Vi vet alle at frekvensomformeren er engasjert i elektrisk arbeid skal mestre en teknologi, bruk av frekvensomformere for å kontrollere motoren er en mer vanlig metode for elektrisk kontroll; Noen krever også som må brukes dyktig. I dag vil jeg organisere og oppsummere de relevante kunnskapspunktene med en grunt kunnskap, innhold eller repetisjon, og tar sikte på å dele med deg det fantastiske forholdet mellom frekvensomformeren og motoren.
For det første, hvorfor bruke omformeren til å kontrollere motoren?
La oss starte med en kort forståelse av disse to enhetene.
Motoren er en induktiv belastning, som hindrer strømforandringen og gir en stor endring i strøm under oppstart.
Frekvensomformer, er bruken av Power Semiconductor -enheter på og av virkningen av strømfrekvensens strømforsyning vil bli konvertert til en annen frekvens av elektrisk energikontrollenhet. Den er hovedsakelig sammensatt av to deler av kretsen, den ene er hovedkretsen (likerettermodul, elektrolytisk kondensator og omformermodul), og den andre er kontrollkretsen (Switching Power Supply Board, Control Circuit Board).
For å redusere startstrømmen til motoren, spesielt for motorer med høyere effekt, jo høyere kraft, jo høyere startstrøm, vil den overdreven startstrømmen gi en større belastning til strømforsynings- og distribusjonsnettverket, og frekvensomformeren Kan løse dette oppstartproblemet, slik at motoren kan starte jevnt uten å forårsake overdreven startstrøm.
En annen funksjon av å bruke frekvensomformer er å regulere motorens hastighet, mange anledninger trenger å kontrollere motorens hastighet for å få bedre produktivitet, og frekvenskonverteringshastighetskontroll har vært den største høydepunktet, frekvensomformeren ved å endre frekvensen av Strømforsyningen for å oppnå formålet med å kontrollere motorens hastighet.
Hva er frekvenskonverterkontrollmetodene?
De fem mest brukte måtene å omformer motorstyring er som følger:
Lavspenning General-Purpose Inverter utgangsspenning er 380-650 V, utgangseffekt er 0. 75-400 kw, arbeidsfrekvens er 0-400 Hz, og hovedkretsen -DC-AC Circuit. Kontrollmodus har gått gjennom følgende fire generasjoner.
1U/F=C sinusformet pulsbreddemodulasjon (SPWM) kontrollmodus
Karakterisert av en enkel kontrollkretsstruktur, lavere kostnader, er mekaniske egenskaper ved hardheten også bedre å oppfylle den generelle overføringen av glatte hastighetskrav, har blitt mye brukt innen forskjellige bransjer.
Imidlertid er denne kontrollmetoden med lav frekvens, på grunn av lavere utgangsspenning, dreiemoment med statormotstandsspenningsfallet mer betydelig, slik at utgangsmaksimumsmomentet reduseres.
I tillegg er dens mekaniske egenskaper ikke så harde som DC -motor, den dynamiske dreiemomentkapasiteten og statisk hastighetsytelse er ikke tilfredsstillende, og systemytelsen er ikke høy, kontrollkurven vil endres med belastningen, momentresponsen er treg, det Bruken av motorisk dreiemoment er ikke høy, den lave hastigheten på grunn av statormotstanden og eksistensen av omformerens dødbåndseffekt og ytelsesnedbrytning, forringelse av stabiliteten og så videre. Derfor er vektorkontrollfrekvens konverteringshastighetsregulering blitt studert.
Spenningsromsvektor (SVPWM) kontrollmetode
Det er basert på forutsetningen for den totale generasjonseffekten av trefaset bølgeformer, for å tilnærme den ideelle sirkulære roterende magnetfeltbanen til motorluftgapet med det formål å generere trefasemodulerte bølgeformer om gangen, og kontroll i Veien for den indre polygon -tilnærmingen av sirkelen.
