ứng dụng của biến tần trong việc điều khiển trạm bơm nhà máy nước nàng mau huyện vị thủy tỉnh hậu giang

TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ðẠI HỌC

ỨNG DỤNG CỦA BIẾN TẦN TRONG
VIỆC ðIỀU KHIỂN TRẠM BƠM NHÀ
Trung tâmMÁY
Học liệu
ĐH Cần NÀNG
Thơ @ TàiMAU
liệu họcHUYỆN
tập và nghiên
NƯỚC
VỊcứu
THỦY
TỈNH HẬU GIANG

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Th.s ðoàn Phú Cường

Nguyễn Nhựt Tiến
Ngành: Kỹ Thuật ðiện – K30
Mã số SV: 1041113
Cần Thơ 12/2008


TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT ðIỆN

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
ðộc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
------------0O0 -----------Cần Thơ, ngày 08 tháng 12 năm 2008

PHIẾU ðỀ NGHỊ ðỀ TÀI TỐT NGHIỆP CỦA SINH VIÊN
NĂM HỌC : 2008-2009
1. Họ và tên sinh viên: NGUYỄN NHỰT TIẾN
ngành:

MSSV: 1041113

Kỹ thuật ðiện

Khóa: K30

2. ðề tài: Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước
Nàng Mau huyện Vị Thủy – Tỉnh Hậu Giang
3. ðịa ñiểm thực hiện: Bộ môn Kỹ Thuật ðiện - Khoa Công Nghệ - Trường ðại
Học Cần Thơ
4. Họ và tên cán bộ hướng dẫn: Th.s ðoàn Phú Cường
5. Mục ñích của ñề tài: Tìm hiểu và khảo sát ứng dụng của biến tần trong việc
ñiều khiển trạm bơm
6. Các nội dung chính của ñề tài

Trung tâm HọcChương
liệu ĐH
Cần

Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
0: GIỚI
THIỆU
Chương I: CÁC VẤN ðỀ CƠ BẢN CỦA ðỘNG CƠ ðIỆN
Chương II: THIẾT BỊ BIẾN TẦN
Chương III: ðIỀU KHIỂN TẦN SỐ ðỘNG CƠ KHÔNG ðỒNG BỘ
Chương IV: THIẾT BỊ ðÓNG CẮT, ðIỀU KHIỂN, BẢO VỆ MẠCH
ðIỆN VÀ CẢM BIẾN ðO ÁP SUẤT CHẤT LƯU
Chương V: TRANG BỊ ðIỆN TRẠM BƠM NHÀ MÁY NƯỚC NÀNG
MAU HUYỆN VỊ THỦY – TỈNH HẬU GIANG
Chương VI: KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ
7. Các yêu cầu hỗ trợ: Thực tập tại Nhà máy nước Nàng Mau
8. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện ñề tài: 500.000ñ ( Năm trăm nghìn ñồng)
Ý kiến của CBHD

Sinh viên ñề nghị

Th.s ðoàn Phú Cường

Nguyễn Nhựt Tiến

Ý kiến của Bộ Môn

HỘI ðỒNG XÉT TỐT NGHIỆP


LỜI CẢM ƠN

Sau 12 tuần thực hiện ñề tài luận văn tốt nghiệp, ñến nay luận văn ñã ñược
hoàn thành. Có ñược kết quả ngày hôm nay, ngoài sự phấn ñấu của bản thân, tôi

nhận ñược sự ñộng viên của gia ñình và bạn bè.
Qua ñó, tôi xin chân thành cảm ơn Quí thầy cô bộ môn Kỹ thuật ðiện ñã
tạo ñiều kiện thật tốt cho tôi thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn sự
tận tình hướng dẫn của thầy ðoàn Phú Cường trong thời gian vừa qua.
Chân thành cảm ơn tập thể cán bộ kỹ thuật của Nhà máy nước Nàng Mau
huyện Vị Thủy – Tỉnh Hậu Giang ñã hướng dẫn và tạo ñiều kiện cho tôi trong quá
trình thực tập tại công ty.
Cần Thơ, ngày 08 tháng 12 năm 2008
Sinh viên thực hiện

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Nguyễn Nhựt Tiến


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

CHƯƠNG 0
GIỚI THIỆU
0.1

Nội dung ñề tài luận văn:

Tìm hiểu và khảo sát ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển tự ñộng
trạm bơm Nhà máy nước Nàng Mau – Huyện Vị Thủy – Tỉnh Hậu Giang và những
lợi ích cũng như hiệu quả tiết kiệm ñiện năng khi sử dụng biến tần.
0.2

Phương pháp thực hiện:

Tham khảo tài liệu, các ñề tài nghiên cứu khoa học.

Tìm hiểu nguyên lý hoạt ñộng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm
Nhà máy nước Nàng Mau thông qua sơ ñồ ñiều khiển và sự vận hành của nó trong
thực tế.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
0.3

Thời gian và ñịa ñiểm thực hiện:

Thời gian: 5/9 ñến 10/12/2008.
ðịa ñiểm: Bộ môn Kỹ Thuật ðiện - Khoa Công Nghệ - Trường ðại Học Cần
Thơ.

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

1


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

CHƯƠNG I
CÁC VẤN ðỀ CƠ BẢN CỦA ðỘNG CƠ ðIỆN
1.1

Khái niệm:

ðộng cơ ñiện là thiết bị ñiện từ, làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng ñiện
từ. Về cấu tạo gồm mạch từ (lõi thép) và mạch ñiện (các dây quấn), dùng ñể biến
ñổi ñiện năng thành cơ năng, hoặc dùng ñể biến ñổi thông số ñiện năng như biến ñổi
ñiện áp, dòng ñiện, tần số, số pha… là loại ñộng cơ chủ yếu ñược dùng trong công

nghiệp, giao thông vận tải và dân dụng.

