Convertorul de frecvență este o tehnologie care ar trebui stăpânită atunci când efectuați lucrări electrice. Utilizarea convertizorului de frecvență pentru a controla motorul este o metodă comună în controlul electric; unele necesită, de asemenea, competență în utilizarea lor.
1. În primul rând, de ce să folosiți un convertor de frecvență pentru a controla un motor?
Motorul este o sarcină inductivă, care împiedică schimbarea curentului și va produce o schimbare mare a curentului la pornire.
Invertorul este un dispozitiv de control al energiei electrice care utilizează funcția de pornire și oprire a dispozitivelor semiconductoare de putere pentru a converti sursa de alimentare cu frecvență industrială într-o altă frecvență. Este compus în principal din două circuite, unul este circuitul principal (modul redresor, condensatorul electrolitic și modulul invertor), iar celălalt este circuitul de control (placă de alimentare cu comutare, placa de circuit de control).
Pentru a reduce curentul de pornire al motorului, în special motorul cu putere mai mare, cu cât puterea este mai mare, cu atât este mai mare curentul de pornire. Curentul de pornire excesiv va aduce o povară mai mare rețelei de alimentare și distribuție. Convertorul de frecvență poate rezolva această problemă de pornire și poate permite motorului să pornească fără probleme, fără a provoca un curent de pornire excesiv.
O altă funcție a utilizării unui convertor de frecvență este reglarea vitezei motorului. În multe cazuri, este necesar să se controleze viteza motorului pentru a obține o eficiență mai bună a producției, iar reglarea vitezei convertorului de frecvență a fost întotdeauna cel mai mare punct culminant. Convertorul de frecvență controlează viteza motorului prin schimbarea frecvenței sursei de alimentare.
2. Care sunt metodele de control al invertorului?
Cele mai utilizate cinci metode de control al motoarelor cu invertor sunt următoarele:
A. Metoda de control al modulării în lățime a impulsului sinusoidal (SPWM).
Caracteristicile sale sunt structura simplă a circuitului de control, costul scăzut, duritatea mecanică bună și poate îndeplini cerințele de reglare a vitezei lină ale transmisiei generale. A fost utilizat pe scară largă în diverse domenii ale industriei.
Cu toate acestea, la frecvențe joase, din cauza tensiunii de ieșire scăzute, cuplul este afectat semnificativ de căderea tensiunii de rezistență a statorului, ceea ce reduce cuplul maxim de ieșire.
În plus, caracteristicile sale mecanice nu sunt la fel de puternice ca cele ale motoarelor de curent continuu, iar capacitatea sa dinamică de cuplu și performanța de reglare statică a vitezei nu sunt satisfăcătoare. În plus, performanța sistemului nu este ridicată, curba de control se modifică odată cu sarcina, răspunsul cuplului este lent, rata de utilizare a cuplului motorului nu este ridicată, iar performanța scade la viteză mică din cauza existenței rezistenței statorului și a invertorului mort. efect de zonă, iar stabilitatea se deteriorează. Prin urmare, oamenii au studiat reglarea vitezei cu frecvență variabilă cu control vectorial.
B. Metoda de control al vectorului spațial de tensiune (SVPWM).
Se bazează pe efectul general de generare al formei de undă trifazate, cu scopul de a aborda traiectoria ideală a câmpului magnetic rotativ circular a întrefierului motorului, generând o formă de undă de modulație trifazată la un moment dat și controlând-o în felul acesta. de poligon înscris aproximând cercul.
După utilizare practică, a fost îmbunătățit, adică introducerea compensării frecvenței pentru a elimina eroarea de control al vitezei; estimarea amplitudinii fluxului prin feedback pentru a elimina influența rezistenței statorului la viteză mică; închiderea tensiunii de ieșire și a buclei de curent pentru a îmbunătăți acuratețea și stabilitatea dinamică. Cu toate acestea, există multe legături de circuit de control și nu este introdusă nicio ajustare a cuplului, astfel încât performanța sistemului nu a fost îmbunătățită fundamental.
C. Metoda controlului vectorial (VC).
Esența este de a face motorul de curent alternativ echivalent cu un motor de curent continuu și de a controla în mod independent viteza și câmpul magnetic. Prin controlul fluxului rotorului, curentul statorului este descompus pentru a obține componentele cuplului și câmpului magnetic, iar transformarea coordonatelor este utilizată pentru a obține controlul ortogonal sau decuplat. Introducerea metodei de control al vectorilor are o semnificație epocală. Cu toate acestea, în aplicațiile practice, deoarece fluxul rotorului este dificil de observat cu acuratețe, caracteristicile sistemului sunt foarte afectate de parametrii motorului, iar transformarea de rotație vectorială utilizată în procesul de control echivalent al motorului de curent continuu este relativ complexă, ceea ce face dificilă realizarea reală. efect de control pentru a obține rezultatul ideal al analizei.
