Tìm hiểu hệ truyền động điện biến tần Simens M420

NỘI DUNG:
Chương 1: Giới thiệu chung về biến tần

Chương 2: Tìm hiểu biến tần MM420 của hãng
Siemens
Chương 3: Ứng dụng của biến tần


CHƯƠNG 1 :GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BIẾN
TẦN
 Giới thiệu chung
 Bộ biến tần là một thiết bị biến
đổi năng lượng điện xoay
chiều từ tần số f1 sang nguồn
điện xoay chiều có tần số f2

 Tần số của lưới điện quyết
định tốc độ góc quay của từ
trường quay do đó thay đổi
được tốc độ động cơ
 Ở nguồn biến tần cung cấp
cho ĐCKĐB yêu cầu của bộ
này có khả năng biến đổi tần
số và điện áp sao cho tỉ số U/f
= const


 Phân loại các loại
biến tần


Biến tần trực tiếp



Biến tần gián tiếp

 Các loại biến tần dùng
van được ứng dụng rộng
rãi vì có ưu điểm sau:
 Kích thước nhỏ nên diện
tích lắp đặt không lớn
 Trọng lượng nhẹ
 Hệ số khuếch đại công
suất lớn
 Có quán tính nhỏ


Biến tần trực tiếp
•

Là bộ biến đổi mà tần số đươc tạo ra bằng cách đóng cắt
thích hợp từng đoạn thích hợp một dòng điện xoay chiều
có tần số cao hơn.

Sơ đồ nguyên lý biến tần trực tiếp


Biến tần trực tiếp
 Bộ biến tần trực tiếp chức năng chỉnh lưu và
nghịch lưu cùng nằm trên một bộ biến đổi

Không sử dụng tủ chuyển mạch và chỉ chuyển đổi
một lần nên hiệu suất cao
 Mạch van khá phức tạp, số lượng van lớn
Biến tần được sử dụng với phạm vi điều chỉnh
f2

Biến tần gián tiếp
• Trong biến tần gián tiếp đầu tiên biến thành một chiều
nhờ bộ chỉnh lưu, sau đó qua lọc rồi mới trở thành điện
áp xoay chiều với tần số f2 nhờ bộ nghịch lưu.
• Bộ biến tần gián tiếp có khâu trung gian một chiều có cấu
trúc khác nhau nhưng về cơ bản có 3 khâu chính:




Khâu chỉnh lưu
Khâu lọc
Khâu nghịch lưu

• Bộ biến tần dùng chỉnh lưu có điều khiển
• Bộ biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển nhưng có
thêm bộ biến đổi xung áp một chiều
• Bộ biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển với nghịch
lưu thực hiện điều chế độ rộng xung PWM


Chỉnh lưu có điều khiển

Biến tần dùng chỉnh lưu có điều khiển bằng tiristor


Chỉnh lưu không điểu khiển nhưng có
thêm bộ biến đổi điện áp xung

Bộ biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển nhưng có
thêm bộ biến đổi xung điện áp


Chỉnh lưu không điều khiển với nghịch
lưu thực hiện điều chế độ rộng xung
PWM

Bộ biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển với nghịch lưu
điều chế độ rộng xung PWM


Các khâu trong biến tần gián tiếp
• Chỉnh lưu

Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha


Các khâu trong biến tần gián tiếp
• Khâu lọc

Lọc bằng tụ

Lọc bằng cuộn cảm

Các khâu trong biến tần gián tiếp
Khâu lọc

Lọc dùng cả tụ điện C và cuộn kháng L
 Do sự tổng hợp của cả 2 loại trên nên biên độ sóng hài càng giảm
và điện áp ra tải ít đập mạch hơn. Bộ lọc LC được dùng phổ biến


Các khâu trong biến tần gián tiếp
•

Mạch băm

Mạch băm nối tiếp

Mạch băm song song


Các khâu trong biến tần gián tiếp

Sơ đồ mạch băm dùng trong tranzitor


Các khâu trong biến tần gián tiếp
 Nghịch lưu thực hiện điều chế độ rộng xung PWM
 Chúng ta sử dụng một bộ so sánh điện áp và đưa
vào 2 đầu so sánh một xung răng cưa Saw và một
điện áp một chiều Ref