Det er forbedret etter praktisk bruk, dvs. frekvenskompensasjon innføres, noe som kan eliminere feilen i hastighetskontrollen; Den magnetiske kjedeamplitude er estimert av tilbakemeldinger, noe som eliminerer påvirkningen av statorresistens i lave hastigheter; og utgangsspenningen og strømmen er lukket for å forbedre nøyaktigheten og stabiliteten til dynamikken. Imidlertid har kontrollkretsen flere lenker og introduserer ikke momentregulering, så systemytelsen er ikke grunnleggende forbedret.
Vector Control (VC) -metode
Praksisen med vektorkontrollfrekvenskontroll er å konvertere statorstrømmen IA, IB, IC, av en asynkronmotor i trefasekoordinatsystemet til AC-strømmen IA1IB1 i det to-fase stasjonære koordinatsystemet gjennom trefase-to- Fasetransformasjon, og deretter gjennom rotasjonstransformasjonen i henhold til rotormagnetfeltorienteringen, som tilsvarer det synkrone roterende koordinatsystemet i DC -strømmen IM1, IT1 (IM1 er lik (IM1 tilsvarer eksitasjonsstrømmen til DC -motoren; IT1 tilsvarer ankerstrømmen som er proporsjonal med dreiemomentet), og etterligner deretter kontrollmetoden til DC -motoren for å få kontrollmengden av DC -motor, og realiserer kontrollen av asynkronmotor etter den tilsvarende omvendte transformasjonen av koordinater.
I hovedsak tilsvarer vekselstrømsmotoren en DC -motor, og de to komponentene i hastighet og magnetfelt blir kontrollert uavhengig. Ved å kontrollere rotormagnetisk kjeden, og deretter dekomponere statorstrømmen for å oppnå dreiemoment og magnetfeltkomponenter, gjennom koordinattransformasjonen, for å realisere ortogonal eller avkoblet kontroll. Den foreslåtte vektorkontrollmetoden er av epokemakende betydning. Imidlertid, i praktiske anvendelser, på grunn av rotormagnetisk kjeden er vanskelig å observere, påvirkes systemegenskapene sterkt av motorparametrene, og vektorrotasjonstransformasjonen som brukes i kontrollprosessen til den ekvivalente DC -motoren er mer komplisert, noe som gjør den vanskelig for den faktiske kontrolleffekten for å oppnå resultatene av den ideelle analysen.
Direkte momentkontroll (DTC) -metode
I 1985 foreslo prof. Depenbrock fra Ruhr University i Tyskland først den direkte konverteringsteknologien for konvertering av momentkontroll. Denne teknologien har i stor grad løst manglene ved vektorkontrollen ovenfor, og har raskt blitt utviklet med nye kontrollideer, kortfattet og klar systemstruktur og utmerket dynamisk og statisk ytelse.
For tiden har denne teknologien blitt brukt med suksess på AC-stasjoner med høy effekt for elektrisk lokomotivtrekk. Direkte dreiemomentkontroll analyserer den matematiske modellen til AC -motoren direkte i statorkoordinatsystemet for å kontrollere motorens magnetiske kjede og dreiemoment. Den trenger ikke å likestille vekselstrømsmotoren til en DC -motor, og eliminerer dermed mange komplekse beregninger i vektorrotasjonstransformasjonen; Den trenger ikke å etterligne kontrollen av en DC -motor, og den trenger heller ikke forenkle den matematiske modellen til AC -motoren for avkobling.
Matrix AC-AC kontrollmetode
VVVF-omformer, vektorkontrollomformer og direkte momentkontrollomformer er alle typer AC-DC-AC-omformer. Deres vanlige ulemper er lav inngangseffektfaktor, høye harmoniske strømmer, behovet for store energilagringskondensatorer i DC-kretsen, og den regenerative energien kan ikke føres tilbake til nettet, dvs. fire kvadrantdrift er ikke mulig.