Trung

Ngày nay, ñộng cơ ñiện ñược dùng trong hầu hết mọi lĩnh vực, từ các ñộng
cơ nhỏ dùng trong lò vi sóng ñể chuyển ñộng ñĩa quay, hay trong các máy ñọc ñĩa
(máy chơi CD hay DVD), ñến các ñồ nghề như máy khoan, hay các máy gia dụng
như máy giặt, sự hoạt ñộng của thang máy hay các hệ thống thông gió cũng dựa vào
ñộng cơ ñiện. Ở nhiều nước, ñộng cơ ñiện ñược dùng trong các phương tiện vận
chuyển, ñặt biệt trong các ñầu máy xe lửa. Trong công nghệ máy tính, ñộng cơ ñiện
ñược
sử dụng
trong
các Cần
ổ cứng,Thơ
ổ quang
là các học
ñộng cơ
bước
nhỏ).
tâm Học
liệu
ĐH
@(chúng
Tài liệu
tập
vàrấtnghiên
cứu
1.2

Phân loại:

ðộng cơ ñiện có nhiều loại và có nhiều cách phân loại khác nhau, có thể
phân loại theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo loại dòng ñiện (xoay
chiều, một chiều), theo nguyên lý làm việc…Ta có thể phân loại như sau:

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

2


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

Sơ Cần
ñồ phânThơ
loại các
ñiện học
cơ bảntập
thường
Trung tâm Học Hình
liệu 1.1
ĐH
@ñộng
Tàicơliệu
vàgặp
nghiên cứu
1.3

ðộng cơ ñiện xoay chiều:

1.3.1 Khái niệm chung:
ðộng cơ ñiện xoay chiều là ñộng cơ ñiện hoạt ñộng với dòng ñiện xoay
chiều.
1.3.2 Phân loại:
ðộng cơ ñiện xoay chiều ñược sản xuất với nhiều kiểu và công suất khác
nhau.
Theo sơ ñồ nối ñiện có thể phân ra làm hai loại: ñộng cơ ba pha và một pha,
nếu theo tốc ñộ có ñộng cơ ñồng bộ và ñộng cơ không ñồng bộ.
1.3.3 Cấu tạo:
ðộng cơ ñiện xoay chiều gồm có hai phần chính là stator và rotor.
1.3.3.1 Stator:

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

3


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

Stator như hình 1.2a gồm các cuộn dây của ba pha ñiện quấn trên các lõi sắt
bố trí trên một vành tròn ñể tạo ra từ trường quay.
1.3.3.2 Rotor:
Rotor như hình 1.2b có dạng hình trụ có tác dụng như một cuộn dây quấn
trên lõi thép.

a)
b)
Hình 1.2 Stator và rotor của ñộng cơ ñiện xoay chiều
1.3.4 Nguyên lý làm việc của ñộng cơ ñiện xoay chiều:

Trung tâm Học
liệuñộng
ĐHcơCần
Thơñiện
@xoay
Tàichiều,
liệutừhọc
tập
vàdonghiên
Khi mắc
vào mạng
trường
quay
stator gây cứu
ra
làm cho rotor quay trên trục. Chuyển ñộng quay của rotor ñược trục máy truyền ra
ngoài và ñược sử dụng ñể vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển ñộng
khác.
1.4

ðộng cơ ñiện không ñồng bộ:

1.4.1 Khái niệm chung:
ðộng cơ ñiện không ñồng bộ là loại ñộng cơ ñiện xoay chiều, làm việc theo
nguyên lý cảm ứng ñiện từ, có tốc ñộ quay của rotor n (tốc ñộ của ñộng cơ) khác
với tốc ñộ quay của từ trường n1.
ðộng cơ ñiện không ñồng bộ có hai dây quấn: dây quấn stator (sơ cấp) nối
với lưới ñiện tần số không ñổi f, dây quấn rotor (thứ cấp) ñược nối tắt lại hoại khép
kín qua ñiện trở. Dòng ñiện trong dây quấn rotor ñược sinh ra nhờ sức ñiện ñộng
cảm ứng có tần số f2 phụ thuộc vào tốc ñộ rotor nghĩa là phụ thuộc vào tải ở trên

trục ñộng cơ.
ðộng cơ ñiện không ñồng bộ so với các loại ñộng cơ khác có cấu tạo và vận
hành không phức tạp nên ñược sử dụng phổ biến trong công nghiệp làm nguồn ñộng
lực kéo tải làm việc ở tốc ñộ gần như không thay ñổi, ở ñộ trượt thấp, hiệu suất
ñộng cơ khá cao. Trước ñây, ñộng cơ không ñồng bộ ít ñược dùng ở những lĩnh vực

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

4


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

ñòi hỏi thay ñổi tốc ñộ trong phạm vi rộng hoặc cần ñiều khiển chính xác tốc ñộ.
Tuy nhiên, trong những năm gần ñây với sự phát triển của các bộ truyền ñộng có
tần số thay ñổi (biến tần) làm việc với các linh kiện bán dẫn ñiện tử công suất, ñộng
cơ không ñồng bộ ñã ñược dùng vào những lĩnh vực mà trước ñây phải sử dụng
ñộng cơ ñiện một chiều là chủ yếu. Nhờ vào ñặc tính ñơn giản, làm việc tin cậy, giá
rẻ nên ñộng cơ không ñồng bộ ngày càng sử dụng rộng rãi hơn, kể cả các lĩnh vực
giao thông (xe hơi ñiện, xe lửa ñiện) và trong các quá trình công nghệ khác.
1.4.2 Cấu tạo:
Cấu tạo của ñộng cơ ñiện không ñồng bộ như hình 1.3 gồm hai bộ phận chủ
yếu stator và rotor, ngòai ra còn có vỏ máy, nắp máy và trục máy. Trục làm bằng
thép, trên ñó gắn rotor, ổ bi và phía cuối trục có gắn một quạt gió ñể làm mát máy
dọc trục.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Hình 1.3 Cấu tạo của ñộng cơ ñiện không ñồng bộ
1. Lõi thép stator; 2. Dây quấn stator; 3. Nắp máy; 4. Ổ bi; 5. Trục máy;

6. Hộp ñầu cực; 7. Lõi thép rotor; 8. Thân máy; 9. Quạt gió làm mát; 10. Hộp quạt
1.4.2.1 Sator:
Stator như hình 1.4 là phần tĩnh gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây
quấn, ngoài ra có vỏ máy và nắp máy.
a.

