Biến tần là gì? Nguyên lý hoạt động? - Biến tần là gì?Biến tần 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.- Nguyên lý hoạt động của biến tầnNguyên 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 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 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.

 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 mô 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. (trích nguồn từ  Internet   ).Kết nối AutoBase với InverterCác bạn có thể download Project ở đây, User manual, File hướng dẫn ở đây; Full videoCũng giống như các Demo kết nối AutoBase với các thiết bị trước thì nguyên tắc không có gì thay đổi, để kết nối Autobase với Inverter thì ta cần phải nắm được các thông tin về Inverter:

- Kết nối phần cứng: bao gồm các ngõ vào số IN/OUT, cổng truyền thông (RS232/RS485/USB), nguồn cấp 1 phase hay 3 phase. Nếu là biến tần 3 phase thì ta cũng có thể sử dụng nguồn 1 pha để cấp nguồn để kết nối bằng cách cấp nguồn cho 2 trong 3 ngõ vào 3 phase.- Cách cài đặt các thông số cho biến tần như : tần số, thời gian gia tốc, tần số, cài đặt truyền thông, cài đặt các ngõ in/out … tất cả các thông số này đã có trong user manual của Inverter. Các thông số được nhóm lại thành các Group function.- Vùng nhớ chức năng của Inverter tương ứng với chuẩn truyền thông đã được cài đặt: đây là vùng nhớ chứa dữ liệu thông tin hoạt động của Inverter dùng để hiển thị, điều khiển như: vùng nhớ dùng để cài đặt tần số, thời gian gia tốc ON/OFF…Cài đặt inverter.

 Các word sử dụng trong project- Word 5: Điều khiển quay thuận/ nghịch/stop (giá trị của word 5 = 2 quay thuận, 4 quay nghịch, 1 stop)- Word 4: Cài đặt tần số (1Hz ~ giá trị word là 100)- Word 6: Cài đặt thời gian tăng- Word 7: Cài đặt thời gian dừng

Kết nối truyền thông phần cứng, khi mở lắp ngoài biến tần ta sẽ thấy port kết nối giao tiếp kí hiệu S+ và S-Đây là 2 đầu kết nối truyền thông RS 485.Sau khi kết nối, cấp nguồn cho biến tần và kết nối với máy tính sử dụng RS 485, tiến hành cài đặt các thông số như ở trên ta tiến hành tạo giao diện, thiết lập kết nối giám sát và điều khiển.

Tạo Project AutoBaseBước 1: Tạo Project, mở chương trình Project Manager tạo tên Project và nơi lưu trữ Project sau đó nhấn Edit để chuyển sang chương trình Studio.

 

 Bước 2:Thiết lập kết nối với chương trình communication Server. Mở chương trình Communication Server thiết lập các thông số như trong hình.Thiết lập kết nối với chương trình communication Server là bước rất quan trọng. Nhiệm vụ của chương trình Communication Server là tạo vùng nhớ đệm để lưu trạng thái vùng nhớ của thiết bị được kết nối. Chương trình

giám sát của AutoBase sẽ hiển thị trạng thái và giá trị các vùng nhớ của thiết bị thông qua vùng nhớ này nhờ sử dụng các Tag.

 Select Port: ta có thể chọn bất kì Port nào trong danh sách, mỗi 1 port ở đây tương ứng với 1 port kết nối với thiết bị (Port có thể là Serial, TCP/IP….)

 Trong Edit Port File cho phép thiết lập truyền thông, chọn giao thức kết nối, chọn đọc vùng nhớ của thiết bị, tạo vùng nhớ đệm (Word memory, Float memory, Dword memory, String memory…) kích thước của từng loại

vùng nhớ..vv

 Port Device: Thiết lập truyền thông với phần cứng, trong ví dụ này biến tần kết nối với máy tính sử dụng truyền thông nối tiếp RS 485, ta sẽ thiết lập các thông số của phù hợp với truyền thông của biến tần: biến tần kết nối với máy tính sử dụng Com 1, tốc độ Baud = 9600, data = 8 bit, stop bit = 1, parity bit = none. 

