ĐỒ ÁN 3 GVHD: NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT
PHẦN I
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BIẾN TẦN
I.CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.Phân loại biến tần
Biến tần thường được chia làm hai loại:
- Biến tần trực tiếp
- Biến tần gián tiếp
1.1.Biến tần trực tiếp
Biến tần trực tiếp là bộ biến đổi tần số trực tiếp
từ lưới điện xoay chiều không thông qua khâu
trung gian một chiều. Tần số ra được điều chỉnh
nhảy cấp và nhỏ hơn tần số lưới ( f
1
< f
lưới
).
Loại biến tần này hiện nay ít được sử dụng.
1.2.Biến tần gián tiếp

Các bộ biến tần gián tiếp có cấu trúc như sau:
SVTH:NGUYỄN ĐỨC THUẬN Trang 1
ĐỒ ÁN 3 GVHD: NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT
Hình 3-1: Sơ đồ cấu trúc của biến tần gián tiếp
Như vậy để biến đổi tần số cần thông qua một khâu trung gian một chiều vì vậy
có tên gọi là biến tần gián tiếp. Chức năng của các khối như sau:
a) Chỉnh lưu: Chức năng của khâu chỉnh lưu là biến đổi điện áp xoay chiều
thành điện áp một chiều. Chỉnh lưu có thể là không điều chỉnh hoặc có điều chỉnh.
Ngày nay đa số chỉnh lưu là không điều chỉnh, vì điều chỉnh điện áp một chiều
trong phạm vi rộng sẽ làm tăng kích thước của bộ lọc và làm giảm hiệu suất bộ
biến đổi. Nói chung chức năng biến đổi điện áp và tần số được thực hiện bởi

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
SVTH:NGUYỄN ĐỨC THUẬN Trang 3
ĐỒ ÁN 3 GVHD: NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT
giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ
hình 3-2 :sơ đồ nguyên lý 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 mô men là hàm
bậc hai của tốc độ M =n2 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
xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu của 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.
SVTH:NGUYỄN ĐỨC THUẬN Trang 4
ĐỒ ÁN 3 GVHD: NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT
1.Phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM)
Nội dung của phương pháp điều chế độ rộng xung là tạo ra một tín hiệu sin
chuẩn có tần số bằng tần số ra và biên độ tỷ lệ với biên độ điện ra nghịch lưu. Tín
hiệu này sẽ được so sánh với một tín hiệu răng cưa có tần số lớn hơn rất nhiều tần
số của tín hiệu sin chuẩn. Giao điểm của hai tín hiệu này xác định thời điểm đóng
mở van công suất. Điện áp ra có dạng xung với độ rộng thay đổi theo từng chu kỳ.
Hình 3-2: Dạng sóng đầu ra theo phương pháp điều chế độ rộng xung

Hình 3-3 miêu tả nguyên lý của của phương pháp điều chế SPWM một pha:
Hình 3-3: Nguyên lý điều chế SPWM một pha
Khi:
v
c
> v
tri
, V
A0
= V
dc
/2
v
c
< t
tri
, V
A0
= -V
dc
/2
Đối với nghịch lưu áp ba pha có sơ đồ như hình 3-4. Để tạo ra điện áp sin ba
pha dạng điều rộng xung, ta cần ba tín hiệu sin mẫu.
SVTH:NGUYỄN ĐỨC THUẬN Trang 6
ĐỒ ÁN 3 GVHD: NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT
Hình 3-4: Nghịch lưu áp ba pha
Nguyên lý điều chế và dạng sóng như sau:
SVTH:NGUYỄN ĐỨC THUẬN Trang 7
ĐỒ ÁN 3 GVHD: NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT
Hình 3-5: Nguyên lý điều chế SPWM ba pha

V
mV
2
=
(3-2)
Đối với điện áp dây là:
dc
AB1 a
V
3V
m
2
=
(3-3)
Như vậy trong phương pháp này biên độ điện áp dây đầu ra bộ nghịch lưu
chỉ có thể đạt 86,67% điện áp một chiều đầu vào trong vùng tuyến tính (0 < m
a
<
1).
Hệ số điều chế tỷ số m
f
là tỷ số giữa tần số sóng mang và tần số tín hiệu điều
khiển:
tri
f
c
f
m
f
=

