Frekans konvertörü, elektrik işi yaparken ustalaşılması gereken bir teknolojidir. Motoru kontrol etmek için frekans konvertörü kullanmak, elektrik kontrolünde yaygın bir yöntemdir; bazıları da kullanımında yeterlilik gerektirir.
1.Öncelikle bir motoru kontrol etmek için neden frekans konvertörü kullanılır?
Motor, akım değişimini engelleyen ve ilk hareket anında akımda büyük bir değişim meydana getirecek endüktif bir yüktür.
İnverter, endüstriyel frekans güç kaynağını başka bir frekansa dönüştürmek için güç yarı iletken aygıtlarının açma-kapama işlevini kullanan bir elektrik enerjisi kontrol aygıtıdır. Esas olarak iki devreden oluşur, biri ana devredir (doğrultucu modülü, elektrolitik kapasitör ve invertör modülü) ve diğeri kontrol devresidir (anahtarlama güç kaynağı kartı, kontrol devre kartı).
Motorun, özellikle de daha yüksek güce sahip motorun başlangıç akımını azaltmak için, güç ne kadar büyükse, başlangıç akımı da o kadar büyük olmalıdır. Aşırı başlangıç akımı, güç kaynağına ve dağıtım şebekesine daha fazla yük getirecektir. Frekans dönüştürücü bu başlangıç sorununu çözebilir ve motorun aşırı başlangıç akımı oluşturmadan sorunsuz bir şekilde çalışmasını sağlayabilir.
Frekans dönüştürücü kullanmanın bir diğer işlevi de motorun hızını ayarlamak. Birçok durumda, daha iyi üretim verimliliği elde etmek için motorun hızını kontrol etmek gerekir ve frekans dönüştürücü hız düzenlemesi her zaman en büyük özelliği olmuştur. Frekans dönüştürücü, güç kaynağının frekansını değiştirerek motor hızını kontrol eder.
2.Inverter kontrol yöntemleri nelerdir?
İnverter motor kontrolünde en sık kullanılan beş yöntem şunlardır:
A. Sinüzoidal Darbe Genişlik Modülasyonu (SPWM) kontrol yöntemi
Özellikleri basit kontrol devresi yapısı, düşük maliyet, iyi mekanik sertlik ve genel şanzımanın düzgün hız düzenleme gereksinimlerini karşılayabilmesidir. Endüstrinin çeşitli alanlarında yaygın olarak kullanılmıştır.
Ancak düşük frekanslarda, düşük çıkış gerilimi nedeniyle, tork, stator direncinin gerilim düşüşünden önemli ölçüde etkilenir ve bu da maksimum çıkış torkunu düşürür.
Ayrıca, mekanik özellikleri DC motorlarınki kadar güçlü değildir ve dinamik tork kapasitesi ve statik hız düzenleme performansı tatmin edici değildir. Ayrıca, sistem performansı yüksek değildir, kontrol eğrisi yük ile değişir, tork tepkisi yavaştır, motor tork kullanım oranı yüksek değildir ve stator direnci ve invertör ölü bölge etkisinin varlığı nedeniyle düşük hızda performans düşer ve kararlılık bozulur. Bu nedenle, insanlar vektör kontrol değişken frekanslı hız düzenlemesini incelemiştir.
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, bir seferde üç fazlı modülasyon dalga formu üretmek ve bunu daireye yaklaşan yazılı poligon şeklinde kontrol etmektir.
Pratik kullanımdan sonra, iyileştirildi, yani hız kontrolü hatasını ortadan kaldırmak için frekans kompanzasyonu getirildi; düşük hızda stator direncinin etkisini ortadan kaldırmak için geri besleme yoluyla akı genliği tahmin edildi; dinamik doğruluk ve kararlılığı iyileştirmek için çıkış voltajı ve akım döngüsü kapatıldı. Ancak, birçok kontrol devresi bağlantısı vardır ve hiçbir tork ayarı getirilmemiştir, bu nedenle sistem performansı temelde iyileştirilmemiştir.
