Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Viện Điện

Đề Tài: Tìm Hiểu Về Biến Tần, Khởi Động Mềm, Băng Tải.
Sinh viên: Phạm Biên Cương
Mssv: 20181368


Chương 1. Tìm Hiểu Về Biến Tần
I.Tìm hiểu các dịng biến tần thương mại
a) Biến tần có xuất xứ từ Nhật Bản: Mitshubishi, Hitachi, Toshiba,
Panasonic

Hình 1. Biến tần Mitsubishi D700
Nếu trước đây sản phẩm được sản xuất tại Nhật Bản thì chất lượng khá tốt,
chạy ổn định, tỷ lệ sản phẩm lỗi thấp. Nhưng sau khi tập trung tại thị trường
Châu Á bằng việc mở thêm nhà máy sản xuất tại nước thứ ba Trung Quốc và
hạ giá thành xuống khá nhiều thì chất lượng đi kèm theo đó cũng giảm
xuống, tỷ lệ sản phẩm lỗi nhiều hơn.
 Điểm mạnh: Biến tần có xuất xứ từ Nhật nhìn chung chất lượng tốt, có
lịch sử lâu đời, là thương hiệu dễ nhận diện vì ngồi biến tần, mỗi
hãng cịn sản xuất rất nhiều chủng loại sản phẩm khác như: xe hơi,
máy công nghiệp, sản phẩm y tế, sản phẩm tiêu dùng… Giá trị thương
hiệu lớn.
 Điểm yếu: Chính sách hậu mãi chậm, linh kiện thay thế khó khăn,
phải chờ thời gian dài, khơng có sản phẩm “cho mượn” khi bảo hành,
bảo trì. Dịch vụ chăm sóc khách hàng chưa chu đáo, vẫn cịn tình
trạng đỗ lỗi cho khách hàng, đại lý phân phối khi có sự cố. Vì là sản
phẩm có thương hiệu lâu đời nên giá còn cao, chưa phù hợp với phần

đông khách hàng tại Việt Nam. Giá trị thực sản phẩm thấp hơn so với
số tiền khách hàng bỏ ra.
b) Biến tần có xuất xứ từ Châu Âu: Siemens, ABB, Danfoss, Keb, Vacon,
Lenze, GE Funuc, Control Technique, Emerson, Schneider,
Telemecanique, Allen…

Hình 2. Biến Tần MM440 của Siemens
Chính sách, chất lượng, hậu mãi, điểm mạnh, điểm yếu gần như sản phẩm có
xuất xứ Nhật Bản.
Bảo hành: 12 tháng, không đổi trả sản phẩm, sản phẩm công suất khoảng từ
55 – 75KW trở lên khơng có sẵn mà phải đặt trước từ 3 – 8 tuần.
Bảo trì, sửa chữa: Khó tìm linh kiện, nếu phải đặt hàng thì thủ tục đặt hàng
phức tạp, không linh hoạt, thời gian chờ lâu, giá cao.
c) Biến tần có xuất xứ từ Hàn Quốc: LS – Hyundai


Hình 3 Biến Tần Hyundai N700-550HF 55kW 3 Pha 380V
Bảo hành, hậu mãi nhìn chung tương đối kém, thời gian chờ đợi lâu. Thậm
chí một số hãng linh kiện thay thế khơng phổ biến, nên đi kèm đó hậu mãi
chậm chạp. Chỉ một số máy lắp tại nước ngồi có sẵn linh kiện thay thế, cịn
lại nếu lắp mới thì ngày càng ít đơn vị sử dụng những sản phẩm này.
d) Biến tần có xuất xứ từ Trung quốc : INVT, Powtran, Alpha, Sunfar,
Rexrorth, Lion, Hedy, Saj, Chziri, Micno, Chinsc, Sinee, Veichi,
Inovance, Senlan…

Hình 4 Biến tần INVT GD10


Sản phẩm Trung Quốc cũng chia thành nhiều loại khác nhau. Phần lớn giá
biến tần Trung Quốc chênh lệch không nhiều nên ít khi phân nhóm theo giá,

chủ yếu là theo tiêu chí lịch sử (hồ sơ năng lực), chất lượng sản phẩm và
dịch vụ.
Ngoài một số thương hiệu như: Rexrorth, Micno, Sunfar… chạy khá ổn
định, biến tần của các hãng cịn lại nhìn chung chất lượng kém, mới vào Việt
Nam được vài ba năm, còn tồn tại nhiều vấn đề như dễ nổ, hay hỏng hóc
II. Những biến tần hay sử dụng ở việt nam
1. Biến tần Schneider

