Tìm hiểu về biến tần

TỔNG CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN TỬ VÀ TIN HỌC VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ VIETTRONICS

BÁO CÁO THU HOẠCH
THỰC TẬP VÀ LÀM VIỆC 6 THÁNG
TẠI DOANH NGHIỆP
Tên đề tài: Tìm hiểu về biến tần

Sinh viên: Vũ Thái Công
Lớp:

2TĐ11A

Ngành:

CNKT ĐK và TĐH

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Duy Bình

1


Mục Lục

2


LỜI MỞ ĐẦU
Vừa qua được sự giới thiệu của nhà trường và các thầy cô em đã được thực tập
tại Công Ty TM& Dịch Vụ Kỹ Thuật Tự Động Hóa Hưng Thịnh. Trong thời
gian thực tập, được sự giúp đỡ của Giám Đốc Trần Quốc Việt và các anh chị công

nhân viên đã giảng dạy hướng dẫn chỉ giáo kinh nghiệm giúp em tìm hiểu các hoạt
động của ứng dụng công nghệ tự động hoá cũng như củng cố, nắm vững hơn các
kiến thức đã được học và có được cái nhìn thực tế về chuyên ngành mình được học
đã giúp em hoàn thành báo cáo này.
Tại Công Ty TM& Dịch Vụ Kỹ Thuật Tự Động Hóa Hưng Thịnh em đã
được học tập và tìm hiểu về kĩ thuật, điều khiển lập trình về các loại Biến tần
CHF100A Series của hãng SHENZHEN INVT ELECTRIC CO và Biến tần
Misubishi FR A700 để được nâng cao hiểu biết và tay nghề về nghành điện tự
động.

3


CHƯƠNG 1. KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI VÀ DỊCH
VỤ KỸ THUẬT TỰ ĐỘNG HÓA HƯNG THỊNH
1.1

Lịch sử hình thành và

phát triển Công ty
Công ty TNHH TM&DVKT Tự Động Hóa Hưng Thịnh được thành lập theo
Quyết định số 207/NL/TCCB ngày 22/4/2007 của Bộ Công Thương.

.

Giám đốc: TRẦN QUỐC VIỆT
Điạ chỉ: 347, đường 5 cũ, Quán Toan, Hồng Bàng, Hải Phòng
Điện thoại công ty: 031 3850 536
4

Địa chỉ giao dịch: Số 367, đường 5/4, Quán Toan, Hồng Bàng, Hải Phòng
Số điện thoại/Fax: 031 3850 536

Di động: 0912 479432

Email:
Website:
Công ty TNHH TM&DVKT Tự Động Hóa Hưng Thịnh có trụ sở chính tại 367,
đường 5 cũ, Quán Toan, Hồng Bàng, Hải Phòng với đội ngũ kỹ thuật cao, kỹ sư Tự
động hóa, Cơ khí có trình độ chuyên môn với bề dày kinh nghiệm, công ty đã và
đang trở thành đối tác tin cậy của các doanh nghiệp trong các lĩnh vực: Điện, Điện
Tử, Đo lường, Điều khiển - Tự động hóa công nghiệp, Gia công chế tạo và sửa
chữa, bảo dưỡng máy móc, dây chuyền thiết bị.
Phương châm hoạt động của công ty là đem tới cho khách hàng những sản phẩm,
dịch vụ tốt nhất, tư vấn cho khách hàng sử dụng những sản phẩm phù hợp với dây
chuyền công nghệ, đầu tư với chi phí thấp nhất mà hiệu quả lại cao nhất, giá cả
cạnh tranh, dịch vụ sau bán hàng uy tín và chất lượng.

