El convertidor de freqüència és una tecnologia que s'ha de dominar a l'hora de fer treballs elèctrics. L'ús d'un convertidor de freqüència per controlar el motor és un mètode comú en el control elèctric; alguns també requereixen una competència en el seu ús.
1. En primer lloc, per què utilitzar un convertidor de freqüència per controlar un motor?
El motor és una càrrega inductiva, que dificulta el canvi de corrent i produirà un gran canvi de corrent en arrencar.
L'inversor és un dispositiu de control d'energia elèctrica que utilitza la funció d'encesa i apagat dels dispositius semiconductors de potència per convertir la font d'alimentació de freqüència industrial en una altra freqüència. Es compon principalment de dos circuits, un és el circuit principal (mòdul rectificador, condensador electrolític i mòdul inversor) i l'altre és el circuit de control (placa d'alimentació de commutació, placa de circuit de control).
Per tal de reduir el corrent d'arrencada del motor, especialment el motor amb més potència, com més gran sigui la potència, més gran serà el corrent d'arrencada. Un corrent d'arrencada excessiu comportarà una càrrega més gran a la xarxa de subministrament i distribució d'energia. El convertidor de freqüència pot resoldre aquest problema d'arrencada i permetre que el motor arrenqui sense problemes sense provocar un corrent d'arrencada excessiu.
Una altra funció de l'ús d'un convertidor de freqüència és ajustar la velocitat del motor. En molts casos, és necessari controlar la velocitat del motor per obtenir una millor eficiència de producció, i la regulació de la velocitat del convertidor de freqüència sempre ha estat el seu més destacat. El convertidor de freqüència controla la velocitat del motor canviant la freqüència de la font d'alimentació.
2. Quins són els mètodes de control de l'inversor?
Els cinc mètodes més utilitzats de motors de control d'inverter són els següents:
A. Mètode de control de modulació d'amplada de pols sinusoïdal (SPWM).
Les seves característiques són una estructura de circuit de control simple, baix cost, bona duresa mecànica i pot complir els requisits de regulació de velocitat suau de la transmissió general. S'ha utilitzat àmpliament en diversos camps de la indústria.
Tanmateix, a baixes freqüències, a causa de la baixa tensió de sortida, el parell es veu afectat significativament per la caiguda de tensió de la resistència de l'estator, que redueix el parell de sortida màxim.
A més, les seves característiques mecàniques no són tan fortes com les dels motors de corrent continu, i la seva capacitat de parell dinàmic i el seu rendiment de regulació estàtica de velocitat no són satisfactoris. A més, el rendiment del sistema no és alt, la corba de control canvia amb la càrrega, la resposta del parell és lenta, la taxa d'utilització del parell del motor no és alta i el rendiment disminueix a baixa velocitat a causa de l'existència de la resistència de l'estator i la mort de l'inversor. efecte de zona, i l'estabilitat es deteriora. Per tant, la gent ha estudiat la regulació de velocitat de freqüència variable de control vectorial.
B. Mètode de control del vector espacial de tensió (SVPWM).
Es basa en l'efecte de generació global de la forma d'ona trifàsica, amb el propòsit d'apropar-se a la trajectòria ideal del camp magnètic giratori circular del buit d'aire del motor, generar una forma d'ona de modulació trifàsica alhora i controlar-la de la manera de polígon inscrit aproximant la circumferència.
Després d'un ús pràctic, s'ha millorat, és a dir, introduint la compensació de freqüència per eliminar l'error de control de velocitat; estimar l'amplitud del flux mitjançant retroalimentació per eliminar la influència de la resistència de l'estator a baixa velocitat; tancant la tensió de sortida i el bucle de corrent per millorar la precisió i l'estabilitat dinàmiques. Tanmateix, hi ha molts enllaços de circuit de control i no s'introdueix cap ajust de parell, de manera que el rendiment del sistema no s'ha millorat fonamentalment.
C. Mètode de control vectorial (VC).
L'essència és fer que el motor de CA sigui equivalent a un motor de CC i controlar de manera independent la velocitat i el camp magnètic. En controlar el flux del rotor, el corrent de l'estator es descompon per obtenir els components del parell i el camp magnètic, i la transformació de coordenades s'utilitza per aconseguir un control ortogonal o desacoblat. La introducció del mètode de control vectorial té una importància que fa època. Tanmateix, en aplicacions pràctiques, atès que el flux del rotor és difícil d'observar amb precisió, les característiques del sistema es veuen molt afectades pels paràmetres del motor, i la transformació de rotació vectorial utilitzada en el procés de control de motor de CC equivalent és relativament complexa, cosa que dificulta la realització real. efecte de control per aconseguir el resultat d'anàlisi ideal.
