O convertidor de frecuencia é unha tecnoloxía que se debe dominar cando se realizan traballos eléctricos. Usar un convertidor de frecuencia para controlar o motor é un método común no control eléctrico; algúns tamén requiren competencia no seu uso.
1.Primeiro de todo, por que usar un conversor de frecuencia para controlar un motor?
O motor é unha carga indutiva, que dificulta o cambio de corrente e producirá un gran cambio de corrente ao arrancar.
O inversor é un dispositivo de control de enerxía eléctrica que utiliza a función on-off dos dispositivos semicondutores de potencia para converter a fonte de alimentación de frecuencia industrial noutra frecuencia. Está composto principalmente por dous circuítos, un é o circuíto principal (módulo rectificador, condensador electrolítico e módulo inversor) e o outro é o circuíto de control (placa de alimentación de conmutación, placa de circuíto de control).
Para reducir a corrente de arranque do motor, especialmente o de maior potencia, canto maior sexa a potencia, maior será a corrente de arranque. A corrente de arranque excesiva suporá unha maior carga para a rede de subministración e distribución de enerxía. O conversor de frecuencia pode resolver este problema de arranque e permitir que o motor arranque sen problemas sen causar unha corrente de arranque excesiva.
Outra función do uso dun conversor de frecuencia é axustar a velocidade do motor. En moitos casos, é necesario controlar a velocidade do motor para obter unha mellor eficiencia de produción, e a regulación da velocidade do conversor de frecuencia sempre foi o seu máis destacado. O conversor de frecuencia controla a velocidade do motor cambiando a frecuencia da fonte de alimentación.
2.Cales son os métodos de control do inversor?
Os cinco métodos máis utilizados de motores de control do convertidor son os seguintes:
A. Método de control da modulación de ancho de pulso sinusoidal (SPWM).
As súas características son unha estrutura de circuíto de control simple, baixo custo, boa dureza mecánica e pode cumprir os requisitos de regulación de velocidade suave da transmisión xeral. Foi amplamente utilizado en varios campos da industria.
Non obstante, a baixas frecuencias, debido á baixa tensión de saída, o par vese significativamente afectado pola caída de tensión da resistencia do estator, o que reduce o par máximo de saída.
Ademais, as súas características mecánicas non son tan fortes como as dos motores de corrente continua e a súa capacidade de torque dinámico e o seu rendemento de regulación de velocidade estática non son satisfactorios. Ademais, o rendemento do sistema non é alto, a curva de control cambia coa carga, a resposta do par é lenta, a taxa de utilización do par motor non é alta e o rendemento diminúe a baixa velocidade debido á existencia de resistencia do estator e do inversor morto. efecto de zona, e a estabilidade deteriorouse. Polo tanto, a xente estudou a regulación da velocidade de frecuencia variable de control vectorial.
B. Método de control do vector espacial de voltaxe (SVPWM).
Baséase no efecto de xeración global da forma de onda trifásica, co propósito de achegarse á traxectoria ideal do campo magnético rotativo circular do entrego de aire do motor, xerando unha forma de onda de modulación trifásica á vez e controlándoa do xeito de polígono inscrito que aproxima o círculo.
Despois do uso práctico, mellorouse, é dicir, introducindo a compensación de frecuencia para eliminar o erro de control de velocidade; estimar a amplitude do fluxo mediante realimentación para eliminar a influencia da resistencia do estator a baixa velocidade; pechando a tensión de saída e o bucle de corrente para mellorar a precisión e estabilidade dinámicas. Non obstante, hai moitas conexións de circuítos de control e non se introduce ningún axuste de par, polo que o rendemento do sistema non se mellorou fundamentalmente.
C. Método de control vectorial (VC).
A esencia é facer que o motor de CA sexa equivalente a un motor de CC e controlar de forma independente a velocidade e o campo magnético. Ao controlar o fluxo do rotor, a corrente do estator descomponse para obter os compoñentes do par e do campo magnético, e a transformación de coordenadas utilízase para conseguir un control ortogonal ou desacoplado. A introdución do método de control vectorial é de importancia histórica. Non obstante, nas aplicacións prácticas, dado que o fluxo do rotor é difícil de observar con precisión, as características do sistema vense moi afectadas polos parámetros do motor, e a transformación de rotación vectorial utilizada no proceso de control do motor DC equivalente é relativamente complexa, o que dificulta a realización real. efecto de control para conseguir o resultado ideal da análise.
D. Método de control directo de par (DTC).
En 1985, o profesor DePenbrock da Universidade de Ruhr en Alemaña propuxo por primeira vez a tecnoloxía de conversión de frecuencia de control directo de par. Esta tecnoloxía resolveu en gran medida as deficiencias do control vectorial mencionado anteriormente e desenvolveuse rapidamente con ideas de control novas, estrutura do sistema concisa e clara e excelente rendemento dinámico e estático.