 Prptocol: chọn giao thức kết nối, biến tần đang sử dụng protocol là Modbus nên trong mục chọn protocol của chương trình communication Server là Modbus 2 như trong hình.

 Option: Tiếp theo là chọn đọc vùng nhớ trên biến tần, tại mục Option chọn “…” như hình sau:

 Trong mục Protocol Option cho phép chúng ta chọn đọc các vùng nhớ của biến tần. Chỉ nên đọc các vùng nhớ cần giám sát trạng thái.

 Read Schedule Add/Edit: cho phép chọn đọc vùng nhớ theo truyền thông Modbus trong đó:Memory Type: là kiểu vùng nhớ của chương trình Communication Server (READ là vùng nhớ lưu dữ liệu Word, Float là vùng nhớ lưu dữ liệu là các số thực, Dword là vùng nhớ lưu dữ liệu Dword )Station: là number của biến tần (hay là số station của các thiết bị)Read data type: đây là function của truyền thông Modbus (Function 03)Start Read Addr: đây là địa chỉ của vùng nhớ cần đọc trên thiết bịSave Buf Addr: là địa chỉ buffer trên vùng nhớ communication server, địa chỉ này để phân biệt các vùng nhớ đọc về từ thiết bị lưu trên chương trình Communication Server.Read size: số lượng các word(Dword…) đọc về từ thiết bị

 

 Ta có thể nhập trực tiếp thiết lập đọc thông số các vùng nhớ như hình sau

 Trong hình các kí tự “0,9h,Dh,14h” là địa chỉ của vùng nhớ trên thiết bị ở định dạng Hex (có thể đổi Hex sang DEC)

 

Hình trên là đã kết nối thành công.

Bước 3: Tạo giao diệnTiếp theo là tạo giao diện, sử dụng các công cụ sẵn có của chương trình Studio tạo giao diện như hình sau:

 

Bước 4: Tạo TagSau khi tạo giao diện thì công việc tiếp theo là tạo Tag để hiển thị và điều khiển. từ menu trên chương trình chọn biểu tượng Tag editor như trong hình hoặc chọn file/Tag editor

 Giao diện tạo Tag của chương trình xuất hiện như hình sau

 Để tạo tag mới chọn nhấn nút Add. Xuất hiện hộp thoại tạo Tag, ở đây ta có thể tạo ra Tag AI dùng để hiển thị dữ liệu dạng analog lên màn hình giám sát, Tag AO dùng để ghi giá trị analog xuống thiết bị, Tag DI dùng để hiển thị trạng thái của ngõ vào digital, DO ghi giá trị điều khiển dạng số xuống thiết bị…

 

Như trong hình tạo Tag AI có tên “Vol_Out_disp” Tag này dùng để hiển thị giá trị điện áp ngõ ra của biến tần (là dữ liệu ‘AI: analog input’ máy tính). Sau khi đặt tên chọn kiểu liên kết (PLC_Scan) nhấn OK sau đó click x2 vào tên Tag vừa tạo trong danh sách để thiết lập thuộc tính cho Tag.

 Hình dưới là cách gán địa chỉ cho Tag để hiển thị giá trị lên màn hình giám sát. Lưu ý: Địa chỉ của Tag AI(DI) là địa chỉ trên vùng nhớ của chương trình communication server. Địa chỉ của Tag AI bao gồm: địa chỉ của port kết nối với thiết bị, địa chỉ buffer của word nhớ cần hiển thị giá trị lên màn hình giám sát.Trong mục Conversion, Full, base, PlcFull, PlcBase đây là mục thiết lập tỷ lệ giá trị hiển thị trên màn hình và giá trị thực của vùng nhớ trên thiết bị

 Lần lượt tạo các Tag AI để hiển thị các giá trị như trong các hình sau:- Tag AI tên : Freq_Out_disp để hiển thị tần số của biến tần

