Frekvences pārveidotājs ir tehnoloģija, kas jāapgūst, veicot elektroinstalācijas darbus. Frekvences pārveidotāja izmantošana motora vadībai ir izplatīta metode elektroinstalācijas vadībā; dažām metodēm ir nepieciešamas arī prasmes to lietošanā.
1. Pirmkārt, kāpēc motora vadībai izmantot frekvences pārveidotāju?
Motors ir induktīva slodze, kas kavē strāvas izmaiņas un iedarbināšanas laikā radīs lielas strāvas izmaiņas.
Invertors ir elektroenerģijas vadības ierīce, kas izmanto jaudas pusvadītāju ierīču ieslēgšanas-izslēgšanas funkciju, lai pārveidotu rūpnieciskās frekvences barošanas avotu citā frekvencē. Tas galvenokārt sastāv no divām ķēdēm: viena ir galvenā ķēde (taisngrieža modulis, elektrolītiskais kondensators un invertora modulis), bet otra ir vadības ķēde (komutācijas barošanas avota plate, vadības shēmas plate).
Lai samazinātu motora, īpaši motora ar lielāku jaudu, palaišanas strāvu, jo lielāka jauda, jo lielāka palaišanas strāva. Pārmērīga palaišanas strāva radīs lielāku slodzi barošanas avotam un sadales tīklam. Frekvences pārveidotājs var atrisināt šo palaišanas problēmu un ļaut motoram vienmērīgi iedarboties, neradot pārmērīgu palaišanas strāvu.
Vēl viena frekvences pārveidotāja izmantošanas funkcija ir motora ātruma regulēšana. Daudzos gadījumos ir nepieciešams kontrolēt motora ātrumu, lai panāktu labāku ražošanas efektivitāti, un frekvences pārveidotāja ātruma regulēšana vienmēr ir bijusi tā lielākā priekšrocība. Frekvences pārveidotājs kontrolē motora ātrumu, mainot barošanas avota frekvenci.
2. Kādas ir invertora vadības metodes?
Piecas visbiežāk izmantotās invertora vadības motoru metodes ir šādas:
A. Sinusoidālas impulsa platuma modulācijas (SPWM) vadības metode
Tā raksturlielumi ir vienkārša vadības ķēdes struktūra, zemas izmaksas, laba mehāniskā cietība un spēja atbilst vispārējās transmisijas vienmērīgas ātruma regulēšanas prasībām. To plaši izmanto dažādās rūpniecības jomās.
Tomēr zemās frekvencēs zemā izejas sprieguma dēļ griezes momentu būtiski ietekmē statora pretestības sprieguma kritums, kas samazina maksimālo izejas griezes momentu.
Turklāt tā mehāniskās īpašības nav tik spēcīgas kā līdzstrāvas motoriem, un tā dinamiskā griezes momenta jauda un statiskā ātruma regulēšanas veiktspēja nav apmierinoša. Turklāt sistēmas veiktspēja nav augsta, vadības līkne mainās līdz ar slodzi, griezes momenta reakcija ir lēna, motora griezes momenta izmantošanas līmenis nav augsts, un veiktspēja samazinās pie maza ātruma statora pretestības un invertora mirušās zonas efekta dēļ, un stabilitāte pasliktinās. Tāpēc cilvēki ir pētījuši vektoru vadības mainīgas frekvences ātruma regulēšanu.
B. Sprieguma telpas vektora (SVPWM) vadības metode
Tas ir balstīts uz trīsfāžu viļņu formas kopējo ģenerēšanas efektu, lai tuvotos motora gaisa spraugas ideālajai apļveida rotējošā magnētiskā lauka trajektorijai, vienlaikus ģenerējot trīsfāžu modulācijas viļņu formu un kontrolējot to, ierakstot daudzstūri, kas tuvojas aplim.
Pēc praktiskas lietošanas tas ir uzlabots, proti, ieviesta frekvences kompensācija, lai novērstu ātruma regulēšanas kļūdu; plūsmas amplitūdas novērtēšana, izmantojot atgriezenisko saiti, lai novērstu statora pretestības ietekmi pie maza ātruma; izejas sprieguma un strāvas cilpas aizvēršana, lai uzlabotu dinamisko precizitāti un stabilitāti. Tomēr ir daudz vadības ķēdes posmu un nav ieviesta griezes momenta regulēšana, tāpēc sistēmas veiktspēja nav būtiski uzlabota.
