Frekvensomformer er en enhet som konverterer industriell frekvenseffekt (50Hz eller 60Hz) til vekselstrøm med forskjellige frekvenser for å realisere driften av motorer med variabel hastighet, der kontrollkretsen fullfører kontrollen av hovedkretsen, likeretterkretsen konverterer vekselstrøm til likestrøm, DC-mellomkretsen jevner ut og filtrerer utgangen fra likeretterens strømkrets tilbake til vekselstrømskretsen, og kraft. For vektorstyringsomformere, som krever mange beregninger, kreves noen ganger en CPU for dreiemomentberegning og noen tilsvarende kretser. Inverterhastighetsregulering oppnås ved å endre frekvensen til strømforsyningen til motorens statorviklinger.
Det er mange måter å kategorisere frekvensomformer på, i henhold til klassifiseringen av hovedkretsens arbeidsmodus, kan den deles inn i spennings-frekvensomformer og strøm-frekvensomformer; i henhold til klassifiseringen av svitsjemodusen, kan den deles inn i PAM-kontrollert frekvensomformer, PWM-kontrollert frekvensomformer og høy-lastfrekvens PWM-kontrollert frekvensomformer; i henhold til klassifiseringen av arbeidsprinsippet kan den deles inn i V/f-kontrollert frekvensomformer, rotasjonsfrekvenskontrollfrekvensomformer og vektorkontrollfrekvensomformer, etc.; i henhold til bruken I henhold til klassifiseringen av arbeidsprinsippet kan den deles inn i generell-omformer, høy-spesiell inverter med høy{10}}ytelse, høy-frekvensomformer, en-faseomformer og tre-omformer.
VVVF:endre spenning, endre frekvens CVCF: konstant spenning, konstant frekvens. Vekselstrømforsyningen som brukes i forskjellige land, enten for hjem eller fabrikker, har en spenning og frekvens på 400V/50Hz eller 200V/60Hz (50Hz), og så videre. Generelt kalles en enhet som konverterer vekselstrøm med fast spenning og frekvens til vekselstrøm med variabel spenning eller frekvens en "inverter". For å produsere variabel spenning og frekvens, konverterer enheten først vekselstrømmen til strømforsyningen til likestrøm (DC).
Invertere som brukes til motorstyring kan endre både spenning og frekvens.
Hvordan frekvensomformere fungerer
Vi vet at det synkrone hastighetsuttrykket til en AC-motorbit:
n = 60 f (1-s)/p (1)
I formelen
n --- hastigheten til asynkronmotoren;
f --- frekvensen til asynkronmotoren;
s --- motorens rotasjonshastighet;
p---antall motorpolpar.
Fra ligning (1) kan man se at rotasjonshastigheten n er direkte proporsjonal med frekvensen f, så lenge frekvensen f kan endres for å endre rotasjonshastigheten til motoren, når frekvensen f endres i området 0 til 50Hz, er justeringsområdet for motorhastigheten veldig bredt. Frekvensomformer er ved å endre motorens strømforsyningsfrekvens for å realisere hastighetsreguleringen, er et ideelt middel for høy effektivitet og høy ytelse hastighetsregulering.
Frekvensomformerkontrollmodus
Lav-generell-omformerutgangsspenning for lavspenning er 380-650V, utgangseffekt er 0,75-400kW, arbeidsfrekvens er 0-400Hz, og hovedkretsene bruker alle AC-DC-AC-kretser. Kontrollmodusen har gått gjennom de følgende fire generasjonene.
1U/f=C sinusoidal pulse width modulation (SPWM) kontrollmodus
Karakterisert av en enkel kontrollkretsstruktur, lavere kostnader, mekaniske egenskaper av hardheten er også bedre for å møte den generelle overføringen av jevn hastighetskrav, har blitt mye brukt i ulike industrifelt. Imidlertid er denne kontrollmetoden ved lav frekvens, på grunn av den lavere utgangsspenningen, dreiemomentet ved statormotstandsspenningsfallet mer signifikant, slik at det maksimale utgangsmomentet reduseres. I tillegg er dens mekaniske egenskaper ikke så vanskelige som DC-motoren, den dynamiske dreiemomentkapasiteten og den statiske hastighetsytelsen er ikke tilfredsstillende, og systemytelsen er ikke høy, kontrollkurven vil endre seg med belastningen, dreiemomentresponsen er langsom, motorens dreiemomentutnyttelse er ikke høy, den lave hastigheten på grunn av statormotstanden og eksistensen av dødsone-stabiliteten og degraderingseffekten og forringelse av dødsone-stabilitet og forringelse. Derfor har vektorkontrollfrekvensomformingshastighetsregulering blitt studert.
Spenningsromsvektor (SVPWM) kontrollmetode
Den er basert på forutsetningen om den generelle generasjonseffekten av tre-fasebølgeformer, for å tilnærme den ideelle sirkulære roterende magnetfeltbanen til motorluftgapet med det formål å generere tre-fasemodulerte bølgeformer om gangen, og kontrollere den indre tangentpolygontilnærmingen til sirkelen. Den har blitt forbedret etter praktisk bruk, dvs. at frekvenskompensasjon er innført, som kan eliminere feilen ved hastighetskontroll; den magnetiske kjedeamplituden estimeres ved tilbakemelding, noe som eliminerer påvirkningen av statormotstanden ved lave hastigheter; og utgangsspenningen og strømmen er lukket-sløyfe for å forbedre nøyaktigheten og stabiliteten til dynamikken. Imidlertid har kontrollkretsen flere koblinger og introduserer ikke dreiemomentregulering, så systemytelsen er ikke fundamentalt forbedret.
