Kita semua tahu bahawa penukar frekuensi terlibat dalam kerja elektrik harus menguasai teknologi, penggunaan penukar kekerapan untuk mengawal motor adalah kaedah kawalan elektrik yang lebih biasa; Ada juga yang memerlukan yang mesti digunakan dengan mahir. Hari ini, saya akan menganjurkan dan meringkaskan mata pengetahuan yang relevan dengan pengetahuan, kandungan atau pengulangan yang cetek, yang bertujuan untuk berkongsi dengan anda hubungan yang indah antara penukar kekerapan dan motor.
Pertama sekali, mengapa menggunakan penyongsang untuk mengawal motor?
Mari kita mulakan dengan pemahaman ringkas mengenai kedua -dua peranti ini.
Motor adalah beban induktif, yang menghalang perubahan arus dan menghasilkan perubahan besar semasa semasa semasa.
Penukar kekerapan, adalah penggunaan peranti semikonduktor kuasa pada dan mematikan tindakan kekerapan kuasa bekalan kuasa akan ditukar kepada kekerapan peranti kawalan tenaga elektrik yang lain. Ia terutamanya terdiri daripada dua bahagian litar, satu adalah litar utama (modul penerus, kapasitor elektrolitik dan modul penyongsang), dan yang lain adalah litar kawalan (Papan Bekalan Kuasa Switching, Lembaga Litar Kawalan).
Untuk mengurangkan arus permulaan motor, terutamanya untuk motor dengan kuasa yang lebih tinggi, semakin tinggi kuasa, semakin tinggi arus permulaan, arus permulaan yang berlebihan akan membawa beban yang lebih besar kepada bekalan kuasa dan rangkaian pengedaran, dan penukar frekuensi Boleh menyelesaikan masalah permulaan ini, yang membolehkan motor bermula dengan lancar tanpa menyebabkan arus permulaan yang berlebihan.
Satu lagi fungsi menggunakan penukar frekuensi adalah untuk mengawal kelajuan motor, banyak kesempatan perlu mengawal kelajuan motor untuk mendapatkan produktiviti yang lebih baik, dan kawalan kelajuan penukar kekerapan telah menjadi sorotan terbesar, penukar kekerapan dengan mengubah kekerapan bekalan kuasa untuk mencapai tujuan mengawal kelajuan motor.
Apakah kaedah kawalan penukar kekerapan?
Lima cara yang paling biasa digunakan dalam kawalan motor penyongsang adalah seperti berikut:
Voltan output inverter umum-voltan voltan rendah adalah 380-650 v, kuasa output adalah 0. 75-400 kw, kekerapan kerja adalah 0-400 hz, dan litar utamanya semua mengadopsi ac -DC-ACCUIT. Mod kawalannya telah melalui empat generasi berikut.
1u/f=c modulasi lebar nadi sinusoidal (SPWM) mod kawalan
Dikenakan oleh struktur litar kawalan mudah, kos yang lebih rendah, ciri -ciri mekanikal kekerasan juga lebih baik untuk memenuhi penghantaran umum keperluan kelajuan lancar, telah digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang industri.
Walau bagaimanapun, kaedah kawalan ini pada frekuensi rendah, disebabkan oleh voltan keluaran yang lebih rendah, tork oleh penurunan voltan rintangan stator lebih penting, supaya tork maksimum output dikurangkan.
Di samping itu, ciri -ciri mekanikalnya tidak begitu sukar dengan motor DC, kapasiti tork dinamik dan prestasi kelajuan statik tidak memuaskan, dan prestasi sistem tidak tinggi, lengkung kawalan akan berubah dengan beban, tindak balas tork adalah lambat, Penggunaan tork motor tidak tinggi, kelajuan rendah disebabkan oleh rintangan stator dan kewujudan kesan deadband penyongsang dan kemerosotan prestasi, kemerosotan kestabilan, dan sebagainya. Oleh itu, peraturan kelajuan penukaran kekerapan vektor telah dikaji.
