Những kiến thức cơ bản về biến tần

        Biến tần Variable Frequency Drive (AC Drive) hoặc Inverter là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được một cách vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí thông thường sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự .

Nguyên lý làm việc của biến tần

         Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều .

         Công đoạn 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 0.96.

        Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).

        Nhờ tiến bộ 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 giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

        Biến tần được sử dụng hầu hết trên thị trường hiện nay là loại biến tần nguồn áp

Cấu trúc cơ bản của biến tần nguồn áp

Cấu trúc mạch gồm các khối sau :

- Hệ thống biến tần

- Bộ chỉnh lưu gồm 6 diode công suất mắc theo dạng mạch cầu 3 pha có nhiệm vụ chỉnh lưu nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện 1 chiều .

- Mạch trung gian gồm có tụ điện một chiều Cf có điện dung lớn ( khoảng vài ngàn µF) đấu ngõ vào của bộ nghịch lưu giúp cho mạch trung gian hoạt động như một nguồn áp.

- Cuộn kháng Lf có tác dụng nắn dòng chỉnh lưu. Công tắc bán dẫn S có nhiệm vụ đóng mạch xả điện áp trên tụ điện qua một điện trở hãm RH mắc song song với tụ điện khi biến tần hoạt động ở chế độ hãm.

- Bộ nghịch lưu gồm 6 công tắc bán dẫn loại IGBT hoặc Mosfet kênh N (đối với biến tần công suất nhỏ thì 6 công tắc bán dẫn này sẽ được đúc chung một khối gọi là modul công suất). Bộ nghịch lưu có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện một chiều thành nguồn điện xoay chiều ba pha có tần số thay đồi.

- Khối xử lí thường sử dụng loại vi điều khiển hoặc vi xử lí sau khi nhận được tín hiệu hồi tiếp dòng điện và điện áp ngõ ra của biến tần khối xử lí sẽ tính toán và xuất ra chùm xung kích đưa đến khối Driver opto

- Khối Driver opto có nhiệm vụ cách ly giữa phần điều khiển và công suất, điều khiển công tắc bán dẫn ở phần nghịch lưu của biến tần sau khi nhận được tín hiệu xung kích từ khối xử lí đưa tới.

(nguồn biên soạn)