Các nhà cung cấp thiết bị hỗ trợ biến tần xin nhắc bạn rằng biến tần đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp ngày nay. Các thiết bị được điều khiển bằng biến tần có thể tiết kiệm năng lượng đáng kể ở một mức độ nhất định, do đó được nhiều nhà sản xuất công nghiệp ưa chuộng.
Để đạt được các tính năng như đỗ xe mềm, khởi động mềm, điều chỉnh tốc độ vô cấp, hoặc các yêu cầu đặc biệt về tăng hoặc giảm tốc độ, động cơ không đồng bộ hiện đại cần một thiết bị điều chỉnh tốc độ gọi là biến tần. Mạch chính của thiết bị sử dụng mạch AC-DC-AC với tần số làm việc 0-400Hz. Điện áp đầu ra của biến tần vạn năng điện áp thấp là 380-460V, công suất đầu ra là 0,37-400kW.
Chọn một bộ biến tần hợp lý
Những vấn đề phát sinh trong quá trình sử dụng biến tần như vận hành bất thường, thiết bị hỏng hóc, v.v., dẫn đến ngừng sản xuất và tổn thất kinh tế không đáng có thường là do lựa chọn và lắp đặt biến tần không phù hợp. Do đó, cần phải lựa chọn một biến tần kinh tế và thiết thực, có thể đáp ứng tốt hơn các điều kiện và yêu cầu cơ bản của sản xuất và quy trình.
Là đối tượng truyền động chính của biến tần, động cơ phải được lựa chọn sao cho phù hợp với các thông số làm việc của động cơ khi lựa chọn loại biến tần.
(1) Phù hợp điện áp: Điện áp định mức của bộ biến tần phù hợp với điện áp tải của động cơ.
(2) Phối hợp dòng điện: Công suất của biến tần phụ thuộc vào dòng điện định mức liên tục do biến tần tạo ra. Khi lựa chọn biến tần cho động cơ yêu cầu điều chỉnh tốc độ, cần lựa chọn biến tần có dòng điện định mức liên tục lớn hơn dòng điện định mức của động cơ khi vận hành ở thông số định mức và có biên độ định lượng; Đối với biến tần thông thường có nhiều hơn 4 cực, việc lựa chọn không thể dựa trên công suất của động cơ mà phải dựa trên tiêu chuẩn kiểm định ghế dòng điện của động cơ; Ngay cả khi tải trên động cơ tương đối nhẹ và dòng điện nhỏ hơn dòng điện định mức của biến tần, biến tần đã chọn cũng không được có công suất quá nhỏ so với động cơ.
(3) Phù hợp công suất: Tùy theo đặc tính tải khác nhau của động cơ mà có yêu cầu khác nhau khi lựa chọn công suất của biến tần.
Phương pháp điều khiển biến tần
Các phương pháp điều khiển chính của bộ biến tần hiện nay bao gồm:
(1) Thế hệ đầu tiên sử dụng phương pháp điều khiển U/f=C, còn được gọi là phương pháp điều khiển điều chế độ rộng xung sin (SPWM). Đặc điểm của phương pháp này bao gồm cấu trúc mạch điều khiển đơn giản, chi phí thấp, tính chất cơ học và độ cứng tốt, có thể đáp ứng yêu cầu điều chỉnh tốc độ mượt mà của hệ thống truyền động nói chung. Tuy nhiên, phương pháp điều khiển này làm giảm mô-men xoắn đầu ra cực đại ở tần số thấp do điện áp đầu ra thấp, dẫn đến giảm độ ổn định ở tốc độ thấp. Đặc điểm của phương pháp này là nếu không có thiết bị phản hồi, tỷ số tốc độ ni nhỏ hơn 1/40, và nếu có phản hồi, ni = 1/60. Phù hợp cho quạt và bơm nói chung.
(2) Thế hệ thứ hai áp dụng phương pháp điều khiển vectơ không gian điện áp (phương pháp quỹ đạo từ thông), còn gọi là phương pháp điều khiển SVPWM. Phương pháp này dựa trên hiệu ứng tạo sóng tổng thể của ba pha, tạo ra các sóng điều chế ba pha cùng một lúc và điều khiển chúng bằng cách cắt đa giác thành các đường tròn xấp xỉ. Để loại bỏ ảnh hưởng của điện trở stato ở tốc độ thấp, điện áp và dòng điện đầu ra được điều khiển theo vòng kín, cải thiện độ chính xác và ổn định động. Đặc điểm: không có thiết bị phản hồi, tỷ số tốc độ ni = 1/100, phù hợp để điều chỉnh tốc độ trong công nghiệp nói chung.