D. Metoda de control direct al cuplului (DTC).
În 1985, profesorul DePenbrock de la Universitatea Ruhr din Germania a propus pentru prima dată tehnologia de conversie a frecvenței de control direct al cuplului. Această tehnologie a rezolvat în mare măsură deficiențele controlului vectorial menționat mai sus și a fost dezvoltată rapid cu idei noi de control, structură de sistem concisă și clară și performanță dinamică și statică excelentă.
În prezent, această tehnologie a fost aplicată cu succes la tracțiunea cu transmisie de curent alternativ de mare putere a locomotivelor electrice. Controlul direct al cuplului analizează direct modelul matematic al motoarelor de curent alternativ în sistemul de coordonate al statorului și controlează fluxul magnetic și cuplul motorului. Nu este nevoie să echivaleze motoarele de curent alternativ cu motoarele de curent continuu, eliminând astfel multe calcule complexe în transformarea rotației vectoriale; nu trebuie să imite controlul motoarelor de curent continuu și nici nu trebuie să simplifice modelul matematic al motoarelor de curent alternativ pentru decuplare.
E. Metoda de control matrice AC-AC
Conversia frecvenței VVVF, conversia frecvenței cu control vectorial și conversia frecvenței cu control direct al cuplului sunt toate tipurile de conversie a frecvenței AC-DC-AC. Dezavantajele lor comune sunt factorul de putere de intrare scăzut, curentul armonic mare, condensatorul mare de stocare a energiei necesar pentru circuitul de curent continuu și energia regenerativă nu poate fi reintrodusă în rețeaua de alimentare, adică nu poate funcționa în patru cadrane.
Din acest motiv, a luat ființă conversia de frecvență matrice AC-AC. Deoarece conversia de frecvență matrice AC-AC elimină legătura intermediară DC, elimină condensatorul electrolitic mare și scump. Poate atinge un factor de putere de 1, un curent de intrare sinusoidal și poate funcționa în patru cadrane, iar sistemul are o densitate mare de putere. Deși această tehnologie nu este încă matură, ea atrage încă mulți oameni de știință să efectueze cercetări aprofundate. Esența sa nu este de a controla indirect curentul, fluxul magnetic și alte cantități, ci de a utiliza direct cuplul ca mărime controlată pentru a-l atinge.
3. Cum controlează un convertor de frecvență un motor? Cum sunt cele două conectate împreună?
Cablajul invertorului pentru a controla motorul este relativ simplu, similar cu cablajul contactorului, cu trei linii de alimentare principale care intră și apoi ies spre motor, dar setările sunt mai complicate, iar modalitățile de control al invertorului sunt, de asemenea, diferit.
În primul rând, pentru terminalul invertorului, deși există multe mărci și diferite metode de cablare, terminalele de cablare ale majorității invertoarelor nu sunt foarte diferite. În general, împărțit în intrări comutatoare înainte și înapoi, utilizate pentru a controla pornirea înainte și înapoi a motorului. Terminalele de feedback sunt folosite pentru a transmite starea de funcționare a motorului,inclusiv frecvența de funcționare, viteza, starea defecțiunii etc.
Pentru controlul setării vitezei, unele convertoare de frecvență folosesc potențiometre, unele folosesc direct butoane, toate acestea fiind controlate prin cablare fizică. O altă modalitate este utilizarea unei rețele de comunicații. Multe convertoare de frecvență acceptă acum controlul comunicațiilor. Linia de comunicație poate fi utilizată pentru a controla pornirea și oprirea, rotirea înainte și înapoi, reglarea vitezei etc. a motorului. În același timp, informațiile de feedback sunt transmise și prin comunicare.
4.Ce se întâmplă cu cuplul de ieșire al unui motor atunci când viteza de rotație (frecvența) acestuia se modifică?
Cuplul de pornire și cuplul maxim atunci când sunt acționate de un convertor de frecvență sunt mai mici decât atunci când sunt acționate direct de o sursă de alimentare.
Motorul are un impact mare de pornire și accelerare atunci când este alimentat de o sursă de alimentare, dar aceste impacturi sunt mai slabe atunci când este alimentat de un convertor de frecvență. Pornirea directă cu o sursă de alimentare va genera un curent de pornire mare. Când se utilizează un convertor de frecvență, tensiunea de ieșire și frecvența convertizorului de frecvență sunt adăugate treptat la motor, astfel încât curentul de pornire și impactul motorului sunt mai mici. De obicei, cuplul generat de motor scade pe măsură ce frecvența scade (viteza scade). Datele reale ale reducerii vor fi explicate în unele manuale ale convertoarelor de frecvență.
Motorul obișnuit este proiectat și fabricat pentru o tensiune de 50 Hz, iar cuplul său nominal este, de asemenea, dat în acest interval de tensiune. Prin urmare, reglarea vitezei sub frecvența nominală se numește reglare constantă a vitezei cuplului. (T=Te, P<=Pe)
Când frecvența de ieșire a convertizorului de frecvență este mai mare de 50 Hz, cuplul generat de motor scade într-o relație liniară invers proporțională cu frecvența.
Când motorul funcționează la o frecvență mai mare de 50 Hz, trebuie luată în considerare dimensiunea sarcinii motorului pentru a preveni un cuplu de ieșire insuficient al motorului.
