ĐỒ ÁN: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DÙNG BIẾN TẦN ABB ACS 150
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

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) 63
3. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều ba pha KĐB sử dụng biến tần. 65
3. 1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch rôto 65
3.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch stato 66
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 67
VI. Giới thiệu biến tần ACS 150 67
1. Nguồn cung cấp 67
2.Cấu trúc tổng quan của biến tần ABB 67
3.Chi tiết về sơ đồ kết nối in/ out của biến tần ABB ACS 150 68
4.Cách kết nối nên tránh ở ngõ ra của biến tần 69
5.Sơ đồ kết nối IN/OUT 70
6.Chức năng từng phím trên mặt máy 70
7 .MENU chính 71
8.Cách cài đặt và hoạt động của chế độ “ SHORT PARAMETER MODE “ 72
9. Cách cài đặt và hoạt động của chế độ “ LONG PARAMETER MODE “ : 73
10.Một số sơ đồ kết nối dây IN/ OUT ABB khuyên dùng (macro) 73
10.1. ABB Standard macro 73
10.2. 3 wire macro 74
10.3.Alternate Macro 75
10.4. Motor potentiometer macro 75
11. Tín hiệu điều khiển kết nối từ bên ngoài 76
12. Điều khiển 77
12.1 . Điều khiển bằng tay với sự hổ trợ màn hình và bàn phím 77
12.2. Điều khiển bằng các thiết bị ngoại vi bên ngoài: ( WIN CC + PLC + MODUL
EM 235 ) 77
VII. EM235 77
VIII. PLC 80
1. Giới thiệu PLC S7-200 80

LỚP ĐHĐT1B GVHD: ThS. TRẦN VĂN TRINH Trang 3
ĐỒ ÁN: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DÙNG BIẾN TẦN ABB ACS 150
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.
LỚP ĐHĐT1B GVHD: ThS. TRẦN VĂN TRINH Trang 4
ĐỒ ÁN: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DÙNG BIẾN TẦN ABB ACS 150
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài này chúng em đã được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng
dẫn và sự giúp đỡ của các bạn trong lớp. Nhân đây chúng em xin trân trọng cảm ơn thầy
Trần Văn Trinh đã trực tiếp hướng dẫn chúng em trong đồ án này, cùng các thầy cô trong
khoa và các bạn.Chúng em cũng xin cảm ơn nhà trường và gia đình đã tạo mọi điều kiện
cho em có thể hoàn thành đề tài này.
Sinh viên
Nguyễn Hữu Dũng
Đặng Minh Hữu
Lê Anh Trường
Nguyễn Trí Nhân
Trương Quang Tường

LỚP ĐHĐT1B GVHD: ThS. TRẦN VĂN TRINH Trang 6
ĐỒ ÁN: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DÙNG BIẾN TẦN ABB ACS 150
Nhận xét của giáo viên phản biện

Công suất
định mức
Điện áp rơi
thuận
Tiristo(SCR) 1957 6 kV 3,5kA 500Hz 100MW 1.5±2.5V
Triac 1958 1kV 100A 500 Hz 100kW 1.5±2V
GTO 1962 4,5 kV 3kA 2 KHz 10MW 3±4V
BJT 1960 1,2 kV 800A 10 Hz 1MW 1.5±3V
MOSFET 1976 500V 50A 1 MHz 100KW 3±4V
IGBT 1983 1,2kV 400A 20 KHz 100KW 3±4V
SIT 1976 1,2kV 300A 100KHz 10KW 2±4V
MCT 1988 3kV 3kA 20±100KHz 10MW 1±2V
2. Lịch sử ra đời của biến tần trong công nghiệp
Năm 1986, AIE phát minh ra bộ điều khiển tốc độ động cơ một chiều.
Năm 1962, Bộ điều khiển tốc độ đầu tiên có tính xu hướng thương mại xuất hiện trên
thị trường.
3. Tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp
Với sự phát triển như vũ bão về chủng loại và số lượng của các bộ biến tần, ngày càng
có nhiều thiết bị điện – điện tử sử dụng các bộ biến tần, trong đó một bộ phận đáng kể sử
dụng biến tần phải kể đến chính là bộ biến tần điều khiển tốc độ động cơ điện.
LỚP ĐHĐT1B GVHD: ThS. TRẦN VĂN TRINH Trang 8
ĐỒ ÁN: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DÙNG BIẾN TẦN ABB ACS 150
Trong thực tế có rất nhiều hoạt động trong công nghiệp có liên quan đến tốc độ động
cơ điện. Đôi lúc có thể xem sự ổn định của tốc độ động cơ mang yếu tố sống còn của chất
lượng sản phẩm, sự ổn định của hệ thống … ví dụ: máy ép nhựa làm đế giầy, cán thép, hệ
thống tự động pha trộn nguyên liệu, máy ly tâm định hình khi đúc … Vì thế, việc điều
khiển và ổn định tốc độ động cơ được xem như vấn đề chính yếu của các hệ thống điều
khiển trong công nghiệp.
Điều chỉnh tốc độ động cơ là dùng các biện pháp nhân tạo để thay đổi các thông số
nguồn như điện áp hay các thông số mạch như điện trở phụ, thay đổi từ thông … Từ đó tạo