C. Vektör kontrol (VC) yöntemi
Öz, AC motoru bir DC motora eşdeğer hale getirmek ve hızı ve manyetik alanı bağımsız olarak kontrol etmektir. Rotor akısını kontrol ederek, stator akımı tork ve manyetik alan bileşenlerini elde etmek için ayrıştırılır ve koordinat dönüşümü ortogonal veya ayrıştırılmış kontrol elde etmek için kullanılır. Vektör kontrol yönteminin tanıtılması, çağ açan öneme sahiptir. Ancak, pratik uygulamalarda, rotor akısının doğru bir şekilde gözlemlenmesi zor olduğundan, sistem özellikleri motor parametrelerinden büyük ölçüde etkilenir ve eşdeğer DC motor kontrol sürecinde kullanılan vektör dönüş dönüşümü nispeten karmaşıktır ve 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 ilk olarak doğrudan tork kontrol frekans dönüşüm teknolojisini önerdi. Bu teknoloji, yukarıda belirtilen vektör kontrolünün eksikliklerini büyük ölçüde çözdü ve yeni kontrol fikirleri, özlü ve net sistem yapısı ve mükemmel dinamik ve statik performansla hızla geliştirildi.
Şu anda bu teknoloji, elektrikli lokomotiflerin yüksek güçlü AC iletim çekişine başarıyla uygulanmıştır. Doğrudan tork kontrolü, stator koordinat sistemindeki AC motorların matematiksel modelini doğrudan analiz eder ve motorun manyetik akısını ve torkunu kontrol eder. AC motorları DC motorlarla eşitlemeye gerek yoktur, böylece vektör dönüş dönüşümündeki birçok karmaşık hesaplamayı ortadan kaldırır; DC motorların kontrolünü taklit etmeye veya ayırma için AC motorların matematiksel modelini basitleştirmeye gerek yoktur.
E. Matris AC-AC kontrol yöntemi
VVVF frekans dönüşümü, vektör kontrol frekans dönüşümü ve doğrudan tork kontrol frekans dönüşümü, hepsi AC-DC-AC frekans dönüşüm tipleridir. Ortak dezavantajları düşük giriş güç faktörü, büyük harmonik akım, DC devresi için gereken büyük enerji depolama kapasitörü ve rejeneratif enerjinin güç şebekesine geri beslenememesi, yani dört kadranda çalışamamasıdır.
Bu nedenle matris AC-AC frekans dönüşümü ortaya çıktı. Matris AC-AC frekans dönüşümü ara DC bağlantısını ortadan kaldırdığı için büyük ve pahalı elektrolitik kapasitörü ortadan kaldırır. 1 güç faktörüne, sinüzoidal giriş akımına ulaşabilir ve dört kadranda çalışabilir ve sistem yüksek bir güç yoğunluğuna sahiptir. Bu teknoloji henüz olgunlaşmamış olsa da, hala birçok akademisyenin derinlemesine araştırma yapmasını sağlamaktadır. Özü, akımı, manyetik akıyı ve diğer nicelikleri dolaylı olarak kontrol etmek değil, bunu başarmak için kontrollü nicelik olarak doğrudan torku kullanmaktır.
3.Frekans dönüştürücü bir motoru nasıl kontrol eder? İkisi birbirine nasıl 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, inverter terminali için, birçok marka ve farklı kablolama yöntemleri olmasına rağmen, çoğu inverterin kablolama terminalleri çok farklı değildir. Genellikle motorun ileri ve geri başlatılmasını kontrol etmek için kullanılan ileri ve geri anahtar girişlerine ayrılır. Geri bildirim terminalleri, motorun çalışma durumunu geri bildirim etmek için kullanılır,çalışma frekansı, hız, arıza durumu vb. dahil.
Hız ayarı kontrolü için bazı frekans dönüştürücüler potansiyometreler kullanır, bazıları doğrudan düğmeler kullanır ve bunların hepsi fiziksel kablolama yoluyla kontrol edilir. Başka bir yol da bir iletişim ağı kullanmaktır. Birçok frekans dönüştürücü artık iletişim kontrolünü destekler. İletişim hattı motorun başlatılmasını ve durdurulmasını, ileri ve geri dönüşünü, hız ayarını vb. kontrol etmek için kullanılabilir. Aynı zamanda, geri bildirim bilgisi de iletişim yoluyla iletilir.
4.Bir motorun dönüş hızı (frekansı) değiştiğinde çıkış torkuna ne olur?
Frekans konvertörü ile tahrik edildiğinde başlangıç torku ve maksimum tork, doğrudan güç kaynağı ile tahrik edildiğindekinden daha küçüktür.
