Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ biến tần điều khiển động cơ xoay chiều ba pha

Thứ năm - 11/05/2023 21:43 0

Bộ biến tần sử dụng để điều khiển động cơ điện xoay chiều ba pha được ứng dụng rộng rãi trong ngành Giao thông vận tải, cụ thể: trong các cần trục, cầu trục xếp dỡ hàng hóa tại các cảng biển, trên tàu thủy… Bộ biến tần cũng được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực trong công nghiệp, trong các dây chuyền sản xuất trong công nghiệp có sự tham gia của động cơ điện xoay chiều ba pha…

Điều khiển truyền động điện động cơ điện xoay chiều ba pha là lĩnh vực được nghiên cứu từ nhiều thập kỷ. Từ các lý thuyết điều khiển kinh điển cho đến các kỹ thuật hiện đại. Ngày nay điều khiển động cơ điện xoay chiều đã đạt được những tiến bộ vượt bậc, chủ yếu nhờ sự phát triển của công nghệ bán dẫn, công nghệ vi xử lý và kỹ thuật điều khiển. Các bộ biến tần được thiết kế ngày càng hoàn thiện, đáp ứng được những đòi hỏi khắt khe trong điều chỉnh tự động, dải công suất cũng như tốc độ cho phép điều chỉnh ngày càng mở rộng, nhiều tính năng mới được thêm vào biến tần để đáp ứng các nhu cầu điều khiển đa dạng trong thực tế.

Điều khiển vector là một phương pháp điều khiển động cơ điện xoay chiều ba pha hiện đại, với ưu điểm gắn liền một cách rõ ràng các phương pháp mô tả toán học chính xác các mối quan hệ vật lý của động cơ với các công nghệ điều khiển mới, nó có khả năng vượt trội về áp đặt dòng điện, momen.

Ở Việt Nam cũng như ở nước ngoài đề tài nghiên cứu điều khiển động cơ xoay chiều ba pha đã được nhiều nhà khoa học quan tâm. Các cấu trúc điều khiển cho động cơ xoay chiều ba pha rất đa dạng, phong phú. Cấu trúc điều khiển động cơ xoay chiều ba pha có thể là tuyến tính, phi tuyến.

Mục đích nghiên cứu của đề tài là chế tạo mẫu sản phẩm: bộ biến tần điều khiển động cơ xoay chiều ba pha trong công nghiệp phục vụ công tác đào tạo. Bộ biến tần này sẽ bao gồm hardware (phần cứng) và firmware (phần mềm- thuật toán điều khiển) có một số tính năng tương đương sản phẩm của các hãng nước ngoài như ABB, Siemens, INVT…

Bộ biến tần chế tạo thử nghiệm này cũng cho phép người sử dụng can thiệp được cấu cấu trúc điều khiển, sử dụng để nghiên cứu và phát triển các cấu trúc điều khiển động cơ xoay chiều ba pha. Điều này không thể thực hiện được với sản phẩm thương mại của các hãng trên thế giới bởi vì sản phẩm được đóng gói kín và liên quan đến bí mật công nghệ chế tạo.

Sản phẩm nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao năng lực đào tạo nhân lực chất lượng cao ngành Tự động hóa tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam. Sinh viên, học viên cao học, nghiên cứu sinh ngành Tự động hóa có thể nắm bắt được cấu trúc điều khiển hiện đại nhất của các loại biến tần trên thị trường để từ đó có thể nghiên cứu để phát triển, cài đặt các cấu trúc điều khiển khác nhau…

Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công bộ biến tần cho phép chủ động về phần mềm, công nghệ chế tạo phần cứng phục vụ công tác đào tạo, tiến tới làm cơ sở cho triển khai chế tạo sản phẩm thương mại đồng loạt, phục vụ công tác nội địa hoá sản phẩm Tự động hóa cho ngành Giao thông vận tải.

Xuất phát từ thực tiễn trên, Cơ quan chủ trì Trường Đại học Hàng hải Việt Nam cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài TS. Phạm Tâm Thành thực hiện “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ biến tần điều khiển động cơ xoay chiều ba pha” với mục tiêu: Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ biến tần điều khiển động cơ xoay chiều ba pha phục vụ công tác đào tạo.

Ở Việt Nam đề tài nghiên cứu điều khiển động cơ xoay chiều ba pha đã được nhiều nhà khoa học quan tâm. Các cấu trúc điều khiển cho động cơ xoay chiều ba pha rất đa dạng, phong phú. Cấu trúc điều khiển động cơ xoay chiều ba pha có thể là tuyến tính, phi tuyến. Một loạt các công trình nghiên cứu mang tính học thuật và chưa được triển khai thành sản phẩm thương mại.