. Đặc trưng cơ bản của phương pháp này là thành phần sóng điều hòa của
điện áp ra. Muốn giảm các sóng điều hòa bậc cao cần phải tăng tần số sóng mang
hay tần số PWM. Tuy nhiên càng tăng tần số PWM thì tổn hao chuyển mạch lại
tăng lên.
2. Định nghĩa đơn giản về PID
2.1 Điều chỉnh tỷ lệ (P) là gì:
Điều chỉnh tỷ lệ là phương pháp điều chỉnh tạo ra tín hiệu điều chỉnh tỷ lệ với
sai lệch đầu vào.
2.2 Điều chỉnh tích phân (I) là gì:
Phương pháp điều chỉnh tỷ lệ để lại một độ lệch (offset)sau điều chỉnh rất lớn.
Để khắc phục ta sử dụng kết hợp điều chỉnh tỷ lệ với điều chỉnh tích phân. Điều
chỉnh tích phân là phương pháp điều chỉnh tạo ra tín hiệu điều chỉnh sao cho độ
lệch giảm tới O.
2.3 Điều chỉnh vi phân( D):
Khi hằng số thời gian hoặc thời gian chết của hệ thống rất lớn điều chỉnh theo P
hoặc PI có đáp ứng quá chậm thì ta sử dụng kết hợp với điều chỉnh vi phân. Điều
SVTH:NGUYỄN ĐỨC THUẬN Trang 10
ĐỒ ÁN 3 GVHD: NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT
chỉnh vi phân tạo ra tín hiệu điều chỉnh sao cho tỷ lệ với tốc độ thay đổi sai lệch
đầu vào.
3. Thực tế về các bộ điều chỉnh PID.
Hiện nay hầu hết các bộ điều chỉnh mới sản xuất có chức năng tự động xác định
tham số PID. Chức năng tự động này làm việc rất tốt với các hệ thống điều chỉnh
nhiệt độ và tốc độ động cơ. Các hệ thống lớn không có chức năng tự đông xác định
thông số nhưng được trang bị hệ thống vẽ đồ thị tín hiệu đo được của biến quá
trình (proces value- PV) và biến đầu ra của bộ điều khiển (manipulated value-MV).
Ta có thể dễ dàng nhìn được dạng PV và đo được chu kỳ dao động cũng như độ
lệch. Mỗi mạch vòng thường có thể đặt thông số trực tiếp trên giao diện người và
máy hoặc dùng máy tính lập trình can thiệp. Tuỳ theo nhà sản xuất mà số lượng,
tên gọi các thông số có thể khác nhau. Có ba thông số cơ bản mà hầu hết các bộ

hơn mức trên thì cần tăng thời gian tích phân.
Bước 3: Cuối cùng ta điều chỉnh dải tỷ lệ sao cho độ lệch và thời gian đạt đến
ổn định phù hợp với yêu cầu. Nguyên tắc điều chỉnh như sau dải tỷ lệ càng lớn thì
độ lệch điều chỉnh càng lớn, thời gian đạt đến ổn định càng ngắn, dải tỷ lệ càng
nhỏ thì độ lệch càng nhỏ, thời gian đạt đến ổn định càng dài.
Mặc dù không có điều kiện thủ nghiệm nhiều cũng như tổng kết kết quả thực
nghiệm nhưng phương pháp trên thực sự giúp chúng tôi có được định hướng khi
hiệu chỉnh các thông số.
SVTH:NGUYỄN ĐỨC THUẬN Trang 12
ĐỒ ÁN 3 GVHD: NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT
PHẦN II
SƠ ĐỒ KẾT NỐI VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH
ĐIỀUKHIỂN BIẾN TẦN CHO BƠM VỚI ÁP SUẤT
KHÔNG ĐỔI LÀ 6 BAR
I. SƠ ĐỒ KẾT NỐI
1.Thông số thiết bị
1.1 Phần cứng biến tần
ABB
SVTH:NGUYỄN ĐỨC THUẬN Trang 13
ĐỒ ÁN 3 GVHD: NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT
Đặc điểm:
- Dùng điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 Pha, 220V/0.37…11 kW,
380V/0.37…22 kW
- IP20, NEMA 1 (tuỳ chọn); Tần số ra: 0-500 Hz; Hệ số công suất 0.98
- Tương thích công cụ lập trình FlashDrop
- 5 đầu vào số (DI) gồm 1 đầu vào xung (Pulse Train 0…10kHz), 2 đầu vào tương
tự (AI)
- 1 đầu ra rơ le 250VAC/ 30VDC; 1 đầu ra Transistor (10…16kHz); 1 đầu ra tương
tự (AO)
- Ứng dụng: dùng để điều khiển máy bơm tăng

trị thay đổi. những lỗi khởi động lại trong đầu ra và những kiểu lỗi .
3 MENU/ENTER – Nhập sâu hơn vào menu .ở chế độ thông số , lưu giá trị
Hiển thị như trên các cài đặt mới.
4 Up –
• Cuộn lên thông qua một trình đơn hoặc danh sách.
• Tăng giá trị nếu một tham số được chọn.
• Tăng giá trị tham khảo ở chế độ tham khảo.
Giữ phím để thay đổi giá trị nhanh hơn .
5 Down –
• Cuộn xuống thông qua một trình đơn hoặc danh sách.
• Làm giảm giá trị nếu một tham số được chọn.
• Làm giảm giá trị tham khảo ở chế độ tham khảo.
Giữ phím để thay đổi giá trị nhanh hơn.
6 LOC/REM – Thay đổi giữa kiểm soát cục bộ và kiểm soát từ xa của biến tần
7 DIR – Thay đổi hướng quay của động cơ
8 STOP – Dừng biến tần trong kiểm soát cục bộ.
9 START 1 Tình trạng LED – xanh cho hoạt động bình thường.nếu LED nháy,
hoặc
đỏ, xem chọn LEDs trên trang .
1.2 Thông số Cảm biến áp suất
M515X-12345P-010BG = 4-20 mA current loop, with a custom pressure port to
drawing 12345 (consult factory). 7/16 pressure port, 10 bar gauge
SVTH:NGUYỄN ĐỨC THUẬN Trang 15
ĐỒ ÁN 3 GVHD: NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT
1.3Thông số kĩ thuật bơm