Lõi thép:

Lõi thép stator hình trụ do các lá thép kĩ thuật ñiện ñược dập rãnh bên trong
ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục. Lõi thép ñược ép vào trong vỏ
máy.

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

5


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

b.

Dây quấn:

Dây quấn stator làm bằng dây dẫn bọc cách ñiện (dây ñiện từ) ñược ñặt
trong các rãnh của lõi thép. Dòng ñiện xoay chiều ba pha chạy trong ba dây quấn
stator sẽ tạo ra từ trường quay.
c.

Vỏ máy:

Vỏ máy làm bằng nhôm hoặc bằng gang, dùng ñể giữ chặt lõi thép và cố
ñịnh máy trên bệ. Hai ñầu vỏ có nắp máy, ổ ñỡ trục. Vỏ máy và nắp máy còn dùng
ñể bảo vệ máy.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Hình 1.4 Stator
1.4.2.2 Rotor:
Rotor là phần quay gồm lõi thép, dây quấn và trục máy.
a.

Lõi thép:

Lõi thép gồm các lá thép kĩ thuật ñiện ñược dập rãnh mặt ngoài ghép lại tạo
thành các rãnh theo hướng trục, ở giữa có lỗ ñể lắp trục.
b.

Dây quấn:

Dây quấn của ñộng cơ ñiện không ñồng bộ có hai kiểu rotor ngắn mạch (còn
gọi là rotor lồng sóc) và rotor dây quấn.
+ Rotor lồng sóc với loại có công suất trên 100kW, trong các rãnh của lõi
thép rotor ñặt các thanh ñồng, hai ñầu nối ngắn mạch bằng hai vòng ñồng tạo thành
lồng sóc như hình 1.5a. Ở ñộng cơ công suất nhỏ, lồng sóc ñược chế tạo bằng cách

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

6


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

ñúc nhôm vào các rãnh lõi thép rotor tạo thành thanh nhôm, hai ñầu ñúc vòng ngắn
mạch và cánh quạt làm mát như hình 1.5b.

a)

b)

Hình 1.5 Rotor lồng sóc
+ Rotor dây quấn, trong rãnh lõi thép rotor ñặt dây quấn ba pha. Dây quấn
rotor thường nối sao, ba ñầu ra nối với ba vòng tiếp xúc bằng ñồng, cố ñịnh trên
trục rotor và ñược cách ñiện với trục như hình 1.6. Nhờ ba chổi than tỳ sát vào ba
vòng tiếp xúc, dây quấn rotor ñược nối với ba biến trở bên ngoài, ñể mở máy hay
ñiều chỉnh tốc ñộ.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Hình 1.6 Rotor dây quấn
ðộng cơ lồng sóc là loại rất phổ biến, ñộng cơ rotor dây quấn có ưu ñiểm về
mở máy và ñiều chỉnh tốc ñộ song giá thành ñắt và vận hành kém tin cậy hơn ñộng
cơ lồng sóc nên chỉ ñược dùng khi ñộng cơ lồng sóc không ñáp ứng ñược các yêu
cầu về truyền ñộng.
1.4.3 Nguyên lý làm việc của ñộng cơ ñiện không ñồng bộ:
Khi ta cho dòng ñiện ba pha tần số f vào ba dây quấn stator, sẽ tạo ra từ
trường quay p ñôi cực, quay với tốc ñộ là n1 =

60f
. Từ trường quay cắt các thanh
p

dẫn của dây quấn rotor, cảm ứng các sức ñiện ñộng. Vì dây quấn rotor nối ngắn

mạch, nên sức ñiện ñộng cảm ứng sẽ sinh ra dòng ñiện trong các thanh dẫn rotor.
Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay của máy với thanh dẫn mang dòng ñiện
rotor, kéo rotor quay cùng chiều quay từ trường với tốc ñộ n.
ðể minh họa trên hình 1.7 vẽ từ trường quay tốc ñộ n1, chiều sức ñiện ñộng
và dòng ñiện cảm ứng trong thanh dẫn rotor, chiều các lực ñiện từ Fñt.

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

7


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

Khi xác ñịnh chiều sức ñiện ñộng cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải, ta căn
cứ vào chiều chuyển ñộng tương ñối của thanh dẫn ñối với từ trường. Nếu coi từ
trường ñứng yên, thì chiều chuyển ñộng tương ñối của thanh dẫn ngược với chiều
n1, từ ñó áp dụng quy tắc bàn tay phải, xác ñịnh chiều sức ñiện ñộng như hình vẽ.
Chiều lực ñiện từ xác ñịnh theo quy tắc bàn tay trái, trùng với chiều quay n1.
Tốc ñộ n của máy nhỏ hơn tốc ñộ từ trường quay n1, vì nếu tốc ñộ bằng nhau
thì không có sự chuyển ñộng tương ñối trong dây quấn rotor không có sức ñiện
ñộng và dòng ñiện cảm ứng, lực ñiện từ bằng không.