Khi Saw < Ref thì Output = 0V
Khi Saw > Ref thì Output = Uramax

Phương pháp tạo ra PWM


Các khâu trong biến tần gián tiếp
• Biến điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều có
tần số thay đổi bằng phương pháp điều chế độ rộng
xung PWM
– Khâu phát ra xung sin có tần số quyết định tần số đầu ra.
( xung điều biến)
– Khâu tạo xung tam giác ( song mang)
– Khâu so sánh : so sánh xung sin với xung tam giác có tần
số cao.
– Tạo xung đưa vào các chân điều khiển của IGBT


BỘ NGHỊCH LƯU ÁP 3 PHA
1

2

~220V

1

3

5

DC

C0

2
3

4

6

4


Cách chọn biến tần
Về mặt kỹ thuật:
Chọn theo thông số kĩ thuật mà nhà đầu tư yêu
cầu.
Chọn theo phương thức,kĩ thuật điều khiển để đáp
ứng yêu cầu đặt ra:
• Các thông số của động cơ:
Pdm,Udm,Idm,cosφ,hiệu suất...
• Tính chất của công việc :
- Môi trường làm việc
- Tính chất phụ tải
- Điều khiển độc lập các động cơ khác nhau
• Khả năng mở rộng hệ thống,ghép mạng,ghép nối
với các thiết bị lập trình ...
• Sử dụng sản phẩm của các hãng đã quen dùng.

Cách chọn biến tần
Về mặt kinh tế:
• Tùy vào túi tiền của
nhà đầu tư mà ta
chọn sản phẩm của
hãng danh tiếng
được hỗ trợ đầy đủ
chế độ bảo hành,
chăm sóc khách
hàng hay những
sản phẩm giá rẻ
nhưng vẫn đáp ứng
được bài toán kỹ
thuật.

Siemens MM420-0.7
5KW/1HP

4.272.400 VNĐ

Siemens MM420-1.5
KW/2HP

5.301.660 VNĐ

ABB ACS55 0.7KW

2.191.000 VNĐ

ABB ACS150 1.5KW3P

4.531.000 VNĐ


Chương 2: Tìm Hiểu Biến Tần
MM420 – Siemens
• Ưu điểm nổi bật:

Nhiều tính năng
điều khiển linh hoạt.

Giá thành hạ
MM420 là lựa chọn
hoàn hảo với người
sử dụng


Các thông số MM420
• Công suất:
– 0,37 – 11 kW : điện áp
3 pha 380 – 480V
– 0,12 – 5,5 kW : điện áp
3 pha 220 – 240V
– 0,12 – 3 kW
: điện áp
1 pha 220 – 240V
• Điện áp ra :
– 1 pha 220V

– 3 pha 220V
– 3 pha 380V


Các thông số MM420
• Tần số vào : 47 – 63Hz
• Tần số ra : 0 – 650Hz
• Cosφ >= 0,95
• Hiệu suất chuyển đổi :
96 – 97 %
• Khả năng quá tải : 1,5Idm
trong 60s ở mỗi 300s
• Dòng khởi động thấp
hơn dòng điện vào định
mức


Các thông số MM420
• Các phương pháp điều khiển :
– Tuyến tính V/f , Bình phương V/f , Đa điểm V/f ,V/f do
người dùng lập trình

• Điều chế độ rộng xung :
– 16kHz ở 220V 1 pha hoặc 3 pha
– 4kHz ở 400V 3 pha
– 2 – 16kHz ( bước chỉnh 2 kHz)

• Đầu vào số:
– 3 đầu vào số lập trình được, cách ly

Các thông số MM420
• Đầu vào tương tự: 1
– Chuẩn 0 – 10V
– Có thể dùng như đầu vào số thứ 4

• Đầu ra Rơle : 1
– 30VDC – 5A : tải trở
– 250VAC – 2A : tải cảm

• Đầu ra tương tự : 1
– Chuẩn 0 - 20mA


Các thông số MM420
• Cổng giao tiếp : Chuẩn
RS485 , giao thức USS
• Hãm :
– 1 chiều
– Hỗn hợp

• IP : 20
• Nhiệt độ làm việc : -10 –
50oC
• Nhiệt độ bảo quản : -40 –
70oC
• Độ ẩm : <95%