- Tổn thất trên biến áp chiếm đến 50% tổng tổn thất trên hệ thống nghịch lưu.
- Chiếm diện tích lắp đặt lớn, dẫn đến khó khăn trong việc lắp đặt, duy tu, bảo trì
- Điều khiển khó khăn, khoảng điều khiển không rộng và dễ bị quá điện áp ngõ ra do
có hiện tượng bão hoà từ của lõi thép máy biến áp.
Ngoài ra, các hệ truyền động còn nhiều thông số khác cần được thay đổi, giám sát như:
điện áp, dòng điện, khởi động êm (Ramp start hay Soft start), tính chất tải … mà chỉ có bộ
biến tần sử dụng các thiết bị bán dẫn là thích hợp nhất trong trường hợp này.
4. Phân loại biến tần.
Trong thực tế biến tần được phân làm hai loại chính dựa theo phương thức chuyển đổi
tần số là:
• Biến tần trực tiếp
• Biến tần gián tiếp
LỚP ĐHĐT1B GVHD: ThS. TRẦN VĂN TRINH Trang 9
ĐỒ ÁN: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DÙNG BIẾN TẦN ABB ACS 150
o Nghịch lưu đơn bậc
o Nghịch lưu đa bậc
Trong đồ án này chúng ta sẽ nghiên cứu cả hai loại biến tần này, trong phần biến tần
đa bậc chúng ta sẽ đi sâu vào phương pháp vector không gian.
Hình 1.1: Mô hình minh họa sự phát triển biến tần theo thời gian.
5. Vai trò biến tần đa bậc.
Hiện nay biến tần đã và đang được sử dụng rất có hiệu quả trên thế giới nói chung và
tại Việt Nam nói riêng, tuy có nhiều ưu điểm và ứng dụng với hiệu quả cao nhưng biến tần
đơn bậc cũng còn tồn tại một số hạn chế như:
• Sóng điện áp còn nhiều hài bậc cao, chưa gần sin.
• Trị số điện kháng Lf mạch lọc còn cao, dẫn đến tổn hao.
• Tổn hao trong quá trình đóng cắt (Psw) cao.
• Công suất truyền tải còn thấp (Pcond)…
Để khắc phục những hạn chế nói trên người ta đã phát minh ra biến tần đa bậc nhằm
phục vụ và đáp ứng tốt hơn nhu cầu của con người. Ưu điểm của biến tần đa bậc là khắc
phục tốt những hạn chế của biến tần đơn bậc, vì là đa bậc nên sóng ra gần sin hơn vì thế