Hình 1.7 Chiều sức ñiện ñộng và dòng ñiện cảm ứng trong thanh dẫn rotor
1.4.4 ðặc tính của ñộng cơ ñiện không ñồng bộ:
1.4.4.1
Tốcliệu
ñộ của
ñộng
cơ: Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Trung tâm

Học
ĐH
Cần
Tốc ñộ quay của rotor của ñộng cơ cảm ứng phụ thuộc vào tốc ñộ ñồng bộ và
tải trên trục ñộng cơ. Rotor không quay ở tốc ñộ ñồng bộ mà có xu hướng trượt lại
phía sau. Hệ số trượt khi ñầy tải khoảng 5%. Khi chạy ở tốc ñộ không tải, hệ số
trượt khoảng 1%.
Tốc ñộ của ñộng cơ cảm ứng ñược tính bằng công thức sau:
120f
n=
x(1 − s)
(1.1)
p
Trong ñó, n: tốc ñộ ñộng cơ (vòng/phút)
f: tần số (Hz)
p: số cực của stator
s: hệ số trượt (%)
Với ñộng cơ ñiện không ñồng bộ rotor lồng sóc có thể ñiều chỉnh tốc ñộ
ñộng cơ bằng cách thay ñổi tần số dòng ñiện stator, bằng cách thay ñổi nối dây quấn
stator ñể thay ñổi số ñôi cực p của từ trường, hoặc thay ñổi hệ số trượt s. Tất cả các
phương pháp ñều thực hiện ở phía stator. ðối với ñộng cơ rotor dây quấn thường
ñiều chỉnh tốc ñộ bằng cách thay ñổi ñiện trở rotor ñể thay ñổi hệ số trượt s, việc
ñiều chỉnh thực hiện ở phía rotor.
1.4.4.2 Hệ số trượt:

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

8

Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

ðộ chênh lệch giữa tốc ñộ từ trường quay và tốc ñộ của rotor gọi là tốc ñộ
trượt n2: n2 = n1 – n.
Trong ñó, n1: tốc ñộ từ trường quay
n: tốc ñộ của rotor
Hệ số trượt của tốc ñộ là:
s=

n 2 n1 − n
=
n1
n1

(1.2)

Khi rotor ñứng yên (n = 0), hệ số trượt s = 1. Khi rotor quay ñịnh mức
thường thì s = 0.02 ÷ 0.06.
1.4.4.3 Moment quay của ñộng cơ không ñồng bộ ba pha:

Trung

Moment do ñộng cơ cảm ứng sinh ra thay ñổi theo ñộ lớn từ trường stator và
từ trường rotor. Góc lệch pha giữa hai từ trường này cũng ảnh hưởng ñến moment.
Khi cấp ñiện ba pha cho stator, rotor vẫn ñứng yên. Dòng ñiện ba pha tạo ra
từ trường quay trong stator. Tại thời ñiểm này, hệ số trượt là 100% và từ trường
stator cắt các thanh dẫn của dây quấn rotor ở tốc ñộ lớn nhất. ðiện áp cảm ứng
trong rotor là cực ñại và tần số bằng tần số stator. Trong trường hợp này, cảm kháng
của rotor rất lớn so với ñiện trở của rotor. Vì vậy, dòng ñiện rotor trễ pha so với
ñiện áp một góc khá lớn. ðiện áp và dòng ñiện stator cũng có sự lệch pha kết quả

dẫn tới dòng ñiện rotor trễ pha so với dòng ñiện stator một góc khá lớn. Từ trường
do các dòng ñiện này sinh ra cũng lệch pha một góc khá lớn kết quả là moment sinh
tâm
Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
ra nhỏ.
Khi rotor bắt ñầu quay, hệ số trượt giảm và từ trường stator cắt các thanh dẫn
của dây quấn rotor với tốc ñộ giảm. ðiều này làm cho ñiện áp và tần số của rotor
giảm. Hơn nữa, khi tốc ñộ của rotor tăng thì tần số và ñiện áp của rotor giảm. Nếu
tốc ñộ rotor tăng ñến gần tốc ñộ ñồng bộ thì sẽ không có ñiện áp cảm ứng, dòng
ñiện rotor và sẽ không có moment sinh ra.
Khi tần số rotor giảm, cảm kháng của rotor cũng giảm kết quả là góc lệch
pha giữa dòng ñiện stator và rotor giảm. Hai từ trường này sẽ gần nhau hơn, lực hút
giữa hai từ trường tăng và moment sinh ra lớn.
Khi ñộng cơ mang tải, tốc ñộ của rotor giảm cho ñến khi sức ñiện ñộng cảm
ứng trong rotor ñạt ñến một giá trị ñủ lớn ñể tạo ra moment quay ñộng cơ ở tốc ñộ
không ñổi.
Phương trình xác ñịnh moment của ñộng cơ cảm ứng như sau:
M = KMΦsIRcosΦR
(1.3)
Trong ñó, M: moment
KM: hằng số moment
Φs: từ thông stator
IR: dòng ñiện rotor
cosΦR: hệ số công suất của rotor
1.4.4.4 Mối quan hệ giữa tốc ñộ và moment của ñộng cơ không ñồng bộ:

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

9

Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

Hình 1.8 ðường ñặc tính cơ của ñộng cơ không ñồng bộ
Từ ñặc tuyến ta thấy, vận tốc không tải hơi nhỏ hơn vận tốc ñồng bộ n1,
nhưng khi moment tải tăng, tốc ñộ ñộng cơ giảm. Tiếp tục tăng tải, moment ñộng cơ
tăng ñến khi moment ñộng cơ ñạt giá trị lớn nhất. Nếu tiếp tục tăng tải moment
ñộng cơ chẳng những không tăng mà ngược lại nhanh chóng giảm về giá trị
moment khởi ñộng ñồng thời tốc ñộ ñộng cơ nhanh chóng giảm về zero. Khi khởi
ñộng, ñộng cơ có tốc ñộ thấp nhưng dòng khởi ñộng rất lớn và tiêu thụ công suất
lớn hơn chế ñộ vận hành bình thường.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

10


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

CHƯƠNG II
THIẾT BỊ BIẾN TẦN
2.1

Khái quát:

