Elgine

New Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
LỜI MỞ ĐẦU 4
LỜI CẢM ƠN 5
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 6
Nhận xét của giáo viên phản biện 7
CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 8
I. Giới thiệu lịch sử biến tần 8
1. Lịch sử phát triển các linh kiện bán dẫn công suất. 8
2. Lịch sử ra đời của biến tần trong công nghiệp 8
3. Tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp 8
3.1. Luận chứng kinh tế 9
3.2. Tính hữu dụng của biến tần trong các ứng dụng bơm và quạt 9
4. Phân loại biến tần. 9
5. Vai trò biến tần đa bậc. 10
II. Biến tần trực tiếp 10
1. Giới thiệu 10
2 Phân loại biến tần 11
2.1.Biến tần trực tiếp một pha 11
2.2. Biến tần trực tiếp ba pha. 13
2.3. Biến tần trực tiếp một pha vào một pha ra(SISO). 15
2.4. Biến tần trực tiếp ba pha vào một pha ra (TISO) 16
2.5. Biến tần đường bao ( Matrix cyclyconverter) 18
III. Bộ nghịch lưu 19
1.Giới thiệu chung 19
2. Các bộ nghịch lưu nguồn áp một pha 20
2.1. Bộ nghịch lưu nguồn áp một pha bán cầu. 20
2.2. Bộ nghịch lưu nguồn áp toàn cầu (Full-Bridge VSI) 26
3. Các bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha (Three-Phase Voltage Source Inverters) 31
3.1.Kỹ thuật điều chế độ rộng xung sóng sin 32
3.2. Hoạt động sóng vuông của các bộ nghịch lưu áp 3 pha(Square - Wave Operation ) 33
3.3.Sự loại trừ hài có chọn lọc trong các bộ nghịch lưu áp 3 pha. 34
3.4.Các kỹ thuật điều chế vector không gian cơ bản (Space-Vector-based Modulating Techniques) 35
5. Các điện áp pha của tải trong các bộ nghịch lưu áp 3 pha. 39
5.1 Các bộ nghịch lưu nguồn dòng (CSI: Current Source Inverters) 41
5.2. Các kỹ thuật điều chế độ rộng xung sóng mang cơ bản trong các bộ nghịch lưu nguồn dòng. 42
IV. Biến tần đa bậc 45
1.Giới thiệu về biến tần đa bậc 45
1.1 .Khái niệm. 45
1.2. Neutural point clamped inverter NPC 47
2. Cấu trúc biến tần đa bậc ( bộ nghịch lưu đa bậc) 48
2.1 Cascade Multilevel Inverter 48
2.2. Capacitor Clamped Multilevel Inverter 50
2.3. Cấu trúc phối hợp 51
3. So sánh về các dạng nghịch lưu đa bậc. 51
3.1 Phương pháp Sin PWM (Ứng dụng ở tần số khá cao f < 9500Hz) 52
3.2. Switching frequency optimal PWM method( SFO PWM) 53
3.3. Phương pháp vector không gian 54
3.4 Giản đồ vector điện áp bộ biến tần ba bậc 54
3.5. Giản đồ vector điện áp bộ nghịch lưu năm bậc 59
V. Ứng dụng biến tần đa bậc 60
1. Giới thiệu 60
2. Đặc tính cơ của các động cơ điện 60
2.1. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập (song song) 60
2.2. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 62
2.3. Động cơ điện ba pha xoay chiều không đồng bộ (KĐB) 62
3. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều ba pha KĐB sử dụng biến tần. 64
3. 1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch rôto. 64
3.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch stato. 65
3.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số của nguồn xoay chiều. 66
3.4 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực của động cơ. 66
VI. Giới thiệu biến tần ACS 150 66
1. Nguồn cung cấp 66
2.Cấu trúc tổng quan của biến tần ABB 66
3.Chi tiết về sơ đồ kết nối in/ out của biến tần ABB ACS 150 67
4.Cách kết nối nên tránh ở ngõ ra của biến tần 68
5.Sơ đồ kết nối IN/OUT 69
6.Chức năng từng phím trên mặt máy 69
7 .MENU chính 70
8.Cách cài đặt và hoạt động của chế độ “ SHORT PARAMETER MODE “ 71
9. Cách cài đặt và hoạt động của chế độ “ LONG PARAMETER MODE “ : 72
10.Một số sơ đồ kết nối dây IN/ OUT ABB khuyên dùng (macro) 72
10.1. ABB Standard macro 72
10.2. 3 wire macro 73
10.3.Alternate Macro 73
10.4. Motor potentiometer macro 74
11. Tín hiệu điều khiển kết nối từ bên ngoài 74
