Știm cu toții că convertorul de frecvență este angajat în lucrări electrice ar trebui să stăpânească o tehnologie, utilizarea convertoarelor de frecvență pentru a controla motorul este o metodă mai frecventă de control electric; Unele necesită, de asemenea, că trebuie să fie utilizate cu abilitate. Astăzi, voi organiza și rezuma punctele de cunoștințe relevante cu o cunoaștere, conținut sau repetare superficială, urmărind să împărtășesc cu voi acele relații minunate între convertorul de frecvență și motor.
În primul rând, de ce să folosiți invertorul pentru a controla motorul?
Să începem cu o scurtă înțelegere a acestor două dispozitive.
Motorul este o sarcină inductivă, care împiedică schimbarea curentului și produce o schimbare mare a curentului în timpul pornirii.
Convertorul de frecvență, este utilizarea dispozitivelor semiconductoare de alimentare pornite și dezactivare a sursei de alimentare a frecvenței de putere va fi convertită într -o altă frecvență a dispozitivului de control al energiei electrice. Este compus în principal din două părți ale circuitului, una este circuitul principal (modulul de redresare, condensatorul electrolitic și modulul invertorului), iar celălalt este circuitul de control (placa de alimentare de comutare, placa circuitului de control).
Pentru a reduce curentul de pornire al motorului, în special pentru motoarele cu putere mai mare, cu cât este mai mare puterea, cu atât este mai mare curentul de pornire, cu atât curentul de pornire excesiv va aduce o povară mai mare pentru rețeaua de alimentare și distribuție, iar convertorul de frecvență de frecvență Poate rezolva această problemă de pornire, permițând motorului să pornească fără probleme, fără a provoca un curent de pornire excesiv.
O altă funcție a utilizării convertorului de frecvență este de a regla viteza motorului, în multe rânduri trebuie să controleze viteza motorului pentru a obține o productivitate mai bună, iar controlul vitezei convertorului de frecvență a fost cel mai important conversar, de frecvență, schimbând frecvența frecvenței sursa de alimentare pentru a atinge scopul controlului vitezei motorului.
Care sunt metodele de control ale convertorului de frecvență?
Cele mai frecvent utilizate cinci moduri de control al motorului invertorului sunt următoarele:
Tensiunea de ieșire a invertorului cu scop general de joasă tensiune este 380-650 v, puterea de ieșire este 0. -DC-ACC CIRCUIT. Modul său de control a trecut prin următoarele patru generații.
1u/f=c Modul de control al lățimii impulsului sinusoidal (SPWM)
Caracterizată printr -o simplă structură a circuitului de control, costuri mai mici, caracteristicile mecanice ale durității este, de asemenea, mai bine pentru a îndeplini transmisia generală a cerințelor de viteză lină, a fost utilizată pe scară largă în diverse domenii ale industriei.
Cu toate acestea, această metodă de control la frecvență joasă, datorită tensiunii de ieșire mai mici, cuplul de scăderea tensiunii de rezistență a statorului este mai semnificativă, astfel încât cuplul maxim de ieșire este redus.
În plus, caracteristicile sale mecanice nu sunt la fel de dure ca motorul DC, capacitatea dinamică a cuplului și performanța vitezei statice nu sunt satisfăcătoare, iar performanța sistemului nu este ridicată, curba de control se va schimba odată cu sarcina, răspunsul la cuplu este lent, cu atât Utilizarea cuplului motor nu este ridicată, viteza mică datorită rezistenței statorului și existenței efectului invertorului de bandă moartă și degradării performanței, deteriorarea stabilității și așa mai departe. Prin urmare, a fost studiată reglarea vitezei de conversie a frecvenței vectoriale.
Metoda de control a vectorului spațial de tensiune (SVPWM)
Se bazează pe premisa efectului general de generare a formelor de undă trifazate, pentru a aproxima traiectoria de câmp magnetic rotativ circular ideal al decalajului de aer motor în scopul generării de forme de undă modulate trifazate la un moment dat și control Calea aproximării poligonului interior a cercului.
A fost îmbunătățită după utilizarea practică, adică este introdusă compensarea frecvenței, ceea ce poate elimina eroarea de control al vitezei; Amplitudinea lanțului magnetic este estimată prin feedback, ceea ce elimină influența rezistenței statorului la viteze mici; iar tensiunea de ieșire și curentul sunt închise pentru a îmbunătăți precizia și stabilitatea dinamicii. Cu toate acestea, circuitul de control are mai multe legături și nu introduce reglementarea cuplului, astfel încât performanța sistemului nu este îmbunătățită fundamental.
Metoda de control vectorial (VC)
Practica controlului frecvenței de control vectorial este de a converti curentul stator IA, IB, IC, a unui motor asincron în sistemul de coordonate trifazate în curentul curent IA1IB1 în sistemul de coordonate staționare în două faze prin intermediul trifazicului-două- Transformarea fazelor, apoi prin transformarea rotativă în funcție de orientarea câmpului magnetic rotor, care este echivalentă cu sistemul de coordonate rotative sincrone în curentul continuu IM1, IT1 (IM1 este egal cu (IM1 este echivalent cu curentul de excitație al motorului DC; IT1 este echivalent cu curentul de armătură care este proporțional cu cuplul) și apoi imită metoda de control a motorului DC pentru a obține cantitatea de control a DC motorul și realizează controlul motorului asincron după transformarea inversă corespunzătoare a coordonatelor.
