Frequentieomvormer is een technologie die beheerst moet worden bij het uitvoeren van elektrische werkzaamheden. Het gebruik van een frequentieomvormer om de motor te besturen is een gebruikelijke methode bij elektrische besturing; sommige vereisen ook vaardigheid in het gebruik ervan.
1. Waarom zou u allereerst een frequentieomvormer gebruiken om een motor te besturen?
De motor is een inductieve belasting, die de stroomverandering belemmert en bij het starten een grote stroomverandering zal veroorzaken.
De omvormer is een apparaat voor het regelen van elektrische energie dat de aan-uitfunctie van vermogenshalfgeleiderapparaten gebruikt om de industriële frequentievoeding om te zetten in een andere frequentie. Het bestaat hoofdzakelijk uit twee circuits, één is het hoofdcircuit (gelijkrichtermodule, elektrolytische condensator en invertermodule) en de andere is het stuurcircuit (schakelvoedingskaart, besturingsprintplaat).
Om de startstroom van de motor te verminderen, vooral de motor met een hoger vermogen, geldt: hoe groter het vermogen, hoe groter de startstroom. Een te hoge startstroom zal een grotere belasting voor het stroomvoorzienings- en distributienetwerk met zich meebrengen. De frequentieomvormer kan dit startprobleem oplossen en de motor soepel laten starten zonder overmatige startstroom te veroorzaken.
Een andere functie van het gebruik van een frequentieomvormer is het aanpassen van de snelheid van de motor. In veel gevallen is het noodzakelijk om de snelheid van de motor te regelen om een betere productie-efficiëntie te verkrijgen, en de snelheidsregeling van de frequentieomvormer is altijd het grootste hoogtepunt geweest. De frequentieomvormer regelt het motortoerental door de frequentie van de voeding te wijzigen.
2.Wat zijn de besturingsmethoden van de omvormer?
De vijf meest gebruikte methoden voor inverterbesturingsmotoren zijn als volgt:
A. Sinusoïdale pulsbreedtemodulatie (SPWM)-besturingsmethode
De kenmerken zijn een eenvoudige regelcircuitstructuur, lage kosten, goede mechanische hardheid en kunnen voldoen aan de vereisten voor soepele snelheidsregeling van algemene transmissie. Het wordt op grote schaal gebruikt in verschillende sectoren van de industrie.
Bij lage frequenties wordt het koppel vanwege de lage uitgangsspanning echter aanzienlijk beïnvloed door de spanningsval in de statorweerstand, waardoor het maximale uitgangskoppel afneemt.
Bovendien zijn de mechanische eigenschappen ervan niet zo sterk als die van gelijkstroommotoren, en zijn de dynamische koppelcapaciteit en de statische snelheidsregelingsprestaties niet bevredigend. Bovendien zijn de systeemprestaties niet hoog, verandert de regelcurve met de belasting, is de koppelrespons traag, is de benuttingsgraad van het motorkoppel niet hoog en nemen de prestaties af bij lage snelheid als gevolg van het bestaan van statorweerstand en een dode omvormer zone-effect en de stabiliteit verslechtert. Daarom hebben mensen vectorregeling met variabele frequentiesnelheidsregeling bestudeerd.
B. Controlemethode voor spanningsruimtevector (SVPWM).
Het is gebaseerd op het algehele generatie-effect van de driefasige golfvorm, met als doel het ideale cirkelvormige roterende magnetische veldtraject van de luchtspleet van de motor te benaderen, tegelijkertijd een driefasige modulatiegolfvorm te genereren en deze op de manier te regelen van een ingeschreven veelhoek die de cirkel benadert.
Na praktisch gebruik is het verbeterd, dat wil zeggen door frequentiecompensatie te introduceren om de fout van de snelheidsregeling te elimineren; het schatten van de fluxamplitude door middel van feedback om de invloed van statorweerstand bij lage snelheid te elimineren; het sluiten van de uitgangsspanning en stroomlus om de dynamische nauwkeurigheid en stabiliteit te verbeteren. Er zijn echter veel schakelingen in de stuurcircuits en er is geen koppelaanpassing geïntroduceerd, waardoor de systeemprestaties niet fundamenteel zijn verbeterd.