12. Điều khiển 75
12.1 . Điều khiển bằng tay với sự hổ trợ màn hình và bàn phím 75
12.2. Điều khiển bằng các thiết bị ngoại vi bên ngoài: ( windows CC + PLC + MODUL EM 235 ) 75
VII. EM235 76
VIII. PLC 77
1. Giới thiệu PLC S7-200 77
2. Sơ đồ khối cấu tạo của PLC 78
3. Ứng dụng xuất sung tốc độ cao 78
3.1. Điều rộng xung 50% (PTO) 78
3.2. Điều rộng xung theo tỉ lệ (PWM) 79
4. Đọc xung tốc độ cao (High Speed Counter - HSC) 79
IX. WINCC 82
1. Giới thiệu WinCC (Windows Control Center) 82
2. Khởi động WinCC 82
3. Tạo một Project mới 82
4. Cài đặt Driver kết nối PLC 83
5. Tạo các biến 83
5.1 Biến nội 83
5.2. Biến ngoại: Sử dụng PC Access 84
6. Tạo và soạn thảo một giao diện người dùng 87
7. Cài đặt thông số cho winCC Runtime 87
CHƯƠNG 2 THỰC HIỆN ĐỒ ÁN 89
I. Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển motor 89
II. Điều khiển bằng tay 89
III. Điều khiển bằng windows CC + PLC _ MODUL E235 90
1.Cài đặt thông số 90
2. Chương trinh điều khiển PLC + WICC 90
2.1 Chương trình PLC 90
2.2 Tạo Item trong PC Access 95
2.3.Giao diện WINCC: 96
CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ – KẾT LUẬN 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO 98
CHƯƠNG 1
LÝ THUYẾT LIÊN QUAN
I. Giới thiệu lịch sử biến tần
1. Lịch sử phát triển các linh kiện bán dẫn công suất.
Sự phát triển của truyền động điện đã thúc đẩy cho sự phát triển của ngành điện tử công nghiệp. Tuy nhiên những ứng dụng của nó còn nhiều hạn chế vì thiếu linh kiện điện tử công suất có hiệu suất cao, kích thước nhỏ, tần số hoạt động lớn và đặc biệt có độ tin cậy cao. Các đèn điện tử chân không, và đèn cơ khí không đáp ứng được những đòi hỏi khắt khe của điện tử công nghiệp. Điều đó đã thúc đẩy các nhà khoa học nghiên cứu để phát minh ra các linh kiện mới. Và mãi đến năm 1948, với sự ra đời của Transistor do Bardeen, Brattain và Schockley, tại phòng thí nghiệm Bell Telephone, giải thưởng Nobel năm 1956, đã đánh dấu bước phát triển cách mạng trong kĩ thuật điện tử. Từ đó ngành điện tử phát triển mạnh mẽ theo hai hướng là kĩ thuật điện tử tín hiệu và điện tử công suất. Trong đó ngành kĩ thuật điện tử tín hiệu chủ yếu là xử lí các tín hiệu qua khuếch đại, điều chế tần số cao, tín hiệu vào được mạch và linh kiện điện tử xử lí cho tín hiệu ra biến đổi về độ lớn, dạng sóng và tần số. Nguồn chỉ có tác dụng nuôi linh kiện điện tử. Còn đối với ngành điện tử công suất thì chủ yếu nghiên cứu về chuyển mạch đóng cắt dòng điện lớn, điện áp cao để thay đổi độ lớn, dạng sóng, tần số dòng công suất.
Dưới đây là bảng tóm tắt về thời gian ra đời cũng như các chỉ số ứng dụng của các linh kiện.
Linh kiện Năm xuất
hiện Điện áp định mức Dòng điện định mức Tần số định mức Công suất định mức Điện áp rơi thuận
Tiristo(SCR) 1957 6 kV 3,5kA 500Hz 100MW 1.5±2.5V
Triac 1958 1kV 100A 500 Hz 100kW 1.5±2V
GTO 1962 4,5 kV 3kA 2 KHz 10MW 3±4V
BJT 1960 1,2 kV 800A 10 Hz 1MW 1.5±3V
MOSFET 1976 500V 50A 1 MHz 100KW 3±4V
IGBT 1983 1,2kV 400A 20 KHz 100KW 3±4V
SIT 1976 1,2kV 300A 100KHz 10KW 2±4V
MCT 1988 3kV 3kA 20±100KHz 10MW 1±2V
2. Lịch sử ra đời của biến tần trong công nghiệp
Năm 1986, AIE phát minh ra bộ điều khiển tốc độ động cơ một chiều.
Năm 1962, Bộ điều khiển tốc độ đầu tiên có tính xu hướng thương mại xuất hiện trên thị trường.
3. Tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp
Với sự phát triển như vũ bão về chủng loại và số lượng của các bộ biến tần, ngày càng có nhiều thiết bị điện – điện tử sử dụng các bộ biến tần, trong đó một bộ phận đáng kể sử dụng biến tần phải kể đến chính là bộ biến tần điều khiển tốc độ động cơ điện.