Kaedah Kawalan Ruang Voltan (SVPWM)
Ia berdasarkan premis kesan generasi keseluruhan bentuk gelombang tiga fasa, untuk menghampiri trajektori medan magnet berputar bulat yang ideal dari jurang udara motor untuk tujuan menghasilkan bentuk gelombang termodulasi tiga fasa pada satu masa, dan mengawal dalam cara penghampiran poligon dalaman bulatan.
Ia telah diperbaiki selepas penggunaan praktikal, iaitu, pampasan kekerapan diperkenalkan, yang dapat menghapuskan kesilapan kawalan kelajuan; Amplitud rantaian magnet dianggarkan oleh maklum balas, yang menghilangkan pengaruh rintangan stator pada kelajuan rendah; dan voltan output dan arus tertutup untuk meningkatkan ketepatan dan kestabilan dinamik. Walau bagaimanapun, litar kawalan mempunyai lebih banyak pautan dan tidak memperkenalkan peraturan tork, jadi prestasi sistem tidak diperbaiki secara asasnya.
Kaedah Kawalan Vektor (VC)
Amalan kawalan kekerapan kawalan vektor adalah untuk menukar stator semasa IA, IB, IC, motor tak segerak dalam sistem koordinat tiga fasa ke dalam IA1IB1 semasa AC dalam sistem koordinat pegun dua fasa melalui tiga fasa-dua- Transformasi fasa, dan kemudian melalui transformasi berputar mengikut orientasi medan magnet pemutar, yang bersamaan dengan sistem koordinat berputar segerak ke dalam arus DC IM1, IT1 (IM1 adalah sama dengan (IM1 bersamaan dengan arus pengujaan motor DC; IT1 bersamaan dengan arus angker yang berkadar dengan tork), dan kemudian meniru kaedah kawalan motor DC untuk mendapatkan kuantiti kawalan untuk mendapatkan kuantiti kawalan untuk mendapatkan kuantiti kawalan untuk mendapatkan kuantiti kawalan motor DC, dan menyedari kawalan motor tak segerak selepas transformasi koordinat songsang yang sama.
Pada dasarnya, motor AC bersamaan dengan motor DC, dan dua komponen kelajuan dan medan magnet dikawal secara bebas. Dengan mengawal rantaian magnet rotor, dan kemudian menguraikan arus stator untuk mendapatkan tork dan komponen medan magnet, melalui transformasi koordinat, untuk merealisasikan kawalan ortogonal atau decoupled. Kaedah kawalan vektor yang dicadangkan adalah kepentingan pembuatan zaman. Walau bagaimanapun, dalam aplikasi praktikal, disebabkan oleh rantaian magnet rotor adalah sukar untuk diperhatikan dengan tepat, ciri -ciri sistem sangat dipengaruhi oleh parameter motor, dan transformasi putaran vektor yang digunakan dalam proses kawalan motor dc bersamaan lebih rumit, menjadikannya Sukar untuk kesan kawalan sebenar untuk mencapai hasil analisis yang ideal.
Kaedah Kawalan Tork Langsung (DTC)
Pada tahun 1985, Prof. Depenbrock dari Universiti Ruhr di Jerman mula -mula mencadangkan teknologi penukaran kekerapan kawalan tork langsung. Teknologi ini sebahagian besarnya menyelesaikan kekurangan kawalan vektor di atas, dan telah dibangunkan dengan cepat dengan idea -idea kawalan novel, struktur sistem ringkas dan jelas, dan prestasi dinamik dan statik yang sangat baik.
Pada masa ini, teknologi ini telah berjaya digunakan untuk pemacu AC berkuasa tinggi untuk daya tarikan lokomotif elektrik. Kawalan tork langsung menganalisis model matematik motor AC secara langsung dalam sistem koordinat stator untuk mengawal rantai magnet dan tork motor. Ia tidak perlu menyamakan motor AC ke motor DC, dengan itu menghapuskan banyak pengiraan kompleks dalam transformasi putaran vektor; Ia tidak perlu meniru kawalan motor DC, dan tidak perlu memudahkan model matematik motor AC untuk decoupling.