C. Vectorcontrolemethode (VC).
De essentie is om de AC-motor gelijkwaardig te maken aan een DC-motor, en de snelheid en het magnetische veld onafhankelijk te regelen. Door de rotorflux te regelen, wordt de statorstroom ontleed om de koppel- en magnetische veldcomponenten te verkrijgen, en wordt de coördinatentransformatie gebruikt om orthogonale of ontkoppelde regeling te bereiken. De introductie van de vectorcontrolemethode is van baanbrekende betekenis. In praktische toepassingen worden de systeemkarakteristieken echter sterk beïnvloed door de motorparameters, omdat de rotorflux moeilijk nauwkeurig waar te nemen is, en is de vectorrotatietransformatie die wordt gebruikt in het equivalente DC-motorbesturingsproces relatief complex, waardoor het moeilijk wordt voor de daadwerkelijke controle-effect om het ideale analyseresultaat te bereiken.
D. Methode voor directe koppelcontrole (DTC).
In 1985 stelde professor DePenbrock van de Ruhr Universiteit in Duitsland voor het eerst een frequentieomzettingstechnologie met directe koppelregeling voor. Deze technologie heeft de tekortkomingen van de bovengenoemde vectorcontrole grotendeels opgelost en is snel ontwikkeld met nieuwe controle-ideeën, een beknopte en duidelijke systeemstructuur en uitstekende dynamische en statische prestaties.
Momenteel wordt deze technologie met succes toegepast op de krachtige AC-transmissietractie van elektrische locomotieven. Directe koppelregeling analyseert rechtstreeks het wiskundige model van AC-motoren in het statorcoördinatensysteem en regelt de magnetische flux en het koppel van de motor. Het hoeft AC-motoren niet gelijk te stellen aan DC-motoren, waardoor veel complexe berekeningen bij vectorrotatietransformatie worden geëlimineerd; het hoeft de besturing van gelijkstroommotoren niet te imiteren, noch hoeft het het wiskundige model van wisselstroommotoren voor ontkoppeling te vereenvoudigen.
E. Matrix AC-AC-besturingsmethode
VVVF-frequentieomzetting, vectorbesturingsfrequentieomzetting en directe koppelbesturingsfrequentieomzetting zijn allemaal soorten AC-DC-AC-frequentieomzetting. Hun gemeenschappelijke nadelen zijn een lage ingangsvermogensfactor, een grote harmonische stroom, een grote energieopslagcondensator die nodig is voor het DC-circuit, en regeneratieve energie kan niet worden teruggevoerd naar het elektriciteitsnet, dat wil zeggen dat deze niet in vier kwadranten kan werken.
Om deze reden ontstond de matrix AC-AC-frequentieconversie. Omdat matrix AC-AC frequentieconversie de tussenliggende DC-tussenkring elimineert, elimineert dit de grote en dure elektrolytische condensator. Het kan een vermogensfactor van 1 bereiken, een sinusvormige ingangsstroom, kan in vier kwadranten werken, en het systeem heeft een hoge vermogensdichtheid. Hoewel deze technologie nog niet volwassen is, trekt ze nog steeds veel wetenschappers aan om diepgaand onderzoek te doen. De essentie ervan is niet om indirect stroom, magnetische flux en andere grootheden te controleren, maar om koppel direct te gebruiken als de gecontroleerde grootheid om dit te bereiken.
3.Hoe bestuurt een frequentieomvormer een motor? Hoe zijn de twee met elkaar verbonden?
De bedrading van de omvormer om de motor te besturen is relatief eenvoudig, vergelijkbaar met de bedrading van de contactor, waarbij drie hoofdstroomleidingen naar de motor gaan en vervolgens uitgaan. Maar de instellingen zijn ingewikkelder en de manieren om de omvormer te besturen zijn ook verschillend.