Biến tần là thiết bị dùng ñể chuyển ñổi ñiện áp hoặc dòng ñiện xoay chiều ở
ñầu vào từ một tần số này thành ñiện áp hoặc dòng ñiện có tần số khác ở ñầu ra.
Biến tần ñược dùng ñể ñiều khiển vận tồc ñộng cơ xoay chiều theo phương pháp

ñiều khiển tần số, theo ñó tần số của lưới nguồn sẽ ñổi thành tần số biến thiên.
Ngoài việc thay ñổi tần số còn có sự thay ñổi tổng số pha. Từ nguồn lưới một pha,
thông qua biến tần ta có thể mắc tải là ñộng cơ ba pha. Bộ biến tần còn ñược sử
dụng rộng rãi trong kĩ thuật nhiệt ñiện, chẳng hạn như cung cấp năng lượng cho lò
cảm ứng.
2.2

Phân loại:

Phânliệu
loại dựa
tổng số
pha gồm
có biến
tần học
một pha
và biến
ba pha. cứu
Trung tâm Học
ĐHvàoCần
Thơ
@ Tài
liệu
tập
và tần
nghiên
Phân loại dựa vào cấu trúc mạch ñiện và nguyên tắc hoạt ñộng gồm có biến
tần trực tiếp (Cycloconverter), biến tần gián tiếp (Inverter).
Cho dù là bộ biến tần trực tiếp hay gián tiếp nó cũng phải thõa mãn các yêu
cầu sau:

+ Có khả năng ñiều chỉnh tần số theo tốc ñộ ñặt mong muốn.
+ Có khả năng ñiều chỉnh ñiện áp theo tần số ñể duy trì từ thông khe hở
không khí trong vùng ñiều chỉnh moment không ñổi.
+ Có khả năng cung cấp dòng ñiện ñịnh mức ở mọi tần số.
2.3

Biến tần gián tiếp:

2.3.1 Khái niệm:
Biến tần gián tiếp dùng khâu chỉnh lưu ñể tạo ra nguồn một chiều, nó biến
ñổi nguồn một chiều ra nguồn xoay chiều có tần số mong muốn.
2.3.2 Cấu tạo chung:
Cấu tạo cơ bản của một biến tần có hình dạng như sau:

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

11


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

Hình 2.1 Cấu tạo cơ bản của biến tần
Mỗi bộ phận có những chức năng sau:
2.3.2.1 Bộ chỉnh lưu:
Bộ chỉnh lưu có chức năng chỉnh ñiện áp xoay chiều với tần số cố ñịnh ở ngõ
vào. Bộ chỉnh lưu gồm chỉnh lưu không ñiều khiển và bộ chỉnh lưu ñiều khiển với
nhiều dạng: mạch tia, mạch cầu, một pha hoặc ba pha.
2.3.2.2 Bộ nghịch lưu:

Trung

Bộ nghịch lưu có thể là một pha hoặc ba pha. Quá trình chuyển mạch của bộ
nghịch lưu áp thường là quá trình chuyển ñổi cưỡng bức. Bộ chỉnh lưu có chức
tâm
Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
năng biến nguồn ñiện một chiều ñã ñược chỉnh lưu thành nguồn ñiện xoay chiều mà
tần số có thể ñiều chỉnh ñược.
2.3.2.3 Mạch lọc:
Mạch lọc gồm cuộn cảm Lf và tụ Cf dùng ñể làm phẳng ñiện áp ñược chỉnh
lưu, tạo ra một nguồn áp cung cấp cho bộ nghịch lưu.
2.3.2.4 Mạch ñiều khiển:
Mạch ñiều khiển có chức năng tạo xung kích ñể ñiều khiển nghịch lưu áp.
2.3.3 Phân loại:
Bộ biến tần có thể chia làm ba loại chính tùy thuộc vào bộ chỉnh lưu và bộ
nghịch lưu.
2.3.3.1 Bộ biến tần nghịch lưu nguồn áp ñiều biến ñộ rộng xung với bộ chỉnh
lưu dùng diode:
ðiện áp một chiều từ bộ chỉnh lưu không ñiều khiển có trị số không ñổi ñược
lọc nhờ tụ ñiện có trị số khá lớn. ðiện áp và tần số ñược ñiều chỉnh nhờ bộ nghịch

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

12


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

lưu ñiều biến ñộ rộng xung (PWM). Các mạch nghịch lưu bằng transistor (BJT,
MOSFEST, IGBT) ñược ñiều khiển theo nguyên lý PWM ñảm bảo cung cấp ñiện
áp cho ñộng cơ có dạng gần sin nhất.

Hình 2.2 Bộ biến tần với nghịch lưu nguồn áp ñiều biến ñộ rộng xung với bộ chỉnh
lưu dùng diode
2.3.3.2 Bộ biến tần nghịch lưu nguồn áp dạng xung vuông với bộ chỉnh lưu
ñiều khiển:
ðiện áp ñiều chỉnh nhờ bộ chỉnh lưu có ñiều khiển (thông thường bằng
thyristor hoặc transistor). Bộ nghịch lưu có chức năng ñiều chỉnh tần số ñộng cơ.
Dạng ñiện áp ra có dạng hình xung vuông.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Hình 2.3 Bộ biến tần nghịch lưu nguồn áp dạng xung vuông với bộ chỉnh lưu ñiều
khiển
2.3.3.3 Bộ biến tần nghịch lưu dòng ñiện với chỉnh lưu ñiều khiển dùng
thyristor:
Nguồn ñiện một chiều cung cấp cho nghịch lưu là nguồn dòng với bộ lọc là
cuộn kháng ñủ lớn.

