Frekvensomformer er en teknologi, der bør mestres, når man udfører elektrisk arbejde. Brug af frekvensomformer til at styre motoren er en almindelig metode inden for elektrisk styring; nogle kræver også færdigheder i deres brug.
1.Først og fremmest, hvorfor bruge en frekvensomformer til at styre en motor?
Motoren er en induktiv belastning, som hindrer strømændringen og vil producere en stor strømændring ved start.
Inverteren er en elektrisk energistyringsenhed, der bruger tænd-sluk-funktionen af strømhalvlederenheder til at konvertere den industrielle frekvensstrømforsyning til en anden frekvens. Det er hovedsageligt sammensat af to kredsløb, det ene er hovedkredsløbet (ensrettermodul, elektrolytisk kondensator og invertermodul), og det andet er kontrolkredsløbet (skiftende strømforsyningskort, styrekredsløbskort).
For at reducere startstrømmen af motoren, især motoren med højere effekt, jo større effekt, jo større startstrøm. For høj startstrøm vil medføre en større belastning af strømforsyningen og distributionsnetværket. Frekvensomformeren kan løse dette startproblem og lade motoren starte jævnt uden at forårsage for stor startstrøm.
En anden funktion ved at bruge en frekvensomformer er at justere motorens hastighed. I mange tilfælde er det nødvendigt at kontrollere motorens hastighed for at opnå bedre produktionseffektivitet, og frekvensomformerens hastighedsregulering har altid været dens største højdepunkt. Frekvensomformeren styrer motorhastigheden ved at ændre frekvensen på strømforsyningen.
2.Hvad er inverterkontrolmetoderne?
De fem mest almindeligt anvendte metoder til inverterstyringsmotorer er som følger:
A. Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) kontrolmetode
Dens egenskaber er enkel kontrolkredsløbsstruktur, lav pris, god mekanisk hårdhed og kan opfylde kravene til jævn hastighedsregulering af generel transmission. Det har været meget brugt i forskellige områder af industrien.
Men ved lave frekvenser, på grund af den lave udgangsspænding, påvirkes momentet betydeligt af statormodstandsspændingsfaldet, hvilket reducerer det maksimale udgangsmoment.
Derudover er dens mekaniske egenskaber ikke så stærke som DC-motorer, og dens dynamiske drejningsmomentkapacitet og statiske hastighedsregulering er ikke tilfredsstillende. Derudover er systemets ydeevne ikke høj, kontrolkurven ændres med belastningen, drejningsmomentresponsen er langsom, motorens drejningsmomentudnyttelseshastighed er ikke høj, og ydeevnen falder ved lav hastighed på grund af eksistensen af statormodstand og inverter død zoneeffekt, og stabiliteten forringes. Derfor har folk studeret vektorkontrol med variabel frekvenshastighedsregulering.
B. Spændingsrumsvektor (SVPWM) kontrolmetode
Den er baseret på den overordnede genereringseffekt af den trefasede bølgeform med det formål at nærme sig den ideelle cirkulære roterende magnetfeltbane for motorluftgabet, generere en trefaset modulationsbølgeform ad gangen og kontrollere den i vejen. af indskrevet polygon, der tilnærmer cirklen.
Efter praktisk brug er den blevet forbedret, det vil sige at indføre frekvenskompensation for at eliminere fejlen ved hastighedskontrol; estimering af fluxamplituden gennem feedback for at eliminere indflydelsen af statormodstand ved lav hastighed; lukning af udgangsspændingen og strømsløjfen for at forbedre dynamisk nøjagtighed og stabilitet. Der er dog mange styrekredsløbsforbindelser, og der indføres ingen momentjustering, så systemets ydeevne er ikke blevet fundamentalt forbedret.
C. Vektorkontrolmetode (VC).
Essensen er at få AC-motoren til at svare til en DC-motor og uafhængigt styre hastigheden og magnetfeltet. Ved at styre rotorfluxen dekomponeres statorstrømmen for at opnå drejningsmoment og magnetfeltkomponenter, og koordinattransformationen bruges til at opnå ortogonal eller afkoblet styring. Introduktionen af vektorkontrolmetoden er af epokegørende betydning. Men i praktiske applikationer, da rotorfluxen er svær at observere nøjagtigt, er systemkarakteristikaene stærkt påvirket af motorparametrene, og vektorrotationstransformationen, der bruges i den tilsvarende DC-motorstyringsproces, er relativt kompleks, hvilket gør det vanskeligt for den faktiske kontroleffekt for at opnå det ideelle analyseresultat.
D. Direkte momentstyringsmetode (DTC).
I 1985 foreslog professor DePenbrock fra Ruhr-universitetet i Tyskland for første gang direkte drejningsmomentstyringsfrekvenskonverteringsteknologi. Denne teknologi har stort set løst manglerne ved den ovennævnte vektorstyring og er blevet hurtigt udviklet med nye kontrolideer, kortfattet og klar systemstruktur og fremragende dynamisk og statisk ydeevne.
