Penukar frekuensi adalah teknologi yang harus dikuasai semasa melakukan kerja elektrik. Menggunakan penukar frekuensi untuk mengawal motor adalah kaedah biasa dalam kawalan elektrik; ada juga yang memerlukan kemahiran dalam penggunaannya.
1.Pertama sekali, mengapa menggunakan penukar frekuensi untuk mengawal motor?
Motor adalah beban induktif, yang menghalang perubahan arus dan akan menghasilkan perubahan arus yang besar apabila dimulakan.
Inverter ialah peranti kawalan tenaga elektrik yang menggunakan fungsi on-off peranti semikonduktor kuasa untuk menukar bekalan kuasa frekuensi industri kepada frekuensi lain. Ia terutamanya terdiri daripada dua litar, satu adalah litar utama (modul penerus, kapasitor elektrolitik dan modul penyongsang), dan satu lagi ialah litar kawalan (papan bekalan kuasa suis, papan litar kawalan).
Untuk mengurangkan arus permulaan motor, terutamanya motor dengan kuasa yang lebih tinggi, semakin besar kuasa, semakin besar arus permulaan. Arus permulaan yang berlebihan akan membawa beban yang lebih besar kepada rangkaian bekalan kuasa dan pengedaran. Penukar frekuensi boleh menyelesaikan masalah permulaan ini dan membolehkan motor dihidupkan dengan lancar tanpa menyebabkan arus permulaan yang berlebihan.
Satu lagi fungsi menggunakan penukar frekuensi adalah untuk melaraskan kelajuan motor. Dalam banyak kes, adalah perlu untuk mengawal kelajuan motor untuk mendapatkan kecekapan pengeluaran yang lebih baik, dan peraturan kelajuan penukar frekuensi sentiasa menjadi sorotan terbesarnya. Penukar frekuensi mengawal kelajuan motor dengan menukar frekuensi bekalan kuasa.
2. Apakah kaedah kawalan penyongsang?
Lima kaedah motor kawalan penyongsang yang paling biasa digunakan adalah seperti berikut:
A. Kaedah kawalan Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM).
Ciri-cirinya ialah struktur litar kawalan mudah, kos rendah, kekerasan mekanikal yang baik, dan boleh memenuhi keperluan peraturan kelajuan lancar penghantaran umum. Ia telah digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang industri.
Walau bagaimanapun, pada frekuensi rendah, disebabkan oleh voltan keluaran yang rendah, tork dipengaruhi dengan ketara oleh penurunan voltan rintangan stator, yang mengurangkan tork keluaran maksimum.
Di samping itu, ciri mekanikalnya tidak sekuat motor DC, dan kapasiti tork dinamik dan prestasi peraturan kelajuan statiknya tidak memuaskan. Di samping itu, prestasi sistem tidak tinggi, lengkung kawalan berubah mengikut beban, tindak balas tork perlahan, kadar penggunaan tork motor tidak tinggi, dan prestasi menurun pada kelajuan rendah kerana kewujudan rintangan stator dan penyongsang mati. kesan zon, dan kestabilan semakin merosot. Oleh itu, orang ramai telah mengkaji peraturan kelajuan frekuensi pembolehubah kawalan vektor.
B. Kaedah Kawalan Ruang Voltan Vektor (SVPWM).
Ia adalah berdasarkan kesan penjanaan keseluruhan bentuk gelombang tiga fasa, dengan tujuan mendekati trajektori medan magnet berputar bulat yang ideal bagi jurang udara motor, menghasilkan bentuk gelombang modulasi tiga fasa pada satu masa, dan mengawalnya dengan cara poligon bertulis yang menghampiri bulatan.
Selepas penggunaan praktikal, ia telah diperbaiki, iaitu, memperkenalkan pampasan kekerapan untuk menghapuskan ralat kawalan kelajuan; menganggar amplitud fluks melalui maklum balas untuk menghapuskan pengaruh rintangan stator pada kelajuan rendah; menutup voltan keluaran dan gelung arus untuk meningkatkan ketepatan dan kestabilan dinamik. Walau bagaimanapun, terdapat banyak pautan litar kawalan, dan tiada pelarasan tork diperkenalkan, jadi prestasi sistem tidak dipertingkatkan secara asas.