Na actualidade, esta tecnoloxía aplicouse con éxito á tracción de transmisión de CA de alta potencia de locomotoras eléctricas. O control directo de par analiza directamente o modelo matemático dos motores de CA no sistema de coordenadas do estator e controla o fluxo magnético e o par do motor. Non necesita equiparar os motores de CA aos motores de CC, eliminando así moitos cálculos complexos na transformación de rotación vectorial; non precisa imitar o control dos motores de corrente continua, nin necesita simplificar o modelo matemático dos motores de corrente alterna para o desacoplamento.
E. Método de control matricial AC-AC
A conversión de frecuencia VVVF, a conversión de frecuencia de control vectorial e a conversión de frecuencia de control directo de par son todos os tipos de conversión de frecuencia AC-DC-AC. As súas desvantaxes comúns son o baixo factor de potencia de entrada, unha gran corrente harmónica, un gran capacitor de almacenamento de enerxía necesario para o circuíto de CC e a enerxía rexenerativa non se pode devolver á rede eléctrica, é dicir, non pode funcionar en catro cuadrantes.
Por este motivo, xurdiu a conversión de frecuencia matricial AC-AC. Dado que a conversión de frecuencia matricial AC-AC elimina o enlace DC intermedio, elimina o gran e caro capacitor electrolítico. Pode acadar un factor de potencia de 1, unha corrente de entrada sinusoidal e pode funcionar en catro cuadrantes, e o sistema ten unha alta densidade de potencia. Aínda que esta tecnoloxía aínda non está madura, aínda atrae a moitos estudosos para realizar investigacións en profundidade. A súa esencia non é controlar indirectamente a corrente, o fluxo magnético e outras cantidades, senón usar directamente o par como a cantidade controlada para logralo.
3.Como controla un conversor de frecuencia un motor? Como están conectados os dous?
O cableado do inversor para controlar o motor é relativamente sinxelo, semellante ao cableado do contactor, con tres liñas de alimentación principais que entran e despois saen ao motor, pero a configuración é máis complicada e as formas de controlar o inversor tamén son diferente.
En primeiro lugar, para o terminal do inversor, aínda que hai moitas marcas e diferentes métodos de cableado, os terminais de cableado da maioría dos inversores non son moi diferentes. Xeralmente dividido en entradas de interruptor de avance e retroceso, usadas para controlar o arranque cara adiante e atrás do motor. Os terminais de retroalimentación úsanse para indicar o estado de funcionamento do motor,incluíndo frecuencia de funcionamento, velocidade, estado de avaría, etc.
Para o control da configuración da velocidade, algúns conversores de frecuencia usan potenciómetros, outros usan botóns directamente, todos eles controlados mediante cableado físico. Outra forma é utilizar unha rede de comunicación. Moitos convertidores de frecuencia admiten agora o control da comunicación. A liña de comunicación pódese utilizar para controlar o arranque e parada, a rotación cara adiante e atrás, o axuste de velocidade, etc. Ao mesmo tempo, a información de retroalimentación tamén se transmite a través da comunicación.
4.Que ocorre co par de saída dun motor cando a súa velocidade de rotación (frecuencia) cambia?
O par de arranque e o par máximo cando son accionados por un conversor de frecuencia son máis pequenos que cando son accionados directamente por unha fonte de alimentación.
O motor ten un gran impacto de arranque e aceleración cando está alimentado por unha fonte de alimentación, pero estes impactos son máis débiles cando se alimenta cun conversor de frecuencia. O arranque directo cunha fonte de alimentación xerará unha gran corrente de arranque. Cando se usa un conversor de frecuencia, a tensión de saída e a frecuencia do conversor de frecuencia engádense gradualmente ao motor, polo que a corrente de arranque e o impacto do motor son menores. Normalmente, o par xerado polo motor diminúe a medida que diminúe a frecuencia (diminúe a velocidade). Os datos reais da redución explicaranse nalgúns manuais de convertidores de frecuencia.
O motor habitual está deseñado e fabricado para unha tensión de 50 Hz, e o seu par nominal tamén se dá dentro deste rango de tensión. Polo tanto, a regulación da velocidade por debaixo da frecuencia nominal chámase regulación da velocidade de par constante. (T=Te, P<=Pe)
Cando a frecuencia de saída do conversor de frecuencia é superior a 50 Hz, o par xerado polo motor diminúe nunha relación lineal inversamente proporcional á frecuencia.
Cando o motor funciona a unha frecuencia superior a 50 Hz, débese considerar o tamaño da carga do motor para evitar un par de saída do motor insuficiente.