 - Tag AI tên : Rpm_disp để hiển thị tốc độ của biến tần

 - Tag AI tên : DC_Link_disp để hiển điện áp DC Link của biến tần

 - Tag AI tên : ACC_time để hiển thị thời gian khởi động của biến tần

 

- Tag AI tên : DEC_time để hiển thị thời gian stop của biến tần

 - Tag AI tên : Freq_set_disp để hiển thị giá trị cài đặt tần số của biến tần

IMG]http://i1231.photobucket.com/albums/ee505/hoangminh1803/Autobase%20connect%20LS%20Inverter/38.png[/IMG]

Để ghi các giá trị analog từ màn hình xuống thiết bị phải tạo Tag AO. Địa chỉ của Tag AO là địa chỉ thực trên vùng nhớ của thiết bị.- Tag AO tên : Freq_set là Tag analog Output dùng để cài đặt tần số cho biến tần

 

 

- Tag AO tên : control_cmd là Tag analog Output dùng để điều khiển biến tần chạy thuận /nghịch/stop

 

- Tag AO tên : ACC_set là Tag analog Output dùng để cài đặt thời gian khởi đông cho biến tần

 - Tag AO tên : DEC_set là Tag analog Output dùng để cài đặt thời gian dừng cho biến tần

 Để hiển thị trạng thái hoạt động của biến tần ta sử dụng các bit trong word chứa trạng thái hoạt của biến tần (tham khảo user manual). Mỗi trạng thái run/stop/…. Được lưu trên từng bit của word “Status of Inverter có địa chỉ h000E). Tạo Tag DI để hiển thị các trạng thái hoạt động của biến tần như sau:- Hiển thị trạng thái Stop tên Tag DI: Stop_st

 Gán địa chỉ cho Tag DI (Địa chỉ của Tag DI lấy từ địa chỉ vùng nhớ trên chương trình communication server) như hình sau:

 - Tag DI tên FWD_running: hiển thị trạng thái của biến tần khi đang khởi động motor quay thuận

 - Tag DI tên REV_running: hiển thị trạng thái của biến tần khi đang khởi động motor quay nghịch

 - Tag DI tên Accelarating: hiển thị trạng thái của biến tần khi đang tăng tốc motor

 - Tag DI tên Decelarating: hiển thị trạng thái của biến tần khi đang giảm tốc motor

 Sau khi tạo các Tag bước tiếp theo là chèn các Object để hiển thị giá trị, trạng thái của biến tần.Từ menu chọn Object/analog/ analog string để hiển thị giá trị của các thông số trên biến tần như trong các hình sau: 

 Link tới Tag analog cần hiển thị giá trị

 Hiển thị giá trị điện áp DC của biến tần

 Lần lượt chèn các Object để hiển thị tất cả các thông số như trong hình

 Để nhập các giá trị từ màn hình giám sát xuống biến tần ta sử dụng Object hiển thị Tag AI để liên kết với Tag AO, biến Object của Tag AI có 2 chức năng IN và OUT (hiển thị giá trị và nhập giá trị)- Cài đặt: mở chương trình Tag editor, chọn Tag AI dùng để nhập dữ liệu click x2 để thiết lập thuộc tính như hình sau:Để nhập giá trị cài đặt tần số cho biến tần ta chọn Tag AI tên Freq_Set_disp link với Tag AO cài đặt tần số là Tag AO Freq_set thực hiện như trong hình

 

 Với các thông số cần cài đặt từ màn hình còn lại ta thực hiện tương tự như

trong các hình sau

 

 Viết code cho các nút nhấn điều khiển, click x2 vào các nút nhấn trong thuộc tính của Object chọn tab expand và thực hiện viết code như trong các hình sau.Mã lệnh điều khiển của biến tần nằm ở word số 6( Drive mode) là word số 5 của truyền thông modbus (không hiểu vì sao lêch 1 đv ??? >_<). Giá trị của Word = 4 là stop; = 2 là FWD; =1 là REV. giá trị được ghi xuống word này sử dụng Tag AO tên control_cmd.