Biến tần là một thiết bị quan trọng trong công nghệ điện, có khả năng biến đổi nguồn điện để điều khiển tốc độ của động cơ. Trên thực tế, biến tần gồm nhiều bộ phận có chức năng khác nhau, từ việc nhận nguồn điện đầu vào cố định đến việc biến đổi nguồn điện thành nguồn điện có điện áp và tần số biến thiên để điều khiển tốc độ động cơ.
Contents
Nguyên lý hoạt động của biến tần
Biến tần hoạt động dựa trên hai công đoạn cơ bản như sau:
Bạn đang xem: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần (công nghệ inverter)
Công đoạn 1: Chỉnh lưu nguồn điện
Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều (AC) 1 pha hoặc 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn điện một chiều phẳng (DC). Quá trình này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Ngay cả khi nguồn điện đầu vào có thể là một pha hoặc ba pha, nó sẽ có điện áp và tần số cố định.
Công đoạn 2: Nghịch lưu điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều 3 pha
Điện áp một chiều từ công đoạn trước sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Đầu tiên, điện áp một chiều được tạo ra sẽ được lưu trữ trong tụ điện. Sau đó, bộ nghịch lưu IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) của biến tần sẽ tạo ra một điện áp xoay chiều 3 pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Công nghệ hiện đại cho phép biến tần có tần số chuyển mạch xung siêu âm, giảm tiếng ồn và tổn thất trên lõi sắt động cơ.
READ MORE:
Các bộ phận cơ bản của biến tần
Xem thêm : 15 sơ đồ mạch điện đèn cầu thang phổ biến – 4 cách lắp đặt dễ nhất
Thông qua quá trình hoạt động, biến tần gồm các bộ phận như: mạch chỉnh lưu, mạch một chiều trung gian (DC link), mạch nghịch lưu và phần điều khiển. Các bộ phận này đóng vai trò quan trọng trong quá trình biến tần.
1. Bộ chỉnh lưu
Bộ chỉnh lưu là phần đầu tiên trong quá trình biến điện áp đầu vào thành đầu ra mong muốn cho động cơ. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu cầu đi-ốt (diode) sóng toàn phần. Bộ chỉnh lưu cầu đi-ốt sẽ chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Các đi-ốt trong cầu chỉ cho phép dòng điện đi theo một hướng, vì vậy cầu đi-ốt hướng dòng electron của điện năng từ dòng xoay chiều (AC) thành dòng 1 chiều (DC).
2. Tuyến dẫn một chiều
Tuyến dẫn một chiều là một giàn tụ điện được sử dụng để lưu trữ điện áp một chiều đã qua quá trình chỉnh lưu. Tuyến dẫn một chiều giữ điện áp đã lưu trữ và sử dụng trong giai đoạn tiếp theo khi IGBT tạo ra điện năng cho động cơ.
3. Cuộn kháng xoay chiều (Cuộn kháng AC)
Cuộn kháng xoay chiều là một cuộn cảm hoặc cuộn dây. Nó lưu trữ năng lượng trong từ trường được tạo ra trong cuộn dây và chống thay đổi dòng điện. Cuộn kháng xoay chiều giúp giảm méo sóng hài và giảm mức đỉnh của dòng điện lưới, cho phép tụ điện chạy mát hơn và bền bỉ hơn. Cuộn kháng xoay chiều cũng hoạt động như một bộ hoãn xung để bảo vệ mạch chỉnh lưu đầu vào khỏi nhiễu nguồn và xung gây ra do bật/tắt các tải điện cảm khác bằng bộ ngắt mạch hoặc khởi động từ.
4. Cuộn kháng một chiều (Cuộn kháng DC)
Cuộn kháng một chiều giới hạn tốc độ thay đổi dòng tức thời trên tuyến dẫn một chiều. Việc giảm tốc độ thay đổi này giúp biến tần phát hiện sự cố tiềm ẩn và ngừng/ ngắt động cơ ngay lập tức. Cuộn kháng một chiều thường được lắp đặt giữa bộ chỉnh lưu và tụ điện cho các biến tần có công suất từ 7,5 kW trở lên.
5. Bộ nghịch lưu
Xem thêm : Sự Phát Triển Của Bảng Màu RAL – Sự Định Danh Màu Sắc Quốc Tế
Bộ nghịch lưu có vai trò chuyển đổi điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều. Việc này được thực hiện thông qua BẬT/TẮT các công tắc bán dẫn như IGBT. Bằng cách điều khiển thời gian BẬT/TẮT của các công tắc, biến tần tạo ra điện áp xoay chiều để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ.
6. Module công suất IGBT
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) là một linh kiện công suất bán dẫn, có khả năng hoạt động như một công tắc bật/tắt cực nhanh. IGBT được sử dụng trong biến tần để tạo ra xung điện áp và điều khiển đầu ra cho động cơ. Bằng cách sử dụng điều biến độ rộng xung (PWM), IGBT có thể bật/tắt theo trình tự và tạo ra đầu ra tương ứng với sóng dạng sin.
7. Điện trở hãm
Điện trở hãm được sử dụng để xử lý lượng điện thừa được tạo ra khi tăng tốc độ động cơ. Điện trở nhanh chóng chuyển đổi lượng điện thừa thành nhiệt, ngăn ngừa quá áp và đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định của hệ thống biến tần.
Các đặc tính dạng sóng
Sử dụng máy biến tần có thể thay đổi đầu vào và đầu ra theo các đặc tính dạng sóng. Đầu vào có dạng sóng điện giống như tai thỏ, trong khi đầu ra có dạng sóng nhìn như một tập hợp các đường thẳng (hình chữ nhật). Điều này được thực hiện thông qua hoạt động BẬT/TẮT của các bộ phận bán dẫn trong biến tần.
READ MORE:
Các phương pháp điều khiển biến tần
Có nhiều phương pháp điều khiển biến tần được sử dụng, như điều khiển V/F, Vector không cảm biến, Vector dùng cảm biến và điều khiển theo từ thông. Mỗi phương pháp có đặc điểm và ứng dụng riêng. Phương pháp điều khiển V/F phổ biến nhất, trong khi Vector dùng cảm biến và điều khiển theo từ thông sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác và ổn định cao.
Nguồn: https://cite.edu.vn
Danh mục: Học tập