På nuværende tidspunkt er denne teknologi med succes blevet anvendt til højeffekt AC transmissionstrækkraft af elektriske lokomotiver. Direkte momentstyring analyserer direkte den matematiske model af AC-motorer i statorkoordinatsystemet og styrer motorens magnetiske flux og moment. Det behøver ikke at sidestille AC-motorer med DC-motorer, hvilket eliminerer mange komplekse beregninger i vektorrotationstransformation; den behøver ikke at efterligne styringen af DC-motorer, og den behøver heller ikke at forenkle den matematiske model af AC-motorer til afkobling.
E. Matrix AC-AC kontrolmetode
VVVF frekvenskonvertering, vektorstyringsfrekvenskonvertering og direkte drejningsmomentstyringsfrekvenskonvertering er alle typer AC-DC-AC frekvenskonvertering. Deres almindelige ulemper er lav indgangseffektfaktor, stor harmonisk strøm, stor energilagringskondensator, der kræves til DC-kredsløb, og regenerativ energi kan ikke føres tilbage til elnettet, det vil sige, at den ikke kan fungere i fire kvadranter.
Af denne grund opstod matrix AC-AC frekvenskonvertering. Da matrix AC-AC frekvenskonvertering eliminerer det mellemliggende DC link, eliminerer det den store og dyre elektrolytiske kondensator. Det kan opnå en effektfaktor på 1, en sinusformet indgangsstrøm og kan fungere i fire kvadranter, og systemet har en høj effekttæthed. Selvom denne teknologi endnu ikke er moden, tiltrækker den stadig mange forskere til at udføre dybdegående forskning. Dens essens er ikke indirekte at styre strøm, magnetisk flux og andre mængder, men direkte at bruge drejningsmoment som den kontrollerede mængde for at opnå det.
3.Hvordan styrer en frekvensomformer en motor? Hvordan er de to koblet sammen?
Ledningsføringen af inverteren til at styre motoren er relativt enkel, svarende til kontaktorens ledninger, med tre hovedstrømledninger, der går ind og derefter ud til motoren, men indstillingerne er mere komplicerede, og måderne at styre inverteren på er også anderledes.
Først og fremmest, for inverterterminalen, selvom der er mange mærker og forskellige ledningsmetoder, er ledningsterminalerne på de fleste invertere ikke meget forskellige. Generelt opdelt i frem- og bakkontaktindgange, der bruges til at styre motorens frem- og tilbagestart. Feedbackterminaler bruges til at give feedback til motorens driftsstatus,herunder driftsfrekvens, hastighed, fejlstatus mv.
Til hastighedsindstillingskontrol bruger nogle frekvensomformere potentiometre, nogle bruger knapper direkte, som alle styres via fysiske ledninger. En anden måde er at bruge et kommunikationsnetværk. Mange frekvensomformere understøtter nu kommunikationsstyring. Kommunikationslinjen kan bruges til at styre start og stop, rotation frem og tilbage, hastighedsjustering osv. af motoren. Samtidig overføres feedbackinformation også gennem kommunikation.
4.Hvad sker der med en motors udgangsmoment, når dens rotationshastighed (frekvens) ændres?
Startmomentet og det maksimale drejningsmoment, når det drives af en frekvensomformer, er mindre, end når det drives direkte af en strømforsyning.
Motoren har en stor start- og accelerationspåvirkning, når den drives af en strømforsyning, men disse påvirkninger er svagere, når den drives af en frekvensomformer. Direkte start med en strømforsyning vil generere en stor startstrøm. Når en frekvensomformer bruges, tilføjes frekvensomformerens udgangsspænding og frekvens gradvist til motoren, så motorens startstrøm og påvirkning er mindre. Normalt falder det drejningsmoment, der genereres af motoren, når frekvensen falder (hastigheden falder). De faktiske data for reduktionen vil blive forklaret i nogle frekvensomformermanualer.
Den sædvanlige motor er designet og fremstillet til en 50Hz spænding, og dens nominelle drejningsmoment er også givet inden for dette spændingsområde. Derfor kaldes hastighedsregulering under den nominelle frekvens konstant drejningsmomenthastighedsregulering. (T=Te, P<=Pe)
Når frekvensomformerens udgangsfrekvens er større end 50 Hz, falder det drejningsmoment, der genereres af motoren, i et lineært forhold omvendt proportionalt med frekvensen.
Når motoren kører med en frekvens på over 50 Hz, skal størrelsen af motorbelastningen tages i betragtning for at forhindre utilstrækkeligt motorudgangsmoment.
For eksempel reduceres det drejningsmoment, der genereres af motoren ved 100 Hz, til omkring 1/2 af det drejningsmoment, der genereres ved 50 Hz.
Derfor kaldes hastighedsregulering over den nominelle frekvens konstant effekthastighedsregulering. (P=Ue*Ie).
5.Anvendelse af frekvensomformer over 50Hz
For en bestemt motor er dens nominelle spænding og nominelle strøm konstant.
For eksempel, hvis nominelle værdier for inverteren og motoren begge er: 15kW/380V/30A, kan motoren fungere over 50Hz.
Når hastigheden er 50Hz, er inverterens udgangsspænding 380V, og strømmen er 30A. På dette tidspunkt, hvis udgangsfrekvensen øges til 60Hz, kan den maksimale udgangsspænding og strøm for inverteren kun være 380V/30A. Naturligvis forbliver udgangseffekten uændret, så vi kalder det konstant hastighedsregulering.
Hvordan er drejningsmomentet på dette tidspunkt?
Fordi P=wT(w; vinkelhastighed, T: drejningsmoment), da P forbliver uændret og w stiger, vil drejningsmomentet falde tilsvarende.
Vi kan også se på det fra en anden vinkel:
Motorens statorspænding er U=E+I*R (I er strøm, R er elektronisk modstand, og E er induceret potentiale).
Det kan ses, at når U og jeg ikke ændrer sig, så ændrer E sig heller ikke.
Og E=k*f*X (k: konstant; f: frekvens; X: magnetisk flux), så når f ændres fra 50–>60Hz, vil X falde tilsvarende.
For motoren er T=K*I*X (K: konstant; I: strøm; X: magnetisk flux), så momentet T vil falde, når den magnetiske flux X falder.
På samme tid, når den er mindre end 50Hz, da I*R er meget lille, når U/f=E/f ikke ændrer sig, er den magnetiske flux (X) en konstant. Moment T er proportional med strømmen. Dette er grunden til, at inverterens overstrømskapacitet normalt bruges til at beskrive dens overbelastningskapacitet (drejningsmoment), og det kaldes konstant drejningsmomenthastighedsregulering (mærkestrømmen forbliver uændret ->maksimalt drejningsmoment forbliver uændret)
Konklusion: Når inverterens udgangsfrekvens stiger fra over 50Hz, vil motorens udgangsmoment falde.
6.Andre faktorer relateret til udgangsmoment
Varmeproduktionen og varmeafledningskapaciteten bestemmer vekselretterens udgangsstrømkapacitet og påvirker således vekselretterens udgangsmomentkapacitet.
1. Bærefrekvens: Den mærkestrøm, der er markeret på inverteren, er generelt den værdi, der kan sikre kontinuerlig udgang ved den højeste bærefrekvens og den højeste omgivende temperatur. Reduktion af bærefrekvensen vil ikke påvirke motorens strøm. Imidlertid vil varmeudviklingen af komponenterne blive reduceret.
2. Omgivelsestemperatur: Ligesom inverterbeskyttelsen vil strømværdien ikke blive øget, når den omgivende temperatur detekteres at være relativt lav.
3. Højde: Højdestigningen har indflydelse på varmeafledning og isoleringsevne. Generelt kan det ignoreres under 1000m, og kapaciteten kan reduceres med 5% for hver 1000 meter over.
7.Hvad er den passende frekvens for en frekvensomformer til at styre en motor?
I ovenstående oversigt har vi lært, hvorfor inverteren bruges til at styre motoren, og vi har også forstået, hvordan inverteren styrer motoren. Inverteren styrer motoren, hvilket kan opsummeres som følger:
For det første styrer inverteren startspændingen og frekvensen af motoren for at opnå jævn start og jævnt stop;
For det andet bruges inverteren til at justere motorens hastighed, og motorhastigheden justeres ved at ændre frekvensen.
Anhui Mingtengs permanentmagnetmotorprodukter styres af inverteren. Inden for belastningsområdet på 25%-120% har de højere effektivitet og bredere driftsområde end asynkronmotorer med samme specifikationer og har betydelige energibesparende effekter.
Vores professionelle teknikere vil vælge en mere passende inverter i henhold til de specifikke arbejdsforhold og kundernes faktiske behov for at opnå bedre kontrol over motoren og maksimere motorens ydeevne. Derudover kan vores tekniske serviceafdeling på afstand vejlede kunder til at installere og fejlfinde inverteren og realisere all-round opfølgning og service før og efter salg.
Copyright: Denne artikel er et genoptryk af det offentlige WeChat-nummer "Technical training", det originale link https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Denne artikel repræsenterer ikke vores virksomheds synspunkter. Hvis du har forskellige meninger eller synspunkter, så ret os venligst!
Indlægstid: Sep-09-2024