Frekans konvertörü, elektrik işlerinde ustalaşılması gereken bir teknolojidir. Motoru kontrol etmek için frekans konvertörü kullanmak, elektrik kontrolünde yaygın bir yöntemdir; ancak bazıları kullanımında da uzmanlık gerektirir.
1.Öncelikle bir motoru kontrol etmek için neden frekans konvertörü kullanılır?
Motor, akım değişimini engelleyen ve çalışmaya başladığında akımda büyük bir değişim meydana getirecek endüktif bir yüktür.
İnverter, endüstriyel frekanslı güç kaynağını farklı bir frekansa dönüştürmek için güç yarı iletken aygıtlarının açma-kapama işlevini kullanan bir elektrik enerjisi kontrol cihazıdır. Temel olarak iki devreden oluşur: biri ana devre (doğrultucu modülü, elektrolitik kondansatör ve invertör modülü), diğeri ise kontrol devresidir (anahtarlama güç kaynağı kartı, kontrol devre kartı).
Motorun, özellikle de yüksek güçlü motorların başlangıç akımını azaltmak için, güç ne kadar yüksekse, başlangıç akımı da o kadar yüksek olmalıdır. Aşırı başlangıç akımı, güç kaynağı ve dağıtım şebekesine daha fazla yük bindirecektir. Frekans konvertörü bu başlangıç sorununu çözebilir ve motorun aşırı başlangıç akımına neden olmadan sorunsuz bir şekilde çalışmasını sağlayabilir.
Frekans dönüştürücü kullanmanın bir diğer işlevi de motor hızını ayarlamaktır. Çoğu durumda, daha iyi üretim verimliliği elde etmek için motor hızını kontrol etmek gerekir ve frekans dönüştürücü hız regülasyonu her zaman en önemli özelliği olmuştur. Frekans dönüştürücü, güç kaynağının frekansını değiştirerek motor hızını kontrol eder.
2.Inverter kontrol yöntemleri nelerdir?
İnverter motor kontrol sistemlerinde en sık kullanılan beş yöntem şunlardır:
A. Sinüzoidal Darbe Genişliği Modülasyonu (SPWM) kontrol yöntemi
Özellikleri arasında basit kontrol devresi yapısı, düşük maliyet, iyi mekanik sertlik ve genel şanzımanların sorunsuz hız düzenleme gereksinimlerini karşılayabilme yer alır. Endüstrinin çeşitli alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ancak düşük frekanslarda, düşük çıkış gerilimi nedeniyle stator direnci gerilim düşümünden dolayı tork önemli ölçüde etkilenir ve bu da maksimum çıkış torkunu düşürür.
Ayrıca, mekanik özellikleri DC motorlar kadar güçlü değildir ve dinamik tork kapasitesi ile statik hız düzenleme performansı tatmin edici değildir. Ayrıca, sistem performansı yüksek değildir, kontrol eğrisi yüke göre değişir, tork tepkisi yavaştır, motor tork kullanım oranı yüksek değildir ve stator direnci ve invertör ölü bölge etkisi nedeniyle düşük hızlarda performans düşer ve kararlılık bozulur. Bu nedenle, vektör kontrollü değişken frekanslı hız düzenlemesi üzerine çalışmalar yapılmıştır.
B. Gerilim Uzay Vektörü (SVPWM) Kontrol Yöntemi
Üç fazlı dalga formunun genel üretim etkisine dayanmaktadır, amacı motor hava boşluğunun ideal dairesel dönen manyetik alan yörüngesine yaklaşmak, her seferinde üç fazlı modülasyon dalga formu üretmek ve bunu yazılı poligonun daireye yaklaşması şeklinde kontrol etmektir.
Pratik kullanım sonrasında, hız kontrol hatasını ortadan kaldırmak için frekans kompanzasyonu uygulanarak; düşük hızlarda stator direncinin etkisini ortadan kaldırmak için geri besleme yoluyla akı genliği tahmin edilerek; dinamik doğruluk ve kararlılığı artırmak için çıkış voltajı ve akım döngüsü kapatılarak iyileştirmeler yapılmıştır. Ancak, çok sayıda kontrol devresi bağlantısı mevcut olduğundan ve tork ayarı yapılmadığından, sistem performansında temel bir iyileştirme sağlanamamıştır.