Đại lý các sản phẩm phân phối tại Hải Phòng

Nâng cấp, sửa chữa, bảo trì
máy móc, dây truyền thiết bị

5


Dịch vụ bảo dưỡng máy móc định kỳ

Kết nối Trường dạy nghề với

Doanh nghiệp

6


1.2 Cơ cấu tổ chức của Công ty
Giám Đốc

Bộ Phận Kỹ
Thuật

Bộ Phận Kinh
Doanh

Nhóm Khảo Sát
- ThiếtKế

Nhóm
Marketing

Nhóm Thi
Công

Nhóm kinh
Doanh

Nhóm Bảo
Hành

Nhóm Chăm

Sóc Khách

Bộ Phận Chức
Năng Khác
Phòng Kế
Toán
Phòng Hành
Chính Nhân Sự

1.3 Các lĩnh vực sản xuất, kinh doanh của Công ty
Công ty Tự động hóa Hưng Thịnh hoạt động chính trong các lĩnh vực sau
đây:
A. Đại lý phân phối các sản phẩm:
- Thiết bị đóng cắt, điều khiển tự động PLC, LOGO, màn hình cảm ứng HMI:
Siemens, Omron, Mitsubishi, Delta, LS, Huyndai, Hanyoung Nux.
- Biến tần INVT, Mitsubishi, Fuji.
- Thiết bị lắp ráp tủ điện: Vỏ tủ / hộp điện. nút ấn, công tắc đồng hồ và phụ kiện tủ
điện.
- Thiết bị xử lý nhiệt nóng/nhiệt lạnh, kho cấp đông, giải nhiệt, Chiller và điều hoà
trung tâm.

7


B. Dịch vụ kỹ thuật:
- Tư vấn, thiết kế, lắp đặt tủ điện phân phối, tủ tụ bù, tủ biến tần, lập trình PLC
theo yêu cầu công nghệ.
- Nâng cấp, sửa chữa, bảo trì máy móc, dây truyền thiết bị.
- Dịch vụ bảo dưỡng máy móc định kỳ, xử lý sự cố 24/7.
- Tư vấn, thiết kế, lắp đặt hệ thống điều khiển nhiệt độ, độ ẩm, hệ thống kho lạnh,

tủ cấp đông, máy Chiller và các ứng dụng kiểm soát nhiệt độ.
- Kết nối Trường dạy nghề với Doanh nghiệp: Tổ chức tư vấn, hỗ trợ, đào tạo thực
hành nâng cao tay nghề Công nhân kỹ thuật, sát hạch chuyên môn, xét tuyển đầu
vào: Điện, Tự động hoá, Cơ khí, Điện lạnh.

8


CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU THÔNG SỐ KĨ THUẬT VÀ ỨNG DỤNG CỦA
BIẾN TẦN
1.CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1 Biến tần là gì ?
Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi và điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều 3
pha thông qua việc thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều 3 pha.

Biến tần INVT (CHF100A Series)

9


Đây là công thức về tốc độ động cơ
xoay chiều 3 pha, để thay đổi được
tốc độ động cơ chúng ta có 3 phương
pháp: 1 thay đổi số cực động cơ P, 2
thay đổi hệ số trượt s, và thay đổi tần
số f của điện áp đầu vào.
Và BIẾN TẦN là thiết bị dùng để thay đổi tần số của của nguồn cung cấp xoay
chiều 3 pha đặt lên động cơ -> Qua đó thay đổi tốc độ động cơ theo công thức
trên.
1.2 Nguyên lý hoạt động của biến tần

Sơ đồ mạch bên trong của một biến tần

Nguyên lý cơ bản làm việc của 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
bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ
điện.
Điện áp một chiều ở trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay
chiều 3 pha đối xứng. Ban đầu, điện áp một chiều được tạo ra sẽ được trữ trong
giàn tụ điện. Điện áp một chiều này ở mức rất cao.
Tiếp theo, thông qua trình tự kích hoạt đóng mở IGBT (IGBT là từ viết tắt
của Tranzito Lưỡng cực có Cổng Cách điện hoạt động giống như một công tắc
bật và tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu ra của Biến tần) của Biến tần sẽ tạo
ra một điện áp Xoay chiều ba pha 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 cao nhằm giảm tiếng ồn cho động
10


cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.
Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và
tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển (khi cần tăng hoặc giảm tốc độ của động
cơ). Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo
chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp - tần số là
không đổi.
Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm
bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ
phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc
hai của điện áp.

Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ
linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy,
năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.
Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau
phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ
PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc
điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA

11


Sơ đồ mạch bên thực tế tương ứng với sơ đồ khối của biến tần Fuji Electric

1.3 Các bộ phân cơ bản của Biến tần
Cấu tạo biến tần bao gồm: khối chỉnh lưu đầu vào, khối nghịch lưu và phần
điều khiển

-BỘ CHỈNH LƯU (DIO)
Bộ chỉnh lưu cầu diode tương tự với các bộ chỉnh lưu thường thấy trong bộ
nguồn, trong đó điện áp xoay chiều được chuyển đổi thành một chiều. Điện áp
sau khi chỉnh lưu qua giàn tụ lọc để có điện áp phẳng, ổn định(DC bus) để cung
cấp nguồn cho IGBT.

12


-BỘ NGHỊCH LƯU (IGBT)
Thiết bị IGBT chuyển mạch nhanh và cho hiệu xuất cao. Trong biến tần,
IGBT được điều khiển kích mở theo trình tự để tạo xung với các độ rộng khác
nhau từ điện áp DC Bus được trữ trong tụ điện.

Bằng cách sử dụng phương pháp Điều chế Độ rộng Xung PWM, IGBT có
thể được kích mở theo trình tự để đầu ra giống với sóng dạng sin được áp dụng
trên sóng mang.
PWM có thể được sử dụng để tạo đầu ra cho động cơ giống hệt với sóng
dạng sin. Tín hiệu này được sử dụng để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của
động cơ.
-PHẦN ĐIỀU KHIỂN
Phần điều khiển sẽ kết nối với mạch ngoại vi nhận tín hiệu đưa vào IC chính
để điều khiển biến tần theo cấu hình và cài đặt của người sử dụng
Phần điều khiển bao gồm:
IC chính để xử lý thông tin và điều khiển hoạt động của biến tần.
Ngõ vào analog: nhận tín hiệu điện áp 4-20mA hay điện áp 0-10V
Ngõ vào số: để kích cho biến tần chạy
Ngõ ra analog: kết nối với thiết bị ngoại vi khác để giám sát hoạt động của
biến tần.
Ngõ ra số: xuất tín hiệu chạy, cảnh báo.

13


1.4 Các phụ kiện của biến tần.
-Bộ kháng điện xoay chiều (AC Reactor)
Cuộn kháng AC là cuộn dây được quấn quanh lõi thép.
Cuộn kháng AC giúp giảm méo sóng hài, tức là nhiễu trên dòng xoay chiều
đầu vào. Ngoài ra, Cuộn kháng AC sẽ giảm biên độ đỉnh của cái gai nhọn đầu
vào, giảm song hài sẽ giúp DC Bus ổn định và tăng tuổi thọ của tụ.
Một số hình ảnh thực tế về cuộn kháng AC Reactor.

Cuộn kháng AC có thể hoạt động như một bộ lọc để bảo vệ mạch chỉnh lưu
đầu vào khỏi nhiễu và xung nhọn gây ra do bật và tắt các tải điện cảm khác.

Có vài nhược điểm khi sử dụng bộ điện kháng, như chi phí tăng thêm, cần
nhiều không gian pa-nen hơn và đôi khi là giảm hiệu suất.
Trong các trường hợp hiếm gặp, bộ điện kháng dòng có thể được sử dụng ở
phía đầu ra của Biến tần để bù cho động cơ có điện cảm thấp, nhưng điều này
thường không cần thiết do hiệu suất hoạt động tốt của công nghệ IGBT.
-Bộ điện kháng Một chiều (DC Reactor)
Cuộn kháng DC khi được gắng vào biến tần trước tụ điện thì phần đầu vào
của biến tần như mạch mạch chỉnh lưu có bộ lọc là tụ điện và cuộn dây.
Khi gắn cuộn kháng một chiều cho biến tần sẽ giúp nguồn DC bus được ổn
định, năng lượng dự trữ lớn chống phần sụt áp nguồn đầu vào của biến tần nuôi
nguồn cho IGBT khi hoạt động full tải.

14


Ngoài ra, cuộn kháng một chiều sẽ giảm nhiễu quay về nguồn do biến tần
gây ra.
Cuộn kháng DC thường được lắp đặt giữa bộ chỉnh lưu và tụ điện trên các
bộ Biến tần 7,5 kW trở lên. Cuộn kháng DC có thể nhỏ và rẻ hơn Cuộn kháng
AC.