Model MD: Bơm ly tâm liền trục

Bơm ly tâm liền trục được chế tạo theo đúng tiêu chuẩn EN 733 (hoặc DIN
24255) và được chế tạo bằng gang đúc. Ứng dụng cho bơm tăng áp, hệ thống giải

ĐỒ ÁN 3 GVHD: NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT
Sơ đồ khối PID control
II.VIẾT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
Cài đặt cho biến tần sử dụng Assistant Control Panel.
Bảng sau đây tóm tắt các chức năng chính và hiển thị trên Assistant
Control Panel.
1 Tình trạng LED – xanh cho hoạt động bình
thường.nếu LED nháy, hoặc
đỏ, xem chọn LEDs trên trang 306.
2 màn hình LCD – chia làm 3 khu vực chính:
a. tình trạng biến, tùy thuộc vào phương thức hoạt
động, xem phần
Status line trên trang 80.
b. biến trung tâm; nói chung , cho thấy tín hiệu và
giá trị tham số, menus
hoặc danh sách. Cũng cho thấy các lỗi và báo động.
c. line dưới – cho thây chức năng hiện tại của 2
phím mềm và, nếu được,
kích hoạt ,màn hình hiển thị đồng hồ.
3 phím mềm 1 – chức năng phụ thuộc thuộc
tính.Các văn bản ở góc dưới bên
trái của màn hình LCD cho thấy các chức năng.
4 phím mềm 2 – chức năng phụ thuộc thuộc tính.Các văn bản ở góc dưới bên
phải Của màn hình LCD cho thấy các chức năng
SVTH:NGUYỄN ĐỨC THUẬN Trang 20
ĐỒ ÁN 3 GVHD: NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT
5 lên –
• cuộn lên thông qua 1 menu danh sách hiển thị ở trung tâm của màn hình LCD.
• gia số một giá trị của thâm số đươc chọn.
• gia số giá trị tham khảo nếu góc trên bên phải được tô đậm.

Nếu bạn quyết định để chạy các hỗ trợ khởi động, sau
đó màn hình yêu cầu bạn chọn ngôn ngữ.di chuyển đến
ngôn ngữ bạn muốn
Nhấn và nhấn để chấp
nhận.Và nhấn để Start-up Assistant ngừng lại.
Cài đặt thông số động cơ
Đi đến Main menu bởi nhấn nếu bạn đang ở chế
độ ngõ ra , nếu không nhấn liên tục cho đến khi
bạn thấy Main menu ở dưới.
Đi đến chế độ thông số bằng cách chọn PARAMETERS
trên menu với phím và nhấn
Chọn tham số nhóm thích hợp với phím và
nhấn
Nhập dữ lịêu vào biến tần từ bảng thông số motor:
• Điện áp danh nghĩa motor (tham số 9905)
• Dòng điện danh nghĩa motor (tham số 9906)
• Tần số danh nghĩa motor (tham số 9907)
• Tốc độ danh nghĩa motor (tham số 9908)
• Công suất danh nghĩa motor (tham số 9909)

Lựa chọn ứng dụng macro
Đi đến Main menu bởi nhấn nếu bạn đang ở chế
độ ngõ ra , nếu không nhấn liên tục cho đến khi
bạn thấy Main menu ở dưới.
Đi đến chế độ thông số bằng cách chọn PARAMETERS
SVTH:NGUYỄN ĐỨC THUẬN Trang 22
ĐỒ ÁN 3 GVHD: NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT
trên menu với phím và nhấn
Chọn tham số nhóm thích hợp với phím và
nhấn

[2] Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công và Trần Văn Thịnh. Điện tử công suất.
Nhà suất bản khoa học và kỹ thuật.
[3] Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải và Trần Trọng Minh. Điện tử công suất.
Nhà suất bản khoa học và kỹ thuật, 2007.
[4] Cyril W.Lander. Điện tử công suất và điều khiển động cơ điện. Nhà suất bản
khoa học và kỹ thuật, 1997.
[5] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải và Dương Văn Nghi.
Điều chỉnh tự động truyền động điện. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2008.
[6] Prof. Ali Keyhani. Lecture 25, Pulse - width modulation (PWM) technique.
Department of Electrical and Computer Engineering, The Ohio State University.
[7] Dr. Zainal Salam. Power Electronics and Drivers (Version 2). 2002
[8] Muhammad H.Rashid. Power Electronics Handbooks.
SVTH:NGUYỄN ĐỨC THUẬN Trang 24
ĐỒ ÁN 3 GVHD: NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT
[9] Bimal K.Bose. Model Power Electronics and AC Drivers. Pentice Hall, Inc,
2002.
Các trang web:






SVTH:NGUYỄN ĐỨC THUẬN Trang 25