Kita semua tahu bahwa konverter frekuensi terlibat dalam pekerjaan listrik harus menguasai teknologi, penggunaan konverter frekuensi untuk mengontrol motor adalah metode kontrol listrik yang lebih umum; Beberapa juga mengharuskan yang harus digunakan dengan terampil. Hari ini, saya akan mengatur dan merangkum poin pengetahuan yang relevan dengan pengetahuan, konten atau pengulangan yang dangkal, yang bertujuan untuk berbagi dengan Anda hubungan yang luar biasa antara konverter frekuensi dan motor.
Pertama -tama, mengapa menggunakan inverter untuk mengontrol motor?
Mari kita mulai dengan pemahaman singkat tentang kedua perangkat ini.
Motor adalah beban induktif, yang menghambat perubahan arus dan menghasilkan perubahan besar dalam arus selama startup.
Konverter frekuensi, adalah penggunaan perangkat semikonduktor daya dan mematikan aksi catu daya frekuensi daya akan dikonversi ke frekuensi lain perangkat kontrol energi listrik. Ini terutama terdiri dari dua bagian sirkuit, satu adalah sirkuit utama (modul penyearah, kapasitor elektrolitik dan modul inverter), dan yang lainnya adalah sirkuit kontrol (mengganti papan catu daya, papan sirkuit kontrol).
Untuk mengurangi arus awal motor, terutama untuk motor dengan daya yang lebih tinggi, semakin tinggi daya, semakin tinggi arus awal, arus awal yang berlebihan akan membawa beban yang lebih besar ke jaringan catu daya dan jaringan distribusi, dan konverter frekuensi Dapat menyelesaikan masalah start-up ini, memungkinkan motor untuk memulai dengan lancar tanpa menyebabkan arus awal yang berlebihan.
Fungsi lain menggunakan konverter frekuensi adalah untuk mengatur kecepatan motor, banyak kesempatan perlu mengontrol kecepatan motor untuk mendapatkan produktivitas yang lebih baik, dan kontrol kecepatan konverter frekuensi telah menjadi sorotan terbesar, konverter frekuensi dengan mengubah frekuensi dari catu daya untuk mencapai tujuan mengendalikan kecepatan motor.
Apa metode kontrol konverter frekuensi?
Lima cara kontrol motor inverter yang paling umum digunakan adalah sebagai berikut:
Tegangan output inverter umum voltage rendah adalah 380-650 v, daya output adalah 0. 75-400 kW, frekuensi kerja adalah 0-400 Hz, dan sirkuit utamanya semuanya mengadopsi AC Sirkuit -DC-AC. Mode kontrolnya telah melalui empat generasi berikut.
1U/f=C Mode Kontrol Modulasi Lebar Sinusoidal (SPWM)
Ditandai oleh struktur sirkuit kontrol sederhana, biaya yang lebih rendah, karakteristik mekanis dari kekerasan juga lebih baik untuk memenuhi transmisi umum persyaratan kecepatan lancar, telah banyak digunakan di berbagai bidang industri.
Namun, metode kontrol ini pada frekuensi rendah, karena tegangan output yang lebih rendah, torsi oleh penurunan tegangan resistansi stator lebih signifikan, sehingga torsi maksimum output berkurang.
Selain itu, karakteristik mekanisnya tidak sekeras motor DC, kapasitas torsi dinamis dan kinerja kecepatan statis tidak memuaskan, dan kinerja sistem tidak tinggi, kurva kontrol akan berubah dengan beban, respons torsi lambat, Pemanfaatan torsi motor tidak tinggi, kecepatan rendah karena resistansi stator dan adanya efek deadband inverter dan degradasi kinerja, kerusakan stabilitas, dan sebagainya. Oleh karena itu, regulasi kecepatan konversi frekuensi kontrol vektor telah dipelajari.