C. Kaedah kawalan vektor (VC).
Intipatinya adalah untuk menjadikan motor AC setara dengan motor DC, dan mengawal kelajuan dan medan magnet secara bebas. Dengan mengawal fluks pemutar, arus stator diuraikan untuk mendapatkan tork dan komponen medan magnet, dan transformasi koordinat digunakan untuk mencapai kawalan ortogon atau decoupled. Pengenalan kaedah kawalan vektor adalah sangat penting. Walau bagaimanapun, dalam aplikasi praktikal, kerana fluks pemutar sukar untuk diperhatikan dengan tepat, ciri-ciri sistem sangat dipengaruhi oleh parameter motor, dan transformasi putaran vektor yang digunakan dalam proses kawalan motor DC yang setara adalah agak rumit, menjadikannya sukar untuk yang sebenar. kesan kawalan untuk mencapai hasil analisis yang ideal.
D. Kaedah Kawalan Tork Terus (DTC).
Pada tahun 1985, Profesor DePenbrock dari Universiti Ruhr di Jerman pertama kali mencadangkan teknologi penukaran frekuensi kawalan tork langsung. Teknologi ini sebahagian besarnya telah menyelesaikan kelemahan kawalan vektor yang disebutkan di atas, dan telah dibangunkan dengan pantas dengan idea kawalan baru, struktur sistem yang ringkas dan jelas, serta prestasi dinamik dan statik yang sangat baik.
Pada masa ini, teknologi ini telah berjaya digunakan pada daya tarikan transmisi AC berkuasa tinggi lokomotif elektrik. Kawalan tork terus secara langsung menganalisis model matematik motor AC dalam sistem koordinat stator dan mengawal fluks magnet dan tork motor. Ia tidak perlu menyamakan motor AC dengan motor DC, dengan itu menghapuskan banyak pengiraan kompleks dalam transformasi putaran vektor; ia tidak perlu meniru kawalan motor DC, dan juga tidak perlu memudahkan model matematik motor AC untuk penyahgandingan.
E. Kaedah kawalan AC-AC Matriks
Penukaran frekuensi VVVF, penukaran frekuensi kawalan vektor, dan penukaran frekuensi kawalan tork langsung adalah semua jenis penukaran frekuensi AC-DC-AC. Kelemahan biasa mereka ialah faktor kuasa input rendah, arus harmonik yang besar, kapasitor penyimpanan tenaga besar yang diperlukan untuk litar DC, dan tenaga penjanaan semula tidak boleh disalurkan semula ke grid kuasa, iaitu, ia tidak boleh beroperasi dalam empat kuadran.
Atas sebab ini, penukaran frekuensi AC-AC matriks wujud. Oleh kerana penukaran frekuensi AC-AC matriks menghapuskan pautan DC perantaraan, ia menghilangkan kapasitor elektrolitik yang besar dan mahal. Ia boleh mencapai faktor kuasa 1, arus input sinusoidal dan boleh beroperasi dalam empat kuadran, dan sistem mempunyai ketumpatan kuasa yang tinggi. Walaupun teknologi ini masih belum matang, ia masih menarik ramai sarjana untuk menjalankan penyelidikan yang mendalam. Intipatinya bukan untuk mengawal arus, fluks magnet dan kuantiti lain secara tidak langsung, tetapi secara langsung menggunakan tork sebagai kuantiti terkawal untuk mencapainya.
3.Bagaimanakah penukar frekuensi mengawal motor? Bagaimanakah kedua-dua berwayar bersama?
Pendawaian penyongsang untuk mengawal motor adalah agak mudah, sama dengan pendawaian kontaktor, dengan tiga talian kuasa utama masuk dan kemudian keluar ke motor, tetapi tetapan lebih rumit, dan cara untuk mengawal penyongsang juga berbeza.
