Όλοι γνωρίζουμε ότι ο μετατροπέας συχνότητας ασχολείται με την ηλεκτρική εργασία θα πρέπει να κυριαρχήσει μια τεχνολογία, η χρήση μετατροπέων συχνότητας για τον έλεγχο του κινητήρα είναι μια πιο κοινή μέθοδος ηλεκτρικού ελέγχου. Μερικοί απαιτούν επίσης ότι πρέπει να χρησιμοποιούνται επιδέξια. Σήμερα, θα οργανώσω και θα συνοψίσω τα σχετικά σημεία γνώσης με μια ρηχή γνώση, περιεχόμενο ή επανάληψη, με στόχο να μοιραστώ μαζί σας την υπέροχη σχέση μεταξύ του μετατροπέα συχνότητας και του κινητήρα.
Πρώτα απ 'όλα, γιατί να χρησιμοποιήσετε τον μετατροπέα για να ελέγξετε τον κινητήρα;
Ας ξεκινήσουμε με μια σύντομη κατανόηση αυτών των δύο συσκευών.
Ο κινητήρας είναι ένα επαγωγικό φορτίο, το οποίο εμποδίζει την αλλαγή του ρεύματος και παράγει μια μεγάλη αλλαγή στο ρεύμα κατά την εκκίνηση.
Μετατροπέας συχνότητας, είναι η χρήση συσκευών ημιαγωγών ισχύος και εκτός λειτουργίας της τροφοδοσίας συχνότητας ισχύος θα μετατραπεί σε άλλη συχνότητα της συσκευής ελέγχου ηλεκτρικής ενέργειας. Αποτελείται κυρίως από δύο μέρη του κυκλώματος, το ένα είναι το κύριο κύκλωμα (μονάδα ανορθωτή, ηλεκτρολυτικός πυκνωτής και μονάδα μετατροπέα) και το άλλο είναι το κύκλωμα ελέγχου (πλακέτα τροφοδοσίας μεταγωγής, πλακέτα κυκλώματος ελέγχου).
Προκειμένου να μειωθεί το ρεύμα εκκίνησης του κινητήρα, ειδικά για τους κινητήρες με υψηλότερη ισχύ, τόσο υψηλότερη είναι η ισχύς, τόσο υψηλότερο είναι το ρεύμα εκκίνησης, το υπερβολικό ρεύμα εκκίνησης θα φέρει μεγαλύτερο βάρος στο δίκτυο τροφοδοσίας και διανομής και ο μετατροπέας συχνότητας και ο μετατροπέας συχνότητας Μπορεί να λύσει αυτό το πρόβλημα εκκίνησης, επιτρέποντας στον κινητήρα να ξεκινήσει ομαλά χωρίς να προκαλέσει υπερβολικό ρεύμα εκκίνησης.
Μια άλλη λειτουργία της χρήσης μετατροπέα συχνότητας είναι η ρύθμιση της ταχύτητας του κινητήρα, πολλές περιπτώσεις πρέπει να ελέγχουν την ταχύτητα του κινητήρα προκειμένου να επιτευχθεί η καλύτερη παραγωγικότητα και ο έλεγχος ταχύτητας μετατροπέα συχνότητας ήταν ο μεγαλύτερος μετατροπέας συχνότητας, αλλάζοντας τη συχνότητα της συχνότητας την τροφοδοσία ρεύματος για να επιτευχθεί ο σκοπός του ελέγχου της ταχύτητας του κινητήρα.
Ποιες είναι οι μέθοδοι ελέγχου μετατροπέα συχνότητας;
Οι πέντε πιο συχνά χρησιμοποιούμενες τρόποι ελέγχου του μετατροπέα είναι οι εξής:
Η τάση εξόδου του μετατροπέα γενικής χρήσης χαμηλής τάσης είναι 380-650 v, η ισχύς εξόδου είναι 0 75-400 kW, η συχνότητα εργασίας είναι 0-400 Hz και τα κύρια κυκλώματα της υιοθετούν AC -DC-AC Circuit. Ο τρόπος ελέγχου του έχει περάσει από τις ακόλουθες τέσσερις γενιές.