Trong thực tế có rất nhiều hoạt động trong công nghiệp có liên quan đến tốc độ động cơ điện. Đôi lúc có thể xem sự ổn định của tốc độ động cơ mang yếu tố sống còn của chất lượng sản phẩm, sự ổn định của hệ thống … ví dụ: máy ép nhựa làm đế giầy, cán thép, hệ thống tự động pha trộn nguyên liệu, máy ly tâm định hình khi đúc … Vì thế, việc điều khiển và ổn định tốc độ động cơ được xem như vấn đề chính yếu của các hệ thống điều khiển trong công nghiệp.
Điều chỉnh tốc độ động cơ là dùng các biện pháp nhân tạo để thay đổi các thông số nguồn như điện áp hay các thông số mạch như điện trở phụ, thay đổi từ thông … Từ đó tạo ra các đặc tính cơ mới để có những tốc độ làm việc mới phù hợp với yêu cầu của phụ tải cơ. Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ:
• Biến đổi các thông số của bộ phận cơ khí tức là biến đổi tỷ số truyền chuyển tiếp từ trục động cơ đến cơ cấu máy sản xuất.
• Biến đổi tốc độ góc của động cơ điện. Phương pháp này làm giảm tính phức tạp của cơ cấu và cải thiện được đặc tính điều chỉnh, đặc biệt linh hoạt khi ứng dụng các hệ thống điều khiển bằng điện tử. Vì vậy, bộ biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ theo phương pháp này.
3.1. Luận chứng kinh tế
• Chiếm 30% thị trường biến tần là các bộ điều khiển moment.
• Trong các bộ điều khiển moment đông cơ chiếm 55% là các ứng dụng quạt gió, trong đó phần lớn là các hệ thống HAVC (điều hòa không khí trung tâm), chiếm 45% là các ứng dụng bơm, chủ yếu là trong công nghiệp nặng.
• Nâng cấp cải tạo các hệ thống bơm và quạt từ hệ điều khiển tốc độ không đổi lên hệ tốc độ có thể điều chỉnh được trong công nghiệp với lợi nhuận to lớn thu về từ việc tiết giảm nhiên liệu điện năng tiêu thụ.
3.2. Tính hữu dụng của biến tần trong các ứng dụng bơm và quạt
• Điều chỉnh lưu lượng tương ứng với điều chỉnh tốc độ Bơm và Quạt.
• Điều chỉnh áp suất tương ứng với điều chỉnh góc mở của van.
• Giảm tiếng ồn công nghiệp.
• Năng lượng sử dụng tỉ lệ thuận với lũy thừa bậc ba của tốc độ động cơ.
• Giúp tiết kiệm điện năng tối đa.
Như tên gọi, bộ biến tần sử dụng trong hệ truyền động, chức năng chính là thay đổi tần số nguồn cung cấp cho động cơ để thay đổi tốc độ động cơ nhưng nếu chỉ thay đổi tần số nguồn cung cấp thì có thể thực hiện việc biến đổi này theo nhiều cách khác, không dùng mạch điện tử. Trước kia, khi công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn chưa phát triển, người ta chủ yếu sử dụng các nghịch lưu dùng máy biến áp. Ưu điểm chính của các thiết bị dạng này là sóng dạng điện áp ngõ ra rất tốt (ít hài) và công suất lớn (so với biến tần hai bậc dùng linh kiện bán dẫn) nhưng còn nhiều hạn chế như:
- Giá thành cao do phải dùng máy biến áp công suất lớn.
- Tổn thất trên biến áp chiếm đến 50% tổng tổn thất trên hệ thống nghịch lưu.
- Chiếm diện tích lắp đặt lớn, dẫn đến khó khăn trong việc lắp đặt, duy tu, bảo trì
- Điều khiển khó khăn, khoảng điều khiển không rộng và dễ bị quá điện áp ngõ ra do có hiện tượng bão hoà từ của lõi thép máy biến áp.
Ngoài ra, các hệ truyền động còn nhiều thông số khác cần được thay đổi, giám sát như: điện áp, dòng điện, khởi động êm (Ramp start hay Soft start), tính chất tải … mà chỉ có bộ biến tần sử dụng các thiết bị bán dẫn là thích hợp nhất trong trường hợp này.
4. Phân loại biến tần.
Trong thực tế biến tần được phân làm hai loại chính dựa theo cách chuyển đổi tần số là:
• Biến tần trực tiếp
• Biến tần gián tiếp
o Nghịch lưu đơn bậc
o Nghịch lưu đa bậc
Trong đồ án này chúng ta sẽ nghiên cứu cả hai loại biến tần này, trong phần biến tần đa bậc chúng ta sẽ đi sâu vào phương pháp vector không gian.


Link Download bản DOC
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:

 
Các chủ đề có liên quan khác

Các chủ đề có liên quan khác

Top