E Frequenzwandler ass eng Technologie, déi ee bei elektreschen Aarbechten beherrsche soll. E Frequenzwandler benotze fir de Motor ze steieren ass eng üblech Method an der elektrescher Steierung; e puer erfuerderen och Kenntnisser an hirer Benotzung.
1. Als éischt, firwat soll een e Frequenzwandler benotzen fir e Motor ze steieren?
De Motor ass eng induktiv Belaaschtung, déi d'Ännerung vum Stroum behënnert an eng grouss Ännerung vum Stroum beim Start produzéiert.
Den Inverter ass en elektrescht Energiekontrollgerät, dat d'On-Off-Funktioun vu Kraafthallefleedergeräter benotzt fir d'industriell Frequenzstroumversuergung an eng aner Frequenz ëmzewandelen. Et besteet haaptsächlech aus zwou Schaltkreesser, eng ass den Haaptschaltkrees (Gläichrichtermodul, Elektrolytkondensator an Invertermodul), an déi aner ass de Kontrollkrees (Schaltstroumversuergungsplat, Kontrollplat).
Fir de Startstroum vum Motor ze reduzéieren, besonnesch beim Motor mat méi héijer Leeschtung, wat méi Leeschtung, wat méi grouss de Startstroum ass. En ze héije Startstroum wäert d'Stroumversuergung an d'Verdeelungsnetz méi staark belaaschten. De Frequenzumwandler kann dëst Startproblem léisen an et erlaben, datt de Motor reibungslos start, ouni en ze héije Startstroum ze verursaachen.
Eng aner Funktioun vun engem Frequenzwandler ass d'Upassung vun der Geschwindegkeet vum Motor. A ville Fäll ass et néideg, d'Geschwindegkeet vum Motor ze kontrolléieren, fir eng besser Produktiounseffizienz ze kréien, an d'Geschwindegkeetsreguléierung vum Frequenzwandler war ëmmer säin Haaptfokus. De Frequenzwandler kontrolléiert d'Motorgeschwindegkeet andeems en d'Frequenz vun der Stroumversuergung ännert.
2. Wat sinn d'Kontrollmethoden vum Inverter?
Déi fënnef am meeschte verbreet Methode fir Inverter-Steierungsmotoren sinn déi folgend:
A. Sinusoidal Pulsbreetmodulatioun (SPWM) Kontrollmethod
Seng Charakteristike sinn eng einfach Kontrollkreesstruktur, niddreg Käschten, gutt mechanesch Häert, a kënnen d'Ufuerderunge fir eng glat Geschwindegkeetsreguléierung vun allgemenge Getrieber erfëllen. Et gëtt wäit verbreet a verschiddene Beräicher vun der Industrie benotzt.
Wéinst der gerénger Ausgangsspannung gëtt den Dréimoment awer bei niddrege Frequenzen däitlech vum Spannungsfall vum Statorwiderstand beaflosst, wat den maximalen Ausgangsdréimoment reduzéiert.
Zousätzlech sinn seng mechanesch Charakteristiken net sou staark wéi déi vun Gläichstroummotoren, a seng dynamesch Drehmomentkapazitéit a statesch Geschwindegkeetsreguléierungsleistung sinn net zefriddestellend. Zousätzlech ass d'Systemleistung net héich, d'Kontrollkurve ännert sech mat der Belaaschtung, d'Drehmomentantwort ass lues, d'Auslastungsquote vum Motordrehmoment ass net héich, an d'Leeschtung hëlt bei niddreger Geschwindegkeet of wéinst dem Existenz vu Statorwiderstand an dem Inverter-Doudzoneneffekt, an d'Stabilitéit verschlechtert sech. Dofir hunn d'Leit Vektorkontroll mat variabler Frequenzgeschwindegkeetsreguléierung studéiert.
B. Spannungsraumvektor (SVPWM) Kontrollmethod
Et baséiert op dem Gesamtgeneratiounseffekt vun der Dräi-Phasen-Wellenform, mat dem Zweck, déi ideal kreesfërmeg rotéierend Magnéitfeldtrajektorie vun der Motorloftspalt z'erreechen, eng Dräi-Phasen-Modulatiounswelleform gläichzäiteg ze generéieren an se an der Aart a Weis vun engem ageschriwwene Polygon ze kontrolléieren, deen de Krees approximéiert.
Nom praktesche Gebrauch gouf et verbessert, dat heescht, d'Frequenzkompensatioun gouf agefouert fir de Feeler vun der Geschwindegkeetsregelung ze eliminéieren; d'Fluxamplitude gouf duerch Feedback geschätzt fir den Afloss vum Statorwiderstand bei niddreger Geschwindegkeet ze eliminéieren; d'Ausgangsspannung an de Stroumschleif gouf zougemaach fir d'dynamesch Genauegkeet a Stabilitéit ze verbesseren. Wéi och ëmmer, et gi vill Kontrollkreeslinkverbindungen, an et gëtt keng Drehmomentanpassung agefouert, sou datt d'Systemleistung net fundamental verbessert gouf.