C. Vektorvadības (VC) metode
Būtība ir padarīt maiņstrāvas motoru līdzvērtīgu līdzstrāvas motoram un neatkarīgi kontrolēt ātrumu un magnētisko lauku. Regulējot rotora plūsmu, statora strāva tiek sadalīta, lai iegūtu griezes momenta un magnētiskā lauka komponentus, un koordinātu transformācija tiek izmantota, lai panāktu ortogonālu vai atsaistītu vadību. Vektoru vadības metodes ieviešanai ir laikmeta nozīme. Tomēr praktiskos pielietojumos, tā kā rotora plūsmu ir grūti precīzi novērot, sistēmas raksturlielumus lielā mērā ietekmē motora parametri, un ekvivalentā līdzstrāvas motora vadības procesā izmantotā vektoru rotācijas transformācija ir samērā sarežģīta, apgrūtinot faktiskā vadības efekta ideālā analīzes rezultāta sasniegšanu.
D. Tiešās griezes momenta vadības (DTC) metode
1985. gadā profesors DePenbroks no Rūras Universitātes Vācijā pirmo reizi ierosināja tiešās griezes momenta vadības frekvences pārveidošanas tehnoloģiju. Šī tehnoloģija lielā mērā atrisināja iepriekš minētās vektorvadības trūkumus un ir strauji attīstījusies ar jaunām vadības idejām, kodolīgu un skaidru sistēmas struktūru, kā arī izcilu dinamisko un statisko veiktspēju.
Pašlaik šī tehnoloģija ir veiksmīgi pielietota elektrolokomotīvju lieljaudas maiņstrāvas transmisijas vilcē. Tiešā griezes momenta vadība tieši analizē maiņstrāvas motoru matemātisko modeli statora koordinātu sistēmā un kontrolē motora magnētisko plūsmu un griezes momentu. Tai nav nepieciešams pielīdzināt maiņstrāvas motorus līdzstrāvas motoriem, tādējādi novēršot daudzus sarežģītus aprēķinus vektoru rotācijas transformācijā; tai nav nepieciešams imitēt līdzstrāvas motoru vadību, kā arī nav nepieciešams vienkāršot maiņstrāvas motoru matemātisko modeli atvienošanai.
E. Matricas maiņstrāvas-maiņstrāvas vadības metode
VVVF frekvences pārveidošana, vektora vadības frekvences pārveidošana un tiešās griezes momenta vadības frekvences pārveidošana ir maiņstrāvas-līdzstrāvas-maiņstrāvas frekvences pārveidošanas veidi. To kopējie trūkumi ir zems ieejas jaudas koeficients, liela harmoniskā strāva, liels enerģijas uzkrāšanas kondensators, kas nepieciešams līdzstrāvas ķēdei, un reģeneratīvās enerģijas nevar tikt padots atpakaļ elektrotīklā, tas ir, tā nevar darboties četros kvadrantos.
Šī iemesla dēļ radās matricas maiņstrāvas-maiņstrāvas frekvences pārveidošana. Tā kā matricas maiņstrāvas-maiņstrāvas frekvences pārveidošana novērš starpposma līdzstrāvas saiti, tā novērš arī lielo un dārgo elektrolītisko kondensatoru. Tā var sasniegt jaudas koeficientu 1, sinusoidālu ieejas strāvu un darboties četros kvadrantos, un sistēmai ir augsts jaudas blīvums. Lai gan šī tehnoloģija vēl nav nobriedusi, tā joprojām piesaista daudzus zinātniekus padziļinātu pētījumu veikšanai. Tās būtība nav netieši kontrolēt strāvu, magnētisko plūsmu un citus lielumus, bet gan tieši izmantot griezes momentu kā kontrolējamo lielumu, lai to sasniegtu.
3. Kā frekvences pārveidotājs kontrolē motoru? Kā abi ir savienoti kopā?
Invertora elektroinstalācija motora vadībai ir samērā vienkārša, līdzīga kontaktora elektroinstalācijai, ar trim galvenajām strāvas līnijām, kas ienāk un pēc tam iziet no motora, taču iestatījumi ir sarežģītāki, un arī invertora vadības veidi atšķiras.