Hình 2.4 Bộ biến tần nghịch lưu dòng ñiện với chỉnh lưu ñiều khiển dùng thyristor

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

13


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

2.3.4 Nguyên tắc hoạt ñộng của biến tần:
2.3.4.1 Biến tần áp ba pha:
Trên hình 2.5 vẽ sơ ñồ mạch ñiện của thiết bị biến tần áp ba pha gián tiếp

gồm các khối chức năng chính sau:
+ Khối chỉnh lưu.
+ Khối trung gian một chiều gồm Lf, Cf là khâu lọc ñiện ñể tạo nguồn ñiện
áp một chiều không ñổi.
+ Khối nghịch lưu ñộc lập gồm các diode D1 ÷ D6 tạo thành cầu ba pha, ñấu
song song ngược với cầu ba pha tạo nên bởi các thyristor T1 ÷ T6 cho phép dòng
ñiện phụ tải trả năng lượng phản kháng về nguồn nhờ tụ ñiện Cf.
+ Khối ñộng cơ không ñồng bộ ba pha.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Hình 2.5 Sơ ñồ biến tần áp gián tiếp ba pha
Ta xét nguyên tắc hoạt ñộng của sơ ñồ.
Thứ tự mở các thyristor là: T1, T2, T3, T4, T5, T6. Các thyristor ñược ñiều
khiển mở lệch pha nhau một khoảng thời gian là T/6 của chu kì ñiện áp ñặt vào
ñộng cơ. Mỗi thyristor dẫn ñiện trong khoảng ωt = π. Tại mỗi thời ñiểm có ba
thyristor cùng dẫn, hai thyristor ở nhóm này và một thyristor ở nhóm kia theo các tổ
hợp sau ñây:
+ Trong khoảng thời gian 0 ≤ ωt ≤ π/3 T1, T5, T6 dẫn.
+ Trong khoảng thời gian π/3 ≤ ωt ≤ 2π/3 T1, T2, T6 dẫn.
+ Trong khoảng thời gian 2π/3 ≤ ωt ≤ π T1, T2, T3 dẫn.
+ Trong khoảng thời gian π ≤ ωt ≤ 4π/3 T2, T3, T4 dẫn.
+ Trong khoảng thời gian 4π/3 ≤ ωt ≤ 5π/3 T3, T4, T5 dẫn.
+ Trong khoảng thời gian 5π/3 ≤ ωt ≤ 2π T4, T5, T6 dẫn.
Khi T1 hay T4 dẫn, sẽ hình thành tương ứng nữa sóng dương hay nữa sóng
âm của dòng ñiện ia của pha a.
Khi T3 hay T6 dẫn, sẽ hình thành tương ứng nữa sóng dương hay nữa sóng
âm của dòng ñiện ib của pha b.

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

14


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

Khi T2 hay T5 dẫn, sẽ hình thành tương ứng nữa sóng dương hay nữa sóng
âm của dòng ñiện ic của pha c.
Có thể xét sự hình thành ñiện áp của các pha a, b, c của phụ tải ñộng cơ qua
sáu tổ hợp ñấu dây giữa các pha a, b, c của ñộng cơ tương ứng với sáu nhóm các
thyristor cùng mở như hình 2.6a.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Hình 2.6 Trạng thái ñấu dây giữa các pha phụ tải trong những khoảng thời gian
khác nhau của một chu kỳ biến thiên của ñiện áp phụ tải
Giả thiết dây quấn stator của ñộng cơ ñấu hình sao và tổng trở của pha là Za
= Zb = Zc =Z, ñiện áp các pha là va, vb, vc.
Trong khoảng thời gian 0 ≤ ωt ≤ π/3, T1, T5, T6 dẫn, từ sơ ñồ nối dây giữa
các pha hình 2.6 ta có:
E
Z E
va = vc =
x =
Z + Z/2 2 3

-E
Z
2E
v =
x =−

b Z + Z/2 2
3
Tương tự ta suy ra ñược các ñiện áp va, vb, vc trong năm khoảng tiếp theo của
chu kì T của ñiện áp ñặt vào ñộng cơ.
Dựa vào ñó ta vẽ ñược ñồ thị của các ñiện áp va, vb, vab= va - vb như hình 2.7.
Các ñiện áp pha va, vb, vc lệch pha nhau một góc 2π/3, còn các ñiên áp dây
cũng lệch pha nhau một góc 2π/3.
ðối với trường hợp phụ tải là ñộng cơ, do có tính cảm kháng nên dòng ñiện
các pha của phụ tải ia, ib, ic là những dòng ñiện xoay chiều không ñiều hòa bao gồm

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

15


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

các ñoạn ñường cong tăng trưởng và suy giảm theo quy luật hàm số mũ như trên
hình 2.7 ñối với dòng ñiện ia của pha a.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Hình 2.7 ðồ thị ñiện áp phụ tải va, vb, vab và dòng ñiện pha a của phụ tải ia
Muốn ñiều chỉnh tần số fL của ñiện áp phụ tải cần thay ñổi khoảng thời gian
mở các thyristor T/6. ðể ñiều chỉnh trị số ñiện áp trên phụ tải vL, chỉ việc ñiều chỉnh
trị số E của ñiện áp chỉnh lưu bằng cách thay ñổi góc mở α của các thyristor của
khâu chỉnh lưu hoặc có thể dùng các phương pháp ñiều chế ñộ rộng của các xung
ñiện áp bằng chính khâu nghịch lưu.
2.3.4.2 Biến tần dòng ba pha:
Trên hình 2.8 trình bày sơ ñồ mạch ñiện của một thiết bị biến tần dòng ba

pha gián tiếp gồm:
+ Khâu chỉnh lưu ñiều khiển là một cầu ba pha.