Pertama sekali, untuk terminal penyongsang, walaupun terdapat banyak jenama dan kaedah pendawaian yang berbeza, terminal pendawaian kebanyakan penyongsang tidak jauh berbeza. Secara amnya dibahagikan kepada input suis hadapan dan belakang, digunakan untuk mengawal permulaan ke hadapan dan belakang motor. Terminal maklum balas digunakan untuk maklum balas status operasi motor,termasuk kekerapan operasi, kelajuan, status kerosakan, dsb.
Untuk kawalan tetapan kelajuan, sesetengah penukar frekuensi menggunakan potensiometer, sesetengahnya menggunakan butang secara langsung, yang semuanya dikawal melalui pendawaian fizikal. Cara lain ialah menggunakan rangkaian komunikasi. Banyak penukar frekuensi kini menyokong kawalan komunikasi. Talian komunikasi boleh digunakan untuk mengawal mula dan berhenti, putaran ke hadapan dan belakang, pelarasan kelajuan, dsb. motor. Pada masa yang sama, maklumat maklum balas juga dihantar melalui komunikasi.
4. Apakah yang berlaku kepada tork keluaran motor apabila kelajuan putaran (frekuensi) berubah?
Tork permulaan dan tork maksimum apabila didorong oleh penukar frekuensi adalah lebih kecil daripada apabila didorong terus oleh bekalan kuasa.
Motor mempunyai impak permulaan dan pecutan yang besar apabila dikuasakan oleh bekalan kuasa, tetapi impak ini lebih lemah apabila dikuasakan oleh penukar frekuensi. Permulaan terus dengan bekalan kuasa akan menghasilkan arus permulaan yang besar. Apabila penukar frekuensi digunakan, voltan keluaran dan frekuensi penukar frekuensi ditambah secara beransur-ansur pada motor, jadi arus permulaan motor dan hentaman lebih kecil. Biasanya, tork yang dihasilkan oleh motor berkurangan apabila frekuensi berkurangan (kelajuan berkurangan). Data sebenar pengurangan akan dijelaskan dalam beberapa manual penukar frekuensi.
Motor biasa direka bentuk dan dihasilkan untuk voltan 50Hz, dan tork terkadarnya juga diberikan dalam julat voltan ini. Oleh itu, peraturan kelajuan di bawah frekuensi undian dipanggil peraturan kelajuan tork malar. (T=Te, P<=Pe)
Apabila frekuensi keluaran penukar frekuensi lebih besar daripada 50Hz, tork yang dihasilkan oleh motor berkurangan dalam hubungan linear berkadar songsang dengan frekuensi.
Apabila motor berjalan pada frekuensi yang lebih besar daripada 50Hz, saiz beban motor mesti dipertimbangkan untuk mengelakkan tork keluaran motor yang tidak mencukupi.
Sebagai contoh, tork yang dihasilkan oleh motor pada 100Hz dikurangkan kepada kira-kira 1/2 daripada tork yang dihasilkan pada 50Hz.
Oleh itu, peraturan kelajuan di atas frekuensi undian dipanggil peraturan kelajuan kuasa malar. (P=Ue*Ie).
5.Aplikasi penukar frekuensi melebihi 50Hz
Untuk motor tertentu, voltan undian dan arus undiannya adalah malar.
Sebagai contoh, jika nilai undian penyongsang dan motor adalah kedua-duanya: 15kW/380V/30A, motor boleh beroperasi melebihi 50Hz.
Apabila kelajuan ialah 50Hz, voltan keluaran penyongsang ialah 380V dan arus ialah 30A. Pada masa ini, jika kekerapan keluaran dinaikkan kepada 60Hz, voltan keluaran maksimum dan arus penyongsang hanya boleh menjadi 380V/30A. Jelas sekali, kuasa output kekal tidak berubah, jadi kami memanggilnya peraturan kelajuan kuasa malar.
Apakah tork pada masa ini?
Oleh kerana P=wT(w; halaju sudut, T: tork), oleh kerana P kekal tidak berubah dan w meningkat, tork akan berkurangan dengan sewajarnya.
Kita juga boleh melihatnya dari sudut lain:
Voltan pemegun motor ialah U=E+I*R (I ialah arus, R ialah rintangan elektronik, dan E ialah potensi teraruh).