Kaedah Kawalan AC-AC Matrix
Inverter VVVF, penyongsang kawalan vektor, dan penyongsang kawalan tork langsung adalah semua jenis penyongsang AC-DC-AC. Kelemahan biasa mereka adalah faktor kuasa input yang rendah, arus harmonik yang tinggi, keperluan untuk kapasitor penyimpanan tenaga yang besar dalam litar DC, dan tenaga regeneratif tidak boleh diberi makan kembali ke grid, iaitu, operasi empat kuadrat tidak mungkin.
Atas sebab ini, penyongsang matriks AC-AC muncul. Oleh kerana penyongsang matriks AC-AC menghilangkan pautan DC pertengahan, dengan itu menghapuskan saiz besar, kapasitor elektrolitik mahal. Ia dapat menyedari faktor kuasa L, arus input adalah sinusoidal dan boleh beroperasi dalam empat kuadran, ketumpatan kuasa sistem adalah besar. Teknologi ini belum matang, tetapi masih menarik banyak ulama untuk belajar secara mendalam. Intinya bukan untuk secara tidak langsung mengawal rantaian semasa, magnet dan kuantiti lain, tetapi untuk merealisasikan tork secara langsung sebagai kuantiti terkawal.
Kaedah khusus ialah:
Mengawal rantaian magnet stator memperkenalkan pemerhati rantaian magnet stator untuk merealisasikan kaedah kurang sensor kelajuan;
Pengenalpastian automatik (ID) bergantung kepada model matematik yang tepat motor untuk mengenal pasti parameter motor secara automatik;
Kirakan nilai sebenar yang sepadan dengan impedans stator, induktansi bersama, faktor ketepuan magnet, inersia, dan lain-lain. Kirakan tork sebenar, rantaian magnet stator, kelajuan rotor untuk kawalan masa nyata;
Realisasi kawalan band band menghasilkan isyarat PWM mengikut kawalan band-band rantaian magnet dan tork untuk mengawal keadaan pensuisan penyongsang.
Inverter Matrix AC-AC mempunyai tindak balas tork yang cepat (<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.
Bagaimana cara mengawal motor dengan penukar kekerapan? Bagaimana mereka berwayar?
Kawalan Konvensyen Konvensyen Konvensyen Motor agak mudah, dengan pendawa Penukar kekerapan adalah lebih daripada cara yang berbeza.
Pertama sekali, mari kita lihat terminal penyongsang, walaupun jenama lebih, pendawaian juga berbeza, tetapi kebanyakan terminal penyongsang tidak terlalu banyak. Secara umumnya dibahagikan kepada input beralih positif dan negatif, digunakan untuk mengawal motor lebih daripada permulaan positif dan negatif. Terminal maklum balas, digunakan untuk memberi maklum balas status berjalan motor, termasuk frekuensi berjalan, kelajuan, status kesalahan dan sebagainya. Kawalan tetapan kelajuan, beberapa penukar frekuensi digunakan potentiometer, beberapa secara langsung menggunakan kunci, tidak dapat diakses.
Melalui pendawaian fizikal untuk mengawal cara, ada cara lain adalah pergi ke rangkaian komunikasi, banyak penukar frekuensi kini menyokong kawalan komunikasi, anda dapat mengawal motor melalui garis komunikasi untuk memulakan dan menghentikan, ke hadapan dan terbalik, menyesuaikan Kelajuan, dan lain -lain, pada masa yang sama, maklumat maklum balas juga dihantar melalui komunikasi.
Apa yang berlaku kepada tork output apabila kelajuan putaran (kekerapan) motor diubah?
Tork permulaan dan tork maksimum pemacu inverter kurang daripada pemacu langsung dengan bekalan kuasa frekuensi perindustrian.
Motor mempunyai kejutan permulaan dan percepatan yang besar apabila dikuasakan oleh bekalan kuasa frekuensi industri, tetapi kejutan ini lebih lemah apabila dikuasakan oleh penyongsang. Langsung bermula pada kekerapan perindustrian menghasilkan arus permulaan yang besar. Apabila menggunakan penukar frekuensi, voltan output dan kekerapan penukar frekuensi secara beransur -ansur ditambah ke motor, jadi motor memulakan arus dan kesannya lebih kecil.
Biasanya, tork yang dihasilkan oleh motor berkurangan dengan kekerapan (pengurangan kelajuan). Data sebenar untuk pengurangan diberikan dalam beberapa manual penyongsang untuk ilustrasi.
