Честотният преобразувател е технология, която трябва да се усвои при извършване на електрически работи. Използването на честотен преобразувател за управление на двигателя е често срещан метод в електрическото управление; някои също изискват опит в използването им.
1.На първо място, защо да използвате честотен преобразувател за управление на двигател?
Двигателят е индуктивен товар, който възпрепятства промяната на тока и ще доведе до голяма промяна в тока при стартиране.
Инверторът е устройство за контрол на електрическата енергия, което използва функцията за включване и изключване на силови полупроводникови устройства за преобразуване на захранването с индустриална честота в друга честота. Състои се главно от две вериги, едната е основната верига (токоизправителен модул, електролитен кондензатор и инверторен модул), а другата е управляващата верига (превключваща платка за захранване, платка за контролна верига).
За да се намали стартовият ток на двигателя, особено на двигателя с по-висока мощност, колкото по-голяма е мощността, толкова по-голям е стартовият ток. Прекомерният стартов ток ще доведе до по-голямо натоварване на захранващата и разпределителната мрежа. Честотният преобразувател може да реши този проблем при стартиране и да позволи на двигателя да стартира гладко, без да причинява прекомерен стартов ток.
Друга функция на използването на честотен преобразувател е регулирането на скоростта на двигателя. В много случаи е необходимо да се контролира скоростта на двигателя, за да се постигне по-добра производствена ефективност, а регулирането на скоростта на честотния преобразувател винаги е било най-големият акцент. Честотният преобразувател контролира скоростта на двигателя чрез промяна на честотата на захранването.
2.Какви са методите за управление на инвертора?
Петте най-често използвани метода за управление на инверторни двигатели са следните:
A. Контролен метод на синусоидална модулация на ширината на импулса (SPWM).
Неговите характеристики са проста структура на веригата за управление, ниска цена, добра механична твърдост и могат да отговорят на изискванията за плавно регулиране на скоростта на общото предаване. Той е широко използван в различни области на индустрията.
Въпреки това, при ниски честоти, поради ниското изходно напрежение, въртящият момент се влияе значително от спада на напрежението на съпротивлението на статора, което намалява максималния изходен въртящ момент.
Освен това неговите механични характеристики не са толкова силни, колкото тези на двигателите с постоянен ток, а неговият динамичен капацитет на въртящ момент и статично регулиране на скоростта не са задоволителни. В допълнение, производителността на системата не е висока, кривата на управление се променя с натоварването, реакцията на въртящия момент е бавна, степента на използване на въртящия момент на двигателя не е висока и производителността намалява при ниска скорост поради наличието на съпротивление на статора и инвертора. зонов ефект и стабилността се влошава. Поради това хората са изучавали регулиране на скоростта с променлива честота на векторно управление.
B. Метод за управление на пространствения вектор на напрежението (SVPWM).
Базира се на цялостния генериращ ефект на трифазната форма на вълната, с цел да се доближи до идеалната кръгова траектория на въртящото се магнитно поле на въздушната междина на двигателя, генерирайки трифазна модулационна форма на вълната в даден момент и контролирайки я по начина, по който на вписан многоъгълник, апроксимиращ кръга.
След практическа употреба той е подобрен, т.е. въвеждане на честотна компенсация за елиминиране на грешката при управление на скоростта; оценяване на амплитудата на потока чрез обратна връзка за елиминиране на влиянието на статорното съпротивление при ниска скорост; затваряне на изходното напрежение и токова верига за подобряване на динамичната точност и стабилност. Въпреки това, има много връзки на веригата за управление и не е въведена настройка на въртящия момент, така че производителността на системата не е фундаментално подобрена.
C. Метод на векторен контрол (VC).
Същността е да се направи AC мотор еквивалентен на DC двигател и независимо да се контролира скоростта и магнитното поле. Чрез контролиране на потока на ротора статорният ток се разлага, за да се получат компонентите на въртящия момент и магнитното поле, а трансформацията на координатите се използва за постигане на ортогонално или отделено управление. Въвеждането на векторния метод за борба е с епохално значение. Въпреки това, в практическите приложения, тъй като потокът на ротора е труден за точно наблюдение, характеристиките на системата са силно повлияни от параметрите на двигателя и векторната ротационна трансформация, използвана в еквивалентния процес на управление на DC мотор, е относително сложна, което затруднява действителното контролен ефект за постигане на идеален резултат от анализа.
D. Метод за директно управление на въртящия момент (DTC).
През 1985 г. професор Де Пенброк от Рурския университет в Германия за първи път предложи технология за преобразуване на честотата с директно управление на въртящия момент. Тази технология до голяма степен реши недостатъците на гореспоменатото векторно управление и беше бързо разработена с нови идеи за управление, кратка и ясна структура на системата и отлична динамична и статична производителност.