În esență, motorul AC este echivalent cu un motor DC, iar cele două componente ale vitezei și câmpului magnetic sunt controlate independent. Prin controlul lanțului magnetic rotor și apoi descompunerea curentului statorului pentru a obține componentele cuplului și câmpului magnetic, prin transformarea coordonatelor, pentru a realiza un control ortogonal sau decuplat. Metoda de control vectorială propusă are o semnificație de epocă. Cu toate acestea, în aplicațiile practice, din cauza lanțului magnetic rotor este dificil de observat cu exactitate, caracteristicile sistemului sunt foarte afectate de parametrii motorului, iar transformarea de rotație vectorială folosită în procesul de control al motorului DC echivalent este mai complicată, ceea ce îl face dificil pentru efectul de control real pentru a obține rezultatele analizei ideale.
Metoda de control direct al cuplului (DTC)
În 1985, prof. Depenbrock de la Universitatea Ruhr din Germania a propus pentru prima dată tehnologia directă a conversiei frecvenței cuplului. Această tehnologie a rezolvat în mare parte deficiențele controlului vectorial de mai sus și a fost dezvoltată rapid cu idei de control noi, structură de sistem concisă și clară și performanțe dinamice și statice excelente.
În prezent, această tehnologie a fost aplicată cu succes la unități de curent alternativ pentru tracțiune locomotivă electrică. Controlul direct al cuplului analizează modelul matematic al motorului AC direct în sistemul de coordonate stator pentru a controla lanțul magnetic și cuplul motorului. Nu este nevoie să echivaleze motorul AC cu un motor DC, eliminând astfel multe calcule complexe în transformarea rotației vectoriale; Nu este necesar să imite controlul unui motor DC și nici nu trebuie să simplifice modelul matematic al motorului AC pentru decuplare.
Metoda de control al matricei AC-AC
Invertorul VVVF, invertorul de control vectorial și invertorul de control al cuplului direct sunt toate tipurile de invertor AC-DC-AC. Dezavantajele lor comune sunt factorul de putere de intrare scăzut, curenți armonici ridicați, necesitatea unor condensatoare mari de stocare a energiei în circuitul DC, iar energia regenerativă nu poate fi readusă în rețea, adică operarea cu patru cvadrante nu este posibilă.
Din acest motiv, a apărut invertorul matricial AC-AC. Pe măsură ce invertorul matricial AC-AC elimină legătura DC intermediară, eliminând astfel condensatoarele electrolitice de dimensiuni mari, scumpe. Poate realiza factorul de putere al lui L, curentul de intrare este sinusoidal și poate funcționa în patru cadrane, densitatea de putere a sistemului este mare. Tehnologia nu este încă matură, dar atrage în continuare mulți savanți pentru a studia în profunzime. Esența sa nu este de a controla indirect curentul, lanțul magnetic și alte cantități, ci realizarea cuplului direct ca cantitate controlată.
Metoda specifică este:
Controlul lanțului magnetic stator introduce observatorul lanțului magnetic al statorului pentru a realiza metoda fără senzor de viteză;
Identificarea automată (ID) se bazează pe un model matematic precis al motorului pentru a identifica automat parametrii motorului;
Calculați valorile reale corespunzătoare impedanței statorului, inductanței reciproce, factorului de saturație magnetică, inerției etc. Calculați cuplul real, lanțul magnetic stator, viteza rotorului pentru controlul în timp real;
Realizarea controlului benzii de bandă generează semnale PWM în funcție de controlul bandei de bandă a lanțului magnetic și a cuplului pentru a controla starea de comutare a invertorului.
Invertorul matricial AC-AC are un răspuns rapid la cuplu (<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.
Cum se controlează motorul după convertorul de frecvență? Cum sunt conectate?
Cablarea motorului de control al convertorului de frecvență este relativ simplă, cu cablarea contactorului este aproape aceeași, cu trei puteri de rețea în linie, iar apoi din linie spre motor, dar una dintre setările de pe menționarea, controlul asupra Convertorul de frecvență este mai mult decât un mod diferit.
În primul rând, să aruncăm o privire asupra terminalelor invertorului, deși marca este mai mult, cablarea este, de asemenea, diferită, dar majoritatea terminalelor invertorului nu sunt prea mari. În general, împărțit în intrări de comutare pozitive și negative, utilizate pentru a controla motorul mai mult decât începutul pozitiv și negativ. Terminalul de feedback, utilizat pentru feedback starea de rulare a motorului, inclusiv frecvența de rulare, viteza, starea defectelor și așa mai departe. Controlul de setare a vitezei, un convertor de frecvență este utilizat potențiometru, altele care utilizează direct cheia, nu sunt accesibile.
