Kỹ thuật cơ bản về biến tần
Khái niệm biến tần là gì?
Biến tần – Inverter hay còn có tên gọi khác là bộ biến đổi tần số Variable Frequency Drive, VFD. Đây là 1 thiết bị điều chỉnh tốc độ quay của động cơ điện xoay chiều bằng phương pháp thay đổi tần số nguồn điện cấp vào cho động cơ. Cũng chính vì thế mà biến tần còn có 1 tên gọi là bộ điều chỉnh tốc độ của động cơ Variable Speed Drive, viết tắt là VSD.
Ngoài ra, điện áp cấp vào cho động cơ của biến tần cũng liên tục thay đổi theo tần số, cho nên người ta còn gọi biến tần là bộ biến đổi điện áp cho tần số Variable Voltage Voltage Frequency Drive, viết tắt là VVVFD.
Như ta biết Công thức tính tốc độ động cơ điện xoay chiều:
- Từ công thức trên, có thể thấy rằng để thay đổi được tốc độ của động cơ, người ta sử dụng 3 phương pháp: Thay đổi số cực của động cơ P, Thay đổi hệ số trượt s hoặc thay đổi tần số f của điện áp đầu vào.
- Trong đó, 2 phương pháp đầu tiên rất khó thực hiện và cũng không mang lại hiệu quả cao. Chỉ còn phương pháp thay đổi tốc độ của động cơ bằng cách thay đổi tần số của điện áp đầu vào là hiệu quả nhất. Biến tần là thiết bị được sử dụng để thay đổi tần số của nguồn điện cung cấp đặt lên động cơ, qua đó sẽ làm thay đổi tốc độ của động cơ.
Cấu tạo biến tần
Bên trong biến tần có rất nhiều bộ phận có chức năng có khả năng nhận điện áp đầu với có tần số cố định để có thể biến đổi thành điện áp có tần số f thay đổi, từ đó điều khiển tốc độ cho động cơ. Các bộ phận chủ yếu của biến tần bao gồm có: bộ nghịch lưu IGBT, bộ chỉnh lưu, bộ lọc và mạch điều khiển.
Ngoài ra, biến tần còn được tích hợp thêm 1 số bộ phận khác, chẳng hạn như: bộ điện kháng xoay chiều, điện trở hãm, bộ điện kháng 1 chiều, module truyền thông, màn hình hiển thị, bàn phím,…
Nguyên lý hoạt động của biến tần được thực hiện như sau:
Đầu tiên, nguồn điện 1 pha hoặc điện 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều sao cho bằng phẳng. Công đoạn này được tiến hành bằng bộ chỉnh lưu cầu diode cùng với tụ điện. Điện đầu vào lúc này có thể là 1 pha hoặc là 3 pha, nhưng nó sẽ ở mức điện áp và tần số cố định, chẳng hạn như 380V 50Hz.
Điện áp 1 chiều nói trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) để trở thành điện áp xoay chiều có 3 pha đối xứng. Mới đầu, điện áp 1 chiều sẽ được tạo ra và lưu trữ trong giàn của tụ điện. Tiếp theo, thông qua 1 quá trình tự kích hoạt thích hợp, bộ biến đổi IGBT sẽ tạo ra 1 điện áp xoay chiều 3 pha bằng cách điều chế độ rộng của xung PWM.
Biến đổi điện áp/ tần số thông qua biến tần
Sơ đồ đấu dây biến tần
Sơ đồ đấu dây của các hãng biến tần khá giống nhau. Chúng ta có thể tham khảo sơ đầu đấu dây của biến tần NIDEC S100
Phân loại biến tần
Hiện nay, có 2 loại biến tần phổ biến nhất trên thị trường, đó là biến tần AC và biến tần DC.
Biến tần AC: Được sử dụng 1 cách rộng rãi hiện nay, chúng thường được thiết kế để điều khiển tốc độ của động cơ điện xoay chiều AC.
Biến tần DC: Dùng để kiểm soát sự rẽ nhánh của động cơ điện 1 chiều.
Ngoài ra, chúng ta cũng có thể phân ra thành các loại biến tần theo công suất đáp ứng cho tải, dựa vào ứng dụng đặc biệt của biến tần, chẳng hạn như biến tần bơm, biến tần thang máy, biến tần HVAC, biến tần năng lượng mặt trời…
