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.

Do đó, nhằm 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, nhóm nghiên cứu, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, do TS. Phạm Tâm Thành làm chủ nhiệm đã đề xuất và được giao thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ biến tần điều khiển động cơ xoay chiều ba pha”.

Sau một thời gian 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 với 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.

Bộ biến tần này 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.

Nhóm đề tài mong muốn được Bộ Giao thông vận tải, các công ty vận tải biển và Trường Đại học Hàng hải Việt Nam tiếp tục hỗ trợ để Đề tài có đủ điều kiện thử nghiệm các thuật toán điều khiển và các chế độ thử nghiệm của bộ biến tần. Kết quả đạt được của đề tài có thể phục vụ cho công tác đào tạo nhân lực ngành Tự động hóa tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 18233/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)