En frekvensomriktare (VFD) är en elektrisk enhet som används för att styra hastigheten och prestanda hos elmotorer, och den används ofta inom området för industriell automationskontroll. Den reglerar utfrekvensen och spänningen för AC-motorer, och kontrollerar därigenom motorns hastighet och vridmoment och möjliggör intelligent, effektiv och energibesparande styrning av utrustningen.-
En frekvensomformare består i första hand av en kraftöverföringsdel, en likriktardel, en växelriktardel och styrkretsar. Kraftöverföringssektionen använder en transformator för att sänka ingångsnätspänningen (vanligtvis 380V eller 220V) till den erforderliga inspänningen. Likriktarsektionen omvandlar ingående växelström till likström, medan växelriktarsektionen omvandlar likströmmen tillbaka till hög-växelström. Styrkretsarna dirigerar och bearbetar styrsignaler för att reglera frekvensomriktarens uteffekt.
De primära funktionerna hos en VFD inkluderar motorstyrning med variabel-hastighet, effektreglering och skydd mot överspänning och överbelastning i nätet. Genom att justera utfrekvensen och spänningen för VFD kan tillförlitlig och exakt styrning av motorn under varierande belastning uppnås, samtidigt som man implementerar olika motorstyrningsstrategier såsom zonstyrning, vektorstyrning och öppen-slingstyrning.
På grund av fördelarna med stabil drift, betydande prestandaförbättringar och energibesparingar används frekvensomriktare i stor utsträckning inom olika produktionsprocesser och områden, såsom pumpstyrning, ventilationssystem, kylsystem, fabrikstillverkning och robotteknik.
Arbetsprincipen för en frekvensomformare
En frekvensomformare är en elektrisk anordning som används för att reglera en växelströmsmotors driftshastighet. Dess grundläggande arbetsprincip är följande:
Växelriktaren omvandlar likström till växelström och justerar motorns driftshastighet och vridmoment genom att kontrollera parametrar som spänning, frekvens och fas. Den specifika driftprocessen kan grovt delas in i följande steg:
1. Likriktning: Växelriktaren använder en likriktarkrets för att omvandla växelström från elnätet till likström.
2. Filtrering: En filtreringskrets säkerställer att DC-strömmen levereras smidigt till växelriktarkretsen, vilket förhindrar att högfrekventa pulsbrus från strömmen kontaminerar strömförsörjningen.
3. Invertering: Växelriktarkretsen omvandlar DC-effekten till den nödvändiga AC-effekten.
4. Utgångskontroll: Genom att styra spänningen, frekvensen och fasen för växelriktarkretsens utgång justerar VFD motorns drifttillstånd för att uppnå steglös hastighetskontroll av motorn.
5. Skyddsfunktioner: Växelriktaren har också olika skyddsfunktioner, såsom överströms-, överbelastnings-, överspännings- och underspänningsskydd, vilket säkerställer säker och stabil drift av både motorn och växelriktaren.
Sammanfattningsvis justerar växelriktaren motorns drifttillstånd genom att kontrollera parametrar som AC-frekvens och spänning, vilket möjliggör steglös varvtalsreglering för att möta motorstyrningskraven för olika applikationer.
Huvudkretsstruktur för en frekvensomformare
Huvudkretsstrukturen för en frekvensomriktare består i första hand av en likriktarkrets, mellankondensatorer, en inverterkrets och en utgångsfilterkrets. Specifikt består den av följande komponenter:
1. Likriktarkrets: Likriktarkretsen för en frekvensomriktare består huvudsakligen av en likriktarbrygga och DC-kondensatorer. Genom att lägga till en likriktarbrygga och ett DC-filter till den ursprungliga AC-ingången, omvandlas AC-spänningen till DC-spänning.
2. Mellankondensatorer: Mellankondensatorer används i första hand för att säkerställa en jämn och stabil likspänning för växelriktaren, samtidigt som de fungerar som ett utgångsfilter.
3. Växelriktarkrets: Växelriktarkretsen inkluderar olika topologier, såsom halv-brygga och full-bryggkonfigurationer, för att omvandla DC-spänning till AC-spänning. Den använder PWM-kontroll för att mata ut växelspänning med en nästan-sinusformad vågform, och därigenom uppnå hastighetskontroll.
4. Utgångsfilterkrets: Utgångsfilterkretsen består huvudsakligen av två typer: L-typfilter och LC-typfilter. Dessa används för att filtrera bort högfrekvent brus som genereras av växelriktarkretsen, och producerar därigenom en jämn, sinusformad likspänning vid utgångsterminalen.
Sammanfattningsvis kräver huvudkretsstrukturen för en frekvensomformare (VFD) val av lämpliga komponenter baserat på faktiska applikationskrav, inklusive aktiva enheter (som IGBT och MOSFET) och passiva enheter (som kondensatorer och induktorer), för att uppnå steglös hastighetskontroll av motorn.
Styrkretsstruktur för en frekvensomformare
Styrkretsstrukturen för en frekvensomriktare är primärt uppdelad i följande komponenter: perifera gränssnitt, insignalbehandlingsenhet, centralenhet, utsignalstyrenhet och strömförsörjningsenhet.
1. Perifera gränssnitt: Dessa inkluderar anslutningsgränssnitt för in- och utsignaler, som används för kommunikation och interaktion med externa enheter.
2. Ingångssignalbehandlingsenhet: Denna enhet bearbetar och konverterar olika insignaler. Den accepterar flera typer av insignaler, såsom analoga eller digitala signaler, och omvandlar dem till standardstyrsignaler för utmatning till centralenheten, vilket möjliggör identifiering och bearbetning av styrsignaler.
3. Central Processing Unit: Detta är växelriktarens kärnkomponent, ansvarig för att beräkna och kontrollera motorns utgångsfrekvens och spänning, samt styra driften av utgångskomponenter såsom IGBT-växelriktare. Den centrala bearbetningsenheten innehåller typiskt en eller flera CPU:er och internminne för lagring av inställda parametrar och styrprogram.
4. Kontrollenhet för utsignal: Denna enhet styr funktionen för utgående komponenter. Genom att styra utgångskomponenter som IGBT:er reglerar den motorns utfrekvens och spänning och styr därigenom motorns hastighet och vridmoment.
5. Strömförsörjningsenhet: Denna enhet ger en stabil strömförsörjning och använder komponenter som filter för att filtrera och jämna ut högfrekventa krusningar i motorns uteffekt, vilket säkerställer systemets stabilitet och tillförlitlighet.
Sammanfattningsvis består styrkretsstrukturen för en frekvensomformare av flera moduler som var och en utför en specifik funktion. Dessa moduler samverkar för att tillsammans uppnå frekvensomriktarens styrfunktioner.