Hiện nay, trên thị trường trong nước, các bộ biến tần được bán thương mại bởi nhiều hãng trên thế giới, như ABB, Siemens, INVT và các hãng Trung Quốc. Tuy nhiên, các nhà sản xuất trong nước vẫn chưa có sản phẩm cùng loại được thương mại hóa. Cũng có một vài doanh nghiệp chế tạo bộ biến tần phục vụ cho mục đích riêng của mình, chẳng hạn điều khiển động cơ thực hiện công đoạn nào đó trong công nghiệp. Về cá nhân có sản phẩm được giới thiệu trong công trình, tuy nhiên đây mới là thử nghiệm bước đầu và sử dụng dòng chip đã quá cũ, chưa đáp ứng được các yêu cầu khắt khe trong thực tiễn công nghiệp. Với mục tiêu cố gắng đuổi kịp thế giới về mặt công nghệ, chúng ta đang tập trung nắm bắt, giải mã công nghệ tiên tiến của nước ngoài, làm chủ công nghệ và tiến đến nội địa hoá sản phẩm. Phát triển công nghệ phục vụ ngành công nghiệp đóng tàu là một điều kiện quan trọng và then chốt để phát triển bền vững kinh tế biển Việt Nam. Tuy nhiên, hiện nay chúng ta chưa có công nghệ chế tạo bộ biến tần để có thể thương mại hóa.

Ở trong nước chưa có đơn vị nào nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị này đáp ứng được yêu cầu của thực tiễn công nghiệp. Do chưa có sản phẩm KH&CN liên quan được chế tạo tại Việt Nam nên tất cả cần được nghiên cứu theo hướng tiếp cận với các thông tin của nước ngoài:

Các bộ biến tần đã có trên thị trường thế giới, tuy nhiên việc giải mã công nghệ vẫn còn khó khăn, mặt khác giá thành thiết bị cao. Chính vì thế, đề tài đi sâu nghiên cứu về yêu cầu hoạt động của các bộ biến tần, xác định cấu trúc phần cứng, hệ thống phần mềm điều khiển, từ đó tiến hành thiết kế và chế tạo thử nghiệm thiết bị.

Hiện nay, ở các nước tiến tiến đã có công nghệ chế tạo các bộ biến tần. Tuy nhiên giá thành chế tạo thiết bị vẫn còn cao và khoa học công nghệ chế tạo không công bố. Xuất phát từ vấn đề sở hữu trí tuệ và bí mật công nghệ nên việc tiếp cận và tài liệu liên quan từ các hãng chế tạo rất khó khăn.

Các sản phẩm bộ biến tần trên thế giới có đủ loại từ loại có tính năng đơn giản đến loại có tính năng cao cấp nhất. Các thuật toán điều khiển được cài đặt trong các bộ biến tần. Các thuật toán cơ bản như: Điều khiển vô hướng scalar, điều khiển vector…Thuật toán khởi động cao cấp nhất là điều khiển sensorless, nhận dạng online…

Đề tài tập trung đi sâu nghiên cứu, thiết kế chế tạo bộ biến tần điều khiển động cơ xoay chiều ba pha phục vụ công tác đào tạo và tiến tới nội địa hóa sản phẩm. Đề tài đã thiết kế, chế tạo thành công bộ biến tần điều khiển động cơ xoay chiều ba pha.

Đề tài đã đạt được những kết quả quan trọng sau:

- Phân tích tổng quan về bộ biến tần, cấu trúc chung của bộ biến tần;

- Tính toán thiết kế mạch động lực bộ biến tần;

- Tính toán thiết kế mạch điều khiển bộ biến tần;

- Viết chương trình điều khiển cho bộ biến tần;

- Chế tạo thành công bộ biến tần;

- Thử nghiệm bộ biến tần, các kết quả thử nghiệm cho thấy bộ biến tần chế tạo đã hoạt động tin cậy, đáp ứng được yêu cầu điều khiển động cơ xoay chiều ba pha, phục vụ công tác đào tạo.

Đ.T.V (TH)

Nguồn tin: www.vista.gov.vn

  Ý kiến bạn đọc

Thống kê truy cập
  • Đang truy cập372
  • Hôm nay21,994
  • Tháng hiện tại858,297
Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây