Важно знать работу частотно-регулируемых приводов или частотно-регулируемых приводов (ЧРП), поскольку они широко используются в приложениях с приводом от электродвигателей переменного тока, например частотно-регулируемый привод для управления двигателем , в силу их широкого разнообразия характеристик.
Частотно-регулируемые приводы
По сравнению с обычными моторными приводами, частотно-регулируемый привод имеет более широкие функциональные и рабочие возможности. В дополнение к регулируемому регулированию скорости частотно-регулируемые приводы обеспечивают защиту по фазе, пониженному и повышенному напряжению. Опции программного обеспечения и интерфейса VFD позволяют пользователю управлять двигателями на желаемых уровнях.
Что такое частотно-регулируемый привод (VFD)
Скорость двигателя переменного тока регулируется двумя способами - путем управления напряжением или частотой. Регулирование частоты дает лучший контроль благодаря постоянной плотности потока, чем регулирование напряжения. Именно здесь вступает в игру работа VFD. Это устройство преобразования энергии, которое преобразует фиксированное напряжение, фиксированную частоту входной мощности в переменное напряжение, выходную переменную частоту для управления асинхронными двигателями переменного тока.
Он состоит из силовых электронных устройств (таких как IGBT, MOSFET), высокоскоростного центрального блока управления (например, микропроцессора, DSP) и дополнительных датчиков в зависимости от используемого приложения.
Большинство промышленных приложений требуют переменной скорости в условиях пиковой нагрузки и постоянной скорости в нормальных условиях эксплуатации. Работа частотно-регулируемых приводов с обратной связью поддерживает скорость двигателя на постоянном уровне даже в случае сбоев на входе и нагрузке.
Работа частотно-регулируемых приводов
Двумя основными характеристиками частотно-регулируемого привода являются регулируемая скорость и возможность плавного пуска / останова. Эти две функции делают ЧРП мощным контроллером для управления двигателями переменного тока. ЧРП состоит в основном из четырех секций: выпрямителя, промежуточного звена постоянного тока, инвертора и цепи управления.
Работа частотно-регулируемых приводов
Выпрямитель:
Это первая ступень частотно-регулируемого привода. Он преобразует мощность переменного тока, подаваемую из сети, в мощность постоянного тока. Эта секция может быть однонаправленной или двунаправленной в зависимости от используемого приложения, например, четырехквадрантной работы двигателя. В нем используются диоды, тиристоры, транзисторы и другие электронные переключающие устройства.
Если он использует диоды, преобразованная мощность постоянного тока является неконтролируемым выходом при использовании SCR, выходная мощность постоянного тока изменяется с помощью управления затвором. Для трехфазного преобразования требуется минимум шесть диодов, поэтому выпрямительный блок считается шестиимпульсным преобразователем.
Шина постоянного тока:
Электропитание постоянного тока от выпрямительной секции подается в промежуточный контур. Эта секция состоит из конденсаторов и катушек индуктивности для сглаживания пульсаций и хранения постоянного тока. Основная функция звена постоянного тока - прием, хранение и передача энергии постоянного тока.
Инвертор:
Эта секция состоит из электронных переключателей, таких как транзисторы, тиристоры, IGBT и т. Д. Он получает питание постоянного тока от звена постоянного тока и преобразует его в переменный ток, который подается на двигатель. Оно использует методы модуляции подобно широтно-импульсная модуляция для изменения выходной частоты для управления скоростью асинхронного двигателя.
Схема управления:
Он состоит из микропроцессорного блока и выполняет различные функции, такие как управление, конфигурирование настроек привода, условия отказа и протоколы связи . Он получает сигнал обратной связи от двигателя в качестве текущего задания скорости и, соответственно, регулирует отношение напряжения к частоте для управления скоростью двигателя.
Приложение для реализации ЧРП
Приложение для реализации ЧРП
VFD также может быть реализован схемой микроконтроллера, которая приведена ниже. Как и ЧРП, он также состоит из секции выпрямителя, фильтрации и инвертора. Здесь секция инвертора получает запускающие импульсы от запрограммированного микроконтроллера, чтобы подавать переменное напряжение и частоту на нагрузку. Этот проект называется однофазным. к трехфазному преобразователю использование SVPWM для управления напряжением и частотой переменного тока на нагрузке
Применение ЧРП
Применение VFD управление скоростью двигателя переменного тока с помощью циклоконвертеров .