Hình 5. biến tần schneider atv310

Schneider là một thương hiệu lớn đến từ Pháp với nhiều năm làm việc đã cho ra
nhiều dịng sản phẩm nổi bật vừa có tính hiện đại, tiết kiệm điện cao mà còn dễ lắp
đặt và rất an toàn với người sử dụng do độ bền lớn và kiểm tra chất lượng định kì
nên người tiêu dùng rất an tâm khi chọn lựa sản phẩm của Schneider sử dụng. Thế
nên khi thương hiệu này làm ra thiết bị biến tần đã được người tiêu dùng dành cho
sự quan tâm lớn do biến tần hoạt động ổn định và rất nhanh chóng, ln mang đến


các lợi ích tuyệt vời cho người dùng nên thiết bị này được hãng Schneider cải thiện
và thay đổi nhiều giúp cho các bạn có thể suy nghĩ thêm mà đưa ra quyết định chọn
mua biến tần lọt trong top 5 này sử dụng tốt nhất cho chính cơng việc của mình
2. Biến tần Danfoss

Hình 6. biến tần danfoss fc302

Ngồi hãng trên thì hãng Danfoss cùng được người tiêu dùng dành cho sự quan
tâm đặc biệt bởi biết cách nắm bắt xu hướng và thị hiếu của người sử dụng nên
biến tần của hãng này làm ra đạt tiêu chuẩn quốc tế, kiểu dáng hiện đại và lắp đặt
hết sức dễ dàng, có thể thay thế các linh kiện bên trong dễ dàng giúp cho người
dùng luôn cảm thấy an tồn khi đưa vào lắp đặt sử dụng. Chính điều này mà biến

tần Danfoss được các nhà doanh nghiệp đưa vào các ứng dụng của mình rất nhiều.
3. Biến tần Siemens
Hãng Siemens đến từ Đức với kinh nghiệm sản xuất các thiết bị điện công nghiệp
lâu năm được rất nhiều người tin cậy và luôn đưa vào lắp đặt sử dụng, trong rất
nhiều sản phẩm được hãng này làm ra thì biến tần được đánh giá cao nhất do thiết
bị này có độ bến lớn, cơng suất làm việc rất tốt, hoạt động linh hoạt đáp ứng được
nhu cầu lớn từ người tiêu dùng. Thế nên biến tần Siemens ngày càng nhận được
nhiều lời nhận xét tích cực hơn và bạn có thể suy nghĩ thêm khi nhận thấy các tính


năng nổi bật của biến tần Siemens mà chọn lựa sử dụng cho công ty hay nhà xưởng
của bạn tốt nhất.
4. Biến tần INVT
Tuy có rất nhiều thương hiệu nổi bật được người tiêu dùng đánh giá tốt nhưng
trong số đó hãng INVT thực sự khơng kém cạnh gì với các thương hiệu trên do
biến tần làm ra đạt chuẩn mà tổ chức thế giới đề ra, đã vậy thiết kế chắc chắn, độ
bền cao, tuổi thọ lớn, lắp đặt dễ dàng và kết nối nhanh chóng với nguồn điện chính
nên ln đem đến các tính năng nổi bật giúp cho người dùng nhận được các lợi ích
tuyệt vời.
5. Biến tần LS
Biến tần cuối cùng mà bài viết này muốn đề cập đến với các bạn đó là biến tần LS.
Thương hiệu LS đến từ Hàn Quốc có kinh nghiệm lâu năm trong việc sản xuất các
dòng sản phẩm về điện, trong nhiều loại thiết bị như thế thì biến tần nhận được sự
quan tâm từ người tiêu dùng và nhất là các nhà doanh nghiệp bởi thiết bị này sử
dụng trong mơi trường có nhiệt độ cao rất tốt, tuổi thọ cao lại dễ dàng trong việc
thay thế các linh kiện bên trong. Thế nên biến tần LS được người tiêu dùng đề cao
và lọt vào top 5 loại biến tần được sử dụng phổ biến tại Việt Nam.

III. Cấu trúc biến tần
Ở đây chúng ta sẽ xem cấu trúc biến tần Siemens MM440

1. Biến tần là gì
Biến tần là thiết bị dung để chuyển đổi điện áp hoặc dòng điện xoay chiều ở đầu
vào từ một tần số này thành điện áp hoặc dịng điện có một tần số khác ở đầu ra.
Bộ biến tần thường được sử dụng để điều khiển vận tốc động cơ xoay chiều
theo phương pháp điều khiển tần số, theo đó tần số của lưới nguồn sẽ thay đổi
thành tần số biến thiên.