Por exemplo, o par xerado polo motor a 100 Hz redúcese a aproximadamente 1/2 do par xerado a 50 Hz.
Polo tanto, a regulación da velocidade por riba da frecuencia nominal chámase regulación da velocidade de potencia constante. (P=Ue*Ie).
5.Aplicación do conversor de frecuencia superior a 50Hz
Para un motor específico, a súa tensión nominal e a súa corrente nominal son constantes.
Por exemplo, se os valores nominales do inversor e do motor son ambos: 15kW/380V/30A, o motor pode funcionar por riba de 50Hz.
Cando a velocidade é de 50 Hz, a tensión de saída do inversor é de 380 V e a corrente é de 30 A. Neste momento, se a frecuencia de saída aumenta a 60 Hz, a tensión e corrente de saída máximas do inversor só poden ser de 380 V/30 A. Obviamente, a potencia de saída permanece inalterada, polo que chamámoslle regulación da velocidade de potencia constante.
Como é o torque neste momento?
Dado que P=wT(w; velocidade angular, T: torque), xa que P permanece inalterado e w aumenta, o torque diminuirá en consecuencia.
Tamén podemos miralo desde outro ángulo:
A tensión do estator do motor é U=E+I*R (I é corrente, R é resistencia electrónica e E é potencial inducido).
Pódese ver que cando U e eu non cambiamos, E tampouco cambia.
E E=k*f*X (k: constante; f: frecuencia; X: fluxo magnético), polo que cando f cambia de 50–>60 Hz, X diminuirá en consecuencia.
Para o motor, T=K*I*X (K: constante; I: corrente; X: fluxo magnético), polo que o par T diminuirá a medida que diminúe o fluxo magnético X.
Ao mesmo tempo, cando é inferior a 50 Hz, xa que I*R é moi pequeno, cando U/f=E/f non cambia, o fluxo magnético (X) é constante. O par T é proporcional á corrente. É por iso que a capacidade de sobreintensidade do inversor adoita utilizarse para describir a súa capacidade de sobrecarga (par) e chámase regulación da velocidade de par constante (a corrente nominal permanece inalterada–> o par máximo permanece inalterado).
Conclusión: cando a frecuencia de saída do inversor aumenta por riba dos 50 Hz, o par de saída do motor diminuirá.
6.Outros factores relacionados co par de saída
A xeración de calor e a capacidade de disipación de calor determinan a capacidade de corrente de saída do inversor, afectando así a capacidade de par de saída do inversor.
1. Frecuencia portadora: a corrente nominal marcada no inversor é xeralmente o valor que pode garantir unha saída continua coa frecuencia portadora máis alta e a temperatura ambiente máis alta. A redución da frecuencia portadora non afectará á corrente do motor. Non obstante, a xeración de calor dos compoñentes reducirase.
2. Temperatura ambiente: do mesmo xeito que o valor actual de protección do inversor non aumentará cando se detecte que a temperatura ambiente é relativamente baixa.
3. Altitude: o aumento da altitude ten un impacto na disipación de calor e no rendemento do illamento. Xeralmente, pódese ignorar por debaixo dos 1000 m e a capacidade pódese reducir nun 5% por cada 1000 metros por riba.
7.Cal é a frecuencia adecuada para que un conversor de frecuencia controle un motor?
No resumo anterior, aprendemos por que se usa o inversor para controlar o motor e tamén entendemos como o inversor controla o motor. O inversor controla o motor, que se pode resumir do seguinte xeito:
En primeiro lugar, o inversor controla a tensión de arranque e a frecuencia do motor para conseguir un arranque suave e unha parada suave;
En segundo lugar, o inversor úsase para axustar a velocidade do motor e a velocidade do motor axústase cambiando a frecuencia.
Motor de imán permanente de Anhui Mingtengprodutos son controlados polo inversor. Dentro do intervalo de carga do 25% ao 120%, teñen unha maior eficiencia e un rango de funcionamento máis amplo que os motores asíncronos das mesmas especificacións e teñen importantes efectos de aforro de enerxía.
Os nosos técnicos profesionais seleccionarán un inversor máis axeitado segundo as condicións de traballo específicas e as necesidades reais dos clientes para conseguir un mellor control do motor e maximizar o rendemento do motor. Ademais, o noso departamento de servizo técnico pode guiar remotamente aos clientes para instalar e depurar o inversor e realizar un seguimento e servizo integral antes e despois da venda.
Copyright: este artigo é unha reimpresión do número público de WeChat "Formación técnica", a ligazón orixinal https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Este artigo non representa as opinións da nosa empresa. Se tes opinións ou puntos de vista diferentes, corríxenos!
Hora de publicación: 09-09-2024