Frequency converter - mga uri, prinsipyo ng operasyon, mga scheme ng koneksyon

Ang rotor ng anumang de-koryenteng motor ay hinihimok ng mga puwersa na dulot ng umiikot na electromagnetic field sa loob ng stator winding. Ang bilis nito ay karaniwang tinutukoy ng dalas ng industriya ng grid ng kuryente.

Ang karaniwang halaga nito na 50 hertz ay nagpapahiwatig ng limampung oscillation period sa isang segundo. Sa isang minuto, tumataas ang kanilang bilang ng 60 beses at 50×60 = 3000 revolutions. Ang rotor ay umiikot sa parehong bilang ng beses sa ilalim ng impluwensya ng inilapat na electromagnetic field.

Kung babaguhin mo ang halaga ng dalas ng mains na inilapat sa stator, maaari mong ayusin ang bilis ng pag-ikot ng rotor at ang drive na konektado dito. Ang prinsipyong ito ay ang batayan ng kontrol ng mga de-koryenteng motor.

Mga uri ng frequency converter

Ayon sa disenyo, ang mga frequency converter ay:

1. uri ng induction;

2. elektroniko.

Mga ginawang asynchronous na motor ayon sa scheme na may isang phase rotor at nagsimula sa generator mode, ay mga kinatawan ng unang uri. Sa panahon ng operasyon, mayroon silang mababang kahusayan at nailalarawan sa pamamagitan ng mababang kahusayan.Samakatuwid, hindi sila nakahanap ng malawak na aplikasyon sa produksyon at bihirang ginagamit.

Ang paraan ng electronic frequency conversion ay nagbibigay-daan sa maayos na regulasyon ng bilis ng parehong asynchronous at synchronous na mga makina. Sa kasong ito, maaaring ilapat ang isa sa dalawang prinsipyo ng kontrol:

1. Ayon sa isang paunang natukoy na katangian ng pagtitiwala ng bilis ng pag-ikot sa dalas (V / f);

2. paraan ng pagkontrol ng vector.

Ang unang paraan ay ang pinakasimple at hindi gaanong perpekto, at ang pangalawa ay ginagamit upang tumpak na kontrolin ang mga bilis ng pag-ikot ng mga kritikal na kagamitang pang-industriya.

Mga tampok ng kontrol ng vector ng dalas ng conversion

Ang pagkakaiba sa pagitan ng pamamaraang ito ay ang pakikipag-ugnayan, ang impluwensya ng converter control device sa «space vector» ng magnetic flux na umiikot sa dalas ng rotor field.

Ang mga algorithm para sa mga nagko-convert upang gumana sa prinsipyong ito ay nilikha sa dalawang paraan:

1. walang sensor na kontrol;

2. regulasyon ng daloy.

Ang unang paraan ay batay sa pagtukoy ng isang tiyak na pag-asa sa kahalili ng mga pagkakasunud-sunod pulse width modulation (PWM) inverter para sa mga preset na algorithm. Sa kasong ito, ang amplitude at dalas ng boltahe ng output ng converter ay kinokontrol ng slip current at load, ngunit nang hindi gumagamit ng feedback ng rotor speed.

Ang pamamaraang ito ay ginagamit kapag kinokontrol ang ilang mga de-koryenteng motor na konektado sa parallel sa frequency converter.Ang kontrol ng flux ay nagsasangkot ng pagsubaybay sa mga operating currents sa loob ng motor sa kanilang pagkabulok sa aktibo at reaktibong mga bahagi at paggawa ng mga pagsasaayos sa operasyon ng converter upang itakda ang amplitude, dalas at anggulo para sa mga vector ng output voltage.

Pinapabuti nito ang katumpakan ng makina at pinatataas ang mga limitasyon ng pagsasaayos nito. Ang paggamit ng flow control ay nagpapalawak sa mga kakayahan ng mga drive na tumatakbo sa mababang bilis na may mataas na dynamic na pagkarga, tulad ng mga crane hoists o pang-industriyang winding machine.