C. Vektorkontrollmethod (VC)
D'Essenz ass et, den AC-Motor gläichwäerteg mat engem Gläichstroummotor ze maachen, an onofhängeg d'Geschwindegkeet an d'Magnéitfeld ze kontrolléieren. Duerch d'Steierung vum Rotorflux gëtt de Statorstroum ofgebaut, fir d'Dréimoment- a Magnéitfeldkomponenten ze kréien, an d'Koordinatentransformatioun gëtt benotzt, fir eng orthogonal oder entkoppelt Steierung z'erreechen. D'Aféierung vun der Vektorsteierungsmethod ass vun epochaler Bedeitung. Wéi och ëmmer, a prakteschen Uwendungen, well de Rotorflux schwéier genee ze beobachten ass, ginn d'Systemcharakteristiken staark vun de Motorparameter beaflosst, an d'Vektorrotatiounstransformatioun, déi am gläichwäertege Gläichstroummotorsteierungsprozess benotzt gëtt, ass relativ komplex, wat et schwéier mécht, fir den tatsächleche Steierungseffekt dat ideal Analyseresultat z'erreechen.
D. Method fir direkt Drehmomentkontroll (DTC)
Am Joer 1985 huet de Professer DePenbrock vun der Ruhr-Universitéit an Däitschland fir d'éischt d'Technologie fir d'Frequenzkonversioun mat direkter Drehmomentkontroll virgeschloen. Dës Technologie huet d'Nodeeler vun der uewe genannter Vektorkontroll gréisstendeels geléist a gouf séier mat neien Kontrollideen, enger präziser a kloerer Systemstruktur an exzellenter dynamescher a statescher Leeschtung entwéckelt.
Aktuell gouf dës Technologie erfollegräich op der Héichleistungs-Wiesselstromtransmissioun vun Elektrolokomotiven ugewannt. Déi direkt Dréimomentsteierung analyséiert direkt dat mathematescht Modell vun Wiesselstrommotoren am Statorkoordinatensystem a kontrolléiert de Magnéitflux an den Dréimoment vum Motor. Si brauch net Wiesselstrommotoren mat Gläichstroummotoren gläichzesetzen, soudatt vill komplex Berechnungen an der Vektorrotatiounstransformatioun eliminéiert ginn; si brauch net d'Steierung vun Gläichstroummotoren ze imitéieren, an et brauch och net dat mathematescht Modell vun Wiesselstrommotoren fir d'Entkopplung ze vereinfachen.
E. Matrix AC-AC Kontrollmethod
VVVF-Frequenzkonversioun, Vektorkontroll-Frequenzkonversioun a direkt Drehmomentkontroll-Frequenzkonversioun sinn all Zorte vun AC-DC-AC-Frequenzkonversioun. Hir gemeinsam Nodeeler sinn en nidderegen Input-Leeschtungsfaktor, en héijen harmonesche Stroum, e groussen Energiespeicherkondensator, deen fir den DC-Schaltkrees gebraucht gëtt, an d'Onméiglechkeet, regenerativ Energie an d'Stroumnetz zréckzeféieren, dat heescht, si kann net a véier Quadranten funktionéieren.
Aus dësem Grond ass d'Matrix AC-AC Frequenzkonversioun entstanen. Well d'Matrix AC-AC Frequenzkonversioun den Zwëschengläichstroum eliminéiert, eliminéiert se och de groussen an deieren Elektrolytkondensator. Doduerch kann e Leeschtungsfaktor vun 1, e sinusfërmegen Inputstroum erreechen a kann a véier Quadranten funktionéieren, an de System huet eng héich Leeschtungsdicht. Och wann dës Technologie nach net reif ass, zitt se ëmmer nach vill Wëssenschaftler un, fir grëndlech Fuerschung ze maachen. Hir Essenz ass net, Stroum, Magnéitflux an aner Gréissten indirekt ze kontrolléieren, mä direkt den Dréimoment als kontrolléiert Gréisst ze benotzen, fir dëst z'erreechen.
3. Wéi steiert e Frequenzwandler e Motor? Wéi sinn déi zwee zesumme verdraat?
D'Verkabelung vum Inverter fir de Motor ze steieren ass relativ einfach, ähnlech wéi d'Verkabelung vum Kontaktor, mat dräi Haaptstroumleitungen, déi an de Motor eran an dann erausgoen, awer d'Astellunge si méi komplizéiert, an d'Weeër fir de Inverter ze steieren sinn och ënnerschiddlech.
