Je důležité znát fungování měničů kmitočtu VFD nebo frekvenčních měničů (VFD), protože jsou široce používány v aplikacích poháněných střídavým motorem, jako frekvenční měnič pro řízení motoru , vzhledem k jejich široké paletě charakteristik.
Frekvenční měniče
Ve srovnání s běžnými motorovými pohony má VFD větší funkčnost a provozní schopnosti. Kromě nastavitelného řízení otáček nabízejí frekvenční měniče ochranu, jako je ochrana fází, podpětí a přepětí. Software a možnosti rozhraní VFD umožňují uživateli ovládat motory na požadovaných úrovních.
Co je frekvenční měnič (VFD)
Rychlost střídavého motoru je řízena dvěma způsoby - buď řízením napětí nebo frekvence. Regulace frekvence poskytuje lepší kontrolu díky konstantní hustotě toku než regulace napětí. To je místo, kde hraje činnost VFD. Jedná se o zařízení pro přeměnu výkonu, které převádí pevné napětí, pevnou frekvenci vstupního výkonu na proměnné napětí, výstup s proměnnou frekvencí k řízení střídavých indukčních motorů.
Skládá se z výkonových elektronických zařízení (jako IGBT, MOSFET), vysokorychlostní centrální řídicí jednotky (jako je mikroprocesor, DSP) a volitelných snímacích zařízení v závislosti na použité aplikaci.
Většina průmyslových aplikací vyžaduje proměnné rychlosti při podmínkách špičkového zatížení a konstantní rychlosti za normálních provozních podmínek. Práce VFD v uzavřené smyčce udržuje otáčky motoru na konstantní úrovni, a to i v případě narušení vstupu a zatížení.
Práce s VFD
Dvěma hlavními vlastnostmi pohonu s proměnnou frekvencí jsou nastavitelné rychlosti a funkce měkkého start / stop. Díky těmto dvěma vlastnostem je VFD výkonný řadič pro řízení střídavých motorů. VFD se skládá hlavně ze čtyř sekcí, kterými jsou usměrňovač, meziobvod stejnosměrného napětí, invertor a řídicí obvod.
Práce s VFD
Usměrňovač:
Je to první stupeň frekvenčního měniče. Převádí střídavé napětí dodávané ze sítě na stejnosměrné. Tato část může být jednosměrná nebo obousměrná na základě použité aplikace, jako je čtyřkvadrantový provoz motoru. Využívá diody, SCR, tranzistory a další elektronická spínací zařízení.
Pokud používá diody, je převedený stejnosměrný výkon nekontrolovaným výstupem při použití SCR, stejnosměrný výstupní výkon se mění ovládáním brány. Pro třífázový převod je zapotřebí minimálně šest diod, takže usměrňovací jednotka je považována za šestipulzní převodník.
DC sběrnice:
Stejnosměrné napájení z usměrňovací sekce je přiváděno do stejnosměrného meziobvodu. Tato část se skládá z kondenzátorů a induktorů pro vyhlazení proti zvlnění a ukládání stejnosměrného proudu. Hlavní funkcí meziobvodu je přijímat, ukládat a dodávat stejnosměrný proud.
Střídač:
Tato část se skládá z elektronických spínačů, jako jsou tranzistory, tyristory, IGBT atd. Přijímá stejnosměrné napětí ze stejnosměrného meziobvodu a převádí se na střídavé napětí dodávané do motoru. Využívá to modulační techniky jako pulzní šířková modulace měnit výstupní frekvenci pro řízení rychlosti indukčního motoru.
Ovládací obvod:
Skládá se z mikroprocesorové jednotky a provádí různé funkce, jako je ovládání, konfigurace nastavení měniče, poruchové stavy a propojení komunikačních protokolů . Přijímá zpětnovazební signál z motoru jako aktuální referenční otáčky a podle toho reguluje poměr napětí k frekvenci k regulaci otáček motoru.
Aplikace pro implementaci VFD
Aplikace pro implementaci VFD
VFD lze také implementovat obvodem mikrokontroléru, který je uveden níže. Podobně jako VFD sestává také z usměrňovací sekce, filtrování a poté z invertorové sekce. Zde sekce měniče získává spalovací impulzy z naprogramovaného mikrokontroléru, aby zátěž poskytovala proměnné napětí a frekvenci. Tento projekt se nazývá jednofázový na třífázový převodník pomocí SVPWM k řízení střídavého napětí a frekvence napříč zátěží
Aplikace VFD
Aplikace VFD je regulace rychlosti střídavého motoru pomocí cyklokonvertorů .