Pirmkārt, attiecībā uz invertora spaili, lai gan ir daudz zīmolu un dažādas elektroinstalācijas metodes, vairuma invertoru elektroinstalācijas spailes daudz neatšķiras. Parasti tās ir sadalītas uz priekšu un atpakaļ slēdžu ieejās, ko izmanto, lai kontrolētu motora iedarbināšanu uz priekšu un atpakaļ. Atgriezeniskās saites spailes tiek izmantotas, lai sniegtu atgriezenisko saiti par motora darbības stāvokli.ieskaitot darba frekvenci, ātrumu, kļūmes statusu utt.
Ātruma iestatīšanas vadībai daži frekvences pārveidotāji izmanto potenciometrus, citi — tieši pogas, un visas šīs vadības ierīces tiek vadītas, izmantojot fizisko vadu savienojumu. Vēl viens veids ir izmantot sakaru tīklu. Daudzi frekvences pārveidotāji tagad atbalsta sakaru vadību. Sakaru līniju var izmantot, lai vadītu motora iedarbināšanu un apturēšanu, griešanos uz priekšu un atpakaļ, ātruma regulēšanu utt. Vienlaikus atgriezeniskās saites informācija tiek pārraidīta arī caur sakaru sistēmu.
4. Kas notiek ar motora izejas griezes momentu, mainoties tā griešanās ātrumam (frekvencei)?
Iedarbināšanas griezes moments un maksimālais griezes moments, ja to darbina frekvences pārveidotājs, ir mazāki nekā tad, ja to darbina tieši no barošanas avota.
Darbinot motoru no barošanas avota, tam ir liela iedarbināšanas un paātrinājuma ietekme, taču, darbinot to no frekvences pārveidotāja, šī ietekme ir vājāka. Tieša iedarbināšana ar barošanas avotu radīs lielu iedarbināšanas strāvu. Izmantojot frekvences pārveidotāju, frekvences pārveidotāja izejas spriegums un frekvence tiek pakāpeniski pievienoti motoram, tāpēc motora iedarbināšanas strāva un trieciens ir mazāki. Parasti motora ģenerētais griezes moments samazinās, samazinoties frekvencei (samazinoties ātrumam). Faktiskie samazinājuma dati ir paskaidroti dažās frekvences pārveidotāju rokasgrāmatās.
Parastais motors ir projektēts un ražots 50 Hz spriegumam, un tā nominālais griezes moments ir norādīts šajā sprieguma diapazonā. Tāpēc ātruma regulēšanu zem nominālās frekvences sauc par ātruma regulēšanu ar nemainīgu griezes momentu. (T = Te, P < = Pe)
Kad frekvences pārveidotāja izejas frekvence ir lielāka par 50 Hz, motora ģenerētais griezes moments samazinās lineārā attiecībā apgriezti proporcionāli frekvencei.
Kad motors darbojas ar frekvenci, kas lielāka par 50 Hz, jāņem vērā motora slodzes lielums, lai novērstu nepietiekamu motora izejas griezes momentu.
Piemēram, motora radītais griezes moments pie 100 Hz tiek samazināts līdz aptuveni 1/2 no griezes momenta, kas radīts pie 50 Hz.
Tāpēc ātruma regulēšanu virs nominālās frekvences sauc par nemainīgas jaudas ātruma regulēšanu (P=Ue*Ie).
5. Frekvences pārveidotāja pielietojums virs 50 Hz
Konkrētam motoram tā nominālais spriegums un nominālā strāva ir nemainīgas.
Piemēram, ja gan invertora, gan motora nominālās vērtības ir: 15 kW/380 V/30 A, motors var darboties ar frekvenci virs 50 Hz.
Kad ātrums ir 50 Hz, invertora izejas spriegums ir 380 V un strāva ir 30 A. Šajā laikā, ja izejas frekvence tiek palielināta līdz 60 Hz, invertora maksimālais izejas spriegums un strāva var būt tikai 380 V/30 A. Protams, izejas jauda paliek nemainīga, tāpēc mēs to saucam par nemainīgas jaudas ātruma regulēšanu.
Kāds ir griezes moments šajā brīdī?
Tā kā P=wT(w; leņķiskais ātrums, T: griezes moments), tad, tā kā P paliek nemainīgs un w palielinās, griezes moments attiecīgi samazināsies.