Понастоящем тази технология е успешно приложена към високомощна AC трансмисионна тяга на електрически локомотиви. Директното управление на въртящия момент директно анализира математическия модел на AC двигатели в координатната система на статора и контролира магнитния поток и въртящия момент на двигателя. Не е необходимо да се приравняват променливотокови двигатели към постоянни двигатели, като по този начин се елиминират много сложни изчисления при векторна ротационна трансформация; не е необходимо да имитира управлението на двигатели с постоянен ток, нито е необходимо да опрости математическия модел на двигатели с променлив ток за разединяване.
E. Матричен AC-AC контролен метод
Преобразуване на честота VVVF, преобразуване на честота с векторно управление и преобразуване на честота с директно управление на въртящия момент са всички видове AC-DC-AC преобразуване на честота. Техните общи недостатъци са нисък коефициент на входна мощност, голям хармоничен ток, голям кондензатор за съхранение на енергия, необходим за DC верига, и регенеративната енергия не може да бъде върната обратно към електрическата мрежа, тоест не може да работи в четири квадранта.
Поради тази причина се появи матрично AC-AC честотно преобразуване. Тъй като матричното AC-AC честотно преобразуване елиминира междинната DC връзка, то елиминира големия и скъп електролитен кондензатор. Той може да постигне фактор на мощността 1, синусоидален входен ток и може да работи в четири квадранта, а системата има висока плътност на мощността. Въпреки че тази технология все още не е развита, тя все още привлича много учени да провеждат задълбочени изследвания. Същността му не е косвено да контролира тока, магнитния поток и други величини, а директно да използва въртящия момент като контролирана величина за постигането му.
3.Как честотният преобразувател управлява двигател? Как са свързани двете заедно?
Окабеляването на инвертора за управление на двигателя е сравнително просто, подобно на окабеляването на контактора, с три основни захранващи линии, влизащи и след това изходящи към двигателя, но настройките са по-сложни и начините за управление на инвертора също са различни.
На първо място, за инверторния терминал, въпреки че има много марки и различни методи на окабеляване, окабеляването на повечето инвертори не се различава много. Обикновено се разделя на входове за превключване напред и назад, използвани за управление на пускането напред и назад на двигателя. Клемите за обратна връзка се използват за обратна връзка за работното състояние на двигателя,включително работна честота, скорост, състояние на повреда и др.
За контрол на настройката на скоростта някои честотни преобразуватели използват потенциометри, някои използват бутони директно, всички от които се управляват чрез физическо окабеляване. Друг начин е да използвате комуникационна мрежа. Много честотни преобразуватели вече поддържат комуникационен контрол. Комуникационната линия може да се използва за управление на пускане и спиране, въртене напред и назад, регулиране на скоростта и т.н. на двигателя. В същото време информацията за обратна връзка се предава и чрез комуникация.
4. Какво се случва с изходния въртящ момент на двигателя, когато скоростта (честотата) на въртене се промени?
Стартовият въртящ момент и максималният въртящ момент, когато се задвижват от честотен преобразувател, са по-малки, отколкото когато се задвижват директно от захранване.
Моторът има голямо въздействие при стартиране и ускоряване, когато се захранва от захранване, но тези въздействия са по-слаби, когато се захранва от честотен преобразувател. Директното стартиране със захранване ще генерира голям стартов ток. Когато се използва честотен преобразувател, изходното напрежение и честотата на честотния преобразувател постепенно се добавят към двигателя, така че стартовият ток и ударът на двигателя са по-малки. Обикновено въртящият момент, генериран от двигателя, намалява с намаляване на честотата (намалява скоростта). Действителните данни за намалението ще бъдат обяснени в някои ръководства за честотни преобразуватели.
Обичайният двигател е проектиран и произведен за напрежение от 50 Hz и неговият номинален въртящ момент също е даден в рамките на този диапазон на напрежение. Следователно регулирането на скоростта под номиналната честота се нарича регулиране на скоростта с постоянен въртящ момент. (T=Te, P<=Pe)
Когато изходната честота на честотния преобразувател е по-голяма от 50Hz, въртящият момент, генериран от двигателя, намалява в линейна връзка, обратно пропорционална на честотата.
Когато двигателят работи с честота, по-голяма от 50Hz, трябва да се вземе предвид размерът на натоварването на двигателя, за да се предотврати недостатъчен изходен въртящ момент на двигателя.