C. Vektör kontrol (VC) yöntemi
Özünde, AC motoru bir DC motora eşdeğer hale getirmek ve hızı ve manyetik alanı bağımsız olarak kontrol etmektir. Rotor akısı kontrol edilerek, stator akımı ayrıştırılarak tork ve manyetik alan bileşenleri elde edilir ve koordinat dönüşümü, ortogonal veya ayrıştırılmış kontrol elde etmek için kullanılır. Vektör kontrol yönteminin uygulanması çığır açıcı bir öneme sahiptir. Ancak pratik uygulamalarda, rotor akısının doğru bir şekilde gözlemlenmesi zor olduğundan, sistem karakteristikleri motor parametrelerinden büyük ölçüde etkilenir ve eşdeğer DC motor kontrol sürecinde kullanılan vektör dönüş dönüşümü nispeten karmaşıktır, bu da gerçek kontrol etkisinin ideal analiz sonucuna ulaşmasını zorlaştırır.
D. Doğrudan Tork Kontrolü (DTC) Yöntemi
1985 yılında, Almanya'daki Ruhr Üniversitesi'nden Profesör DePenbrock, doğrudan tork kontrol frekans dönüşüm teknolojisini ilk kez önerdi. Bu teknoloji, yukarıda bahsedilen vektör kontrolünün eksikliklerini büyük ölçüde gidermiş ve yeni kontrol fikirleri, özlü ve anlaşılır sistem yapısı ve mükemmel dinamik ve statik performansıyla hızla geliştirilmiştir.
Günümüzde bu teknoloji, elektrikli lokomotiflerin yüksek güçlü AC iletimli çekiş sistemlerinde başarıyla uygulanmaktadır. Doğrudan tork kontrolü, stator koordinat sistemindeki AC motorların matematiksel modelini doğrudan analiz ederek motorun manyetik akısını ve torkunu kontrol eder. AC motorları DC motorlarla eş tutmaya gerek duymaz, böylece vektör dönüş dönüşümünde birçok karmaşık hesaplamayı ortadan kaldırır; DC motorların kontrolünü taklit etmesine veya ayırma işlemi için AC motorların matematiksel modelini basitleştirmesine gerek yoktur.
E. Matris AC-AC kontrol yöntemi
VVVF frekans dönüşümü, vektör kontrollü frekans dönüşümü ve doğrudan tork kontrollü frekans dönüşümü, AC-DC-AC frekans dönüşümlerinin tüm türleridir. Ortak dezavantajları arasında düşük giriş güç faktörü, yüksek harmonik akım, DC devre için gereken yüksek enerji depolama kapasitörü ve rejeneratif enerjinin şebekeye geri beslenememesi, yani dört bölgede çalışamamasıdır.
Bu nedenle matris AC-AC frekans dönüşümü ortaya çıkmıştır. Matris AC-AC frekans dönüşümü, ara DC bağlantısını ortadan kaldırdığı için büyük ve pahalı elektrolitik kapasitörleri de ortadan kaldırır. 1 güç faktörüne, sinüzoidal giriş akımına ulaşabilir, dört kadranda çalışabilir ve sistem yüksek bir güç yoğunluğuna sahiptir. Bu teknoloji henüz olgunlaşmamış olsa da, derinlemesine araştırmalar yapmak isteyen birçok bilim insanının ilgisini çekmektedir. Özü, akımı, manyetik akıyı ve diğer nicelikleri dolaylı olarak kontrol etmek değil, bunu elde etmek için kontrollü nicelik olarak doğrudan torku kullanmaktır.
3. Frekans dönüştürücü bir motoru nasıl kontrol eder? İkisi nasıl birbirine bağlanır?
Motoru kontrol etmek için invertörün kablolaması, kontaktörün kablolamasına benzer şekilde nispeten basittir; motora giren ve çıkan üç ana güç hattı vardır, ancak ayarları daha karmaşıktır ve invertörü kontrol etme yolları da farklıdır.
