Какво представлява задвижването с променлива честота (VFD) и принципът на работа на VFD

Какво представлява задвижването с променлива честота (VFD) и принципът на работа на VFD

Важно е да знаете работата на VFD или задвижвания с променлива честота (VFD), тъй като те се използват широко в приложенията, задвижвани с променлив ток, като задвижване с променлива честота за управление на двигателя , поради техните разнообразни характеристики.



Задвижвания с променлива честота

Задвижвания с променлива честота

В сравнение с конвенционалните моторни задвижвания, VFD има по-голяма функционалност и възможности за работа. В допълнение към регулируемия контрол на скоростта, задвижванията с променлива честота предлагат защити като фаза, защита под и напрежение. Софтуерът и опциите за свързване на VFD позволяват на потребителя да управлява двигателите на желаните нива.






Какво е задвижване с променлива честота (VFD)

Скоростта на мотора с променлив ток се контролира по два начина - или чрез контролиране на напрежението или честотата. Честотният контрол дава по-добър контрол поради постоянната плътност на потока от контрола на напрежението. Тук играе работа на VFD. Това е устройство за преобразуване на мощност, което преобразува фиксираното напрежение, фиксирана честота на входната мощност в променливо напрежение, изхода с променлива честота за управление на асинхронни двигатели с променлив ток.

Състои се от захранващи електронни устройства (като IGBT, MOSFET), високоскоростен централен контролен блок (като микропроцесор, DSP) и незадължителни сензорни устройства в зависимост от използваното приложение.



Повечето индустриални приложения изискват променливи скорости при пикови условия на натоварване и постоянни скорости при нормални работни условия. Затворената верига на работа на VFD поддържа скоростта на двигателя на постоянно ниво, дори в случай на смущения на входа и натоварването.

Работа на VFD

Двете основни характеристики на задвижването с променлива честота са регулируемите скорости и възможностите за мек старт / стоп. Тези две функции правят VFD мощен контролер за управление на променливотоковите двигатели. VFD се състои основно от четири секции, които са токоизправител, междинна DC връзка, инвертор и управляваща верига.


Работа на VFD

Работа на VFD

Изправител:

Това е първият етап на задвижване с променлива честота. Той преобразува променливотоково захранване, подавано от мрежата, в постоянна. Този раздел може да бъде еднопосочен или двупосочен въз основа на използваното приложение като работата на двигателя с четири квадранта. Той използва диоди, SCR, транзистори и други електронни комутационни устройства.

Ако използва диоди, преобразуваната постоянна мощност е неконтролирана изходна мощност, докато се използва SCR, изходната мощност на постоянен ток се променя от контрола на портата. За трифазното преобразуване са необходими минимум шест диода, така че токоизправителят се счита за шест импулсен преобразувател.

DC шина:

DC захранването от изправителната секция се подава към постояннотоковата връзка. Този раздел се състои от кондензатори и индуктори за изглаждане срещу вълни и съхраняване на постояннотоковата мощност. Основната функция на DC връзката е да приема, съхранява и доставя DC мощност.

Инвертор:

Този раздел се състои от електронни превключватели като транзистори, тиристори, IGBT и др. Той получава постоянна мощност от постоянна връзка и преобразува в променлив ток, който се доставя към двигателя. Използва модулационни техники като широчинно импулсна модулация за промяна на изходната честота за управление на скоростта на асинхронния двигател.

Контролна верига:

Състои се от микропроцесорен блок и изпълнява различни функции като управление, конфигуриране на настройките на задвижването, условия на повреда и взаимодействащи комуникационни протоколи . Той получава сигнал за обратна връзка от двигателя като текуща референтна скорост и съответно регулира съотношението на напрежението към честотата, за да контролира скоростта на двигателя.

Приложение за внедряване на VFD

Приложение за внедряване на VFD

Приложение за внедряване на VFD

VFD може да се реализира и от схемата на микроконтролера, която е дадена по-долу. Подобно на VFD, той също се състои от изправителна секция, филтриране и след това инверторна секция. Тук инверторната секция получава импулсите за стрелба от програмирания микроконтролер, за да придаде променливо напрежение и честота на товара. Този проект се нарича еднофазен към трифазен преобразувател използване на SVPWM за контрол на променливото напрежение и честота в товара

Приложение на VFD

Приложението на VFD е контрол на скоростта на променлив ток от цикло конвертори .