Metode Kontrol Vektor Ruang Tegangan (SVPWM)
Ini didasarkan pada premis efek generasi keseluruhan bentuk gelombang tiga fase, untuk memperkirakan lintasan medan magnet berputar bundar ideal dari celah udara motor untuk tujuan menghasilkan bentuk gelombang termodulasi tiga fase pada satu waktu, dan mengontrol dalam Jalan pendekatan poligon bagian dalam lingkaran.
Telah ditingkatkan setelah penggunaan praktis, yaitu, kompensasi frekuensi diperkenalkan, yang dapat menghilangkan kesalahan kontrol kecepatan; Amplitudo rantai magnetik diperkirakan dengan umpan balik, yang menghilangkan pengaruh resistansi stator pada kecepatan rendah; dan tegangan dan arus keluaran diliputi tertutup untuk meningkatkan akurasi dan stabilitas dinamika. Namun, sirkuit kontrol memiliki lebih banyak tautan dan tidak memperkenalkan regulasi torsi, sehingga kinerja sistem tidak ditingkatkan secara fundamental.
Metode Vector Control (VC)
Praktik kontrol frekuensi kontrol vektor adalah untuk mengonversi arus stator IA, IB, IC, dari motor asinkron dalam sistem koordinat tiga fase ke dalam arus AC IA1IB1 dalam sistem koordinat stasioner dua fase melalui tiga fase-dua- transformasi fase, dan kemudian melalui transformasi putar sesuai dengan orientasi medan magnet rotor, yang setara dengan sistem koordinat berputar sinkron ke dalam arus DC IM1, It1 (IM1 sama dengan (IM1 setara dengan arus eksitasi motor DC; IT1 setara dengan arus jangkar yang sebanding dengan torsi), dan kemudian meniru metode kontrol motor DC untuk mendapatkan jumlah kontrol DC motor, dan menyadari kontrol motor asinkron setelah transformasi koordinat terbalik yang sesuai.
Intinya, motor AC setara dengan motor DC, dan dua komponen kecepatan dan medan magnet dikendalikan secara independen. Dengan mengendalikan rantai magnetik rotor, dan kemudian menguraikan arus stator untuk mendapatkan torsi dan komponen medan magnet, melalui transformasi koordinat, untuk mewujudkan kontrol ortogonal atau dipisahkan. Metode kontrol vektor yang diusulkan adalah signifikansi pembuatan zaman. Namun, dalam aplikasi praktis, karena rantai magnetik rotor sulit untuk diamati secara akurat, karakteristik sistem sangat dipengaruhi oleh parameter motor, dan transformasi rotasi vektor yang digunakan dalam proses kontrol motor DC yang setara lebih rumit, membuatnya Sulit untuk efek kontrol aktual untuk mencapai hasil analisis ideal.
Metode Kontrol Torsi Langsung (DTC)
Pada tahun 1985, Prof. Depenbrock dari Universitas Ruhr di Jerman pertama kali mengusulkan teknologi konversi frekuensi kontrol torsi langsung. Teknologi ini sebagian besar telah memecahkan kekurangan kontrol vektor di atas, dan telah dikembangkan dengan cepat dengan ide -ide kontrol baru, struktur sistem yang ringkas dan jelas, dan kinerja dinamis dan statis yang sangat baik.
Saat ini, teknologi ini telah berhasil diterapkan pada drive AC daya tinggi untuk traksi lokomotif listrik. Kontrol torsi langsung menganalisis model matematika motor AC langsung dalam sistem koordinat stator untuk mengontrol rantai magnetik dan torsi motor. Tidak perlu menyamakan motor AC dengan motor DC, sehingga menghilangkan banyak perhitungan kompleks dalam transformasi rotasi vektor; Tidak perlu meniru kontrol motor DC, juga tidak perlu menyederhanakan model matematika motor AC untuk decoupling.
Metode kontrol matriks AC-AC
Inverter VVVF, inverter kontrol vektor, dan inverter kontrol torsi langsung adalah semua jenis inverter AC-DC-AC. Kerugian umum mereka adalah faktor daya input rendah, arus harmonik tinggi, kebutuhan akan kapasitor penyimpanan energi besar di sirkuit DC, dan energi regeneratif tidak dapat diumpankan kembali ke jaringan, yaitu operasi empat kuadran tidak dimungkinkan.