De exemplu, cuplul generat de motor la 100 Hz este redus la aproximativ 1/2 din cuplul generat la 50 Hz.
Prin urmare, reglarea vitezei peste frecvența nominală se numește reglare a vitezei de putere constantă. (P=Ue*Ie).
5.Aplicarea convertizorului de frecvență peste 50Hz
Pentru un anumit motor, tensiunea nominală și curentul nominal sunt constante.
De exemplu, dacă valorile nominale ale invertorului și ale motorului sunt ambele: 15kW/380V/30A, motorul poate funcționa peste 50Hz.
Când viteza este de 50 Hz, tensiunea de ieșire a invertorului este de 380 V, iar curentul este de 30 A. În acest moment, dacă frecvența de ieșire crește la 60Hz, tensiunea și curentul maxim de ieșire ale invertorului pot fi doar 380V/30A. Evident, puterea de ieșire rămâne neschimbată, așa că o numim reglare constantă a vitezei de putere.
Cum este cuplul în acest moment?
Deoarece P=wT(w; viteza unghiulară, T: cuplul), deoarece P rămâne neschimbat și w crește, cuplul va scădea corespunzător.
O putem privi și din alt unghi:
Tensiunea statorica a motorului este U=E+I*R (I este curent, R este rezistenta electronica, iar E este potential indus).
Se vede că atunci când U și eu nu ne schimbăm, nici E nu se schimbă.
Și E=k*f*X (k: constant; f: frecvență; X: flux magnetic), deci atunci când f se schimbă de la 50–>60Hz, X va scădea în consecință.
Pentru motor, T=K*I*X (K: constant; I: curent; X: flux magnetic), deci cuplul T va scădea pe măsură ce fluxul magnetic X scade.
În același timp, când este mai mică de 50Hz, deoarece I*R este foarte mic, când U/f=E/f nu se modifică, fluxul magnetic (X) este constant. Cuplul T este proporțional cu curentul. Acesta este motivul pentru care capacitatea de supracurent a invertorului este de obicei folosită pentru a descrie capacitatea sa de suprasarcină (cuplul) și se numește reglare constantă a vitezei cuplului (curentul nominal rămâne neschimbat –> cuplul maxim rămâne neschimbat)
Concluzie: Când frecvența de ieșire a invertorului crește de la peste 50 Hz, cuplul de ieșire al motorului va scădea.
6.Alți factori legați de cuplul de ieșire
Generarea de căldură și capacitatea de disipare a căldurii determină capacitatea curentului de ieșire a invertorului, afectând astfel capacitatea cuplului de ieșire a invertorului.
1. Frecvența purtătorului: curentul nominal marcat pe invertor este, în general, valoarea care poate asigura o ieșire continuă la cea mai mare frecvență purtătoare și la cea mai ridicată temperatură ambientală. Reducerea frecvenței purtătoarei nu va afecta curentul motorului. Cu toate acestea, generarea de căldură a componentelor va fi redusă.
2. Temperatura ambiantă: La fel ca valoarea curentului de protecție a invertorului nu va crește atunci când temperatura ambientală este detectată a fi relativ scăzută.
3. Altitudine: Creșterea altitudinii are un impact asupra disipării căldurii și a performanței de izolare. În general, poate fi ignorat sub 1000m, iar capacitatea poate fi redusă cu 5% pentru fiecare 1000 metri deasupra.
7. Care este frecvența potrivită pentru ca un convertor de frecvență să controleze un motor?
În rezumatul de mai sus, am aflat de ce invertorul este folosit pentru a controla motorul și am înțeles, de asemenea, cum invertorul controlează motorul. Invertorul controlează motorul, care poate fi rezumat după cum urmează:
În primul rând, invertorul controlează tensiunea de pornire și frecvența motorului pentru a obține o pornire lină și o oprire lină;
În al doilea rând, invertorul este utilizat pentru a regla viteza motorului, iar viteza motorului este reglată prin schimbarea frecvenței.
Motorul cu magnet permanent al Anhui Minngengprodusele sunt controlate de invertor. În intervalul de sarcină de 25%-120%, au o eficiență mai mare și un domeniu de funcționare mai larg decât motoarele asincrone cu aceleași specificații și au efecte semnificative de economisire a energiei.
Tehnicienii noștri profesioniști vor selecta un invertor mai potrivit în funcție de condițiile specifice de lucru și de nevoile reale ale clienților pentru a obține un control mai bun al motorului și a maximiza performanța motorului. În plus, departamentul nostru de service tehnic poate ghida de la distanță clienții să instaleze și să depaneze invertorul și să realizeze o monitorizare și service complet înainte și după vânzare.
Drepturi de autor: Acest articol este o retipărire a numărului public WeChat „Pregătire tehnică”, linkul original https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Acest articol nu reprezintă punctul de vedere al companiei noastre. Dacă aveți opinii sau opinii diferite, vă rugăm să ne corectați!
Ora postării: 09-09-2024