Ang paggamit ng teknolohiyang vector ay nagpapahintulot sa dynamic na torque control na maipatupad three-phase asynchronous na mga motor. 

Katumbas na circuit

Ang isang pangunahing pinasimple na electrical circuit ng isang induction motor ay maaaring katawanin bilang mga sumusunod.

Ang isang boltahe u1 ay inilalapat sa mga paikot-ikot na stator, na may aktibong pagtutol R1 at isang pasaklaw na pagtutol X1. Ito, na nagtagumpay sa paglaban ng air gap Xv, ay binago sa rotor winding, na nagiging sanhi ng isang kasalukuyang na nagtagumpay sa paglaban nito.

Katumbas na circuit ng isang vector circuit

Ang pagtatayo nito ay nakakatulong upang maunawaan ang mga prosesong nagaganap sa induction motor.

Ang enerhiya ng kasalukuyang stator ay nahahati sa dalawang bahagi:

• iµ — partition na bumubuo ng daloy;

• iw - bahagi ng pagbuo ng sandali.

Sa kasong ito, ang rotor ay may slip-dependent active resistance R2 / s.

Para sa sensorless control, ang mga sumusunod ay sinusukat:

• boltahe u1;

• kasalukuyang i1.

Ayon sa kanilang mga halaga, kinakalkula nila:

• iµ — bahagi ng daloy na bumubuo sa daloy;

• iw — value generating torque.

Kasama na ngayon sa algorithm ng pagkalkula ang isang electronic na katumbas na circuit ng isang induction motor na may kasalukuyang mga regulator, na isinasaalang-alang ang mga kondisyon ng saturation ng electromagnetic field at ang mga pagkawala ng magnetic energy sa bakal.

Ang parehong mga bahagi ng kasalukuyang mga vector, naiiba sa anggulo at amplitude, ay umiikot kasama ng rotor coordinate system at nagiging isang nakatigil na stator orientation system.

Ayon sa prinsipyong ito, ang mga parameter ng frequency converter ay nababagay ayon sa pagkarga ng induction motor.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng frequency converter

Ang device na ito, na tinatawag ding inverter, ay nakabatay sa dobleng pagbabago sa waveform ng mains power supply.

Sa una, ang pang-industriya na boltahe ay pinapakain sa isang rectifier na may malalakas na diode na nag-aalis ng sinusoidal harmonics ngunit nag-iiwan ng mga ripples ng signal. Para sa kanilang pag-alis, ang isang capacitor bank na may inductance (LC-filter) ay ibinigay, na nagbibigay ng isang matatag, smoothed na hugis sa rectified boltahe.

Pagkatapos ay mapupunta ang signal sa input ng frequency converter, na isang three-phase bridge circuit na anim kapangyarihan transistors IGBT o MOSFET series na may reverse polarity voltage protection diodes. Ang mga dating ginamit na thyristor para sa mga layuning ito ay walang sapat na bilis at gumagana nang may malalaking abala.

Upang i-on ang "preno" na mode ng motor, ang isang kinokontrol na transistor na may isang malakas na risistor na nagpapalabas ng enerhiya ay maaaring mai-install sa circuit. Ang pamamaraan na ito ay nagpapahintulot sa boltahe na nabuo ng motor na maalis upang maprotektahan ang mga capacitor ng filter mula sa labis na pagsingil at pinsala.

Ang paraan ng kontrol ng dalas ng vector ng converter ay nagpapahintulot sa iyo na lumikha ng mga circuit na nagsasagawa ng awtomatikong kontrol ng signal mula sa mga sistema ng ACS. Ginagamit ang isang sistema ng pamamahala para dito:

1. amplitude;

2. PWM (pulse width simulation).

Ang paraan ng kontrol ng amplitude ay batay sa pagbabago ng boltahe ng input, at ang PWM ay batay sa algorithm para sa paglipat ng mga transistor ng kapangyarihan sa isang pare-parehong boltahe ng input.

Sa regulasyon ng PWM, ang isang panahon ng signal modulation ay nilikha kapag ang stator winding ay konektado sa mahigpit na pagkakasunud-sunod sa positibo at negatibong mga terminal ng rectifier.