2. Cấu tạo của biến tần
Biến tần gồm mạch chỉnh lưu, mạch một chiều trung gian (DC link), mạch
nghịch lưu và phần điều khiển. Từ đó, ta có thể cụ thể hóa thành 6 bộ phận chính
như sau:

2.1. Bộ chỉnh lưu
Phần đầu tiên trong quá trình biến điện áp đầu vào thành đầu ra mong muốn cho
động cơ là quá trình chỉnh lưu. Điều này đạt được bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu
cầu đi-ốt sóng tồn phần.
Bộ chỉnh lưu cầu đi-ốt tương tự với các bộ chỉnh lưu thường thấy trong bộ
nguồn, trong đó dịng điện xoay chiều một pha được chuyển đổi thành một chiều.
Tuy nhiên, cầu đi-ốt được sử dụng trong Biến tần cũng có thể cấu hình đi-ốt bổ
sung để cho phép chuyển đổi từ điện xoay chiều ba pha thành điện một chiều.
Các đi-ốt chỉ cho phép luồng điện theo một hướng, vì vậy cầu đi-ốt hướng dòng
electron của điện năng từ Dòng Xoay chiều (AC) thành Dòng Một chiều (DC).


2.2. Tuyến dẫn Một chiều
Tuyến dẫn Một chiều là một giàn tụ điện lưu trữ điện áp Một chiều đã chỉnh
lưu. Một tụ điện có thể trữ một điện tích lớn, nhưng sắp xếp chúng theo cấu hình
Tuyến dẫn Một chiều sẽ làm tăng điện dung.
Điện áp đã lưu trữ sẽ được sử dụng trong giai đoạn tiếp theo khi IGBT tạo ra

điện năng cho động cơ.

2.3. IGBT


Thiết bị IGBT được công nhận cho hiệu suất cao và chuyển mạch nhanh. Trong
biến tần, IGBT được bật và tắt theo trình tự để tạo xung với các độ rộng khác nhau
từ điện áp Tuyến dẫn Một chiều được trữ trong tụ điện.
Bằng cách sử dụng Điều biến Độ rộng Xung hoặc PWM, IGBT có thể được bật
và tắt theo trình tự giống với sóng dạng sin được áp dụng trên sóng mang.
Trong hình bên dưới, sóng hình tam giác nhiều chấm biểu thị sóng mang và
đường trịn biểu thị một phần sóng dạng sin.

Nếu IGBT được bật và tắt tại mỗi điểm giao giữa sóng dạng sin và sóng mang,
độ rộng xung có thể thay đổi.
PWM có thể được sử dụng để tạo đầu ra cho động cơ giống hệt với sóng dạng
sin. Tín hiệu này được sử dụng để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ.

2.4. Bộ điện kháng xoay chiều
Bộ điện kháng dòng Xoay chiều là cuộn cảm hoặc cuộn dây. Cuộn cảm lưu trữ
năng lượng trong từ trường được tạo ra trong cuộn dây và chống thay đổi dòng
điện.
Bộ điện kháng dòng giúp giảm méo sóng hài, tức là nhiễu trên dịng xoay chiều.
Ngồi ra, bộ điện kháng dịng Xoay chiều sẽ giảm mức đỉnh của dịng điện lưới
hay nói cách khách là giảm dòng chồng trên Tuyến dẫn Một chiều. Giảm dòng
chồng trên Tuyến dẫn Một chiều sẽ cho phép tụ điện chạy mát hơn và do đó sử
dụng được lâu hơn.


Bộ điện kháng dịng Xoay chiều có thể hoạt động như một bộ hoãn xung để bảo

vệ mạch chỉnh lưu đầu vào khỏi nhiễu và xung gây ra do bật và tắt các tải điện cảm
khác bằng bộ ngắt mạch hoặc khởi động từ.
Có vài nhược điểm khi sử dụng bộ điện kháng, như chi phí tăng thêm, cần nhiều
khơng gian pa-nen hơn và đôi khi là giảm hiệu suất.
Trong các trường hợp hiếm gặp, bộ điện kháng dịng có thể được sử dụng ở phía
đầu ra của Biến tần để bù cho động cơ có điện cảm thấp, nhưng điều này thường
không cần thiết do hiệu suất hoạt động tốt của công nghệ IGBT