6. Biến tần đường bao ( Matrix).
Tất cả bộ biến đổi điện áp AC/AC từ nguồn AC với tần số và điện áp cao hơn sang tần
số và điện áp thấp hơn với góc trễ pha nhỏ.
2 Phân loại biến tần
2.1.Biến tần trực tiếp một pha
Các bộ chuyển mạch hai nửa chu kì gồm hai nhóm: nhóm dương kí hiệu là P và nhóm
âm kí hiệu là N. Cơ sở của mạch công suất điều khiển điện áp một pha AC-AC với pha
điều khiển như hình 1.a bao gồm 1 cặp SCR ghép nối back to back đối nghịch giữa nguồn
AC và tải cho ta điện áp có dạng sóng đối nghịch hai chiều đối xứng. Cặp SCR có thể được
thay thế bằng Triac như hình 1.b cho nguồn công suất thấp; với sự bố trí như hình 1.c gồm
hai điốt và hai SCR để cung cấp điện áp bình thường cực âm làm đơn giản mạch qua cửa
cần cho sự cách ly. Trong hình 1d với 1 SCR và 4 điốt làm giảm bớt tổn thất nhưng lại tăng
thêm sự hao phí vì nhiệt. Một sự kết hợp giữa SCR và Điốt như hình 1.e, cung cấp điện áp
điều khiển ngõ ra không đối xứng một chiều với phương thức tự kiểm soát nhưng có cấu
thành DC vào và hơn nữa, không thực tế để loại trừ tổn hao công suất do sự nóng lên của
tải.
Hình 1. Mô hình điều khiển điện áp một pha.Hình a) Ghép nối hai SCR.
Hình b) Sử dụng Triac. Hình c)Kết hợp hai SCR và hai Điốt. Hình d)Một SCR kết hợp với
4 Điốt. Hình e)Sự kết hợp giữa SCR và Điốt.
Dạng sóng trên tải được cho như hình sau: Với là góc kích của SCR.
Sau đây là dạng sóng toàn kì một pha tải cảm R_L, trong trường hợp tải trở thì điện áp
tải gián đoạn còn tải R_L thì không còn gián đoạn nữa.
LỚP ĐHĐT1B GVHD: ThS. TRẦN VĂN TRINH Trang 11
ĐỒ ÁN: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DÙNG BIẾN TẦN ABB ACS 150
Hình 2. Dạng sóng một pha toàn chu kì với tải trở
Hình 3. Dạng sóng toàn kì một pha tải cảm R_L
LỚP ĐHĐT1B GVHD: ThS. TRẦN VĂN TRINH Trang 12
ĐỒ ÁN: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DÙNG BIẾN TẦN ABB ACS 150
Hình 4. Thời gian điều khiển đóng cắt một pha.
Hình a. Thời gian đóng cắt của linh kiện.

đặc tính của nó. Nguyên lí của bộ chuyển đổi được xây dựng trên dạng sóng điện áp, từ sự
gián đoạn điện áp từng khúc của sóng điện áp của nguồn AC tần số cao và được phát minh
từ năm 1920.Bộ nghịch lưu thủy ngân đã được dùng trong các bộ chỉnh lưu ở Đức năm
1930 với nguồn 1 pha tần số 16. 2/3 Hz, trực tiếp kéo tải từ nguồn ba pha tần số 50 Hz.
Trong khi đó bộ biến tần trực tiếp dùng 18 Thyratrons cung cấp 400 Hp tải đã hoạt động
trong một vài năm như các mô hình phụ tải ở Mỹ. Tuy nhiên, thực tế và sử dụng có ích là
hai vấn đề khác nhau mà phải đợi mãi tới khi SCR ra đời năm 1960. Dưới đây là mô hình
sử dụng SCR:
Hình 6 : Cấu trúc bộ biến tần trực tiếp một pha AC/AC
a)Mạch công suất của biến tần trực tiếp dạng cầu một pha
b) Mạch thay thế tương đương đơn giản hóa.
Với sự hiểu biết và sử dụng rộng rãi của SCR công suất và sự điều khiển bằng vi mạch
điện tử, bộ biến tần trực tiếp ngày này đã thực sự là bộ biến đổi hoàn thiện cho nguồn công
suất có tốc độ chậm. Sự biến đổi điện áp và biến đổi tần số (VVVF) được sử dụng trong
các hệ thống cần có sự điều khiển chính xác và ổn định như trong các hệ thống cán thép và
hệ thống chế tạo tàu thủy của hải quân, hệ thống dây chuyền sản xuất da dày…
Biến tần trực tiếp dần dần được thay thế bỡi bộ chuyển đổi khác vì với những đặc tính
của nó không thực tế và có những hạn chế không giống như bộ biến đổi SCR và được thay
thế dần. Tại vì SCR có những hạn chế như nhu cầu về thời gian đóng cắt không đáp ứng,
tần số hoạt động thấp, thời gian dV/dt và độ nhạy của SCR còn thấp. Hạn chế chính của
biến tần trực tiếp là dải hoạt động tần số có hiệu quả hẹp, độ biến đổi ngõ vào trên ngõ ra
có điện áp thấp.
LỚP ĐHĐT1B GVHD: ThS. TRẦN VĂN TRINH Trang 15
ĐỒ ÁN: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DÙNG BIẾN TẦN ABB ACS 150
Hình 7: Dạng sóng ngõ vào và ngõ ra của bộ biến tần trực tiếp tải trở tần số 50-
16.2/3 Hz.
Hình 8: Dạng sóng biến tần trực tiếp một pha vào một pha ra tần số 50/10 Hz với tải
trở. Hình a Dạng sóng điện áp tải và dòng tải, Hình b Dạng sóng dòng công suất biến đổi.
Tuy ít khi được sử dụng, nhưng biến tần trực tiếp dạng SISO thì có ích để giải thích
cho những nguyên lí phức tạp hơn.