Karena alasan ini, inverter AC-AC Matrix muncul. Ketika inverter matriks AC-AC menghilangkan tautan DC menengah, sehingga menghilangkan ukuran besar, kapasitor elektrolitik mahal. Ini dapat mewujudkan faktor daya L, arus input adalah sinusoidal dan dapat beroperasi di empat kuadran, kepadatan daya sistem ini besar. Teknologi ini belum matang, tetapi masih menarik banyak sarjana untuk dipelajari secara mendalam. Esensinya bukan untuk secara tidak langsung mengendalikan arus, rantai magnetik dan jumlah lainnya, tetapi untuk mewujudkan torsi secara langsung sebagai kuantitas yang dikendalikan.
Metode spesifiknya adalah:
Mengontrol rantai magnetik stator memperkenalkan pengamat rantai magnetik stator untuk mewujudkan metode tanpa sensor kecepatan;
Automatic Identification (ID) bergantung pada model matematika motor yang akurat untuk secara otomatis mengidentifikasi parameter motor;
Hitung nilai aktual yang sesuai dengan impedansi stator, induktansi timbal balik, faktor saturasi magnetik, inersia, dll. Hitung torsi aktual, rantai magnetik stator, kecepatan rotor untuk kontrol waktu nyata;
Realisasi kontrol band-band menghasilkan sinyal PWM sesuai dengan kontrol band-band rantai magnetik dan torsi untuk mengontrol keadaan switching inverter.
Matrix AC-AC Inverter memiliki respons torsi 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 mengontrol motor dengan konverter frekuensi? Bagaimana mereka terhubung?
Kabel Kontrol Konverter Frekuensi Pengkabelan motor relatif sederhana, dengan kabel kontaktor hampir sama, tiga daya listrik ke saluran, dan kemudian keluar dari saluran ke motor, tetapi salah satu pengaturan pada tersebut, kontrol dari Konverter frekuensi lebih dari sekadar cara yang berbeda.
Pertama -tama, mari kita lihat terminal inverter, meskipun merek lebih, kabelnya juga berbeda, tetapi sebagian besar terminal inverter tidak terlalu banyak. Umumnya dibagi menjadi input switching positif dan negatif, digunakan untuk mengontrol motor lebih dari awal positif dan negatif. Terminal umpan balik, digunakan untuk umpan balik status berjalan motor, termasuk frekuensi berjalan, kecepatan, status kesalahan dan sebagainya. Kontrol pengaturan kecepatan, beberapa konverter frekuensi digunakan potensiometer, beberapa secara langsung menggunakan kunci, tidak dapat diakses.
Melalui kabel fisik untuk mengontrol jalan, ada cara lain adalah pergi ke jaringan komunikasi, banyak konverter frekuensi sekarang mendukung kontrol komunikasi, Anda dapat mengontrol motor melalui jalur komunikasi untuk memulai dan berhenti, maju dan mundur, menyesuaikan Kecepatan, dll., Pada saat yang sama, informasi umpan balik juga ditransmisikan melalui komunikasi.
Apa yang terjadi pada torsi output ketika kecepatan rotasi (frekuensi) motor diubah?
Torsi awal dan torsi maksimum drive inverter kurang dari drive langsung dengan catu daya frekuensi industri.
Motor memiliki guncangan awal dan akselerasi yang besar ketika ditenagai oleh catu daya frekuensi industri, tetapi guncangan ini lebih lemah ketika ditenagai oleh inverter. Mulai langsung dari frekuensi industri menghasilkan arus awal yang besar. Saat menggunakan konverter frekuensi, tegangan output dan frekuensi konverter frekuensi secara bertahap ditambahkan ke motor, sehingga motor mulai arus dan dampak lebih kecil.
Biasanya, torsi yang dihasilkan oleh motor berkurang dengan frekuensi (pengurangan kecepatan). Data aktual untuk pengurangan diberikan dalam beberapa manual inverter untuk ilustrasi.