Varam uz to paskatīties arī no cita skatupunkta:
Motora statora spriegums ir U=E+I*R (I ir strāva, R ir elektroniskā pretestība un E ir inducētais potenciāls).
Var redzēt, ka, ja U un I nemainās, tad arī E nemainās.
Un E=k*f*X (k: konstante; f: frekvence; X: magnētiskā plūsma), tātad, kad f mainās no 50–>60 Hz, X attiecīgi samazināsies.
Motoram T=K*I*X (K: konstante; I: strāva; X: magnētiskā plūsma), tāpēc griezes moments T samazināsies, samazinoties magnētiskajai plūsmai X.
Tajā pašā laikā, kad tā ir mazāka par 50 Hz, tā kā I*R ir ļoti mazs, kad U/f=E/f nemainās, magnētiskā plūsma (X) ir konstanta. Griezes moments T ir proporcionāls strāvai. Tāpēc invertora pārslodzes (griezes momenta) kapacitātes aprakstīšanai parasti tiek izmantota tā pārslodzes (griezes momenta) kapacitātes aprakstīšanas metode, un to sauc par nemainīga griezes momenta ātruma regulēšanu (nominālā strāva paliek nemainīga–>maksimālais griezes moments paliek nemainīgs).
Secinājums: Kad invertora izejas frekvence palielinās virs 50 Hz, motora izejas griezes moments samazinās.
6. Citi ar izejas griezes momentu saistīti faktori
Siltuma ģenerēšanas un siltuma izkliedes jauda nosaka invertora izejas strāvas jaudu, tādējādi ietekmējot invertora izejas griezes momenta jaudu.
1. Nesējfrekvence: Uz invertora norādītā nominālā strāva parasti ir vērtība, kas var nodrošināt nepārtrauktu izeju pie augstākās nesējfrekvences un augstākās apkārtējās vides temperatūras. Nesējfrekvences samazināšana neietekmēs motora strāvu. Tomēr komponentu siltuma ģenerēšana tiks samazināta.
2. Apkārtējās vides temperatūra: Tāpat kā invertora aizsardzības strāvas vērtība netiks palielināta, ja tiek konstatēta relatīvi zema apkārtējās vides temperatūra.
3. Augstums: Augstuma palielināšanās ietekmē siltuma izkliedi un izolācijas veiktspēju. Parasti to var ignorēt, ja augstums ir zemāks par 1000 m, un jaudu var samazināt par 5 % uz katriem 1000 metriem virs tā.
7. Kāda ir atbilstošā frekvence frekvences pārveidotājam motora vadībai?
Iepriekš minētajā kopsavilkumā mēs esam uzzinājuši, kāpēc invertors tiek izmantots motora vadībai, kā arī sapratuši, kā invertors kontrolē motoru. Invertors kontrolē motoru, ko var apkopot šādi:
Pirmkārt, invertors kontrolē motora iedarbināšanas spriegumu un frekvenci, lai panāktu vienmērīgu iedarbināšanu un vienmērīgu apstāšanos;
Otrkārt, invertoru izmanto, lai regulētu motora ātrumu, un motora ātrumu regulē, mainot frekvenci.
Anhui Mingteng pastāvīgā magnēta motorsProduktus kontrolē invertors. Slodzes diapazonā no 25% līdz 120% tiem ir augstāka efektivitāte un plašāks darbības diapazons nekā asinhronajiem motoriem ar tādām pašām specifikācijām, kā arī ievērojama enerģijas taupīšanas ietekme.
Mūsu profesionālie tehniķi izvēlēsies piemērotāku invertoru atbilstoši konkrētajiem darba apstākļiem un klientu faktiskajām vajadzībām, lai panāktu labāku motora kontroli un maksimāli palielinātu motora veiktspēju. Turklāt mūsu tehniskā servisa nodaļa var attālināti vadīt klientus invertora uzstādīšanā un atkļūdošanā, kā arī nodrošināt visaptverošu uzraudzību un servisu pirms un pēc pārdošanas.
Autortiesības: Šis raksts ir WeChat publiskā numura “Tehniskā apmācība” atkārtots izdevums, oriģinālā saite https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Šis raksts neatspoguļo mūsu uzņēmuma viedokli. Ja jums ir atšķirīgs viedoklis vai uzskati, lūdzu, palabojiet mūs!
Publicēšanas laiks: 2024. gada 9. septembris