Dengan menggunakan penyongsang dengan kawalan vektor fluks, kekurangan tork pada kelajuan motor rendah akan ditingkatkan, dan motor akan menghasilkan tork yang mencukupi walaupun di zon kelajuan rendah.
Apabila penukar frekuensi dikawal laju ke kekerapan yang lebih besar daripada 50 Hz, tork output motor akan dikurangkan.
Biasanya motor direka dan dihasilkan untuk voltan 50Hz, dan tork mereka juga diberikan dalam julat voltan ini. Oleh itu, peraturan kelajuan di bawah kekerapan yang dinilai dipanggil peraturan kelajuan tork yang berterusan. (T=te, p<=Pe)
Apabila kekerapan output penyongsang adalah lebih besar daripada kekerapan 50Hz, tork yang dihasilkan oleh motor harus berkurangan dalam hubungan linear berkadar songsang dengan kekerapan.
Apabila motor dikendalikan pada kelajuan yang lebih besar daripada kekerapan 50Hz, saiz beban motor mesti diberi pertimbangan untuk mengelakkan kekurangan tork output motor.
Sebagai contoh, tork yang dihasilkan oleh motor pada 100 Hz dikurangkan kepada kira -kira 1/2 tork yang dihasilkan pada 50 Hz.
Oleh itu, kawalan kelajuan di atas kekerapan yang dinilai dipanggil kawalan kelajuan kuasa malar. (P=ue*iaitu)
Permohonan penukar kekerapan melebihi 50hz
Seperti yang anda ketahui, untuk motor tertentu, voltan yang dinilai dan arus dinilai adalah malar.
Sebagai contoh, nilai inverter dan motor adalah: 15kW/380V/30A, motor boleh berfungsi di atas 50Hz.
Apabila kelajuan 50Hz, voltan output penyongsang adalah 380V, arus adalah 30A, pada masa ini, jika anda meningkatkan kekerapan output hingga 60Hz, voltan output maksimum dan arus penyongsang hanya boleh menjadi 380V/30A, ia adalah jelas bahawa kuasa output tetap tidak berubah, jadi kami menyebutnya kawalan kelajuan kuasa yang berterusan.
Apakah keadaan tork pada masa ini?
Kerana p=wt (w; halaju sudut, t: tork), kerana p tidak berubah, w meningkat, jadi tork akan dikurangkan dengan sewajarnya.
Kita juga boleh melihatnya dengan cara lain:
Voltan stator motor u=e + i * r (i adalah arus, r adalah rintangan elektronik, e adalah potensi yang diinduksi)
Ia dapat dilihat bahawa apabila anda dan saya tetap, e juga tetap.
And E=k*f*X (k: constant; f: frequency; X: magnetic flux), so when f from 50 -->60Hz, x akan dikurangkan dengan sewajarnya
Untuk motor t=k*i*x (k: constant; i: current; x: fluks), jadi tork t akan berkurangan dengan fluks 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 -->tork maksimum malar)
Kesimpulan: Tork output motor berkurangan apabila kekerapan output penyongsang meningkat dari 50Hz atau lebih.
Faktor lain yang berkaitan dengan tork output
Penjanaan haba dan keupayaan pelesapan haba menentukan keupayaan semasa output penyongsang, sehingga mempengaruhi keupayaan tork output penyongsang.
Kekerapan pembawa: Arus yang diberi nilai yang ditandakan oleh penyongsang umum adalah kekerapan pembawa tertinggi, suhu ambien tertinggi dapat memastikan nilai output berterusan, mengurangkan kekerapan pembawa, arus motor tidak akan terjejas. Tetapi pemanasan komponen akan dikurangkan.
Suhu ambien: Sama seperti ia tidak akan meningkatkan nilai semasa perlindungan penyongsang apabila suhu sekitarnya dikesan lebih rendah.
Ketinggian: Ketinggian yang meningkat mempunyai kesan ke atas pelesapan haba dan prestasi penebat. Umumnya di bawah 1000m boleh diabaikan, di atas setiap 1000 meter untuk mengurangkan kapasiti 5% boleh.