Motor, bir güç kaynağıyla çalıştırıldığında büyük bir başlatma ve hızlanma etkisine sahiptir, ancak bu etkiler bir frekans dönüştürücüyle çalıştırıldığında daha zayıftır. Bir güç kaynağıyla doğrudan başlatma, büyük bir başlatma akımı üretecektir. Bir frekans dönüştürücü kullanıldığında, frekans dönüştürücünün çıkış voltajı ve frekansı motora kademeli olarak eklenir, böylece motor başlatma 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 motor 50Hz voltaj için tasarlanıp üretilir ve nominal torku da bu voltaj aralığında verilir. Bu nedenle, nominal frekansın altındaki hız regülasyonu sabit tork hız regülasyonu olarak adlandırılır. (T=Te, P<=Pe)
Frekans konvertörünün çıkış frekansı 50Hz'den büyük olduğunda, motorun ürettiği tork, frekansla ters orantılı doğrusal bir ilişki içinde azalır.
Motor 50Hz'den daha büyük bir frekansta çalıştığında, yetersiz motor çıkış torkunu önlemek için motor yükünün büyüklüğü dikkate alınmalıdır.
Örneğin, motorun 100Hz'de ürettiği tork, 50Hz'de üretilen 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, inverter ve motorun nominal değerleri her ikisi de 15kW/380V/30A ise, motor 50Hz üzerinde çalışabilir.
Hız 50Hz olduğunda, invertörün çıkış voltajı 380V ve akım 30A'dır. Bu sırada, çıkış frekansı 60Hz'e yükseltilirse, invertörün maksimum çıkış voltajı ve akımı yalnızca 380V/30A olabilir. Açıkçası, çıkış gücü değişmeden kalır, bu nedenle buna sabit güç 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.
Şunu da bir başka açıdan ele alabiliriz:
Motorun stator gerilimi U=E+I*R'dir (I akım, R elektronik direnç, E ise 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 de buna uygun olarak azalacaktır.
Motor için T=K*I*X (K: sabit; I: akım; X: manyetik akı), dolayısıyla manyetik akı X azaldıkça tork T azalacaktır.
Aynı zamanda, 50Hz'den az olduğunda, I*R çok küçük olduğundan, U/f=E/f değişmediğinde, 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 değişmeden kalır–>maksimum tork değişmeden 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: İnverterde işaretlenen nominal akım genellikle en yüksek taşıyıcı frekansında ve en yüksek ortam sıcaklığında sürekli çıkışı sağlayabilen değerdir. Taşıyıcı frekansının azaltılması motorun akımını etkilemeyecektir. Ancak bileşenlerin ısı üretimi azalacaktır.
2. Ortam Sıcaklığı: Tıpkı invertör koruma akımında olduğu gibi, ortam sıcaklığının nispeten düşük olduğu tespit edildiğinde akım değeri arttırılmayacaktır.
3. Rakım: Rakımdaki artışın ısı dağılımı ve yalıtım performansı üzerinde etkisi vardır. Genellikle 1000 m'nin altında göz ardı edilebilir ve kapasite her 1000 metre yukarıda %5 oranında azaltılabilir.
7.Bir motoru kontrol etmek için frekans konvertörünün uygun frekansı nedir?
Yukarıdaki özette, inverterin motoru kontrol etmek için neden kullanıldığını öğrendik ve ayrıca inverterin motoru nasıl kontrol ettiğini anladık. İnverter, 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 yardımıyla motorun hızı ayarlanır ve frekans değiştirilerek motor hızı ayarlanır.
Anhui Mingteng'in kalıcı mıknatıs motoruÜrünler invertör ile kontrol edilir. %25-%120 yük aralığında, aynı spesifikasyondaki asenkron motorlara göre daha yüksek verimliliğe ve daha geniş çalışma aralığına sahiptir ve önemli enerji tasarrufu etkilerine sahiptir.
Profesyonel teknisyenlerimiz, motorun daha iyi kontrolünü sağlamak ve motorun performansını en üst düzeye çıkarmak için belirli çalışma koşullarına ve müşterilerin gerçek ihtiyaçlarına göre daha uygun bir invertör seçecektir. Ayrıca, teknik servis departmanımız müşterileri invertörü kurmaları ve hata ayıklamaları için uzaktan yönlendirebilir ve satış öncesi ve sonrası kapsamlı takip ve servis gerçekleştirebilir.
Telif hakkı: Bu makale, WeChat genel numarası “Teknik eğitim”in yeniden basımıdır, orijinal bağlantı https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Bu makale şirketimizin görüşlerini temsil etmemektedir. Farklı görüşleriniz veya görüşleriniz varsa lütfen bizi düzeltin!
Gönderi zamanı: Sep-09-2024