Biến tần là gì – cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng của biến tần

Tuyến dẫn một chiều: Là một giàn tụ điện lưu trữ điện áp một chiều đã được chỉnh lưu. Một tụ điện có thể trữ được một điện tích lớn, nhưng sắp xếp theo cấu hình tuyến dẫn một chiều để làm tăng điện dung. Điện áp đã lưu trữ sẽ được sử dụng cho giai đoạn tiếp theo khi IGBT tạo ra điện năng cho động cơ.

IGBT: Thiết bị IGBT giúp chuyển mạch nhanh và cho hiệu xuất cao. Trong biến tần, IGBT được điều khiển kích mở theo trình tự, tạo xung với các độ rộng khác nhau từ điện áp DC Bus được lưu trong tụ điện.

Bộ kháng điện xoay chiều: Bộ điện kháng dòng xoay chiều chính là cuộn cảm hoặc cuộn dây. Cuộn cảm lưu trữ năng lượng trong từ trường sẽ được tạo ra trong cuộn dây và chống thay đổi dòng điện.

Bộ điện kháng một chiều: Bộ điện kháng một chiều được giới hạn bởi tốc độ thay đổi dòng tức thời trên tuyến dẫn một chiều. Việc giảm tốc độ này sẽ cho phép bộ truyền động phát hiện các sự cố tiềm ẩn trước khi xảy ra hỏng hóc.

Điện trở hãm: Được sử dụng để “đốt cháy hết” lượng điện dư thừa bằng cách biến lượng điện thừa thành nhiệt.

Nguyên lý làm việc của máy biến tần

Nguyên lý hoạt động của biến tần vô cùng đơn giản. Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hoặc 3 pha sẽ được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công việc này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất là 0.96.

Điện áp một chiều sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công việc này được thực hiện thông qua hệ IGBT bằng phương pháp điều chỉnh chế độ rộng xung. Nhờ phát triển của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và tổn thất trên lõi sắt động cơ.

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể sẽ thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tùy theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tùy thuộc vào chế độ điều khiển. Đối với tải có momen không đổi, tỉ số điện áp- tần số sẽ là không đổi. Tuy vậy, với tải bơm và quạt, quy luật này sẽ là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số, tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc 2 của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải quạt/bơm do bản thân mô men cũng là hàm bậc hai của điện áp.