1U/F=c Ελέγχου ημιτονοειδούς παλμού (SPWM) Λειτουργία ελέγχου
Που χαρακτηρίζεται από μια απλή δομή κυκλώματος ελέγχου, το χαμηλότερο κόστος, τα μηχανικά χαρακτηριστικά της σκληρότητας είναι επίσης καλύτερα να ικανοποιηθούν η γενική μετάδοση των απαιτήσεων ομαλής ταχύτητας, έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε διάφορους τομείς της βιομηχανίας.
Ωστόσο, αυτή η μέθοδος ελέγχου σε χαμηλή συχνότητα, λόγω της χαμηλότερης τάσης εξόδου, η ροπή από την πτώση της τάσης αντίστασης του στάτη είναι πιο σημαντική, έτσι ώστε να μειωθεί η μέγιστη ροπή εξόδου.
Επιπλέον, τα μηχανικά του χαρακτηριστικά δεν είναι τόσο σκληρά όσο ο κινητήρας DC, η δυναμική ικανότητα ροπής και η απόδοση στατικής ταχύτητας δεν είναι ικανοποιητικές και η απόδοση του συστήματος δεν είναι υψηλή, η καμπύλη ελέγχου θα αλλάξει με το φορτίο, η απόκριση ροπής είναι αργή, η Η χρήση ροπής κινητήρα δεν είναι υψηλή, η χαμηλή ταχύτητα λόγω της αντίστασης του στάτορα και της ύπαρξης του φαινόμενου Deadband του μετατροπέα και της υποβάθμισης της απόδοσης, της επιδείνωσης της σταθερότητας και ούτω καθεξής. Επομένως, έχει μελετηθεί η ρύθμιση της ταχύτητας μετατροπής συχνότητας ελέγχου διανυσμάτων.
Μέθοδος ελέγχου διανυσματικού χώρου τάσης (SVPWM)
Βασίζεται στην προϋπόθεση της συνολικής επίδρασης των τριών φάσεων κυματομορφών, προκειμένου να προσεγγίσει την ιδανική κυκλική περιστρεφόμενη τροχιά μαγνητικού πεδίου του χάσματος αέρα του κινητήρα με σκοπό τη δημιουργία τριών φάσεων κυματομορφών που διαμορφώνονται κάθε φορά και τον έλεγχο Ο δρόμος του εσωτερικού πολυγώνου προσέγγιση του κύκλου.
Έχει βελτιωθεί μετά από πρακτική χρήση, δηλαδή εισάγεται αντιστάθμιση συχνότητας, η οποία μπορεί να εξαλείψει το σφάλμα ελέγχου ταχύτητας. Το εύρος της μαγνητικής αλυσίδας εκτιμάται με ανατροφοδότηση, η οποία εξαλείφει την επίδραση της αντίστασης του στάτη σε χαμηλές ταχύτητες. και η τάση εξόδου και το ρεύμα είναι κλειστές για να βελτιώσουν την ακρίβεια και τη σταθερότητα της δυναμικής. Ωστόσο, το κύκλωμα ελέγχου έχει περισσότερους συνδέσμους και δεν εισάγει ρύθμιση ροπής, οπότε η απόδοση του συστήματος δεν βελτιώνεται θεμελιωδώς.
Μέθοδος ελέγχου φορέα (VC)
Η πρακτική του ελέγχου συχνότητας ελέγχου φορέα είναι να μετατρέψει το ρεύμα του στάτορα IA, IB, IC, ενός ασύγχρονου κινητήρα στο σύστημα συντεταγμένων τριών φάσεων στο ρεύμα AC IA1IB1 στο δύο φάσεις Σταθερής συντεταγμένων μέσω τριών φάσεων-δύο- μετασχηματισμός φάσης και στη συνέχεια μέσω του περιστροφικού μετασχηματισμού σύμφωνα με τον προσανατολισμό του μαγνητικού πεδίου του ρότορα, ο οποίος είναι ισοδύναμος με το σύγχρονο σύστημα συντεταγμένων περιστροφής στο ρεύμα DC IM1, Το IT1 (IM1 είναι ίσο με το (IM1 είναι ισοδύναμο με το ρεύμα διέγερσης του κινητήρα DC, είναι ισοδύναμο με το ρεύμα οπλισμού που είναι ανάλογο με τη ροπή) και στη συνέχεια μιμείται τη μέθοδο ελέγχου του κινητήρα DC για να πάρει την ποσότητα ελέγχου του DC κινητήρα και συνειδητοποιήστε τον έλεγχο του ασύγχρονου κινητήρα μετά τον αντίστοιχο αντίστροφο μετασχηματισμό των συντεταγμένων.