Energie ze sítě se přivádí do obvodu usměrňovače, který převádí pevné střídavé napětí na pevné stejnosměrné. Měniče se třemi rameny se skládají ze dvou diod zapojených paralelně pro každou fázi, takže jedna z diod vede, když je konkrétní fáze poměrně kladnější nebo zápornější.
Aplikace VFD
Impulzní stejnosměrné napětí generované z usměrňovače se přivádí do obvodu meziobvodu. Tento meziobvod zahrnuje induktory a kondenzátory. Filtruje pulzní DC snížením obsahu zvlnění a poskytuje stejnosměrný výkon na konstantní úrovni.
Pro zajištění proměnného napětí a proměnné frekvence motoru by měl být stejnosměrný výkon z meziobvodu přeměněn střídačem na proměnné střídavé napětí. Střídač se skládá z IGBT jako spínacích zařízení, která jsou řízena technikou PWM.
Podobně jako obvod usměrňovače, invertorové spínače také patří do dvou skupin jako pozitivní a negativní. Pozitivní strana IGBT je zodpovědná za kladný puls a záporná strana IGBT za záporný puls na výstupu střídače. Získaným výstupem je tedy střídavý proud aplikovaný na motor.
Změnou spínací periody se reguluje napětí a frekvence současně ve střídači. Moderní VFD používá nejnovější řídicí techniky, jako je skalární, vektorové a přímé řízení krouticího momentu, k ovládání přepínačů střídače při dosahování proměnného výkonu.
Výstupní průběhy VFD
Výše uvedený obrázek ukazuje, jak se mění napětí a frekvence frekvenčním měničem. Jako příklad lze uvést, že na VFD se aplikuje napájení AC 480 V, 60 Hz, které mění napětí a frekvenci signálu tak, aby bylo možné řídit rychlost.
Jak se snižuje frekvence, snižuje se také rychlost motoru. Na výše uvedeném obrázku průměrný výkon aplikovaný na motor klesá, zatímco klesá napětí i frekvence, za předpokladu, že poměr těchto dvou parametrů je konstantní.
Výhody VFD
VFD připojený k motoru
Frekvenční měniče nabízejí nejen nastavitelné rychlosti pro přesné a přesné řídicí aplikace, ale mají také další výhody, pokud jde o řízení procesu a uchování energie . Některé z nich jsou uvedeny níže.
Úspora energie
Více než 65% energie je spotřebováno elektrickými motory v průmyslových odvětvích. Technika řízení velikosti i frekvence pro změnu rychlosti spotřebovává méně energie, když motor vyžaduje proměnnou rychlost. Tyto VFD tedy zachovávají velké množství energie.
Ovládání v uzavřené smyčce
VFD umožňuje přesné umístění otáček motoru kontinuálním srovnáváním s referenční rychlostí i při změnách podmínek zatížení a vstupních poruchách, jako jsou kolísání napětí.
• Omezuje počáteční proud
Indukční motor odebírá při spuštění proud, který je 6 až 8násobkem jmenovitého proudu. Ve srovnání s běžnými spouštěči poskytují VFD lepší výsledky, protože v době spouštění poskytují nízkou frekvenci. Kvůli nízké frekvenci odebírá motor méně proudu a tento proud nikdy nepřekročí svůj jmenovitý výkon při spuštění i provozu.
• Hladký provoz
Nabízí plynulý provoz při rozjezdu a zastavení a také snižuje tepelné a mechanické namáhání motorů a řemenových pohonů.
Vysoký účiník
Integrovaný obvod pro korekci účiníku ve stejnosměrném meziobvodu VFD snižuje potřebu dalších zařízení pro korekci účiníku.
Účiník indukčního motoru je pro aplikace bez zátěže velmi nízký, zatímco při plném zatížení je 0,88 až 0,9. Nízký účiník má za následek špatné využití energie v důsledku vysokých reaktivních ztrát.
Lehká instalace
Předprogramované a továrně zapojené VFD nabízejí snadný způsob připojení a údržby.
Doufám, že vám v našem článku byly poskytnuty přesné a dostatečné znalosti o fungování VFD. Děkujeme, že jste strávili svůj drahocenný čas. Máme pro vás jednoduchý úkol - Jaké jsou různé typy VFD? Své odpovědi uveďte v níže uvedené části s komentáři. Máte-li jakékoli dotazy týkající se tohoto tématu nebo elektrických a elektronické projekty V sekci komentářů níže můžete také sdílet své recenze a návrhy týkající se tohoto článku.
Fotografické kredity
Frekvenční měniče podle emainc
Základní části VFD od obrobený design
Práce VFD od cfnewsads
Výstupní průběhy VFD o vfds
VFD připojeno k motoru pomocí cfnewsads
