theo tần số của nguồn cấp điện như thế nào? 3. Từ sơ đồ mạch hãy cho biết các xung điều khiển S1, S2, S3, S4, S5, S6 lệch pha nhau như thế nào ? 4. Bộ biến tần gián tiếp dùng nghịch lưu áp khác với biến tần gián tiếp dùng nghịch lưu dòng ở điểm nào? B. Phần thực hành trên bộ biến tần dùng BJT công suất và mạch tạo xung kích dùng vi điều khiển 89C51. 1. Mắc tải R(bóng đèn) vào mạch biến tần theo kiểu Y (đấu hình sao): a. Chọn tần số 40Hz, dùng oscilloscope xem và vẽ lại dạng sóng xung điều khiển S1 ( tại JH1), S3 (tại JH9) và S5 (tại JH4) từ đó cho biết phương pháp điều khiển là phương pháp gì? b. Thay đổi tần số (theo trình tự như sau: ngắt điện nguồn, ấn nút xả điện X, mở nguồn điện lại, ấn nút chọn tần) đo điện áp hiệu dụng trên tải (trên một pha xác định). Lập bảng : Tần số (Hz) 40Hz 50Hz 100Hz Vtải(V) 2Ptải= V /R tải Cho nhận xét về sự phụ thuộc của công suất vào tần số. c. Dùng oscilloscope xem và vẽ lại dạng sóng điện áp ra trên tải trên một pha xác định (chú ý : dùng dây lấy tín hiệu cho oscilloscope có mạch giảm áp) , nhận xét. 2. Mắc tải R_L vào mạch biến tần theo kiểu Y, chọn tần số 40Hz, dùng Oscilloscope xem và vẽ lại dạng sóng điện áp trên tải (trên một pha xác định) 3. Thay tải R_L bằng motor 3 pha, thay đổi tần số và quan sát tốc độ quay của motor. Suy ra sự phụ thuộc của tốc độ quay vào tần số của nguồn điện cấp cho motor. Lúc khởi động motor, nguồn cấp điện cho motor có tần số thấp hay cao? Tại sao? Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 65 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 8: Biến tần gián tiếp C. Phần thực hành trên bộ biến tần Siemens G110. 1. Điều khiển G110 từ các DIN Điều khiển tốc độ và chiều quay động cơ từ mạch điện kết nối từ bên ngoài: - Cài đặt các tham số: + P0700=2 + P1000=2 - Tác động lên các SW ta sẽ điều khiển on/off và chiều quay của động cơ. Thay đổi tần số bằng cách điều chỉnh biến trở. * Sau khi motor hoạt động, nhấn giữ phím trong khoảng 2s để xem các thông số của tải đang hoạt động: điện thế, tần số, dòng diện. Yêu cầu: Lập bảng thống kê sau: Tần số 0 20 30 40 50 Điện áp Cho nhận xét về mối quan hệ giữa điện áp ngõ ra, tốc độ động cơ với tần số được điều chỉnh. 2. Điều khiển G110 từ BOP Thực hiện cài đặt các thông số cho biến tần như sau: P0003=1 // Cấp độ truy cập các tham số P0010=1 P0100=0 P0304=220V P0305=2.00A P0307=0.75kw P0310=50Hz P0311=1390 P0700=1 P1000=1Æ chọn tần số setpoint từ MOP P1080=0 Hz Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 66 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 8: Biến tần gián tiếp P1082=50 Hz P1120=10 P1121=10 P3900=1 : Khởi động motor ( ON) Æ Motor chạy với tần số 5Hz. : Dừng Motor (OFF). : Đảo chiều quay Motor. : Nhấn giữ Motor sẽ tăng dần đến tần số đã đặt.( P1058 )Æ tần số hoạt động motor tăng dần đến 5Hz. ữ các thông số về motor trên nhưng ta thay đổi thêm một số tham số: - Vẫn gi P0003=3 P0010=0 P1040=30 thay đổi tần số MOP. Æ P1058 = 20 thay đổi tần số JOG. Æ Thực hiện cài đặt lại 3 tham số: P0700=1 P0719=0 P1000=1 : Khởi động motor ( ON) Æ Motor chạy với tần số 30Hz. : Dừng Motor (OFF). : Đảo chiều quay Motor. : Nhấn giữ Motor sẽ tăng dần đến tần số đã đặt.