Av denne grunn ble Matrix AC-AC-omformeren til. Ettersom Matrix AC-AC-omformeren eliminerer den mellomliggende DC-koblingen, og eliminerer dermed den store størrelsen, dyre elektrolytiske kondensatorene. Det kan innse effektfaktoren til L, inngangsstrømmen er sinusformet og kan fungere i fire kvadranter, systemets strømtetthet er stor. Teknologien er ennå ikke moden, men tiltrekker seg fortsatt mange lærde til å studere i dybden. Essensen er ikke å indirekte kontrollere den nåværende, magnetiske kjeden og andre mengder, men å realisere dreiemomentet direkte som den kontrollerte mengden.
Den spesifikke metoden er:
Kontroll av Stator Magnetic Chain introduserer Stator Magnetic Chain Observer for å realisere hastighetssensor-mindre metoden;
Automatisk identifikasjon (ID) er avhengig av en nøyaktig matematisk modell av motoren for automatisk å identifisere motorparametrene;
Beregn de faktiske verdiene som tilsvarer statorimpedans, gjensidig induktans, magnetisk metningsfaktor, treghet, etc. Beregn den faktiske dreiemomentet, stator magnetisk kjede, rotorhastighet for sanntidskontroll;
Realisering av båndbåndkontroll genererer PWM-signaler i henhold til båndbåndkontrollen av magnetisk kjede og dreiemoment for å kontrollere omformerens koblingstilstand.
Matrix AC-AC-omformer har rask momentrespons (<2ms), high speed accuracy (±2%, no PG feedback), high torque accuracy (<+3%); it also has high starting torque and high torque accuracy, especially at low speeds (including 0 speeds), and it can output 150% to 200% torque.
Hvordan kontrollere motoren med frekvensomformer? Hvordan er de kablet?
Frekvenskonverterkontrollmotorledninger er relativt enkel, med ledningene til kontaktoren er nesten den samme, tre strømnettet i linjen, og deretter ut av linjen til motoren, men en av innstillingene på nevnte, kontrollen av Frekvensomformer er mer enn en annen måte.
For det første, la oss se på omformerterminalene, selv om merkevaren er mer, er ledningene også annerledes, men de fleste av omformerterminalene er ikke for mye. Generelt delt inn i positive og negative koblingsinnganger, brukt til å kontrollere motoren mer enn starten av positiv og negativ. Tilbakemeldingsterminal, brukes til å tilbakemelding av kjørestatusen til motoren, inkludert løpsfrekvens, hastighet, feilstatus og så videre. Hastighetsinnstillingskontroll, noen frekvensomformer brukes potensiometer, noen direkte ved bruk av nøkkelen, er ikke tilgjengelige.
Gjennom de fysiske ledningene for å kontrollere veien, er det en annen måte å gå til kommunikasjonsnettverket, mye frekvensomformer som nå støtter kommunikasjonskontroll, kan du kontrollere motoren gjennom kommunikasjonslinjen for å starte og stoppe, fremover og snu, justere Hastigheten osv. Samtidig overføres tilbakemeldingsinformasjonen også gjennom kommunikasjonen.
Hva skjer med utgangsmomentet når motorens rotasjonshastighet (frekvens) endres?
Startmomentet og det maksimale dreiemomentet til en omformerstasjon er mindre enn for en direkte stasjon med en industrifrekvens strømforsyning.
Motorer har store start- og akselerasjonssjokk når de er drevet av en industrifrekvens strømforsyning, men disse sjokkene er svakere når de drevne av en omformer. Direkte start ved industrifrekvens produserer en stor startstrøm. Når du bruker en frekvensomformer, blir utgangsspenningen og frekvensen til frekvensomformeren gradvis lagt til motoren, slik at motorens startstrøm og påvirkning er mindre.
Vanligvis avtar dreiemomentet produsert av motoren med frekvensen (hastighetsreduksjon). De faktiske dataene for reduksjonen er gitt i noen omformerhåndbøker for illustrasjon.
