BIẾN TẦN NGUỒN ÁP ĐIỀU KHIỂN V/f=const

GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN NGUỒN ÁP ĐIỀU KHIỂN  V/f=const

1. BIẾN TẦN NGUỒN ÁP:
Được sử dụng hầu hết trong các biến tần hiện nay. Tốc độ của động cơ không đồng bộ tỉ lệ trực tiếp với tần số nguồn cung cấp. Do đó, nếu thay đổi tần số của nguồn cung cấp cho động cơ thì cũng sẽ thay đổi được tốc độ đồng bộ, và tương ứng là tốc độ của động cơ.
Tuy nhiên, nếu chỉ thay đổi tần số mà vẫn giữ nguyên biên độ nguồn áp cấp cho động cơ sẽ làm cho mạch từ của động cơ bị bão hòa. Điều này dẫn đến dòng từ hóa tăng, méo dạng điện áp và dòng điện cung cấp cho động cơ gây ra tổn hao lõi từ, tổn hao đồng trong dây quấn Stator. Ngược lại, nếu từ thông giảm dưới định mức sẽ làm giảm moment của động cơ.

Vì vậy, khi giảm tần số nguồn cung cấp cho động cơ nhỏ hơn tần số định mức thường đi đôi với giảm điện áp cung cấp cho động cơ. Và khi động cơ hoạt động với tần số định mức thì điện áp động cơ được giữ không đổi và bằng định mức do giới hạn của cách điện của Stator cũng như của điện áp nguồn cung cấp, moment của động cơ sẽ bị giảm.

2.  PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN V/f: 

A. Phương pháp E/f

Giả sử động cơ hoạt động dưới tần số định mức (a<1). Từ thông động cơ được giữ
ở giá trị không đổi. Do từ thông của động cơ phụ thuộc vào dòng từ hóa của động
cơ, nên từ thông được giữ không đổi khi dòng từ hóa được giữ không đổi tại mọi
điểm làm việc của động cơ.

Ta có phương trình tính dòng từ hóa tại điểm làm việc định mức như sau:

Từ 2 phương trình trên suy ra điều kiện để dòng điện từ hóa không đổi:

Như vậy từ thông động cơ được giữ không đổi khi tỉ lệ E/f được giữ không đổi

(E/f = const).

B. Phương pháp V/f

Tuy nhiên trong thực tế, việc giữ từ thông không đổi đòi hỏi mạch điều khiển rất
phức tạp. Nếu bỏ qua sụt áp trên điện trở và điện kháng tản mạch stator, ta có Thể xem như U ≈ E. Khi đó nguyên tắc điều khiển E/f=const được thay bằng phương pháp V/f=const.
Trong phương pháp V/f=const (gọi ngắn là V/f), như đã trình bày ở trên thì tỉ số
V/f được giữ không đổi và bằng giá trị tỉ số này ở định mức.
Ta có công thức moment định mức ứng với sơ đồ đơn giản của động cơ:

Và moment cực đại ở tần số f khác định mức:

Dựa theo công thức trên ta thấy, các giá trị X1 và X2’ phụ thuộc vào tần số, trong khi R1 lại là hằng số. Như vậy, khi hoạt động ở tần số cao, giá trị (X1+X2’)>> R1/a, sụt áp trên R1 rất nhỏ nên giá trị E suy giảm rất ít dẫn đến từ thông được giữ
gần như không đổi. Moment cực đại của động cơ gần như không đổi.
Tuy nhiên, khi hoạt động ở tần số thấp thì giá trị điện trở R1/a sẽ tương đối lớn
so với giá trị của (X1+X2’), dẫn đến sụt áp nhiều ở điện trở stator khi moment tải lớn.
Điều này làm cho E bị giảm và dẫn đến suy giảm từ thông và moment cực đại.
Để bù lại sự suy giảm từ thông ở tần số thấp. Ta sẽ cung cấp thêm cho động cơ một điện áp Uo để cung cấp cho động cơ từ thông định mức khi f=0.

Từ đó ta có quan hệ như sau:
U=Uo+K.f
Với K là một hằng số được chọn sao cho giá trị U cấp cho động cơ bằng Uđm tại
f=fđm.
Khi a>1 (f>fđm), Điện áp được giữ không đổi và bằng định mức. Khi đó động cơ
hoạt động ở chế độ suy giảm từ thông.

đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa moment và điện áp theo tần số trong phương pháp điều khiển V/f=const.