Öncelikle, invertör terminali için, birçok marka ve farklı kablolama yöntemleri olmasına rağmen, çoğu invertörün kablolama terminalleri çok farklı değildir. Genellikle motorun ileri ve geri çalışmasını kontrol etmek için kullanılan ileri ve geri anahtar girişlerine ayrılırlar. Geri besleme terminalleri ise motorun çalışma durumunu geri bildirim olarak iletmek için kullanılır.çalışma frekansı, hız, arıza durumu vb. dahil.
Hız ayar kontrolü için bazı frekans dönüştürücüler potansiyometre, bazıları ise doğrudan düğme kullanır ve bunların hepsi fiziksel kablolama yoluyla kontrol edilir. Bir diğer yol ise bir iletişim ağı kullanmaktır. Günümüzde birçok frekans dönüştürücü iletişim kontrolünü desteklemektedir. İletişim hattı, motorun başlatılıp durdurulmasını, ileri ve geri dönüşünü, hız ayarını vb. kontrol etmek için kullanılabilir. Aynı zamanda, geri bildirim bilgileri de iletişim yoluyla iletilir.
4.Bir motorun dönüş hızı (frekansı) değiştiğinde çıkış torkunda ne olur?
Frekans konvertörü ile çalıştırıldığında başlangıç torku ve maksimum tork, doğrudan güç kaynağı ile çalıştırıldığında elde edilen torktan daha küçüktür.
Motor, bir güç kaynağı ile çalıştırıldığında büyük bir başlangıç ve hızlanma etkisine sahipken, bir frekans dönüştürücü ile çalıştırıldığında bu etkiler daha zayıftır. Bir güç kaynağı ile doğrudan çalıştırma, yüksek bir başlangıç akımı üretir. Bir frekans dönüştürücü kullanıldığında, frekans dönüştürücünün çıkış voltajı ve frekansı motora kademeli olarak eklenir, böylece motorun başlangıç akımı ve etkisi daha küçük olur. Genellikle, motor tarafından üretilen tork, frekans azaldıkça (hız azaldıkça) azalır. Azalmanın gerçek verileri bazı frekans dönüştürücü kılavuzlarında açıklanacaktır.
Normal motorlar 50 Hz'lik bir voltaj için tasarlanıp üretilir ve nominal torku da bu voltaj aralığında verilir. Bu nedenle, nominal frekansın altındaki hız regülasyonu sabit torklu hız regülasyonu olarak adlandırılır. (T=Te, P<=Pe)
Frekans konvertörünün çıkış frekansı 50Hz'den büyük olduğunda, motorun ürettiği tork, frekansla ters orantılı olarak doğrusal bir ilişki içinde azalır.
Motor 50Hz'den daha yüksek bir frekansta çalıştığında, yetersiz motor çıkış torkunu önlemek için motor yükünün büyüklüğü dikkate alınmalıdır.
Örneğin, motorun 100Hz'de ürettiği tork, 50Hz'de ürettiği torkun yaklaşık yarısına düşer.
Bu nedenle, nominal frekansın üzerindeki hız regülasyonu sabit güç hız regülasyonu olarak adlandırılır. (P=Ue*Ie).
5. 50 Hz'in üzerindeki frekans dönüştürücünün uygulanması
Belirli bir motor için nominal gerilim ve nominal akım sabittir.
Örneğin, invertörün ve motorun nominal değerleri her ikisi de: 15kW/380V/30A ise, motor 50Hz'in üzerinde çalışabilir.
Hız 50 Hz olduğunda, invertörün çıkış voltajı 380 V ve akımı 30 A'dır. Bu sırada, çıkış frekansı 60 Hz'e yükseltildiğinde, invertörün maksimum çıkış voltajı ve akımı yalnızca 380 V/30 A olabilir. Elbette çıkış gücü değişmeden kalır, bu nedenle buna sabit güçte hız regülasyonu diyoruz.
Şu anda tork ne durumda?
Çünkü P=wT(w; açısal hız, T: tork) olduğundan, P sabit kalırken w arttığından tork da buna bağlı olarak azalacaktır.