Dapat dilihat apabila U dan saya tidak berubah, E juga tidak berubah.
Dan E=k*f*X (k: malar; f: kekerapan; X: fluks magnet), jadi apabila f berubah daripada 50–>60Hz, X akan berkurangan dengan sewajarnya.
Untuk motor, T=K*I*X (K: pemalar; I: arus; X: fluks magnet), jadi tork T akan berkurangan apabila fluks magnet X berkurangan.
Pada masa yang sama, apabila ia kurang daripada 50Hz, kerana I*R adalah sangat kecil, apabila U/f=E/f tidak berubah, fluks magnet (X) ialah pemalar. Tork T adalah berkadar dengan arus. Inilah sebabnya mengapa kapasiti arus lebih penyongsang biasanya digunakan untuk menggambarkan kapasiti beban lampau (tork)nya, dan ia dipanggil peraturan kelajuan tork malar (arus undian kekal tidak berubah–>torsi maksimum kekal tidak berubah)
Kesimpulan: Apabila frekuensi keluaran penyongsang meningkat dari atas 50Hz, tork keluaran motor akan berkurangan.
6. Faktor lain yang berkaitan dengan tork keluaran
Penjanaan haba dan kapasiti pelesapan haba menentukan kapasiti arus keluaran penyongsang, sekali gus menjejaskan kapasiti tork keluaran penyongsang.
1. Kekerapan pembawa: Arus undian yang ditandakan pada penyongsang secara amnya adalah nilai yang boleh memastikan keluaran berterusan pada frekuensi pembawa tertinggi dan suhu ambien tertinggi. Mengurangkan kekerapan pembawa tidak akan menjejaskan arus motor. Walau bagaimanapun, penjanaan haba komponen akan berkurangan.
2. Suhu ambien: Sama seperti nilai semasa perlindungan penyongsang tidak akan meningkat apabila suhu ambien dikesan agak rendah.
3. Ketinggian: Peningkatan ketinggian mempunyai kesan ke atas pelesapan haba dan prestasi penebat. Secara amnya, ia boleh diabaikan di bawah 1000m, dan kapasiti boleh dikurangkan sebanyak 5% untuk setiap 1000 meter di atas.
7. Apakah frekuensi yang sesuai untuk penukar frekuensi untuk mengawal motor?
Dalam ringkasan di atas, kita telah mengetahui mengapa penyongsang digunakan untuk mengawal motor, dan juga memahami bagaimana penyongsang mengawal motor. Penyongsang mengawal motor, yang boleh diringkaskan seperti berikut:
Pertama, penyongsang mengawal voltan permulaan dan kekerapan motor untuk mencapai permulaan lancar dan berhenti lancar;
Kedua, penyongsang digunakan untuk melaraskan kelajuan motor, dan kelajuan motor diselaraskan dengan menukar frekuensi.
Motor magnet kekal Anhui Mingtengproduk dikawal oleh penyongsang. Dalam julat beban 25% -120%, mereka mempunyai kecekapan yang lebih tinggi dan julat operasi yang lebih luas daripada motor tak segerak dengan spesifikasi yang sama, dan mempunyai kesan penjimatan tenaga yang ketara.
Juruteknik profesional kami akan memilih penyongsang yang lebih sesuai mengikut keadaan kerja khusus dan keperluan sebenar pelanggan untuk mencapai kawalan motor yang lebih baik dan memaksimumkan prestasi motor. Di samping itu, jabatan perkhidmatan teknikal kami boleh membimbing pelanggan dari jauh untuk memasang dan menyahpepijat penyongsang, dan merealisasikan susulan dan perkhidmatan menyeluruh sebelum dan selepas jualan.
Hak Cipta: Artikel ini ialah cetakan semula nombor awam WeChat "Latihan teknikal", pautan asal https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Artikel ini tidak mewakili pandangan syarikat kami. Jika anda mempunyai pendapat atau pandangan yang berbeza, sila betulkan kami!
Masa siaran: Sep-09-2024