MỤC LỤC

Trang

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: ( WIN 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 WIN 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

LỜI MỞ ĐẦU

Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện tử đã được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Trong lĩnh vực điều khiển được áp dụng nhiều trong sản xuất công nghiệp không thể thiếu các dây chuyền tự động hóa để vận hành các hệ thống phức tạp trong nhà máy. Chính vì vậy để hiểu rõ hơn về các dây chuyền tự động đó thì trong đồ án hai này chúng tôi tìm hiểu một ứng dụng của ngành điện tử đặt biệt là lĩnh vực tự động hóa nhằm mục đích mô phỏng các hệ thống đó dưới những linh kiện mà mình đã được học. Cụ thể là trong đồ án này chúng tôi sẽ khảo sát và điều khiển tốc độ động cơ thông qua biến tần ACS150 kết hợp với PLC- S7200 và khối mở rộng EM 235.

Đề tài “Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Dùng Biến Tần ACS 150” có nhiều loại hình khác nhau dựa vào công dụng và độ phức tạp của hệ thống. Do tài liệu tham khảo còn hạn chế, trình độ của chúng tôi có hạn và kinh nghiệm trong thực tế còn non kém, nên đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Vì vậy rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, giúp đỡ chân thành của các thầy cô cũng như của các bạn sinh viên