Als éischt, fir den Inverter-Terminal, obwuel et vill Marken a verschidde Verdrahtungsmethoden gëtt, sinn d'Verdrahtungsterminale vun de meeschte Inverteren net vill ënnerschiddlech. Allgemeng opgedeelt an Virwärts- an Réckwärtsschalter-Inputen, déi benotzt gi fir de Virwärts- an Réckwärtsstart vum Motor ze kontrolléieren. Feedback-Terminale gi benotzt fir de Betribsstatus vum Motor zréckzeginn,dorënner Betribsfrequenz, Geschwindegkeet, Feelerstatus, etc.
Fir d'Steierung vun der Geschwindegkeet benotzen e puer Frequenzumwandler Potentiometer, anerer direkt Knäppercher, déi all iwwer kierperlech Verkabelung gesteiert ginn. Eng aner Méiglechkeet ass d'Benotzung vun engem Kommunikatiounsnetz. Vill Frequenzumwandler ënnerstëtzen elo d'Kommunikatiounssteierung. D'Kommunikatiounsleitung kann benotzt ginn fir de Start an de Stopp, d'Vir- an Réckwärtsdréiung, d'Geschwindegkeetsjustéierung, etc. vum Motor ze kontrolléieren. Gläichzäiteg ginn och Feedbackinformatiounen iwwer d'Kommunikatioun iwwerdroen.
4. Wat geschitt mam Ausgangsdrehmoment vun engem Motor, wann seng Rotatiounsgeschwindegkeet (Frequenz) sech ännert?
Den Startmoment an de maximalen Dréimoment si beim Udreiwe vun engem Frequenzumwandler méi kleng wéi beim Direktudreiwe vun enger Stroumversuergung.
De Motor huet e groussen Impakt beim Start an der Beschleunigung wann e vun enger Stroumversuergung ugedriwwe gëtt, awer dës Impakter si méi schwaach wann e vun engem Frequenzwandler ugedriwwe gëtt. En direkten Start mat enger Stroumversuergung generéiert e groussen Startstroum. Wann e Frequenzwandler benotzt gëtt, ginn d'Ausgangsspannung an d'Frequenz vum Frequenzwandler graduell dem Motor bäigefüügt, sou datt de Startstroum an den Impakt vum Motor méi kleng sinn. Normalerweis hëlt den Dréimoment, deen vum Motor generéiert gëtt, of, wann d'Frequenz ofhëlt (d'Geschwindegkeet hëlt of). Déi tatsächlech Donnéeë vun der Reduktioun ginn an e puer Handbücher fir Frequenzwandler erkläert.
De gewinntleche Motor ass fir eng Spannung vu 50 Hz entwéckelt a fabrizéiert, a säin Nenndréimoment gëtt och an dësem Spannungsberäich uginn. Dofir gëtt eng Geschwindegkeetsreguléierung ënner der Nennfrequenz eng konstant Dréimomentreguléierung genannt. (T=Te, P<=Pe)
Wann d'Ausgangsfrequenz vum Frequenzwandler méi grouss wéi 50 Hz ass, hëlt den Dréimoment, deen vum Motor generéiert gëtt, linear ëmgedréint proportional zu der Frequenz of.
Wann de Motor mat enger Frequenz vu méi wéi 50 Hz leeft, muss d'Gréisst vun der Motorbelaaschtung berécksiichtegt ginn, fir en net genuch Motorausgangsdréimoment ze vermeiden.
Zum Beispill gëtt den Dréimoment, deen de Motor bei 100 Hz generéiert, op ongeféier 1/2 vum Dréimoment reduzéiert, deen bei 50 Hz generéiert gëtt.
Dofir gëtt eng Geschwindegkeetsreguléierung iwwer der Nennfrequenz als konstant Leeschtungsgeschwindegkeetsreguléierung bezeechent. (P=Ue*Ie)
5. Uwendung vum Frequenzwandler iwwer 50Hz
Fir e spezifesche Motor sinn seng Nennspannung an Nennstroum konstant.
Zum Beispill, wann d'Nennwäerter vum Inverter a vum Motor allebéid: 15kW/380V/30A sinn, kann de Motor iwwer 50Hz funktionéieren.
Wann d'Geschwindegkeet 50Hz ass, ass d'Ausgangsspannung vum Inverter 380V an de Stroum 30A. Wann d'Ausgangsfrequenz zu dësem Zäitpunkt op 60Hz erhéicht gëtt, kënnen déi maximal Ausgangsspannung a -stroum vum Inverter nëmmen 380V/30A sinn. Natierlech bleift d'Ausgangsleistung onverännert, dofir nennen mir dat eng konstant Leeschtungsgeschwindegkeetsreguléierung.
Wéi ass den Dréimoment zu dësem Zäitpunkt?
Well P=wT(w; Winkelgeschwindegkeet, T: Dréimoment), well P onverännert bleift a w eropgeet, wäert den Dréimoment entspriechend ofhuelen.