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

16


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

+ Khâu trung gian có nhiệm vụ giữ cho dòng ñiện ra của khâu chỉnh lưu
không ñổi nhờ cuộn cảm san bằng Lf ñể cung cấp cho cầu nghịch lưu ba pha.
+ Khâu nghịch lưu là một cầu biến tần ba pha. Trong khâu này mỗi thyristor
ñược nối tiếp thêm với một diode. Các diode này ñảm bảo sự liên tục của dòng ñiện
các pha phụ tải khi có sự chuyển mạch dòng ñiện giữa các pha. Ở mỗi nữa cầu có ba
tụ ñiện nối giữa các pha a, b, c có chức năng là các tụ chuyển mạch.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Hình 2.8 Sơ ñồ biến tần dòng ba pha gián tiếp
Giả sử ở trạng thái ban ñầu T1 và T6 dẫn. Ta có ia = Id, ib = -Id, ic = 0.
Tại thời ñiểm ωt = π/3, T2 ñược kích. Nhờ tụ chuyển mạch C6 khi T2 dẫn thì
T6 ngưng dẫn, nên T1 và T2 dẫn. Ta có ia = Id, ib = 0, ic = -Id.
Tại thời ñiểm ωt = 2π/3, T3 ñược kích. Khi T3 dẫn thì T1 ngưng dẫn, nên T2
và T3 dẫn. Ta có ia = 0, ib = Id, ic = -Id.
Tại thời ñiểm ωt = 4π/3, T5 ñược kích. Khi T5 dẫn thì T3 ngưng dẫn, nên T4
và T5 dẫn. Ta có ia = -Id, ib = 0, ic = Id.
Tại thời ñiểm ωt = 5π/3, T6 ñược kích. Khi T6 dẫn thì T4 ngưng dẫn, nên T5
và T6 dẫn. Ta có ia = 0, ib = -Id, ic = Id.
Qua ñó ta có ñược ñồ thị biến thiên theo thời gian của dòng ñiện ia, ib, ic của
các pha phụ tải như hình 2.9.

Ta nhận thấy các thyristor ñược ñiều khiển mở theo thứ tự T1, T2, T3, T4, T5,
T6. Khoảng thời gian giữa hai xung dòng ñiện ñiều khiển mở hai thyristor liên tiếp
bằng 1/6 chu kì T của dòng ñiện các pha của phụ tải ia, ib, ic.
ðiều chỉnh nhịp của xung dòng ñiện ñiều khiển mở các thyristor có thể thay
ñổi tần số fL của dòng ñiện phụ tải ia, ib, ic.
Tại bất kì thời ñiểm nào cũng có hai thyristor thuộc hai nhóm khác nhau dẫn
ñiện, một thyristor của nhóm cathode chung (T2, T4, T6) và một thyristor thuộc
nhóm anode chung (T1, T3, T5). Khoảng dẫn ñiện của mỗi thyristor là ωt = 2π/3.

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

17


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

Dòng ñiện một chiều không ñổi qua các pha của phụ tải nhờ các thyristor ñã
bị cắt thành hai khối chữ nhật, một khối dương, một khối âm, mỗi khối kéo dài một
khoảng dẫn bằng 2π/3, khối nọ cách khối kia một khoảng bằng π/3.

ia

Id
T/2
π
0

4π/3 5π/3

π/3 2π/3

T
2π
ωt

-Id
ib

Id
0

ωt
-Id

ic

Id

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
0

ωt
-Id
iG1

0

iG2

iG3

iG4

iG5

iG6
ωt

Hình 2.9 ðồ thị dòng ñiện phụ tải ba pha ia, ib, ic và các xung dòng ñiện ñiều khiển
mở các thyristor T1, T2, T3, T4, T5, T6
Thực tế, do ñộng cơ ñiện là phụ tải ñiện cảm nên khi ñiều khiển mở một
thyristor của biến tần thì dòng ñiện nguồn không chuyển mạch ñột ngột từ pha này
sang pha kia mà quá trình chuyển mạch của dòng ñiện nguồn sẽ xảy ra một cách
liên tục.
2.4

Biến tần trực tiếp:

2.4.1 Khái niệm:
Bộ biến tần trực tiếp tạo ra ñiện áp xoay chiều ở ngõ ra với trị hiệu dụng và
tần số ñiều khiển ñược, trị hiệu dụng và tần số ñiện áp ngõ ra luôn nhỏ hơn trị hiệu

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

18


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

dụng và tần số của ñiện áp nguồn. Từ ñiện thế cung cấp xoay chiều hình sin với tần

số 50/60 Hz, ta có thể tạo ñược ñiện thế xoay chiều hình sin với tần số thay ñổi
ñược bằng cách “cắt từng ñoạn” ñiện thế cung cấp ghép lại sao cho ñiện thế trung
bình có dạng hình sin. Biến tần hoạt ñộng dựa vào nguyên tắc này ñược gọi là biến
tần trực tiếp.
2.4.2 Cấu tạo chung:
Bộ biến tần trực tiếp tổng quát ñược tạo nên từ hai nhóm bộ biến ñổi nối
song song ngược như hình 2.10.

Hình 2.10 Sơ ñồ nguyên tắc của biến tần trực tiếp
Dạng sóng ñiện áp vL, dòng ñiện iL trên tải ñược biểu diễn trên hình 2.11.
Ta nhận thấy công suất tức thời trên tải pL = vLiL biến thiên theo bốn giai
ñoạn:
Trung tâm
Học
@làmTài
tập lưu.
và nghiên cứu
t1: vLCần
> 0, iLThơ
< 0, GN
việcliệu
ở chếhọc
ñộ nghịch
+ Từliệu
t0 ñếnĐH
+ Từ t1 ñến t2: vL > 0, iL > 0, GP làm việc ở chế ñộ chỉnh lưu.
+ Từ t2 ñến t3: vL < 0, iL > 0, GP làm việc ở chế ñộ nghịch lưu.
+ Từ t3 ñến t4: vL < 0, iL < 0, GN làm việc ở chế ñộ chỉnh lưu.