Allereerst zijn er voor de omvormerterminal, hoewel er veel merken en verschillende bedradingsmethoden zijn, de bedradingsterminals van de meeste omvormers niet veel verschillend. Over het algemeen verdeeld in voorwaartse en achterwaartse schakelingangen, gebruikt om de voorwaartse en achterwaartse start van de motor te regelen. Feedbackterminals worden gebruikt om de bedrijfsstatus van de motor terug te koppelen,inclusief bedrijfsfrequentie, snelheid, foutstatus, enz.
Voor de regeling van de snelheidsinstelling gebruiken sommige frequentieomvormers potentiometers, andere gebruiken rechtstreekse knoppen, die allemaal worden bestuurd via fysieke bedrading. Een andere manier is om een communicatienetwerk te gebruiken. Veel frequentieomvormers ondersteunen nu communicatiecontrole. De communicatielijn kan worden gebruikt om het starten en stoppen, de voorwaartse en achterwaartse rotatie, de snelheidsaanpassing enz. van de motor te regelen. Tegelijkertijd wordt feedbackinformatie ook via communicatie overgedragen.
4.Wat gebeurt er met het uitgangskoppel van een motor wanneer het toerental (frequentie) verandert?
Het startkoppel en het maximale koppel zijn bij aandrijving door een frequentieomvormer kleiner dan bij directe aandrijving door een voeding.
De motor heeft een grote start- en acceleratie-impact wanneer hij wordt gevoed door een voeding, maar deze impact is zwakker wanneer hij wordt gevoed door een frequentieomvormer. Direct starten met een voeding zal een grote startstroom genereren. Wanneer een frequentieomvormer wordt gebruikt, worden de uitgangsspanning en frequentie van de frequentieomvormer geleidelijk aan de motor toegevoegd, waardoor de aanloopstroom en impact van de motor kleiner zijn. Gewoonlijk neemt het door de motor gegenereerde koppel af naarmate de frequentie afneemt (snelheid neemt af). De feitelijke gegevens van de reductie worden uitgelegd in de handleidingen van sommige frequentieomvormers.
De gebruikelijke motor is ontworpen en vervaardigd voor een spanning van 50 Hz, en het nominale koppel wordt ook binnen dit spanningsbereik vermeld. Daarom wordt snelheidsregeling onder de nominale frequentie constante koppelsnelheidsregeling genoemd. (T=Te, P<=Pe)
Wanneer de uitgangsfrequentie van de frequentieomvormer groter is dan 50 Hz, neemt het door de motor gegenereerde koppel af in een lineaire relatie die omgekeerd evenredig is met de frequentie.
Wanneer de motor draait met een frequentie hoger dan 50 Hz, moet rekening worden gehouden met de grootte van de motorbelasting om onvoldoende uitgangskoppel van de motor te voorkomen.
Het koppel dat door de motor wordt gegenereerd bij 100 Hz wordt bijvoorbeeld teruggebracht tot ongeveer de helft van het koppel dat wordt gegenereerd bij 50 Hz.
Daarom wordt snelheidsregeling boven de nominale frequentie constante vermogenssnelheidsregeling genoemd. (P=Ue*Ie).
5. Toepassing van frequentieomvormer boven 50 Hz
Voor een specifieke motor zijn de nominale spanning en de nominale stroom constant.
Als de nominale waarden van de omvormer en de motor bijvoorbeeld beide zijn: 15 kW/380 V/30 A, kan de motor boven 50 Hz werken.
Wanneer de snelheid 50 Hz is, is de uitgangsspanning van de omvormer 380 V en de stroom 30 A. Als de uitgangsfrequentie op dit moment wordt verhoogd naar 60 Hz, kan de maximale uitgangsspanning en -stroom van de omvormer slechts 380 V/30 A bedragen. Uiteraard blijft het uitgangsvermogen ongewijzigd, daarom noemen we dit constante vermogenssnelheidsregeling.
Hoe is het koppel op dit moment?
Omdat P=wT(w; hoeksnelheid, T: koppel), aangezien P onveranderd blijft en w toeneemt, zal het koppel dienovereenkomstig afnemen.