15


2.TÌM HIỂU THÔNG SỐ KĨ THUẬT VÀ ỨNG DỤNG CỦA BIẾN TẦN
2.1 Biến tần INVT (CHF100A Series)

2.1.1 Thông số kỹ thuật Biến tần INVT CHF100A Series
-Dải công suất (0.75 – 3000 KW)
-Tất cả các ngõ vào/ra đều có thể lập trình được .

- 8 ngõ vào số (Digital) nhận giá trị ON – OFF có thể chọn PNP hoặc NPN.
- 1 ngõ vào xung tần số cao (HDI): nhận xung từ 0.000 ~ 50.000kHz, có thể chọn
PNP hoặc NPN.

16


- 1 ngõ ra colector hở (HDO): (tùy chọn ON – OFF hoặc ngõ ra xung tần số cao
0.000 ~ 50.000kHz)
- 2 ngõ vào Analog: Ngõ AI1 nhận tín hiệu từ -10V ~ 10V, ngõ AI2 nhận tín hiệu
từ 0 ~10V hoặc 0/4~20mA.
- 2 ngõ ra Analog: AO1 và AO2 có tín hiệu từ 0/4~20 mA hoặc 0~10 V, tùy chọn.
- Tất cả các ngõ Analog và xung tốc độ cao vào/ra có thể đặt vô cấp dải tín hiệu
tùy ý theo ứng dụng thực tế.
- 2 ngõ ra Relay: RO1 và RO2 (có cả NO và NC) có thể lập trình được.
- Tích hợp sẵn cổng truyền thông RS-485 chuẩn Modbus RTU và cổng RJ45 có thể
nối bàn phím ngoài đến 110 mét.
- Công suất từ 18.5kW đến 90kW tích hợp sẵn cuộn kháng DC nâng cao hệ số
công suất.
2.1.2 Chức năng điều khiển chính
- Chế độ điều khiển: điều khiển V/F, điều khiển véc tơ không cảm biến tốc độ
(Sensorless vector - SVC), điều khiển Torque.
- Khả năng quá tải: + Mode G (dùng cho tải nặng) 150% dòng định mức/60giây,
180% dòng định mức/10 giây.
+ Mode P (dùng cho tải nhẹ ví dụ: bơm, quạt...) 120% dòng
định mức/60 giây.
- Độ phân giải điều chỉnh tốc độ: 1:100 (SVC)
- Tần số sóng mang: 1 kHz ~15.0 kHz.
- Nguồn đặt tốc độ: Bàn phím, Ngõ vào analog, ngõ vào xung HDI, truyền thông,
đa cấp tốc độ, simple PLC và PID, có thể thực hiện kết hợp, điều chỉnh giữa nhiều

ngõ vào và chuyển đổi giữa các ngõ vào khác nhau.
- Chức năng điều khiển PID.

17


- Simple PLC, Chức năng đa cấp tốc độ: có 16 cấp tốc độ và 16 cấp thời gian đặt
trước.
- Chức năng điều khiển zigzag tốc độ và bộ đếm Counter.
- Không dừng hoạt động khi mất điện tạm thời.
- Chức năng dò tốc độ: khởi động êm đối với động cơ đang còn quay.
- Phím QUICK/JOG: là phím tắt được định nghĩa bởi người sử dụng.
- Chức năng tự động ổn định điện áp ngõ ra khi điện áp nguồn cấp dao động bất
thường.
- Chức năng bảo vệ: Bảo vệ khi xảy ra các sự cố như là quá dòng, quá áp, dưới áp,
quá nhiệt, chạm pha, mất pha, lệch pha, đứt dây ngõ ra, quá tải v.v… và vẫn hoạt
động tốt khi điện áp nguồn vào thấp bằng ba pha 320Vac.

18


2.2 Biến tần Misubishi (FR A700)

2.2.1 Thông số kĩ thuật Biến tần Misubishi (FR A700)
-Công suất : 220V:0.4-45kW . 380V: 55- 500kW.
-Dải tần số ngõ ra: 0-400Hz.
-Nguồn cung cấp: 1 pha 200…240 VAC, hoặc 3 pha 380V, 50/60 Hz.
-Phương pháp điều khiển: V/F, Sensorless Vector. Chế độ Auto-tunning và
Heavy/ Normal.
-Có sẵn biến trở điều khiển tốc độ.