Захранването от мрежата се подава към токоизправителната верига, която преобразува фиксиран променлив ток в постоянен постоянен ток. Трикратните преобразуватели се състоят от два диода, свързани паралелно за всяка фаза, така че един от диодите да провежда, когато конкретната фаза е сравнително по-положителна или отрицателна.

Приложение на VFD

Приложение на VFD

Импулсното постояннотоково напрежение, генерирано от токоизправителя, се прилага към веригата за постоянен ток. Тази междинна верига включва индуктори и кондензатори. Той филтрира импулсния постоянен ток, като намалява съдържанието на пулсации и дава постоянна мощност на постояннотокова мощност.

За да се осигури променливо напрежение и променлива честота на двигателя, постояннотоковата мощност от постояннотоковата връзка трябва да се преобразува в променлива AC чрез инвертор. Инверторът се състои от IGBT като превключващи устройства, които се управляват от ШИМ техниката.

Подобно на токоизправителната верига, инверторните превключватели също принадлежат към две групи като положителни и отрицателни. Положителната страна IGBT е отговорна за положителния импулс, а отрицателната страна IGBT за отрицателния импулс на изхода на инвертора. Така получената мощност е променлив ток, който се прилага към двигателя.

Варирането на периода на превключване регулира едновременно напрежението и честотата в инвертора. Съвременният VFD използва най-новите техники за управление като скаларен, векторен и директен контрол на въртящия момент, за да управлява инверторните превключватели при постигане на променлива мощност.

Изходни вълнови форми на VFD

Изходни вълнови форми на VFD

Горната фигура показва как напрежението и честотата се променят от задвижване с променлива честота. Като пример, AC 480V, 60Hz захранване се прилага към VFD, което променя напрежението и честотата на сигнала, за да има контрол на скоростта.

С намаляването на честотата скоростта на двигателя също намалява. На горната фигура средната мощност, приложена към двигателя, намалява, докато намалява както напрежението, така и честотата, при условие че съотношението на тези два параметъра е постоянно.

Предимства на VFD

VFD свързан към мотора

VFD свързан към двигателя

Задвижванията с променлива честота не само предлагат регулируеми скорости за точни и прецизни приложения за управление, но също така имат повече предимства по отношение на управлението на процеса и запазване на енергията . Някои от тях са дадени по-долу.

Пестене на енергия

Повече от 65% от мощността се консумира от електродвигатели в промишлеността. Техниката за регулиране на величината и честотата за промяна на скоростта консумира по-малко енергия, когато двигателят изисква променлива скорост. Така че голямо количество енергия се запазва от тези VFD.

Управление със затворен цикъл

VFD позволява точно позициониране на скоростта на двигателя, като непрекъснато се сравнява с референтната скорост, дори при промени в условията на натоварване и смущения на входа като колебания на напрежението.

• Ограничава пусковия ток

Асинхронният двигател изтегля ток, който е 6 до 8 пъти номиналния ток при стартиране. В сравнение с конвенционалните стартери, VFD дава по-добри резултати, защото осигурява ниска честота по време на стартиране. Поради ниската честота двигателят изтегля по-малко ток и този ток никога не надвишава номиналната си мощност при стартиране, както и при работа.

• Плавна работа

Той предлага плавни операции при стартиране и спиране, а също така намалява топлинното и механично напрежение върху двигателите и ремъчните предавки.

Коефициент на висока мощност

Вградената верига за корекция на фактора на мощността в постояннотоковата връзка на VFD намалява необходимостта от допълнителни устройства за корекция на фактора на мощността.

Коефициентът на мощност за асинхронния двигател е много нисък при особено натоварване, докато при пълно натоварване е 0,88 до 0,9. Ниският коефициент на мощност води до лошо използване на мощността поради високи реактивни загуби.

Лесна инсталация

Предварително програмирани и фабрично свързани кабелни VFD предлагат лесен начин за свързване и поддръжка.

Надявам се, че в нашата статия сте получили точни и достатъчно знания за работата на VFD. Благодарим ви, че отделихте ценното си време. Имаме проста задача за вас - Кои са различните видове VFD? Моля, дайте отговорите си в раздела за коментари по-долу. Ако имате някакви въпроси по тази тема или електрическите и електронни проекти Можете също да споделите вашите отзиви и предложения относно тази статия в раздела за коментари по-долу.

Кредити за снимки

Задвижвания с променлива честота от emainc

Основни части на VFD от машинен дизайн

Работа на VFD от cfnewsads

Изходни вълнови форми на VFD от vfds

VFD свързан към мотора чрез cfnewsads