Dahil ang dalas ng orasan ng generator ay medyo mataas, pagkatapos ay sa paikot-ikot na motor na de koryente, na may inductive resistance, sila ay pinakinis sa isang normal na sine wave.

Ang mga pamamaraan ng kontrol ng PWM ay nag-maximize sa pag-aalis ng mga pagkalugi ng enerhiya at nagbibigay ng mataas na kahusayan ng conversion dahil sa sabay-sabay na kontrol ng dalas at amplitude. Naging available ang mga ito dahil sa pagbuo ng mga teknolohiyang kontrol ng thyristor na may power-lock na GTO series o mga bipolar na brand ng insulated-gate IGBT transistors.

Ang mga prinsipyo ng kanilang pagsasama para sa pagkontrol ng isang three-phase na motor ay ipinapakita sa larawan.

Ang bawat isa sa anim na IGBT ay konektado sa antiparallel circuit sa sarili nitong reverse current diode. Sa kasong ito, ang aktibong kasalukuyang ng induction motor ay dumadaan sa power circuit ng bawat transistor, at ang reaktibong bahagi nito ay nakadirekta sa pamamagitan ng mga diode.

Upang maalis ang impluwensya ng panlabas na ingay ng kuryente sa pagpapatakbo ng inverter at ng motor, ang circuit ng frequency converter ay maaaring isama filter ng pagbabawas ng ingaypagpuksa:

• panghihimasok sa radyo;

• mga de-koryenteng discharge na dulot ng operating equipment.

Ang mga ito ay sinenyasan ng controller at ang mga shielded wiring ay ginagamit sa pagitan ng motor at ng inverter output terminal upang mabawasan ang shock.

Upang mapabuti ang katumpakan ng pagpapatakbo ng mga asynchronous na motor, ang control circuit ng mga frequency converter ay kinabibilangan ng:

• input ng komunikasyon na may mga advanced na kakayahan sa interface;

• built-in na controller;

• memory card;

• software;

• pang-impormasyon na LED display na nagpapakita ng pangunahing mga parameter ng output;

• chopper ng preno at built-in na EMC filter;

• circuit cooling system batay sa pamumulaklak sa mga tagahanga ng mas mataas na mapagkukunan;

• ang pag-andar ng pagpainit ng makina sa pamamagitan ng direktang kasalukuyang at ilang iba pang mga posibilidad.

Mga diagram ng pagpapatakbo ng mga kable

Ang mga frequency converter ay idinisenyo upang gumana sa mga single-phase o three-phase na network. Gayunpaman, kung may mga pang-industriya na mapagkukunan ng direktang kasalukuyang na may boltahe na 220 volts, kung gayon ang mga inverters ay maaaring palakasin mula sa kanila.

Ang mga three-phase na modelo ay idinisenyo para sa boltahe ng mains na 380 volts at ipakain ito sa de-koryenteng motor. Ang mga single-phase inverters ay pinapagana ng 220 volts at ang output ay tatlong phase na ipinamamahagi sa paglipas ng panahon.

Ang scheme ng koneksyon ng frequency converter sa motor ay maaaring isagawa ayon sa mga scheme:

• mga bituin;

• tatsulok.

Ang mga windings ng motor ay binuo sa isang «bituin» para sa converter, na pinapakain ng isang three-phase network na 380 volts.

Ayon sa "delta" scheme, ang mga windings ng motor ay binuo kapag ang power converter ay konektado sa isang single-phase 220-volt network.

Kapag pumipili ng isang paraan ng pagkonekta ng isang de-koryenteng motor sa isang frequency converter, kailangan mong bigyang-pansin ang ratio ng kapangyarihan na maaaring gawin ng isang tumatakbong motor sa lahat ng mga mode, kabilang ang isang mabagal, na-load na pagsisimula, na may mga kakayahan ng inverter.

Imposibleng patuloy na mag-overload ang frequency converter, at ang isang maliit na reserba ng kapangyarihan ng output nito ay titiyakin ang pangmatagalan at walang problemang operasyon nito.