Hình 2.11 ðồ thị vL và iL lý tưởng

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

19


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

2.4.3 Nguyên tắc hoạt ñộng của biến tần trực tiếp:
ðể giới thiệu nguyên tắc biến tần trực tiếp ta dùng mạch biến tần ñơn giản
một pha cả ở phía ñầu vào và ở phía ñầu ra như hình 2.12. Xét với trường hợp phụ
tải thuần trở R. Nhóm G1 gồm T1, T2 là nhóm chỉnh lưu tạo ra nữa sóng dương của
ñiên áp tải vL và dòng ñiện tải iL. Chỉ có thể tiến hành kích mở T1 khi ñiện áp vs1
của thứ cấp máy biến áp có trị số dương. Tương tự chỉ khi nào vs2 > 0 mới có thể
tiến hành kích mở T2.

Trung

Hình 2.12 Biến tần trực tiếp một pha ñơn giản có mạch ñầu vào một pha, phụ tải
thuần trở
Trong các khoảng thời gian (0 ÷ t1), (t2 ÷ t3), (t4 ÷ t5) trên hình 2.13a và 2.13b
ta có ñiện áp vs1 dương nên ta tiến hành kích mở T1 với góc mở α = 0. Khi T1 dẫn ta
tâm
liệu
có vLHọc
= vs1 và
iL =ĐH
vs1/R.Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Còn trong khoảng thời gian (t1 ÷ t2), (t3 ÷ t4) thì vs2 > 0 do ñó ta kích mở T2
với α = 0. Khi T2 dẫn ta có vL = vs2 và iL = vs2/R. Kết quả bán kỳ dương ñiện áp phụ

tải vL và dòng ñiện phụ tải iL ñược tạo nên bởi năm bán kỳ dương của vs1 và vs2. ðể
tạo ra bán kỳ âm của vL và iL ta cho nhóm G2 làm việc. Trong nhóm này T3 chỉ có
thể dẫn ñiện khi vs1 < 0 và T4 chỉ có thể dẫn ñiện khi vs2 < 0.
Vì thế trong các khoảng thời gian (t5 ÷ t6), (t7 ÷ t8), (t9 ÷ t10) ta kích T3 với
góc mở α = 0. Còn T4 ñược ñiều khiển mở trong các khoảng thời gian (t6 ÷ t7), (t8 ÷
t9).
Trên ñồ thị hình 2.13a là ñồ thị ñiên áp vL và dòng ñiện iL của phụ tải thuần
trở R của mạch biến tần trực tiếp. Tần số fL của vL, iL bằng 1/5fs.
Trên ñồ thị hình 2.13b vẽ ñồ thị dòng ñiện qua các thyristor iT1, iT2, iT3, iT4, is.
Muốn thay ñổi tần số fL của ñiện áp vL và dòng ñiện iL của phụ tải chỉ việc
tăng hay giảm số bán chu kỳ mở dẫn ñiện của các thyristor T1, T2, T3, T4 trong các
bán chu kỳ dương và âm của vL.
ðể cho ñiện áp vL của phụ tải có dạng gần với ñường biểu diễn hình sin hơn,
ta ñiều khiển mở các thyristor với góc mở α ≠ 0 và thay ñổi góc mở α theo quy luật
giống nhau trong các bán chu kỳ dương và âm như hình 2.13c.
Trên hình 2.13d vẽ ñồ thị các dòng ñiện iT1, iT2, iT3, iT4, is. Ta nhận thấy dòng
ñiện nguồn cung cấp ở phía sơ cấp máy biến áp bị biến dạng không còn là dòng
ñiện hình sin nữa.

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

20


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Hình 2.13 ðiện áp vL, dòng ñiện iL của phụ tải, dòng ñiện qua các thyristor iT1, iT2,
iT3, iT4 và ñồ thị dòng ñiện sơ cấp máy biến áp is khi α = 0 và khi α ≠ 0

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

21


Ứng dụng của biến tần trong việc ñiều khiển trạm bơm nhà máy nước Nàng Mau

2.4.4 Mạch biến tần một pha có chỉ số chuyển mạch m = 3:

Trung

Hình 2.14 Mạch biến tần trực tiếp một pha có chỉ số chuyển mạch m = 3
Sơ ñồ mạch biến tần như hình 2.14 gồm hai nhóm chỉnh lưu ba pha hình tia
G1, G2 nối song song ngược nhau. Hai nhóm G1, G2 ñược cung cấp từ thứ cấp của
máy biến áp nguồn ba pha có các ñiện áp thứ cấp va, vb, vc. Nhóm chỉnh lưu thuận
G1 cung cấp ñiện áp chỉnh lưu dương Vdc1 còn nhóm chỉnh lưu ngược G2 cung cấp
ñiện
áp chỉnh
lưu ĐH
âm Vdc2
. Mạch
biến @
tần có
chỉliệu
số chuyển
= 3nghiên
vì trong một
tâm Học
liệu

Cần
Thơ
Tài
họcmạch
tậpmvà
cứu
chu kỳ của ñiện áp nguồn dòng ñiện tải bị chuyển mạch m = 3 lần từ thyristor này
sang thyristor khác ñối với nhóm chỉnh lưu ba pha hình tia. Muốn cho các ñiện áp
chỉnh lưu Vdc1, Vdc2 của các nhóm G1, G2 có cùng giá trị trung bình thì góc mở α1
của các thyristor thuộc nhóm G1 và góc mở α2 của các thyristor thuộc nhóm G2 phải
tuân theo quan hệ:
α1 + α2 = π
Khi ñó ta có :
3 6V
Vdc1 =
cosα1 = V0cosα1
2π

3 6V
cosα2 = V0cosα2
2π
Và Vdc1 = -Vdc2 hay V0cosα1 = -V0cosα2
Với V là trị số hiệu dụng của ñiện áp pha va, vb, vc của thứ cấp máy biến áp
Vdc2 =

nguồn.

Mạch biến tần với hai nhóm chỉnh lưu song song ngược G1, G2 có thể vận
hành theo hai kiểu:

SVTH: Nguyễn Nhựt Tiến

22