Στην ουσία, ο κινητήρας AC είναι ισοδύναμος με έναν κινητήρα DC και τα δύο συστατικά της ταχύτητας και του μαγνητικού πεδίου ελέγχονται ανεξάρτητα. Με τον έλεγχο της μαγνητικής αλυσίδας του ρότορα και στη συνέχεια αποσύνδεση του ρεύματος στάτορα για να ληφθεί τα συστατικά ροπής και μαγνητικού πεδίου, μέσω του μετασχηματισμού των συντεταγμένων, για την υλοποίηση ορθογώνιου ή αποσυνδεδεμένου ελέγχου. Η προτεινόμενη μέθοδος ελέγχου του φορέα έχει σημασία για την εποχής. Ωστόσο, σε πρακτικές εφαρμογές, λόγω της μαγνητικής αλυσίδας του ρότορα είναι δύσκολο να παρατηρηθεί με ακρίβεια, τα χαρακτηριστικά του συστήματος επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από τις παραμέτρους του κινητήρα και ο μετασχηματισμός περιστροφής του φορέα που χρησιμοποιείται στη διαδικασία ελέγχου του ισοδύναμου κινητήρα DC είναι πιο περίπλοκη, καθιστώντας το Δύσκολο για το πραγματικό αποτέλεσμα ελέγχου για την επίτευξη των αποτελεσμάτων της ιδανικής ανάλυσης.
Μέθοδος άμεσης ροπής (DTC)
Το 1985, ο καθηγητής DePenbrock του Πανεπιστημίου Ruhr στη Γερμανία πρότεινε για πρώτη φορά την τεχνολογία μετατροπής συχνότητας άμεσης ροπής. Αυτή η τεχνολογία έχει λύσει σε μεγάλο βαθμό τις ελλείψεις του παραπάνω ελέγχου του φορέα και έχει αναπτυχθεί γρήγορα με νέες ιδέες ελέγχου, συνοπτική και σαφή δομή του συστήματος και εξαιρετική δυναμική και στατική απόδοση.
Επί του παρόντος, αυτή η τεχνολογία έχει εφαρμοστεί με επιτυχία σε μονάδες AC υψηλής ισχύος για ηλεκτρική έλξη ατμομηχανής. Η άμεση ροπή ελέγχου αναλύει το μαθηματικό μοντέλο του κινητήρα AC απευθείας στο σύστημα συντεταγμένων στάτορας για τον έλεγχο της μαγνητικής αλυσίδας και της ροπής του κινητήρα. Δεν χρειάζεται να εξισώνει τον κινητήρα AC σε έναν κινητήρα DC, εξαλείφοντας έτσι πολλούς πολύπλοκους υπολογισμούς στον μετασχηματισμό περιστροφής του φορέα. Δεν χρειάζεται να μιμείται τον έλεγχο ενός κινητήρα DC, ούτε χρειάζεται να απλοποιήσει το μαθηματικό μοντέλο του κινητήρα AC για αποσύνδεση.
Μέθοδος ελέγχου Matrix AC-AC
Ο μετατροπέας VVVF, ο μετατροπέας ελέγχου φορέα και ο μετατροπέας άμεσης ροπής είναι όλοι οι τύποι μετατροπέα AC-DC-AC. Τα κοινά τους μειονεκτήματα είναι χαμηλός συντελεστής ισχύος εισόδου, υψηλά αρμονικά ρεύματα, η ανάγκη για μεγάλους πυκνωτές αποθήκευσης ενέργειας στο κύκλωμα DC και η αναγεννητική ενέργεια δεν μπορεί να τροφοδοτηθεί πίσω στο δίκτυο, δηλαδή, η τετραμελή λειτουργία δεν είναι δυνατή.