1.Giới thiệu chung
Mục đích chính của các bộ chuyển đổi nguồn tĩnh là cung cấp 1 dạng sóng ngõ ra xoay
chiều từ 1 nguồn cung cấp một chiều. Các dạng sóng ngõ ra này được yêu cầu trong các
động cơ có thể điều chỉnh tốc độ các bộ cung cấp nguồn liên tục. Với các ngõ ra là sóng sin
xoay chiều thì biên độ, tần số và góc pha nên được điều khiển. Tùy vào loại dạng sóng ngõ
ra xoay chiều, các phương pháp này có thể được xem như là các bộ nghịch lưu nguồn
áp(VSIs: Voltage Source Inverters) nếu như ngõ ra xoay chiều được điều khiển một cách
độc lập là dạng sóng điện áp.Các cấu trúc này hầu hết được sử dụng rộng rãi vì chúng hoạt
động như các nguồn áp và điều này được yêu cầu trong nhiều ứng dụng trong công ngiệp
trong đó, các động cơ có thể điều chỉnh được tốc độ (ASD) là ứng dụng phổ biến nhất của
các bộ nghịch lưu, xem hình 3.1.
Hình 3.1 Mô hình điều khiển tốc độ
Tương tự, các phương pháp này được gọi là các bộ nghịch nguồn dòng (CSIs: Current
Source Inverters) với ngõ ra xoay chiều có thể điều khiển được là dạng sóng dòng điện.
Các cấu trúc này vẫn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp có điện áp
trung bình, và các dạng sóng điện áp đòi hỏi có chất lượng cao.
Các bộ chuyển đổi nguồn tĩnh, đặc biệt là các bộ nghịch lưu được tạo thành từ các bộ
chuyển mạch công suất và vì vậy, các dạng sóng ngõ ra xoay chiều được tạo thành từ các
giá trị rời rạc. Mặc dù dạng sóng này không thật sự là sóng sin như mong đợi, nhưng thành
phần cơ bản của nó vẫn hoạt động tốt. Hoạt động này nên được đảm bảo bằng một kỹ thuật
điều chế mà điều khiển về thời gian và trình tự được sử dụng để đóng ngắt các khóa nguồn
On và Off. Các kỹ thuật điều chế được sử dụng nhiều nhất là kỹ thuật sóng mang cơ bản
(SPWM), kỹ thuật vector không gian (SV: Space Vector), và kỹ thuật hạn chế hài có chọn
lọc (SHE: Selective Harmonic Elimlination).
Bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI) tạo ra một dạng sóng điện áp ra xoay chiều gồm các giá
trị rời rạc (dv/dt cao), do đó, tải nên có thành phần cảm kháng tại các tần số hài để tạo ra
một dạng sóng dòng điện mịn. Tải dung kháng trong các bộ nghịch lưu nguồn áp sẽ tạo ra
các đỉnh nhọn của dòng lớn (current spikes). Trong trường hợp này, ta nên sử dụng một bộ
lọc cảm kháng giữa phần xoay chiều của VSI và tải. Mặt khác, bộ nghịch lưu nguồn dòng
(CSI) tạo ra dạng sóng dòng điện ngõ ra gồm các giá trị rời rạc (di/dt lớn). Do đó, tải nên