2.5. Bộ điện kháng một chiều
Bộ điện kháng Một chiều giới hạn tốc độ thay đổi dòng tức thời trên tuyến dẫn
Một chiều. Việc giảm tốc độ thay đổi này sẽ cho phép bộ truyền động phát hiện các
sự cố tiềm ẩn trước khi xảy ra hỏng hóc và ngắt bộ truyền động ra.
Bộ điện kháng Một chiều thường được lắp đặt giữa bộ chỉnh lưu và tụ điện trên
các bộ Biến tần 7,5 kW trở lên. Bộ điện kháng Một chiều có thể nhỏ và rẻ hơn Bộ
điện kháng Xoay chiều. Bộ điện kháng một chiều giúp hiện tượng méo sóng hài và


dịng chồng khơng làm hỏng tụ điện, tuy nhiên bộ điện kháng này không cung cấp
bất kỳ bảo vệ chống hoãn xung nào cho bộ chỉnh lưu.

2.6. Điện trở hãm
Tải có lực qn tính cao và tải thẳng đứng có thể làm tăng tốc động cơ khi động
cơ cố chạy chậm hoặc dừng. Hiện tượng tăng tốc động cơ này có thể khiến động cơ
hoạt động như một máy phát điện. Khi động cơ tạo ra điện áp, điện áp này sẽ quay
trở lại tuyến dẫn Một chiều.
Lượng điện thừa này cần phải được xử lý bằng cách nào đó. Điện trở được sử
dụng để nhanh chóng “đốt cháy hết” lượng điện thừa này được tạo ra bởi hiện
tượng này bằng cách biến lượng điện thừa thành nhiệt. Nếu không có điện trở, mỗi
lần hiện tượng tăng tốc này xảy ra, bộ truyền động có thể ngắt do lỗi quá áp trên
tuyến dẫn một chiều.



3. Nguyên lý hoạt động của biến tần
Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành
nguồn 1 chiều bằng phẳng. 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
khơng 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.


Sơ đồ chi tiết mạch điện của biến tần

Dạng sóng điện áp và điện áp đầu ra biến tần

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần
số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy
luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số
điện áp - tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm
bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số.


Điều này tạo ra đặc tính mơ men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu
của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.
Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh
kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng
tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.

Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù
hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID và
thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển
và giám sát trong hệ thống SCADA.

IV. Cách cài đặt MM440
1.
-

Nét nổi bật của MICROMASTER 440:
Thiết kế nhỏ gọn và dễ lắp đặt.
Có nhiều cách lựa chọn truyền thơng: PROBIBUS, DeviceNet, CANopen.a3
Điều khiển FCC (Flux Current Control) cho chất lượng truyền động cao ngay cả khi
có thay đổi tải.
- Các đầu ra và vào linh hoạt.
- Các phương thức cài đặt khác nhau, qua bảng điều khiển hoặc công cụ phần mềm
miễn phí.
- Thời gian tăng, giảm tốc có thể cài đặt được 0-650s.
- 4 dải tần số ngắt quãng tránh cộng hưởng lên động cơ hoặc lên máy.
- Khởi động bám khi biến tần nối với động cơ quay.
- Tích hợp bảo vệ nhiệt cho động cơ dùng PTC/KTY.
2. Thông số kỹ thuật:
-

Điện áp đầu vào & công suất: 200-240V 1AC +/- 10% 0.12-3kW; 200-240V 3AC +/10% 0.12-45kW; 80-480V 3AC +/- 10% 0.37-200kW.

-

Tần số điện đầu vào: 47-63Hz.


-

Tần số điện đầu ra: 0-650Hz.

-

Hệ số công suất: 0.95.

-

Hiệu suất chuyển đổi: 96-97%.

-

Khả năng quá tải: quá dòng 1.5 x dòng định mức trong 60s ở mỗi 300s hay 2 x dòng
định mức trong 3s ở mỗi 300s.


-

Dòng điện vào khởi động: thấp hơn dòng điện vào định mức.

-

Phương pháp điều khiển: tuyến tính V/f bình phương V/f đa điểm V/f điều khiển dịng
từ thơng FCC vector momen.

-

Tần số điều rộng xung PWM: 2-16kHz ở bước 2kHz.


-

Tần số cố định: 15 hoặc tùy đặt.

-

Dải tần số nhảy: 4 hoặc tùy đặt.