Vektorkontroll (VC) metode
Praksisen med vektorstyringsfrekvensstyring er å konvertere statorstrømmene Ia, Ib, Ic til asynkronmotoren i tre-fasekoordinatsystemet til AC-strømmene Ia1Ib1 i det to-fasestasjonære koordinatsystemet gjennom tre-fase - to-transformasjon, og deretter gjennom transformasjonen. rotasjonstransformasjon i henhold til rotormagnetfeltorienteringen, som tilsvarer DC-strømmene Im1, It1 i det synkrone roterende koordinatsystemet (Im1 er ekvivalent med (Im1 tilsvarer eksitasjonsstrømmen til DC-motoren; It1 er ekvivalent med ankerstrømmen som er proporsjonal med dreiemomentet), og imiter deretter kontrollmetoden til DC-motoren og DC-motoren for å oppnå kontrollmetoden til DC-motoren og DC-motoren. styring av asynkronmotor etter tilsvarende invers transformasjon av koordinater. I hovedsak tilsvarer AC-motoren en DC-motor, og de to komponentene av hastighet og magnetfelt styres uavhengig av hverandre. Ved å kontrollere rotorens magnetiske kjede, og deretter dekomponere statorstrømmen for å oppnå dreiemomentet og magnetfeltkomponentene, gjennom koordinattransformasjonen, for å realisere ortogonal eller frakoblet kontroll. Den foreslått vektorkontrollmetode er av epokegjørende{15}}betydning. Imidlertid, i praktiske applikasjoner, på grunn av at rotorens magnetiske kjede er vanskelig å observere nøyaktig, blir systemkarakteristikkene sterkt påvirket av motorparametrene, og vektorrotasjonstransformasjonen som brukes i kontrollprosessen til tilsvarende DC-motor er mer komplisert, noe som gjør det vanskelig for den faktiske kontrolleffekten å oppnå resultatene av ideell analyse.
Direkte dreiemomentkontroll (DTC) metode
I 1985 foreslo Prof. DePenbrock ved Ruhr-universitetet i Tyskland for første gang den direkte dreiemomentkontroll-frekvenskonverteringsteknologien. Denne teknologien har i stor grad løst manglene ved vektorkontrollen ovenfor, og har blitt raskt utviklet med nye kontrollideer, kortfattet og tydelig systemstruktur og utmerket dynamisk og statisk ytelse. For tiden har denne teknologien blitt brukt på vekselstrømsdrev med høy-effekt for elektrisk lokomotiv. Direkte dreiemomentkontroll analyserer den matematiske modellen av AC-motor direkte i statorkoordinatsystemet for å kontrollere den magnetiske kjeden og dreiemomentet til motoren. Det trenger ikke å likestille AC-motoren med en DC-motor, og dermed eliminere mange komplekse beregninger i vektorrotasjonstransformasjonen; den trenger ikke å etterligne kontrollen av en likestrømsmotor, og den trenger heller ikke å forenkle den matematiske modellen av AC-motoren for frakobling.
Matrix AC-AC-kontrollmetode
VVVF-inverter, vektorkontroll-inverter og direkte dreiemomentkontroll-inverter er alle typer AC-DC-AC-omformere. Deres vanlige ulemper er lav inngangseffektfaktor, høye harmoniske strømmer, behovet for store energilagringskondensatorer i DC-kretsen, og den regenerative energien kan ikke mates tilbake til nettet, dvs. drift med fire-kvadranter er ikke mulig. Av denne grunn ble matrise AC-AC-omformeren til. Som matrise AC-AC inverter eliminerer den mellomliggende DC-koblingen, og eliminerer dermed de store, dyre elektrolytiske kondensatorene. Den kan realisere effektfaktoren til l, inngangsstrømmen er sinusformet og kan operere i fire kvadranter, krafttettheten til systemet er stor. Teknologien er ennå ikke moden, men tiltrekker seg fortsatt mange forskere til å studere i dybden. Dens essens er ikke å indirekte kontrollere strømmen, magnetkjeden og andre mengder, men å realisere dreiemomentet direkte som den kontrollerte mengden. De spesifikke metodene er:
--Kontroll av statormagnetkjeden for å introdusere statormagnetkjedeobservatøren for å realisere den hastighetssensorløse metoden;
--Automatisk identifikasjon (ID) er avhengig av en nøyaktig matematisk modell av motoren for å automatisk identifisere motorparametrene;
--Beregn den faktiske verdien som tilsvarer statorimpedansen, gjensidig induktans, magnetisk metningsfaktor, treghet, etc. Beregn det faktiske dreiemomentet, statormagnetkjeden, rotorhastigheten for sanntidskontroll;
--Realiser Band-Band-kontroll for å generere PWM-signaler i henhold til Band-Band-kontrollen av magnetisk kjede og dreiemoment for å kontrollere omformerens byttetilstand.
Matrix AC-AC-omformer har rask dreiemomentrespons (＜2ms), høyhastighetsnøyaktighet (±2 %, ingen PG-tilbakemelding), høy dreiemomentnøyaktighet (＜+3%); den har også høyt startmoment og høy momentnøyaktighet, spesielt ved lave hastigheter (inkludert 0 hastigheter), kan den gi 150% -200% dreiemoment.