( P1058 )Æ tần số hoạt động motor tăng dần đến 20Hz. - Nhấn giữ trong khoảng 2-3s, sau đó nhấn tiếp từng lần để xem các thông số hoạt động của motor. Muốn trở về mode các tham số thì ấn giữ trong khoảng 2-3s. Yêu cầu: - Cho nhận xét về hoạt động của động cơ, khi ta thay đổi tần số MOP và JOP. - Cho biết ý nghĩa của 2 tham số MOP và JOP. 8.4. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 1. Bộ biến tần dùng BJT và mạch kích dùng vi điều khiển 89C51. 2. Bộ biến tần Siemens G110. 3. 01 Osciloocope 4. 3 tải R_L 5. 01 VOM ( hoặc Ampere kiềm) 6. 01 motor 3 pha Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 67 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 8: Biến tần gián tiếp 8.5. TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1]. Giáo trình THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT – Bộ Môn Viễn Thông & Kỹ thuật Điều khiển - Khoa công Nghệ Thông Tin & Truyền thông – ĐHCT - 2001. [2]. Các bài giảng và giáo trình ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT – Bộ Môn Viễn Thông & Kỹ thuật Điều khiển - Khoa công Nghệ Thông Tin & Truyền thông – ĐHCT. [3]. NGUYỄN VĂN NHỜ - GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT I – NXB Đại học Quốc gia TP HCM – 2002. [4]. TRƯƠNG VĂN TÁM - MẠCH ĐIỆN TỬ – Giáo trình – Bộ Môn Viễn Thông & Kỹ thuật Điều khiển - Khoa công Nghệ Thông Tin & Truyền thông – ĐHCT – 2001. [5]. CYRIL W. LANDER – POWERS ELETRONICS –McGraw-Hill, London – 1987. [6]. Zainal Salam – POWER ELECTRONICS AND DRIVES – Version 3 – UTM.JB – 2003 [7]. [8]. Tài liệu kèm theo thiết bị biến tần Siemens G110. Giáo trình thí nghiệm điện tử công suất Trang 68 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Bài 9: Biến tần trực tiếp BÀI 9: BIẾN TẦN TRỰC TIẾP Tham gia thực hiện: ThS. Trần Thanh Hùng - 2001 9.1. MỤC ĐÍCH Bộ biến tần trực tiếp (cycloconverter) tạo ra điện áp xoay chiều ở ngõ ra với trị hiệu dụng và tần số điều khiển được, trị hiệu dụng và tần số điện áp ngõ ra luôn nhỏ hơn hiệu dụng và tần số của điện áp nguồn. Bộ biến tần loại này được ứng dụng trong điều khiển truyền động động cơ điện xoay chiều. Bài thí nghiệm này khảo sát biến tần trực tiếp với nguồn điện xoay chiều một pha bao gồm: - Khảo sát mạch tạo xung điều khiển, thông qua đó sinh viên nắm được phương pháp và kỹ thuật tạo xung kích có thể thay đổi góc điều khiển. - Khảo sát mạch công suất, thông qua đó sinh viên hiểu rõ hơn nguyên lý hoạt động của bộ biến tần trực tiếp, hoạt động của linh kiện công suất (trong bài này ta dùng SCR); xác định mối quan hệ giữa tần số và công suất, dạng sóng điện áp ra, trên các loại tải khác nhau: tải thuần trở, tải R-L, tải R-L-C. 9.2. SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT Từ điện thế cung cấp xoay chiều hình sin với tần số 50Hz/60Hz,