Ved å bruke en omformer med fluksvektormekontroll, vil mangelen på dreiemoment ved lave motorhastigheter bli forbedret, og motoren vil gi tilstrekkelig dreiemoment selv i lavhastighetssonen.
Når frekvensomformeren er hastighetskontrollert til en frekvens større enn 50 Hz, vil motorens utgangsmoment reduseres.
Normalt er motorer designet og produsert for 50Hz spenning, og deres nominelle dreiemoment er også gitt i dette spenningsområdet. Derfor kalles hastighetsregulering under den nominelle frekvensen konstant momenthastighetsregulering. (T=te, s<=Pe)
Når utgangsfrekvensen til omformeren er større enn 50Hz frekvens, må dreiemomentet som produseres av motoren avta i et lineært forhold omvendt proporsjonalt med frekvensen.
Når motoren betjenes med en hastighet større enn 50Hz frekvens, må størrelsen på motorbelastningen tas i betraktning for å forhindre mangel på motorutgangsmoment.
For eksempel reduseres dreiemomentet produsert av en motor ved 100 Hz til omtrent 1/2 av dreiemomentet som er produsert ved 50 Hz.
Derfor kalles hastighetskontroll over den nominelle frekvensen konstant krafthastighetskontroll. (P=ue*ie)
Påføring av frekvensomformer over 50Hz
Som du vet, for en bestemt motor, er dens nominelle spenning og nominell strøm konstant.
For eksempel er omformer og motoriske nominelle verdier: 15 kW/380V/30A, motoren kan fungere over 50Hz.
Når hastigheten på 50Hz er omformerens utgangsspenning 380V, er strømmen 30A, på dette tidspunktet, hvis du øker utgangsfrekvensen til 60Hz, kan den maksimale utgangsspenningen og strømmen til omformeren bare være 380V/30A, den er tydelig at utgangseffekten forblir uendret, så vi kaller det konstant krafthastighetskontroll.
Hva er dreiemomentsituasjonen på dette tidspunktet?
Fordi p=wt (w; vinkelhastighet, t: dreiemoment), fordi p er uendret, vil W økt, så dreiemomentet vil bli redusert tilsvarende.
Vi kan også se på det på en annen måte:
Statorspenningen til motoren u=e + i * r (i er strømmen, r er den elektroniske motstanden, e er det induserte potensialet)
Det kan sees at når u og jeg er konstant, er E også konstant.
And E=k*f*X (k: constant; f: frequency; X: magnetic flux), so when f from 50 -->60Hz, X vil bli redusert deretter
For en motor t=k*i*x (k: konstant; i: strøm; x: fluks), så dreiemomentet t vil avta med fluksen x.
Meanwhile, less than 50Hz, the flux (X) is constant when U/f=E/f is constant because I*R is very small. Torque T is proportional to current. This is why the overcurrent capability of an inverter is usually used to describe its overload (torque) capability and is called constant torque speed regulation (constant rated current -->konstant maksimalt dreiemoment)
KONKLUSJON: Utgangsmomentet til motoren avtar når utgangsfrekvensen til omformeren økes fra 50Hz eller mer.
Andre faktorer relatert til utgangsmoment
Varmegenerering og varmeavledningsevne bestemmer outputstrømmen til omformeren, og påvirker dermed output dreiemomentvnen til omformeren.
Bæringsfrekvens: Den nominelle strømmen som er merket av den generelle omformeren er den høyeste bærerfrekvensen, den høyeste omgivelsestemperaturen kan sikre den kontinuerlige utgangsverdien, redusere bærerfrekvensen, motorstrømmen vil ikke bli påvirket. Men oppvarmingen av komponentene vil bli redusert.
Omgivelsestemperatur: Akkurat da den ikke vil øke omformerens beskyttelsesstrømverdi når den omkringliggende temperaturen oppdages å være lavere.
Høyde: Økt høyde har en effekt på varmeavledning og isolasjonsytelse. Generelt under 1000 m kan man se bort fra, over hver 1000 meter for å redusere kapasiteten på 5% kan være.