D. Mètode de control directe de parell (DTC).
El 1985, el professor DePenbrock de la Universitat de Ruhr a Alemanya va proposar per primera vegada la tecnologia de conversió de freqüència de control directe del parell. Aquesta tecnologia ha resolt en gran mesura les deficiències del control vectorial esmentat anteriorment i s'ha desenvolupat ràpidament amb noves idees de control, una estructura de sistema concisa i clara i un excel·lent rendiment dinàmic i estàtic.
Actualment, aquesta tecnologia s'ha aplicat amb èxit a la tracció de transmissió de CA d'alta potència de locomotores elèctriques. El control directe del parell analitza directament el model matemàtic dels motors de CA al sistema de coordenades de l'estator i controla el flux magnètic i el parell del motor. No necessita equiparar els motors de corrent altern als motors de corrent continu, eliminant així molts càlculs complexos en la transformació de rotació vectorial; no necessita imitar el control dels motors de corrent continu, ni cal simplificar el model matemàtic dels motors de corrent altern per al desacoblament.
E. Mètode de control matricial AC-AC
La conversió de freqüència VVVF, la conversió de freqüència de control vectorial i la conversió directa de freqüència de control de parell són tots els tipus de conversió de freqüència AC-DC-AC. Els seus desavantatges comuns són el baix factor de potència d'entrada, un gran corrent harmònic, un gran condensador d'emmagatzematge d'energia necessari per al circuit de CC i l'energia regenerativa no es pot retornar a la xarxa elèctrica, és a dir, no pot funcionar en quatre quadrants.
Per aquest motiu, va néixer la conversió matricial de freqüència AC-AC. Atès que la conversió de freqüència de la matriu AC-AC elimina l'enllaç DC intermedi, elimina el gran i car condensador electrolític. Pot aconseguir un factor de potència d'1, un corrent d'entrada sinusoïdal i pot funcionar en quatre quadrants, i el sistema té una alta densitat de potència. Tot i que aquesta tecnologia encara no està madura, encara atrau molts estudiosos per dur a terme investigacions en profunditat. La seva essència no és controlar indirectament el corrent, el flux magnètic i altres quantitats, sinó utilitzar directament el parell com a quantitat controlada per aconseguir-ho.
3.Com controla un convertidor de freqüència un motor? Com estan connectats els dos?
El cablejat de l'inversor per controlar el motor és relativament senzill, similar al cablejat del contactor, amb tres línies d'alimentació principals que entren i després surten al motor, però la configuració és més complicada i les maneres de controlar l'inversor també són diferents.
En primer lloc, per al terminal de l'inversor, tot i que hi ha moltes marques i diferents mètodes de cablejat, els terminals de cablejat de la majoria dels inversors no són gaire diferents. Generalment es divideix en entrades d'interruptor cap endavant i cap enrere, que s'utilitzen per controlar l'arrencada cap endavant i cap enrere del motor. Els terminals de retroalimentació s'utilitzen per retroalimentar l'estat de funcionament del motor,inclosa la freqüència de funcionament, la velocitat, l'estat d'error, etc.
Per al control de la configuració de la velocitat, alguns convertidors de freqüència utilitzen potenciòmetres, alguns utilitzen botons directament, tots els quals es controlen mitjançant cablejat físic. Una altra manera és utilitzar una xarxa de comunicació. Molts convertidors de freqüència admeten ara el control de la comunicació. La línia de comunicació es pot utilitzar per controlar l'arrencada i l'aturada, la rotació cap endavant i cap enrere, l'ajust de la velocitat, etc. del motor. Al mateix temps, la informació de retroalimentació també es transmet a través de la comunicació.
4.Què passa amb el parell de sortida d'un motor quan la seva velocitat de rotació (freqüència) canvia?
El parell inicial i el parell màxim quan s'acciona per un convertidor de freqüència són més petits que quan s'acciona directament per una font d'alimentació.
El motor té un gran impacte d'arrencada i acceleració quan està alimentat per una font d'alimentació, però aquests impactes són més febles quan s'alimenta per un convertidor de freqüència. L'arrencada directe amb una font d'alimentació generarà un gran corrent d'arrencada. Quan s'utilitza un convertidor de freqüència, la tensió de sortida i la freqüència del convertidor de freqüència s'afegeixen gradualment al motor, de manera que el corrent d'arrencada i l'impacte del motor són més petits. Normalment, el parell generat pel motor disminueix a mesura que disminueix la freqüència (disminueix la velocitat). Les dades reals de la reducció s'explicaran en alguns manuals de convertidors de freqüència.
El motor habitual està dissenyat i fabricat per a una tensió de 50 Hz, i el seu parell nominal també es dóna dins d'aquest rang de tensió. Per tant, la regulació de velocitat per sota de la freqüència nominal s'anomena regulació de velocitat de parell constant. (T=Te, P<=Pe)
Quan la freqüència de sortida del convertidor de freqüència és superior a 50 Hz, el parell generat pel motor disminueix en una relació lineal inversament proporcional a la freqüència.