(3) Thế hệ thứ ba áp dụng phương pháp điều khiển vector (VC). Việc thực hành điều khiển vector tần số biến đổi về cơ bản tương đương với động cơ AC và động cơ DC, điều khiển độc lập các thành phần tốc độ và từ trường. Bằng cách điều khiển từ thông rotor và phân tích dòng điện stato để thu được hai thành phần, mô-men xoắn và từ trường, có thể đạt được điều khiển trực giao hoặc tách rời thông qua phép biến đổi tọa độ. Đặc điểm của nó: tỷ số tốc độ ni = 1/100 không có phản hồi, ni = 1/1000 có phản hồi và mô-men xoắn khởi động 150% ở tốc độ bằng không. Có thể thấy rằng phương pháp này có thể áp dụng cho tất cả các điều khiển tốc độ và khi được trang bị phản hồi, nó phù hợp để điều khiển truyền động có độ chính xác cao.
(4) Phương pháp điều khiển mô-men xoắn trực tiếp (DTC). Điều khiển mô-men xoắn trực tiếp (DTC) là một chế độ điều khiển tốc độ tần số biến đổi hiệu suất cao khác với điều khiển vectơ (VC). Thu thập dữ liệu từ thông và mô-men xoắn bằng cách sử dụng các mô hình mô phỏng từ thông và mô hình mô-men xoắn điện từ, so sánh chúng với các giá trị cho trước để tạo ra các tín hiệu trạng thái so sánh trễ, sau đó chuyển trạng thái chuyển mạch thông qua điều khiển logic để đạt được điều khiển từ thông không đổi và điều khiển mô-men xoắn điện từ. Nó không yêu cầu mô phỏng điều khiển động cơ DC và công nghệ này đã được áp dụng thành công vào ổ đĩa AC của đầu máy điện kéo. Đặc điểm của nó: không có thiết bị phản hồi, tỷ số tốc độ ni = 1/100, có phản hồi ni = 1/1000 và mô-men xoắn khởi động có thể đạt 150% đến 200% ở tốc độ bằng không. Thích hợp cho khởi động tải nặng và tải lớn với biến động mô-men xoắn không đổi.
Yêu cầu về môi trường cài đặt
(1) Nhiệt độ môi trường: Nhiệt độ môi trường của biến tần là nhiệt độ gần mặt cắt ngang của biến tần. Do biến tần chủ yếu được cấu tạo từ các linh kiện điện tử công suất lớn, rất nhạy cảm với nhiệt độ, tuổi thọ và độ tin cậy của biến tần phụ thuộc phần lớn vào nhiệt độ, thường dao động từ -10℃ đến +40℃. Ngoài ra, cần phải xem xét đến khả năng tản nhiệt của bản thân biến tần và các tình huống khắc nghiệt có thể xảy ra trong môi trường xung quanh, và thường cần một biên độ nhiệt độ nhất định.
(2) Độ ẩm môi trường: Biến tần yêu cầu độ ẩm tương đối trong môi trường xung quanh không quá 90% (không có hiện tượng ngưng tụ trên bề mặt).
(3) Rung động và va đập: Trong quá trình lắp đặt và vận hành biến tần, cần chú ý tránh rung động và va đập. Để tránh các mối hàn và các bộ phận lỏng lẻo của các linh kiện bên trong biến tần có thể gây ra tiếp xúc điện kém hoặc thậm chí là sự cố nghiêm trọng như đoản mạch. Do đó, gia tốc rung động tại vị trí lắp đặt thường được yêu cầu giới hạn dưới 0,6g và có thể bổ sung các biện pháp chống động đất như cao su giảm xóc ở những vị trí đặc biệt.
(4) Vị trí lắp đặt: Dòng điện và điện áp đầu ra tối đa cho phép của biến tần bị ảnh hưởng bởi khả năng tản nhiệt của nó. Khi độ cao vượt quá 1000m, khả năng tản nhiệt của biến tần sẽ giảm, do đó biến tần thường được yêu cầu lắp đặt ở độ cao dưới 1000m.
(5) Yêu cầu chung đối với vị trí lắp đặt biến tần là: không bị ăn mòn, không có khí hoặc chất lỏng dễ cháy nổ; Không có bụi, sợi và các hạt kim loại lơ lửng; Tránh ánh nắng trực tiếp; Không có nhiễu điện từ.
Nghiên cứu về điều chỉnh tốc độ biến tần hiện là công trình nghiên cứu sôi động và có giá trị thực tiễn nhất trong lĩnh vực truyền tải điện. Tiềm năng của ngành công nghiệp biến tần là rất lớn, vì nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như điều hòa không khí, thang máy, luyện kim và cơ khí. Động cơ điều chỉnh tốc độ biến tần và bộ biến tần tương ứng sẽ phát triển nhanh chóng.