Питание от сети подается на схему выпрямителя, которая преобразует фиксированный переменный ток в фиксированный постоянный ток. Преобразователи с тремя ветвями состоят из двух диодов, соединенных параллельно для каждой фазы, так что один из диодов проводит, когда конкретная фаза сравнительно более положительная или отрицательная.
Применение ЧРП
Импульсное напряжение постоянного тока, генерируемое выпрямителем, подается на цепь постоянного тока. Этот промежуточный контур состоит из катушек индуктивности и конденсаторов. Он фильтрует импульсный постоянный ток за счет уменьшения содержания пульсаций и обеспечивает постоянный уровень мощности постоянного тока.
Чтобы обеспечить двигателю переменное напряжение и переменную частоту, мощность постоянного тока из промежуточного контура должна быть преобразована инвертором в переменный переменный ток. Инвертор состоит из IGBT в качестве переключающих устройств, которые управляются методом ШИМ.
Как и в схеме выпрямителя, переключатели инвертора также относятся к двум группам: положительным и отрицательным. IGBT положительной стороны отвечает за положительный импульс, а отрицательная сторона IGBT - за отрицательный импульс на выходе инвертора. Таким образом, полученный выход представляет собой переменный ток, который подается на двигатель.
Изменение периода переключения позволяет одновременно регулировать напряжение и частоту в инверторе. Современный частотно-регулируемый привод использует новейшие методы управления, такие как скалярное, векторное и прямое управление крутящим моментом, для управления переключателями инвертора при достижении переменной мощности.
Формы выходных сигналов ЧРП
На приведенном выше рисунке показано, как преобразователь частоты изменяет напряжение и частоту. Например, на частотно-регулируемый привод подается напряжение 480 В переменного тока, 60 Гц, который изменяет напряжение и частоту сигнала для управления скоростью.
По мере уменьшения частоты скорость двигателя также уменьшается. На приведенном выше рисунке средняя мощность, подаваемая на двигатель, уменьшается при уменьшении как напряжения, так и частоты, при условии, что соотношение этих двух параметров является постоянным.
Преимущества VFD
VFD подключен к двигателю
Преобразователи частоты не только предлагают регулируемые скорости для точного и точного управления, но также имеют больше преимуществ с точки зрения управления процессами и сохранение энергии . Некоторые из них приведены ниже.
Сохранение энергии
Более 65% мощности потребляется электродвигателями в промышленности. Технология управления величиной и частотой для изменения скорости потребляет меньше энергии, когда двигателю требуется регулировка скорости. Таким образом, эти частотно-регулируемые приводы экономят большое количество энергии.
Замкнутый контур управления
Частотно-регулируемый привод обеспечивает точное позиционирование скорости двигателя путем непрерывного сравнения с эталонной скоростью даже при изменении условий нагружения и входных возмущениях, таких как колебания напряжения.
• Ограничивает пусковой ток
Асинхронный двигатель потребляет ток, который при запуске в 6-8 раз превышает номинальный ток. По сравнению с обычными стартерами, частотно-регулируемый привод дает лучшие результаты, поскольку он обеспечивает низкую частоту во время запуска. Из-за низкой частоты двигатель потребляет меньший ток, и этот ток никогда не превышает номинального значения при запуске, а также во время работы.
• Плавная работа
Он обеспечивает плавную работу при пуске и остановке, а также снижает тепловую и механическую нагрузку на двигатели и ременные передачи.
Высокий коэффициент мощности
Встроенная схема коррекции коэффициента мощности в звене постоянного тока частотно-регулируемого привода снижает потребность в дополнительных устройствах коррекции коэффициента мощности.
Коэффициент мощности асинхронного двигателя очень низкий для работы на холостом ходу, тогда как при полной нагрузке он составляет от 0,88 до 0,9. Низкий коэффициент мощности приводит к плохому использованию мощности из-за высоких реактивных потерь.
Простая установка
Предварительно запрограммированные и смонтированные на заводе преобразователи частоты предлагают простой способ подключения и обслуживания.
Я надеюсь, что в нашей статье вам были предоставлены точные и обширные знания о работе VFD. Спасибо, что потратили свое драгоценное время. У нас есть для вас простая задача - какие бывают типы частотно-регулируемых приводов? Пожалуйста, дайте свои ответы в разделе комментариев ниже. Если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме или по электрическим и электронные проекты Вы также можете поделиться своими отзывами и предложениями по этой статье в разделе комментариев ниже.
Фото кредиты
Частотно-регулируемые приводы от emainc
Основные части ЧРП от машиностроение
Работа ПЧ cfnewsads
Формы выходных сигналов VFD по vfds
VFD подключен к двигателю с помощью cfnewsads