Για το λόγο αυτό, δημιουργήθηκε ο μετατροπέας Matrix AC-AC. Καθώς ο μετατροπέας Matrix AC-AC εξαλείφει τον ενδιάμεσο σύνδεσμο DC, εξαλείφοντας έτσι το μεγάλο μέγεθος, ακριβούς ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές. Μπορεί να συνειδητοποιήσει τον συντελεστή ισχύος του L, το ρεύμα εισόδου είναι ημιτονοειδές και μπορεί να λειτουργήσει σε τέσσερα τεταρτημόρια, η πυκνότητα ισχύος του συστήματος είναι μεγάλη. Η τεχνολογία δεν είναι ακόμη ώριμη, αλλά εξακολουθεί να προσελκύει πολλούς μελετητές για να μελετήσει σε βάθος. Η ουσία του δεν είναι να ελέγχει έμμεσα την τρέχουσα, μαγνητική αλυσίδα και άλλες ποσότητες, αλλά να συνειδητοποιήσει τη ροπή απευθείας ως ελεγχόμενη ποσότητα.
Η συγκεκριμένη μέθοδος είναι:
Ο έλεγχος της μαγνητικής αλυσίδας στάτορα εισάγει τον παρατηρητή μαγνητικής αλυσίδας στάτορα για να συνειδητοποιήσει τη μέθοδο χωρίς αισθητήρα ταχύτητας.
Η αυτόματη αναγνώριση (ID) βασίζεται σε ένα ακριβές μαθηματικό μοντέλο του κινητήρα για την αυτόματη αναγνώριση των παραμέτρων του κινητήρα.
Υπολογίστε τις πραγματικές τιμές που αντιστοιχούν στην αντίσταση του στάτη, την αμοιβαία επαγωγή, τον παράγοντα μαγνητικού κορεσμού, την αδράνεια, κλπ. Υπολογίστε την πραγματική ροπή, τη μαγνητική αλυσίδα στάτορα, την ταχύτητα του ρότορα για έλεγχο σε πραγματικό χρόνο.
Η υλοποίηση του ελέγχου ζώνης ζώνης δημιουργεί σήματα PWM σύμφωνα με τον έλεγχο της ζώνης της μαγνητικής αλυσίδας και της ροπής για τον έλεγχο της κατάστασης μεταγωγής του μετατροπέα.
Ο μετατροπέας Matrix AC-AC έχει γρήγορη απόκριση ροπής (<2ms), high speed accuracy (±2%, no PG feedback), high torque accuracy (<+3%); it also has high starting torque and high torque accuracy, especially at low speeds (including 0 speeds), and it can output 150% to 200% torque.
Πώς να ελέγξετε τον κινητήρα με μετατροπέα συχνότητας; Πώς είναι ενσύρματα;
Η καλωδίωση του κινητήρα μετατροπέα συχνοτήτων είναι σχετικά απλή, με την καλωδίωση του επαφών να είναι σχεδόν η ίδια, τροφοδοσία τριών τεμαχίων στη γραμμή και στη συνέχεια έξω από τη γραμμή στον κινητήρα, αλλά μία από τις ρυθμίσεις του εν λόγω ελέγχου του Ο μετατροπέας συχνότητας είναι περισσότερο από διαφορετικό τρόπο.
Πρώτα απ 'όλα, ας ρίξουμε μια ματιά στους ακροδέκτες του μετατροπέα, αν και το εμπορικό σήμα είναι περισσότερο, η καλωδίωση είναι επίσης διαφορετική, αλλά τα περισσότερα από τα ακροδέκτες μετατροπέα δεν είναι πάρα πολύ. Γενικά χωρίζεται σε θετικές και αρνητικές εισόδους μεταγωγής, που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο του κινητήρα περισσότερο από την έναρξη θετικών και αρνητικών. Τερματικό ανάδρασης, που χρησιμοποιείται για την ανατροφοδότηση της κατάστασης λειτουργίας του κινητήρα, συμπεριλαμβανομένης της συχνότητας λειτουργίας, της ταχύτητας, της κατάστασης σφάλματος και ούτω καθεξής. Ο έλεγχος ρύθμισης ταχύτητας, κάποιος μετατροπέας συχνότητας χρησιμοποιείται ποτενσιόμετρο, μερικοί άμεσα χρησιμοποιώντας το κλειδί, δεν είναι προσβάσιμοι.