Prin cablarea fizică pentru a controla calea, există o altă modalitate de a merge la rețeaua de comunicații, o mulțime de convertor de frecvență acceptă acum controlul comunicării, puteți controla motorul prin linia de comunicare pentru a porni și opri, înainte și invers, reglați Viteza etc., în același timp, informațiile de feedback sunt transmise și prin comunicare.
Ce se întâmplă cu cuplul de ieșire atunci când viteza de rotație (frecvența) motorului este schimbată?
Cuplul de pornire și cuplul maxim al unei unități de invertor este mai mic decât cel al unei unități directe cu o sursă de alimentare cu frecvență industrială.
Motoarele au șocuri mari de pornire și accelerație atunci când sunt alimentate de o sursă de energie cu frecvență industrială, dar aceste șocuri sunt mai slabe atunci când sunt alimentate de un invertor. Începând direct de la frecvența industrială produce un curent mare de pornire. Când utilizați un convertor de frecvență, tensiunea de ieșire și frecvența convertorului de frecvență sunt adăugate treptat la motor, astfel încât curentul de pornire și impactul motorului este mai mic.
De obicei, cuplul produs de motor scade odată cu frecvența (reducerea vitezei). Datele reale pentru reducere sunt prezentate în unele manuale invertoare pentru ilustrație.
Folosind un invertor cu control vectorial de flux, lipsa de cuplu la viteze mici ale motorului va fi îmbunătățită, iar motorul va produce un cuplu suficient chiar și în zona de viteză mică.
Când convertorul de frecvență este controlat cu viteză la o frecvență mai mare de 50 Hz, cuplul de ieșire al motorului va fi redus.
În mod normal, motoarele sunt proiectate și fabricate pentru tensiune de 50Hz, iar cuplul lor nominal este, de asemenea, prezentat în acest interval de tensiune. Prin urmare, reglarea vitezei sub frecvența nominală se numește reglarea constantă a vitezei cuplului. (T=te, p<=Pe)
Când frecvența de ieșire a invertorului este mai mare de 50Hz frecvență, cuplul produs de motor trebuie să scadă într -o relație liniară invers proporțională cu frecvența.
Atunci când motorul este acționat cu o viteză mai mare de 50Hz frecvență, dimensiunea încărcăturii motorului trebuie luată în considerare pentru a preveni lipsa cuplului de ieșire a motorului.
De exemplu, cuplul produs de un motor la 100 Hz este redus la aproximativ 1/2 din cuplul produs la 50 Hz.
Prin urmare, controlul vitezei peste frecvența nominală se numește control constant al vitezei de putere. (P=ue*adică)
Aplicarea convertorului de frecvență peste 50Hz
După cum știți, pentru un anumit motor, tensiunea sa nominală și curentul nominal sunt constante.
De exemplu, valorile nominale și ale motorului sunt: 15KW/380V/30A, motorul poate funcționa peste 50Hz.
Când viteza de 50Hz, tensiunea de ieșire a invertorului este de 380V, curentul este de 30A, în acest moment, dacă creșteți frecvența de ieșire la 60Hz, tensiunea maximă de ieșire și curentul invertorului poate fi doar 380V/30A, aceasta Este clar că puterea de ieșire rămâne neschimbată, așa că o numim un control constant al vitezei de putere.
Care este situația de cuplu în acest moment?
Deoarece p=wt (w; viteză unghiulară, t: cuplu), deoarece p este neschimbat, w crescut, deci cuplul va fi redus în consecință.
De asemenea, putem să ne uităm la un alt mod:
Tensiunea statorului motorului u=e + i * r (i este curentul, r este rezistența electronică, e este potențialul indus)
Se poate vedea că atunci când eu și cu mine suntem constanți, E este, de asemenea, constant.
And E=k*f*X (k: constant; f: frequency; X: magnetic flux), so when f from 50 -->60Hz, x va fi redus în consecință
Pentru un motor t=k*i*x (k: constant; i: curent; x: flux), deci cuplul t va scădea cu fluxul 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 -->cuplu maxim constant)
Concluzie: Cuplul de ieșire al motorului scade atunci când frecvența de ieșire a invertorului este crescută de la 50Hz sau mai mult.
Alți factori legați de cuplul de ieșire
Abilitatea de generare a căldurii și de disipare a căldurii determină capacitatea de curent de ieșire a invertorului, afectând astfel capacitatea de cuplu de ieșire a invertorului.
Frecvența purtătorului: Curentul nominal marcat de invertorul general este cea mai mare frecvență a purtătorului, cea mai mare temperatură ambiantă poate asigura valoarea de ieșire continuă, reduce frecvența purtătorului, curentul motor nu va fi afectat. Dar încălzirea componentelor va fi redusă.
Temperatura ambiantă: la fel cum nu va crește valoarea curentului de protecție a invertorului atunci când temperatura înconjurătoare este detectată ca fiind mai mică.
Altitudine: Altitudinea crescută are un efect asupra disipatării căldurii și a performanței izolației. În general, sub 1000m poate fi ignorat, peste fiecare 1000 de metri pentru a reduce capacitatea de 5%.