Quan el motor funciona a una freqüència superior a 50 Hz, s'ha de tenir en compte la mida de la càrrega del motor per evitar un parell de sortida del motor insuficient.
Per exemple, el parell generat pel motor a 100 Hz es redueix a aproximadament 1/2 del parell generat a 50 Hz.
Per tant, la regulació de velocitat per sobre de la freqüència nominal s'anomena regulació de velocitat de potència constant. (P=Ue*Ie).
5.Aplicació del convertidor de freqüència per sobre de 50Hz
Per a un motor específic, la seva tensió nominal i el seu corrent nominal són constants.
Per exemple, si els valors nominals de l'inversor i el motor són tots dos: 15kW/380V/30A, el motor pot funcionar per sobre de 50Hz.
Quan la velocitat és de 50 Hz, la tensió de sortida de l'inversor és de 380 V i el corrent és de 30 A. En aquest moment, si la freqüència de sortida s'augmenta a 60 Hz, la tensió i el corrent de sortida màxims de l'inversor només poden ser de 380 V/30 A. Òbviament, la potència de sortida es manté inalterada, per la qual cosa l'anomenem regulació de velocitat de potència constant.
Com és el parell en aquest moment?
Com que P=wT(w; velocitat angular, T: parell), com que P es manté sense canvis i w augmenta, el parell disminuirà en conseqüència.
També ho podem mirar des d'un altre angle:
La tensió de l'estator del motor és U=E+I*R (I és el corrent, R és la resistència electrònica i E és el potencial induït).
Es pot veure que quan U i jo no canviem, E tampoc canvia.
I E=k*f*X (k: constant; f: freqüència; X: flux magnètic), de manera que quan f canvia de 50–>60Hz, X disminuirà en conseqüència.
Per al motor, T=K*I*X (K: constant; I: corrent; X: flux magnètic), de manera que el parell T disminuirà a mesura que disminueixi el flux magnètic X.
Al mateix temps, quan és inferior a 50 Hz, com que I*R és molt petit, quan U/f=E/f no canvia, el flux magnètic (X) és constant. El parell T és proporcional al corrent. És per això que la capacitat de sobreintensitat de l'inversor s'utilitza normalment per descriure la seva capacitat de sobrecàrrega (parell) i s'anomena regulació de la velocitat del parell constant (el corrent nominal es manté sense canvis–> el parell màxim es manté sense canvis)
Conclusió: quan la freqüència de sortida de l'inversor augmenta des de per sobre de 50 Hz, el parell de sortida del motor disminuirà.
6.Altres factors relacionats amb el parell de sortida
La generació de calor i la capacitat de dissipació de calor determinen la capacitat de corrent de sortida de l'inversor, afectant així la capacitat de parell de sortida de l'inversor.
1. Freqüència de la portadora: el corrent nominal marcat a l'inversor és generalment el valor que pot garantir una sortida contínua a la freqüència de la portadora més alta i la temperatura ambient més alta. La reducció de la freqüència de la portadora no afectarà el corrent del motor. Tanmateix, es reduirà la generació de calor dels components.
2. Temperatura ambient: igual que el valor actual de protecció de l'inversor no augmentarà quan es detecti que la temperatura ambient és relativament baixa.
3. Altitud: L'augment d'altitud té un impacte en la dissipació de calor i el rendiment d'aïllament. En general, es pot ignorar per sota dels 1000 m, i la capacitat es pot reduir un 5% per cada 1000 metres per sobre.
7. Quina és la freqüència adequada perquè un convertidor de freqüència controli un motor?
En el resum anterior, hem après per què s'utilitza l'inversor per controlar el motor i també hem entès com l'inversor controla el motor. L'inversor controla el motor, que es pot resumir de la següent manera:
En primer lloc, l'inversor controla la tensió i la freqüència d'arrencada del motor per aconseguir un arrencada suau i una parada suau;
En segon lloc, l'inversor s'utilitza per ajustar la velocitat del motor i la velocitat del motor s'ajusta canviant la freqüència.
Motor d'imant permanent d'Anhui MinngengEls productes estan controlats per l'inversor. Dins del rang de càrrega del 25% al 120%, tenen una eficiència més alta i un rang de funcionament més ampli que els motors asíncrons de les mateixes especificacions i tenen efectes significatius d'estalvi d'energia.
Els nostres tècnics professionals seleccionaran un inversor més adequat segons les condicions de treball específiques i les necessitats reals dels clients per aconseguir un millor control del motor i maximitzar el rendiment del motor. A més, el nostre departament de servei tècnic pot guiar de manera remota els clients per instal·lar i depurar l'inversor i realitzar un seguiment i un servei integrals abans i després de la venda.
Copyright: aquest article és una reimpressió del número públic de WeChat "Formació tècnica", l'enllaç original https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Aquest article no representa les opinions de la nostra empresa. Si tens opinions o opinions diferents, corregeix-nos!
Hora de publicació: Set-09-2024