Bir de şu açıdan bakalım:
Motorun stator gerilimi U=E+I*R'dir (I akım, R elektronik direnç ve E indüklenen potansiyeldir).
U ve I değişmediğinde E'nin de değişmediği görülebilir.
Ve E=k*f*X (k: sabit; f: frekans; X: manyetik akı), dolayısıyla f 50–>60Hz'den değiştiğinde X buna göre azalacaktır.
Motor için T=K*I*X (K: sabit; I: akım; X: manyetik akı), dolayısıyla manyetik akı X azaldıkça tork T azalacaktır.
Aynı zamanda, 50 Hz'den düşük olduğunda, I*R çok küçük olduğundan ve U/f=E/f değişmediğinden, manyetik akı (X) sabittir. Tork T, akımla orantılıdır. Bu nedenle, invertörün aşırı akım kapasitesi genellikle aşırı yük (tork) kapasitesini tanımlamak için kullanılır ve buna sabit tork hız regülasyonu denir (nominal akım sabit kalır - maksimum tork sabit kalır).
Sonuç: İnverterin çıkış frekansı 50Hz’in üzerine çıktığında motorun çıkış torku azalacaktır.
6. Çıkış torkuyla ilgili diğer faktörler
Isı üretim ve ısı dağıtma kapasitesi, invertörün çıkış akım kapasitesini belirler ve dolayısıyla invertörün çıkış tork kapasitesini etkiler.
1. Taşıyıcı frekansı: İnvertörde işaretlenen nominal akım, genellikle en yüksek taşıyıcı frekansında ve en yüksek ortam sıcaklığında sürekli çıkış sağlayabilen değerdir. Taşıyıcı frekansının düşürülmesi, motor akımını etkilemez. Ancak, bileşenlerin ısı üretimi azalır.
2. Ortam Sıcaklığı: Tıpkı invertör koruma akımında olduğu gibi, ortam sıcaklığının nispeten düşük olduğu tespit edildiğinde akım değeri artırılmayacaktır.
3. Rakım: Rakımdaki artışın ısı dağılımı ve yalıtım performansı üzerinde etkisi vardır. Genellikle 1000 metrenin altında göz ardı edilebilir ve kapasite, her 1000 metrenin üzerinde %5 oranında azaltılabilir.
7.Bir motoru kontrol etmek için frekans konvertörünün uygun frekansı nedir?
Yukarıdaki özette, invertörün motoru kontrol etmek için neden kullanıldığını ve invertörün motoru nasıl kontrol ettiğini öğrendik. İnvertör, motoru kontrol eder ve bu aşağıdaki gibi özetlenebilir:
Öncelikle invertör motorun başlangıç voltajını ve frekansını kontrol ederek düzgün bir kalkış ve düzgün bir duruş sağlar;
İkinci olarak, invertör motorun hızını ayarlamak için kullanılır ve frekans değiştirilerek motor hızı ayarlanır.
Anhui Mingteng'in kalıcı mıknatıs motoruÜrünler invertör kontrollüdür. %25-120 yük aralığında, aynı özelliklerdeki asenkron motorlara göre daha yüksek verimliliğe ve daha geniş çalışma aralığına sahip olup, önemli enerji tasarrufu sağlarlar.
Profesyonel teknisyenlerimiz, motorun daha iyi kontrolünü sağlamak ve performansını en üst düzeye çıkarmak için müşterilerin özel çalışma koşullarına ve gerçek ihtiyaçlarına göre daha uygun bir invertör seçecektir. Ayrıca, teknik servis departmanımız, müşterilere invertörü kurma ve hata ayıklama konusunda uzaktan rehberlik edebilir ve satış öncesi ve sonrası kapsamlı takip ve servis hizmeti sağlayabilir.
Telif Hakkı: Bu makale, WeChat'in "Teknik eğitim" kamu numarasının yeniden basımıdır, orijinal bağlantı https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Bu makale şirketimizin görüşlerini yansıtmamaktadır. Farklı görüş veya düşünceleriniz varsa lütfen düzeltin!
Gönderim zamanı: 09-09-2024