Μέσα από τη φυσική καλωδίωση για τον έλεγχο του τρόπου, υπάρχει ένας άλλος τρόπος είναι να μεταβείτε στο δίκτυο επικοινωνίας, πολλοί μετατροπέας συχνότητας υποστηρίζουν τώρα τον έλεγχο επικοινωνίας, μπορείτε να ελέγξετε τον κινητήρα μέσω της γραμμής επικοινωνίας για να ξεκινήσετε και να σταματήσετε, να προωθήσετε και να αντιστρέψετε, προσαρμόστε Η ταχύτητα κλπ., Ταυτόχρονα, οι πληροφορίες ανάδρασης μεταδίδονται επίσης μέσω της επικοινωνίας.
Τι συμβαίνει με τη ροπή εξόδου όταν αλλάζει η ταχύτητα περιστροφής (συχνότητα) του κινητήρα;
Η ροπή εκκίνησης και η μέγιστη ροπή ενός δίσκου μετατροπέα είναι μικρότερη από αυτή μιας άμεσης μονάδας με μια βιομηχανική παροχή ρεύματος συχνότητας.
Οι κινητήρες έχουν μεγάλες κλονίες εκκίνησης και επιτάχυνσης όταν τροφοδοτούνται από μια τροφοδοσία βιομηχανικής συχνότητας, αλλά αυτές οι διαταραχές είναι ασθενέστερες όταν τροφοδοτούνται από έναν μετατροπέα. Η άμεση εκκίνηση από τη βιομηχανική συχνότητα παράγει ένα μεγάλο ρεύμα εκκίνησης. Όταν χρησιμοποιείτε μετατροπέα συχνότητας, η τάση εξόδου και η συχνότητα του μετατροπέα συχνότητας προστίθενται σταδιακά στον κινητήρα, έτσι ώστε το ρεύμα εκκίνησης του κινητήρα και η πρόσκρουση είναι μικρότερη.
Συνήθως, η ροπή που παράγεται από τον κινητήρα μειώνεται με τη συχνότητα (μείωση της ταχύτητας). Τα πραγματικά δεδομένα για τη μείωση δίνονται σε ορισμένα εγχειρίδια μετατροπέα για απεικόνιση.
Χρησιμοποιώντας έναν μετατροπέα με έλεγχο φορέα ροής, η έλλειψη ροπής σε χαμηλές ταχύτητες του κινητήρα θα βελτιωθεί και ο κινητήρας θα παράγει επαρκή ροπή ακόμη και στη ζώνη χαμηλής ταχύτητας.
Όταν ο μετατροπέας συχνότητας ελέγχεται ταχύτητα σε συχνότητα μεγαλύτερη από 50 Hz, η ροπή εξόδου του κινητήρα θα μειωθεί.
Κανονικά οι κινητήρες σχεδιάζονται και κατασκευάζονται για τάση 50Hz και η ονομαστική τους ροπή δίνεται επίσης σε αυτό το εύρος τάσης. Επομένως ρύθμιση ταχύτητας κάτω από την ονομαστική συχνότητα ονομάζεται σταθερή ρύθμιση ταχύτητας ροπής. (T=te, p<=Pe)
Όταν η συχνότητα εξόδου του μετατροπέα είναι μεγαλύτερη από τη συχνότητα 50Hz, η ροπή που παράγεται από τον κινητήρα πρέπει να μειωθεί σε μια γραμμική σχέση αντιστρόφως ανάλογη με τη συχνότητα.
Όταν ο κινητήρας λειτουργεί με ταχύτητα μεγαλύτερη από 50Hz συχνότητα, το μέγεθος του φορτίου του κινητήρα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη για να αποφευχθεί η έλλειψη ροπής εξόδου κινητήρα.
Για παράδειγμα, η ροπή που παράγεται από κινητήρα στα 100 Ηζ μειώνεται σε περίπου 1/2 της ροπής που παράγεται στα 50 Hz.