Dengan menggunakan inverter dengan kontrol vektor fluks, kurangnya torsi pada kecepatan motor rendah akan ditingkatkan, dan motor akan menghasilkan torsi yang cukup bahkan di zona kecepatan rendah.
Ketika konverter frekuensi dikontrol kecepatan ke frekuensi yang lebih besar dari 50 Hz, torsi output motor akan berkurang.
Biasanya motor dirancang dan diproduksi untuk tegangan 50 jam, dan torsi pengenalnya juga diberikan dalam kisaran tegangan ini. Oleh karena itu regulasi kecepatan di bawah frekuensi pengenal disebut regulasi kecepatan torsi konstan. (T=te, hlm<=Pe)
Ketika frekuensi output inverter lebih besar dari frekuensi 50Hz, torsi yang dihasilkan oleh motor harus berkurang dalam hubungan linier berbanding terbalik dengan frekuensi.
Ketika motor dioperasikan pada kecepatan yang lebih besar dari frekuensi 50Hz, ukuran beban motor harus dipertimbangkan untuk mencegah kurangnya torsi output motor.
Misalnya, torsi yang diproduksi oleh motor pada 100 Hz dikurangi menjadi sekitar 1/2 torsi yang diproduksi pada 50 Hz.
Oleh karena itu, kontrol kecepatan di atas frekuensi pengenal disebut kontrol kecepatan daya konstan. (P=ue*yaitu)
Penerapan Konverter Frekuensi di atas 50Hz
Seperti yang Anda ketahui, untuk motor tertentu, tegangan pengenal dan arus pengenalnya konstan.
Misalnya, nilai inverter dan pengenal motor adalah: 15kW/380V/30a, motor dapat bekerja di atas 50Hz.
Saat kecepatan 50Hz, tegangan output inverter adalah 380V, arusnya adalah 30A, pada saat ini, jika Anda meningkatkan frekuensi output menjadi 60Hz, tegangan output maksimum dan arus inverter hanya bisa 380V/30A, itu jelas bahwa daya output tetap tidak berubah, jadi kami menyebutnya kontrol kecepatan daya yang konstan.
Apa situasi torsi saat ini?
Karena p=wt (w; kecepatan sudut, t: torsi), karena p tidak berubah, W meningkat, sehingga torsi akan dikurangi.
Kami juga dapat melihatnya dengan cara lain:
Tegangan stator motor u=e + i * r (i adalah arus, r adalah resistansi elektronik, E adalah potensi yang diinduksi)
Dapat dilihat bahwa ketika Anda dan saya konstan, E juga konstan.
And E=k*f*X (k: constant; f: frequency; X: magnetic flux), so when f from 50 -->60Hz, x akan dikurangi sesuai
Untuk motor t=k*i*x (k: constant; i: arus; x: fluks), sehingga torsi t akan berkurang 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 -->torsi maksimum konstan)
Kesimpulan: Torsi output motor berkurang ketika frekuensi output inverter meningkat dari 50Hz atau lebih.
Faktor -faktor lain yang terkait dengan torsi output
Pembuatan panas dan kemampuan disipasi panas menentukan kemampuan output saat ini dari inverter, sehingga mempengaruhi kemampuan torsi output inverter.
Frekuensi pembawa: arus pengenal yang ditandai oleh inverter umum adalah frekuensi pembawa tertinggi, suhu sekitar tertinggi dapat memastikan nilai output kontinu, mengurangi frekuensi pembawa, arus motor tidak akan terpengaruh. Tetapi pemanasan komponen akan berkurang.
Suhu sekitar: Sama seperti tidak akan meningkatkan nilai arus perlindungan inverter ketika suhu di sekitarnya terdeteksi lebih rendah.
Altitude: Peningkatan ketinggian memiliki efek pada disipasi panas dan kinerja isolasi. Umumnya di bawah 1000m dapat diabaikan, di atas setiap 1000 meter untuk mengurangi kapasitas 5%.