thay đổi như dòng dc link trong các động cơ nguồn dòng có điện áp trung bình. Đặc biệt ta
sẽ tìm hiểu về các giao thức, các kỹ thuật điều chế, phương diện điều khiển, hướng ứng
dụng. Để quá trình phân tích được đơn giản hơn, ta coi như các bộ nghịch lưu là các giao
thức không có sự tiêu tốn (gồm các khóa công suất lý tưởng). Tuy nhiên, một vài điều kiện
thực tế, không lý tưởng cũng sẽ được đề cập đến.
2. Các bộ nghịch lưu nguồn áp một pha
Các bộ nghịch lưu nguồn áp (VSI) một pha gồm 2 dạng: bán cầu và toàn cầu. Mặc dù
công suất của chúng thấp nhưng chúng vẫn được sử dụng rộng rãi trong các bộ cung cấp
nguồn (power supplies). UPSs một pha và trong các giao thức nguồn tĩnh có công suât cao
phức tạp hiện nay (form elaborate high-power static power topologies)
2.1. Bộ nghịch lưu nguồn áp một pha bán cầu.
Hình 3.2 cho ta thấy dạng mạch của bộ nghịch lưu nguồn áp 1 pha bán cầu, 2 tụ
điện lớn để tạo ra điểm trung tính N, mỗi tụ điện duy trì một điện áp cố định vi /2. Bởi vì
các hài dòng được sinh ra bởi hoạt động của bộ nghịch lưu là các hài có bậc thấp (low-
order harmonics), nên ta cần phải đặt vào các tụ điện lớn (C+ và C- ).

LỚP ĐHĐT1B GVHD: ThS. TRẦN VĂN TRINH Trang 20
ĐỒ ÁN: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DÙNG BIẾN TẦN ABB ACS 150
Hình 3.2 Bộ nghịch lưu nguồn áp 1 pha bán cầu
Một điều cần lưu ý rằng cả 2 công tắc S+ và S- đều không thể được dẫn đồng thời vì
sẽ gây ra sự ngắn mạch qua nguồn áp liên kết một chiều vi (dc link voltage source). Có hai
trạng thái đóng ngắt xác định (trạng thái 1 và 2) và một trạng thái đóng ngắt không xác
định (trạng thái 3) như trong bảng 3.1. Để tránh sự ngắn mạch qua đường dẫn dc và trạng
thái điện áp ngõ ra xoay chiều không xác định, kỹ thuật điều chế nên luôn đảm bảo rằng tại
mỗi thời điểm hoặc công tắc trên hoặc chỉ công tắc dưới của bộ nghịch lưu được On.
Bảng 3.1 Các trạng thái đóng ngắt của bộ nghịch lưu nguồn áp một pha bán cầu.
Hình 3.3 cho thấy dạng sóng lý tưởng ứng với bộ nghịch lưu bán cầu trong hình 3.2.
Các trạng thái của các công tắc S+ và S- được xác định bởi kỹ thuật điều chế, mà trong
trường hợp này là kỹ thuật điều chế sóng mang cơ bản PWM.
Hình 3.3 Dạng sóng lý tưởng của bộ nghịch lưu nguồn áp bán cầu ứng với kỹ thuật

c. Biên độ của điện áp ngõ ra xoay chiều của các hài là một hàm của hệ số điều chế
ma và không phụ thuộc vào tần số sóng mang mf nếu mf > 9.
d. Các hài trong dòng liên kết một chiều xuất hiện với các tần số fp quanh tần số sóng
mang mf và các bội số của nó: p = lmf ± k ± 1, l = 1, 2, 3, … với k = 2, 4, 6, … ứng với
l = 1, 3, 5 … và k = 1, 3, 5, … ứng với l = 2, 4, 6, …
Các vấn đề quan trọng cũng cần phải chú ý là:
- Với các giá trị mf nhỏ (mf < 21), tín hiệu sóng mang v∆ và tín hiệu điều chế vc nên
đồng bộ với nhau để đảm bảo các đặc tính ở trước. Nếu không, các hài bậc ba sẽ xuất hiện
trong điện áp ngõ ra xoay chiều.
- Với các giá trị mf lớn (mf >21), các hài bậc ba sẽ không đáng kể nếu sử dụng kỹ
thuật điều chế độ rộng xung không đồng bộ. Tuy nhiên, vì có khả chứa các hài bậc ba có
bậc thấp (low order subharmonics) nên phương pháp này nên tránh sử dụng.
- Trong vùng ngoài điều chế (ma > 1) một số chỗ giao nhau giữa sóng mang và sóng
điều chế được bị lệch, điều này dẫn đến sự phát sinh ra các hài bậc thấp nhưng nó chứa
thành phần cơ bản có mức điện áp ngõ ra xoay chiều cao hơn. Không may là, tính chất
tuyến tính giữa ma và o1 đạt được trong vùng tuyến tính ở biểu thức (3.3) không được giữ
trong vùng ngoài điều chế, hơn nữa, ta có thể thấy được ảnh hưởng của sự bão hòa ở hình
(3.4).
LỚP ĐHĐT1B GVHD: ThS. TRẦN VĂN TRINH Trang 22
ĐỒ ÁN: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DÙNG BIẾN TẦN ABB ACS 150