Επομένως, ο έλεγχος ταχύτητας πάνω από την ονομαστική συχνότητα ονομάζεται σταθερός έλεγχος ταχύτητας ισχύος. (P=ue*δηλαδή)
Εφαρμογή μετατροπέα συχνότητας άνω των 50Hz
Όπως γνωρίζετε, για έναν συγκεκριμένο κινητήρα, η ονομαστική του τάση και το ονομαστικό ρεύμα είναι σταθερό.
Για παράδειγμα, οι τιμές μετατροπέα και κινητικών τιμών είναι: 15kW/380V/30A, ο κινητήρας μπορεί να λειτουργήσει πάνω από 50Hz.
Όταν η ταχύτητα των 50Hz, η τάση εξόδου του μετατροπέα είναι 380V, το ρεύμα είναι 30Α, αυτή τη στιγμή, αν αυξήσετε τη συχνότητα εξόδου στα 60Hz, η μέγιστη τάση εξόδου και το ρεύμα του μετατροπέα μπορεί να είναι μόνο 380V/30A, αυτό είναι σαφές ότι η ισχύς εξόδου παραμένει αμετάβλητη, οπότε το ονομάζουμε σταθερό έλεγχο ταχύτητας ισχύος.
Ποια είναι η κατάσταση ροπής αυτή τη στιγμή;
Επειδή το p=wt (w; γωνιακή ταχύτητα, t: ροπή), επειδή το p παραμένει αμετάβλητο, w αυξήθηκε, έτσι η ροπή θα μειωθεί ανάλογα.
Μπορούμε επίσης να το εξετάσουμε με άλλο τρόπο:
Η τάση του στάτη του κινητήρα u=e + i * r (i είναι το ρεύμα, r είναι η ηλεκτρονική αντίσταση, e είναι το επαγόμενο δυναμικό)
Μπορεί να φανεί ότι όταν u και εγώ είμαστε σταθεροί, e είναι επίσης σταθερό.
And E=k*f*X (k: constant; f: frequency; X: magnetic flux), so when f from 50 -->60Hz, X θα μειωθεί ανάλογα
Για έναν κινητήρα t=k*i*x (k: constant · i: ρεύμα · x: ροή), έτσι η ροπή t θα μειωθεί με τη ροή X.
Meanwhile, less than 50Hz, the flux (X) is constant when U/f=E/f is constant because I*R is very small. Torque T is proportional to current. This is why the overcurrent capability of an inverter is usually used to describe its overload (torque) capability and is called constant torque speed regulation (constant rated current -->σταθερή μέγιστη ροπή)
Συμπέρασμα: Η ροπή εξόδου του κινητήρα μειώνεται όταν η συχνότητα εξόδου του μετατροπέα αυξάνεται από 50Hz ή περισσότερο.
Άλλοι παράγοντες που σχετίζονται με τη ροπή εξόδου
Η παραγωγή θερμότητας και η ικανότητα διάχυσης θερμότητας καθορίζουν την ικανότητα ρεύματος εξόδου του μετατροπέα, επηρεάζοντας έτσι την ικανότητα ροπής εξόδου του μετατροπέα.
Συχνότητα φορέα: Το ονομαστικό ρεύμα που χαρακτηρίζεται από τον γενικό μετατροπέα είναι η υψηλότερη συχνότητα φορέα, η υψηλότερη θερμοκρασία περιβάλλοντος μπορεί να εξασφαλίσει τη συνεχή τιμή εξόδου, να μειώσει τη συχνότητα του φορέα, το ρεύμα του κινητήρα δεν θα επηρεαστεί. Αλλά η θέρμανση των εξαρτημάτων θα μειωθεί.
Θερμοκρασία περιβάλλοντος: Ακριβώς όπως δεν θα αυξήσει την τιμή ρεύματος προστασίας του μετατροπέα όταν ανιχνεύεται η θερμοκρασία γύρω από τη θερμοκρασία.
Υψόμετρο: Το αυξημένο υψόμετρο έχει επίδραση στη διάχυση της θερμότητας και στην απόδοση της μόνωσης. Γενικά κάτω από 1000 μέτρα μπορούν να αγνοηθούν, πάνω από κάθε 1000 μέτρα για να μειωθεί η χωρητικότητα του 5%.