Pemacu frekuensi boleh ubah (VFD) ialah peranti elektrik yang digunakan untuk mengawal kelajuan dan prestasi motor elektrik, dan ia digunakan secara meluas dalam bidang kawalan automasi industri. Ia mengawal selia kekerapan keluaran dan voltan motor AC, dengan itu mengawal kelajuan dan tork motor, dan membolehkan kawalan peralatan yang pintar, cekap dan jimat{1}}.
Pemacu frekuensi boleh ubah terutamanya terdiri daripada bahagian penghantaran kuasa, bahagian penerus, bahagian penyongsang dan litar kawalan. Bahagian penghantaran kuasa menggunakan pengubah untuk menurunkan voltan grid input (biasanya 380V atau 220V) kepada voltan input yang diperlukan. Bahagian penerus menukarkan kuasa AC input kepada kuasa DC, manakala bahagian penyongsang menukar semula kuasa DC kepada kuasa AC frekuensi tinggi-. Litar kawalan laluan dan isyarat kawalan proses untuk mengawal output pemacu.
Fungsi utama VFD termasuk kawalan motor-kelajuan pembolehubah, peraturan kuasa dan perlindungan terhadap voltan lampau dan beban lampau sesalur. Dengan melaraskan kekerapan keluaran dan voltan VFD, kawalan motor yang boleh dipercayai dan tepat di bawah beban yang berbeza-beza boleh dicapai, sambil turut melaksanakan pelbagai strategi kawalan motor seperti kawalan zon, kawalan vektor dan kawalan gelung-terbuka.
Disebabkan kelebihan operasi yang stabil, peningkatan prestasi yang ketara dan penjimatan tenaga, pemacu frekuensi boleh ubah digunakan secara meluas dalam pelbagai proses dan bidang pengeluaran, seperti kawalan pam, sistem pengudaraan, sistem penyejukan, pengeluaran kilang dan robotik.
Prinsip Kerja Pemacu Frekuensi Boleh Ubah
Pemacu frekuensi boleh ubah ialah peranti elektrik yang digunakan untuk mengawal kelajuan operasi motor AC. Prinsip kerja asasnya adalah seperti berikut:
Penyongsang menukar kuasa DC kepada kuasa AC dan melaraskan kelajuan operasi dan tork motor dengan mengawal parameter seperti voltan, kekerapan dan fasa. Proses operasi khusus boleh dibahagikan secara meluas kepada langkah-langkah berikut:
1. Pembetulan: Inverter menggunakan litar penerus untuk menukar kuasa AC daripada bekalan utama kepada kuasa DC.
2. Penapisan: Litar penapisan memastikan kuasa DC dihantar dengan lancar ke litar penyongsang, menghalang-bunyi nadi frekuensi tinggi daripada arus daripada mencemarkan bekalan kuasa.
3. Penyongsangan: Litar penyongsang menukarkan kuasa DC kepada kuasa AC yang diperlukan.
4. Kawalan Output: Dengan mengawal voltan, kekerapan dan fasa keluaran litar penyongsang, VFD melaraskan keadaan operasi motor untuk mencapai kawalan kelajuan tanpa langkah motor.
5. Fungsi Perlindungan: Penyongsang juga mempunyai pelbagai fungsi perlindungan, seperti perlindungan arus lebih, beban lampau, voltan lampau dan voltan terkurang, memastikan operasi yang selamat dan stabil bagi kedua-dua motor dan penyongsang.
Secara ringkasnya, penyongsang melaraskan keadaan operasi motor dengan mengawal parameter seperti frekuensi dan voltan AC, membolehkan kawalan kelajuan tanpa langkah untuk memenuhi keperluan kawalan motor bagi pelbagai aplikasi.
Struktur Litar Utama Pemacu Frekuensi Boleh Ubah
Struktur litar utama pemacu frekuensi berubah-ubah terutamanya terdiri daripada litar penerus, kapasitor perantaraan, litar penyongsang dan litar penapis keluaran. Secara khusus, ia terdiri daripada komponen berikut:
1. Litar Penerus: Litar penerus pemacu frekuensi berubah-ubah terutamanya terdiri daripada jambatan penerus dan kapasitor DC. Dengan menambahkan jambatan penerus dan penapis DC ke terminal input AC asal, voltan AC ditukar kepada voltan DC.
2. Kapasitor Perantaraan: Kapasitor perantaraan digunakan terutamanya untuk memastikan voltan DC penyongsang yang licin dan stabil, sementara juga berfungsi sebagai penapis keluaran.
3. Litar Penyongsang: Litar penyongsang termasuk pelbagai topologi, seperti konfigurasi separuh-jambatan dan-penuh, untuk menukar voltan DC kepada voltan AC. Ia menggunakan kawalan PWM untuk mengeluarkan voltan AC dengan hampir-bentuk gelombang sinus, dengan itu mencapai kawalan kelajuan.
4. Litar Penapis Output: Litar penapis output terutamanya terdiri daripada dua jenis: Penapis jenis L-dan penapis jenis LC-. Ini digunakan untuk menapis bunyi frekuensi tinggi-yang dijana oleh litar penyongsang, dengan itu menghasilkan voltan DC sinusoidal licin pada terminal output.
Ringkasnya, struktur litar utama pemacu frekuensi boleh ubah (VFD) memerlukan pemilihan komponen yang sesuai berdasarkan keperluan aplikasi sebenar, termasuk peranti aktif (seperti IGBT dan MOSFET) dan peranti pasif (seperti kapasitor dan induktor), untuk mencapai kawalan kelajuan tanpa langkah bagi motor.
Struktur Litar Kawalan Pemacu Frekuensi Boleh Ubah
Struktur litar kawalan pemacu frekuensi berubah terutamanya dibahagikan kepada komponen berikut: antara muka persisian, unit pemprosesan isyarat input, unit pemprosesan pusat, unit kawalan isyarat output dan unit bekalan kuasa.
1. Antara Muka Periferi: Ini termasuk antara muka sambungan untuk isyarat input dan output, digunakan untuk komunikasi dan interaksi dengan peranti luaran.
2. Unit Pemprosesan Isyarat Input: Unit ini memproses dan menukar pelbagai isyarat input. Ia menerima pelbagai jenis isyarat input, seperti isyarat analog atau digital, dan menukarkannya kepada isyarat kawalan standard untuk output kepada unit pemprosesan pusat, dengan itu membolehkan pengenalpastian dan pemprosesan isyarat kawalan.
3. Unit Pemprosesan Pusat: Ini adalah komponen teras penyongsang, bertanggungjawab untuk mengira dan mengawal frekuensi dan voltan keluaran motor, serta mengawal operasi komponen keluaran seperti penyongsang IGBT. Unit pemprosesan pusat biasanya mengandungi satu atau lebih CPU dan memori dalaman untuk menyimpan set parameter dan atur cara kawalan.
4. Unit Kawalan Isyarat Output: Unit ini mengawal operasi komponen output. Dengan mengawal komponen output seperti IGBT, ia mengawal frekuensi dan voltan keluaran motor, seterusnya mengawal kelajuan dan tork motor.
5. Unit Bekalan Kuasa: Unit ini menyediakan bekalan kuasa yang stabil dan menggunakan komponen seperti penapis untuk menapis dan melancarkan riak frekuensi tinggi-dalam output motor, memastikan kestabilan dan kebolehpercayaan sistem.
Ringkasnya, struktur litar kawalan pemacu frekuensi boleh ubah terdiri daripada berbilang modul, setiap satu melaksanakan fungsi tertentu. Modul ini berfungsi secara bersama untuk mencapai fungsi kawalan pemacu secara kolektif.