Например въртящият момент, генериран от двигателя при 100 Hz, се намалява до около 1/2 от въртящия момент, генериран при 50 Hz.
Следователно регулирането на скоростта над номиналната честота се нарича регулиране на скоростта с постоянна мощност. (P=Ue*Ie).
5. Приложение на честотен преобразувател над 50Hz
За конкретен двигател неговото номинално напрежение и номинален ток са постоянни.
Например, ако номиналните стойности на инвертора и двигателя са: 15kW/380V/30A, моторът може да работи над 50Hz.
Когато скоростта е 50Hz, изходното напрежение на инвертора е 380V и токът е 30A. В този момент, ако изходната честота се увеличи до 60Hz, максималното изходно напрежение и ток на инвертора могат да бъдат само 380V/30A. Очевидно изходната мощност остава непроменена, така че го наричаме постоянно регулиране на скоростта на мощността.
Какъв е въртящият момент в този момент?
Тъй като P=wT(w; ъглова скорост, T: въртящ момент), тъй като P остава непроменено и w се увеличава, въртящият момент ще намалее съответно.
Можем да го погледнем и от друг ъгъл:
Напрежението на статора на двигателя е U=E+I*R (I е ток, R е електронно съпротивление и E е индуциран потенциал).
Може да се види, че когато U и I не се променят, E също не се променя.
И E=k*f*X (k: константа; f: честота; X: магнитен поток), така че когато f се промени от 50–>60Hz, X ще намалее съответно.
За двигателя T=K*I*X (K: постоянен; I: ток; X: магнитен поток), така че въртящият момент T ще намалее с намаляването на магнитния поток X.
В същото време, когато е по-малко от 50Hz, тъй като I*R е много малък, когато U/f=E/f не се променя, магнитният поток (X) е константа. Въртящият момент T е пропорционален на тока. Ето защо капацитетът на свръхток на инвертора обикновено се използва за описване на неговата способност за претоварване (въртящ момент) и се нарича регулиране на скоростта с постоянен въртящ момент (номиналният ток остава непроменен –> максималният въртящ момент остава непроменен)
Заключение: Когато изходната честота на инвертора се увеличи от над 50Hz, изходният въртящ момент на двигателя ще намалее.
6.Други фактори, свързани с изходния въртящ момент
Капацитетът на генериране на топлина и разсейване на топлина определят капацитета на изходния ток на инвертора, като по този начин влияят на капацитета на изходния въртящ момент на инвертора.
1. Носеща честота: Номиналният ток, отбелязан върху инвертора, обикновено е стойността, която може да осигури непрекъсната мощност при най-високата носеща честота и най-високата температура на околната среда. Намаляването на носещата честота няма да повлияе на тока на двигателя. Въпреки това, генерирането на топлина от компонентите ще бъде намалено.
2. Околна температура: Точно както стойността на защитния ток на инвертора няма да бъде увеличена, когато се установи, че околната температура е относително ниска.
3. Надморска височина: Увеличаването на надморската височина оказва влияние върху разсейването на топлината и изолационните характеристики. Като цяло може да се игнорира под 1000 метра и капацитетът може да бъде намален с 5% за всеки 1000 метра по-горе.
7. Каква е подходящата честота за честотен преобразувател за управление на двигател?
В горното резюме научихме защо инверторът се използва за управление на двигателя и също така разбрахме как инверторът управлява двигателя. Инверторът управлява двигателя, което може да се обобщи, както следва:
Първо, инверторът контролира стартовото напрежение и честотата на двигателя, за да постигне плавен старт и плавен стоп;
Второ, инверторът се използва за регулиране на скоростта на двигателя, а скоростта на двигателя се регулира чрез промяна на честотата.
Двигателят с постоянен магнит на Anhui Mingtengпродуктите се управляват от инвертора. В диапазона на натоварване от 25%-120% те имат по-висока ефективност и по-широк работен диапазон от асинхронните двигатели със същите спецификации и имат значителни енергоспестяващи ефекти.
Нашите професионални техници ще изберат по-подходящ инвертор според специфичните условия на работа и действителните нужди на клиентите, за да постигнат по-добър контрол на двигателя и да увеличат максимално производителността на двигателя. В допълнение, нашият отдел за техническо обслужване може дистанционно да напътства клиентите за инсталиране и отстраняване на грешки в инвертора и да реализира цялостно проследяване и обслужване преди и след продажбата.
Авторски права: Тази статия е препечатка на публичния номер на WeChat „Техническо обучение“, оригиналната връзка https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Тази статия не представя възгледите на нашата компания. Ако имате различни мнения или възгледи, моля, коригирайте ни!
Време на публикуване: септември 09-2024 г