Hình 3.4 Thành phần xoay chiều cơ bản của điện áp ngõ ra trong bộ nghịch lưu
nguồn áp bán cầu với kỹ thuật SPWM
Kỹ thuật PWM cho phép tạo ra một điện áp ngõ ra xoay chiều. Trường hợp đặc biệt
của kỹ thuật này là kỹ thuật SPWM (tín hiệu điều chế là sóng sin) tạo ra trong vùng tuyến
tính một điện áp ngõ ra xoay chiều thay đổi tuyến tính theo một hàm của hệ số điều chế và
có các hài với tần số và biên độ được xác định rõ. Các đặc điểm này đơn giản hóa các
thành phần của bộ lọc khi thiết kế. Tuy nhiên, biên độ tối đa của điện áp xoay chiều của
thành phần cơ bản là vi /2 trong chế độ hoạt động này. Các mức điện áp cao hơn đạt được
bằng cách sử dụng vùng quá điều chế (ma >1); tuy nhiên, các hài bậc thấp sẽ xuất hiện

các biểu thức sau:
(3.8)
Các góc 1, 2, và 3 được xác định như trong hình 3.6a. Các góc được xác định bằng các
phương pháp của thuật toán lặp lại vì không có các kết quả phân tích nào được đưa ra.
Hình 3.6 Các dạng sóng lý của bộ nghịch lưu nguồn áp bán cầu lý tưởng với kỹ thuật
loại trừ hài có chọn lọc (SHE: Selective Harmonic Elimination): (a) điện áp ngõ ra xoay
chiều với sự lọai trừ hài thứ ba và thứ 5; (b) phổ của (a); (c) điện áp ngõ ra xoay chiều với
sự loại trừ hài thứ 3, 5 và 7; (d) phổ của (c).
Các góc 1, 2, và 3 được đánh dấu với các giá trị khác nhau của o1/vi trong hình 4.7a.
Công thức chung để loại trừ một số các hài chẵn N-1 (N – 1 = 2, 4, 6, …) là
LỚP ĐHĐT1B GVHD: ThS. TRẦN VĂN TRINH Trang 24
ĐỒ ÁN: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DÙNG BIẾN TẦN ABB ACS 150
(3.9)
Với 1, 2, … N nên thỏa 1 < 2 < … < N < π/2. Tương tự, để hạn chế một số các hài lẻ,
ví dụ, bậc 3, 5 và 7, và để điều khiển biên độ của thành phần cơ bản (N – 1 = 3), ta phải
giải quyết các biểu thức sau:
(3.10)
Các góc 1, 2, 3 và4 được xác định như trong hình 4.6b. Các góc 1, 2, 3 và4 được đánh
dấu với các giá trị khác nhau của o1/vi trong hình 4.7b.

Hình 3.7 Các góc đóng ngắt với SHE và sự điều khiển điện áp cơ bản trong bộ nghịch lưu
nguồn áp nửa cầu: (a) sự loại trừ các hài thứ 3 và 5; (b) sự loại trừ các hài thứ 3, 5, và 7.
Biểu thức chung để loại trừ một số các hài lẻ N – 1 (N- 1 = 3, 5, 7 … ) được cho bởi:
(3.11)
Để thực hiện kỹ thuật điều chế SHE, bộ điều chế nên tạo ra mô hình cổng tùy theo các
góc như trong hình 3.7. Nhiệm vụ này luôn được thực hiện bởi các hệ thống số mà nó
thông thường chứa các góc trong các bảng tra cứu.
2.1.4 Dòng liên kết một chiều (DC Link Current)
Các tụ điện được xem như là một phần của bộ nghịch lưu và vì vậy một nguồn điện
cân bằng tức thời không thể được coi là nhờ các thành phần lưu trữ năng lượng (C+ và C-).