-

Độ phân giải điểm đặt: 10 bit analog 0.01Hz giao tiếp nối tiếp mạng 0.01Hz digital.

-

Các đầu vào số: 6 đầu vào số lập trình được cách ly có thể chuyển đổi PNP/NPN.

-

Các đầu vào tương tự: 2*0-10V 0-20mA -10-+10V.

-

Các đầu ra rơ le: 3 tùy chọn chức năng 30VDC/5A tải trở 250VAC/2A tải cảm.

-

Các đầu ra tương tự: 2 tùy chọn chức năng 0.25-20mA.

-


Cống giao tiếp nối tiếp: RS-485 vận hành với USS protocol.

-

Tính tương thích điện tử: bộ biến tần với bộ lọc EMC lắp sẵn theo EN 55 011 Class A
hoặc Class B tùy chọn.

-

Hãm: Dc và tổ hợp.

-

Cấp bảo vệ: IP 20.

-

Dải nhiệt độ làm việc: CT -10 -> +50 độ C VT -10 -> +40 độ C.

-

Nhiệt độ bảo quản: -40 -> +70 độ C.

-

Độ ẩm: 95% không đọng nước.

-


Độ cao lắp đặt: 1000m trên mực nước biển.

-

Các chức năng bảo vệ: thấp áp, quá áp, quá tải, chạm đất, ngắn mạch, chống kẹt, quá
nhiệt động cơ, quá nhiệt biến tần, khóa tham số PIN.


-

Phù hợp theo các tiêu chuẩn CE mark: phù hợp với chỉ dẫn về thiết bị thấp áp
73/23/EC loại có lọc còn phù hợp với chỉ dẫn 89/336/EC.

3. Cách cài đặt cơ bản
a) Sơ đồ đấu chân

b) Sơ đồ nguyên lí



c) Q trình cài đặt thơng số biến tần:

- P0003 = 3 : Mức truy nhập chuyên gia.
- P0010 = 1: Cài đặt thông số nhanh
- P0100 = 0: Tiêu chuẩn Châu Âu với tần số 50Hz
- P0300 = 1: Động cơ không đồng bộ
- P0304 : Điện áp định mức của động cơ ghi trên nhãn.
- P0305: Dòng điện định mức của động cơ ghi trên nhãn.
- P0307: Công suất định mức của động cơ ghi trên nhãn.
- P0308: Hệ số công suất cosφ của động cơ ghi trên nhãn.

- P700:
+ P0700 =1: Điều khiển bằng chiết áp và bàn phím màn hình BOP.
+ P0700=2: Điều khiển bằng các đầu vào số.
- P1000:
+P1000=1: Điều khiển bằng nút ấn trên màn hình BOP.
+ P1000=2: Điều khiển bằng chiết áp.
+ P1000=3: Điều khiển bằng các đầu vào số
- P1080: Tần số chạy nhỏ nhất
-P1082: Tần số chạy lớn nhất
-P1120: Thời gian tăng tốc
-P1121: Thời gian giảm tốc
- P1300 =0: Điều khiển theo chế độ V/f
- P3900=1: Q trình tính tốn các thông số của động cơ và đặt lại tất cả các thông
số khác theo chế độ nhà máy, những thông số khơng có trong q trình cài đặt
nhanh.


Sau khi cài đặt như trên thì khi ta ấn Run động cơ sẽ chạy ở tần số nhỏ nhất đã cài
đặt.
Muốn điều chỉnh bằng chiết áp ta chỉ cần vặn chiết áp, điều khiển bằng BOP thì
nhấn các nút nên và xuống.
Để chạy với các đầu vào số với các giá trị tốc độ đặt sẵn ta cài đặt biến tần như
sau:
- P0003 =3
- P0010=0
- P0100=0
- P0300=1
- P0700=2
- P0701=17
- P0702=17

- P0703=17
- P0704=17
- P0705=17
- P0706=17
- P1000= 3
- P1001 : Tốc độ khi nhấn nút DIN 1
- P1002: Tốc độ khi nhấn nút DIN2
- P1003: Tốc độ khi cùng nhấn nút DIN1 và DIN2
- P1004: Tốc độ khi nhấn nút DIN3
Cứ như vậy cho đến P1016 là ta có 16 cấp tốc độ tương ứng với 4 đầu vào số
DIN1, DIN2, DIN3, DIN4 theo mã nhị phân.
Sau khi cài đặt xong chỉ cần nhấn Run và nhấn các nút đầu vào số là động cơ có
thể chạy theo những tốc độ đã đặt trước.