We kunnen het ook vanuit een andere hoek bekijken:
De statorspanning van de motor is U=E+I*R (I is stroom, R is elektronische weerstand en E is geïnduceerd potentieel).
Het is duidelijk dat wanneer U en I niet veranderen, E ook niet verandert.
En E=k*f*X (k: constant; f: frequentie; X: magnetische flux), dus als f verandert van 50–>60 Hz, zal X dienovereenkomstig afnemen.
Voor de motor geldt T=K*I*X (K: constant; I: stroom; X: magnetische flux), dus het koppel T zal afnemen naarmate de magnetische flux X afneemt.
Tegelijkertijd, wanneer het minder dan 50 Hz is, is de magnetische flux (X) constant, aangezien I*R erg klein is en U/f=E/f niet verandert. Koppel T is evenredig met de stroom. Dit is de reden waarom de overstroomcapaciteit van de omvormer meestal wordt gebruikt om de overbelastingscapaciteit (koppelcapaciteit) te beschrijven, en dit wordt constante koppelsnelheidsregeling genoemd (nominale stroom blijft ongewijzigd -> maximaal koppel blijft ongewijzigd)
Conclusie: Wanneer de uitgangsfrequentie van de omvormer boven de 50 Hz stijgt, zal het uitgangskoppel van de motor afnemen.
6. Andere factoren die verband houden met het uitgangskoppel
De warmteopwekkings- en warmteafvoercapaciteit bepalen de uitgangsstroomcapaciteit van de omvormer, waardoor de uitgangskoppelcapaciteit van de omvormer wordt beïnvloed.
1. Draaggolffrequentie: De nominale stroom die op de omvormer is aangegeven, is over het algemeen de waarde die een continue uitvoer bij de hoogste draaggolffrequentie en de hoogste omgevingstemperatuur kan garanderen. Het verlagen van de draaggolffrequentie heeft geen invloed op de stroom van de motor. De warmteontwikkeling van de componenten zal echter worden verminderd.
2. Omgevingstemperatuur: Net als de huidige waarde van de omvormerbeveiliging zal deze niet worden verhoogd wanneer wordt gedetecteerd dat de omgevingstemperatuur relatief laag is.
3. Hoogte: De toename in hoogte heeft invloed op de warmteafvoer en de isolatieprestaties. Over het algemeen kan dit onder de 1000 meter worden genegeerd en kan de capaciteit met 5% worden verminderd voor elke 1000 meter daarboven.
7. Wat is de juiste frequentie voor een frequentieomvormer om een motor te besturen?
In de bovenstaande samenvatting hebben we geleerd waarom de omvormer wordt gebruikt om de motor te besturen, en hebben we ook begrepen hoe de omvormer de motor bestuurt. De omvormer bestuurt de motor, wat als volgt kan worden samengevat:
Ten eerste regelt de omvormer de startspanning en -frequentie van de motor om een soepele start en soepele stop te bereiken;
Ten tweede wordt de omvormer gebruikt om de snelheid van de motor aan te passen, en de motorsnelheid wordt aangepast door de frequentie te wijzigen.
De permanente magneetmotor van Anhui Mingtengproducten worden aangestuurd door de omvormer. Binnen het belastingsbereik van 25% -120% hebben ze een hoger rendement en een groter werkbereik dan asynchrone motoren met dezelfde specificaties, en hebben ze aanzienlijke energiebesparende effecten.
Onze professionele technici zullen een geschiktere omvormer selecteren op basis van de specifieke werkomstandigheden en de werkelijke behoeften van klanten om een betere controle over de motor te bereiken en de prestaties van de motor te maximaliseren. Bovendien kan onze technische serviceafdeling klanten op afstand begeleiden bij het installeren en debuggen van de omvormer, en een allround follow-up en service voor en na de verkoop realiseren.
Copyright: Dit artikel is een herdruk van het openbare WeChat-nummer “Technische training”, de originele link https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Dit artikel vertegenwoordigt niet de standpunten van ons bedrijf. Als u een andere mening of mening heeft, corrigeer ons dan!
Posttijd: 09-09-2024