-8 cấp tốc độ điều khiển.
-1 ngõ vào Analog 4…20mA.
-1 ngõ vào Analog 0…5V hoặc 0…10V.
-Truyền thông: RS-485.
-Nhiệt độ làm việc: 50 độ C

19


-Khả năng quá tải: 150% trong 60s, 200% trong 3s…
-Cấp độ bảo vệ: IP 20
2.2.2 Chức năng điều khiển chính
-Điều khiển PWM mềm, điều khiển PWM tần số cao (có thể chọn điều khiển
V/F, điều khiển vec-tơ thông lượng từ nâng cao và điều khiển vec-tơ không cảm
biến thực.
-Tần số ra 0.2 tới 400Hz
-Momen khởi động 200% ở 0.3Hz (0.4 đến 3.7K) 150% ở 0.3Hz (5.5 đến
55KW) với điều khiển vec-tơ không cảm biến thực
-Tín hiệu đặt tần số
-Ngõ vào tương tự:
chân 2 &4: có thể chọn lựa 0~10V, 0~5V hay 4~20mA
chân 1: có thể chọn lựa -10~+10V, -5~+5V
-Ngõ vào số:
nhập vào bằng vòng xoay của panel hay bằng bộ nạp tham số.
khi dùng FR-A7AX có thể nhập bằng số BCD 4 số hay số nhị phân 16 bit
-Khối đấu dây có thể tháo rời, tương thích với họ FR-A500
-Ngõ vào chuỗi xung 100 kpps
-Ngõ ra chuỗi xung 50 kpps
-Ngõ ra tương tự/xung
-Có thể chọn lựa bất kỳ tín hiệu nào như là tần số ra, dòng mô tơ, điện áp tương

tự/xung ra, tần số đặt, tần số họat động, mô-men mô tơ, công suất đầu vào, công
suất tải đầu ra, dòngkích thích mô tơ, hiệu quả tiết kiệm năng lượng, …xuất ra
ngõ ra FM và AM
-Hai cổng nối tiếp RS-485 và 1 cổng USB làm cho kết nối linh họat.

20


CHƯƠNG 3. SƠ ĐỒ ĐẤU NỖI VÀ LẮP ĐẶT CỦA BIẾN TẦN
3.1 Sơ đồ đấu nối và lắp đặt Biến tần INVT CHF100A

21


22


Reactor Ngõ ra: Reactor cần được lắp trong điều sau: khi khoảng cách giữa
Biến tần và động cơ lớn hơn 50m, Biến tần có thể bị ngắt do chế độ bảo vệ
chống quá dòng, bởi vì có dòng điện rò lớn qua vỏ dây dẫn vào đất. Và đồng thời
để tránh hỏng cách điện motor, nên lắp reactor ở ngõ ra Biến tần.
Bộ lọc ngõ ra EMC: Bộ lọc EMC Ngõ ra làm giảm thiểu sự rò điện của dây cáp
và làm giảm nhiễu sóng hài bậc cao trên các dây nối từ Biến tần đến động cơ.

23


3.2 Sơ đồ đấu nối và lắp đặt Biến tần Misubishi FR A700

24

KẾT LUẬN
Sau 6 tháng thực tập tại Công ty TM& DV Hưng Thịnh.Những chia sẻ của
giám đốc Trần Quốc Việt và anh chị công viên trông công ty rất có ích cho em
trong học tập cũng như thành thạo hơn trong thực hành
Với chúng em những sinh viên học ngành công nghệ kỹ thuật và điều khiển tự
động hóa, với công việc tìm hiểu về biến tần thì đây là một việc rất bổ ích và sát
với thực tế.
Đây cũng là cơ hội để chúng em áp dụng những kiến thức đã học và đánh giá
quá trình đó, ngoài ra đây cũng là dịp để chúng em nâng cao tay nghề.
Trong quá trình thực hiện báo cáo với vốn kiến thức ít ỏi chúng em đã nhận
được sự chỉ bảo tận tình của thầy Nguyễn Duy Bình để có thể đưa ra được
những phương án tối ưu nhất. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của
các thầy và các bạn để báo cáo của em được hoàn thiện hơn.
Trong quá trình hoàn thành báo cáo khó tránh khỏi thiếu sót, em mong các
thầy cô thông cảm và bỏ qua.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Vũ Thái Công

25