Mir kënnen et och vun engem anere Wénkel ukucken:
D'Statorspannung vum Motor ass U=E+I*R (I ass de Stroum, R ass den elektronesche Widderstand an E ass den induzéierte Potenzial).
Et kann een gesinn, datt wann U an I sech net änneren, ännert sech E och net.
An E=k*f*X (k: Konstant; f: Frequenz; X: Magnéitflux), also wann f vun 50–>60Hz ännert, wäert X entspriechend ofhuelen.
Fir de Motor ass T=K*I*X (K: konstant; I: Stroum; X: Magnéitflux), sou datt den Dréimoment T ofhëlt wann de Magnéitflux X ofhëlt.
Gläichzäiteg, wann en manner wéi 50 Hz ass, well I*R ganz kleng ass, ass de Magnéitflux (X) konstant wann U/f=E/f sech net ännert. Den Dréimoment T ass proportional zum Stroum. Dofir gëtt d'Iwwerstroumkapazitéit vum Inverter normalerweis benotzt fir seng Iwwerlaaschtungskapazitéit (Dréimoment) ze beschreiwen, an et gëtt konstant Dréimoment-Geschwindegkeetsreguléierung genannt (den Nennstroum bleift onverännert -> de maximalen Dréimoment bleift onverännert).
Fazit: Wann d'Ausgangsfrequenz vum Inverter vun iwwer 50 Hz eropgeet, geet den Ausgangsdrehmoment vum Motor erof.
6. Aner Faktoren am Zesummenhang mam Ausgangsdrehmoment
D'Hëtztgeneratioun an d'Hëtztofleedungskapazitéit bestëmmen d'Ausgangsstroumkapazitéit vum Inverter a beaflossen doduerch d'Ausgangsdrehmomentkapazitéit vum Inverter.
1. Trägerfrequenz: De Nennstroum, deen um Inverter uginn ass, ass am Allgemengen de Wäert, deen eng kontinuéierlech Leeschtung bei der héchster Trägerfrequenz an der héchster Ëmgéigungstemperatur garantéiere kann. D'Reduktioun vun der Trägerfrequenz beaflosst de Stroum vum Motor net. D'Hëtztproduktioun vun de Komponenten gëtt awer reduzéiert.
2. Ëmgéigendstemperatur: Genau wéi de Schutzstroum vum Inverter gëtt net erhéicht, wann d'Ëmgéigendstemperatur als relativ niddreg erkannt gëtt.
3. Héicht: D'Erhéijung vun der Héicht huet en Afloss op d'Hëtztofleedung an d'Isolatiounsleistung. Am Allgemengen kann et ënner 1000 m ignoréiert ginn, an d'Kapazitéit kann ëm 5% fir all 1000 Meter driwwer reduzéiert ginn.
7. Wat ass déi passend Frequenz fir e Frequenzwandler fir e Motor ze steieren?
An der uewe genannter Zesummefassung hu mir geléiert, firwat den Inverter benotzt gëtt fir de Motor ze steieren, a mir hunn och verstanen, wéi den Inverter de Motor steiert. Den Inverter steiert de Motor, wat sech wéi follegt zesummegefaasst ka ginn:
Als éischt kontrolléiert den Inverter d'Startspannung an d'Frequenz vum Motor fir e reibungslosen Start an e reibungslosen Stop z'erreechen;
Zweetens gëtt den Inverter benotzt fir d'Geschwindegkeet vum Motor unzepassen, an d'Motorgeschwindegkeet gëtt ugepasst andeems d'Frequenz geännert gëtt.
Den permanente Magnetmotor vun Anhui MingtengD'Produkter gi vum Inverter gesteiert. Am Laaschtberäich vun 25%-120% hunn si eng méi héich Effizienz an e méi breede Betribsberäich wéi asynchron Motore mat de selwechte Spezifikatiounen, an hunn och bedeitend Energiespuereffekter.
Eis professionell Techniker wielen e méi passenden Inverter no de spezifesche Betribsbedingungen an den tatsächleche Bedierfnesser vun de Clienten aus, fir eng besser Kontroll vum Motor z'erreechen an d'Leeschtung vum Motor ze maximéieren. Zousätzlech kann eis technesch Serviceofdeelung d'Clienten op Distanz bei der Installatioun an der Debuggen vum Inverter begleeden, a komplette Follow-up a Service virum an nom Verkaf duerchféieren.
Copyright: Dësen Artikel ass eng Neiopdrock vun der ëffentlecher WeChat Nummer "Technesch Ausbildung", dem Originallink https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Dësen Artikel representéiert net d'Meenungen vun eiser Firma. Wann Dir aner Meenungen oder Usiichten hutt, korrigéiert eis w.e.g.!
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 09.09.2024