Vi vet alla att frekvensomvandlaren bedriver elektriskt arbete bör behärska en teknik, användningen av frekvensomvandlare för att kontrollera motorn är en vanligare metod för elektrisk kontroll; Vissa kräver också att det måste användas skickligt. Idag kommer jag att organisera och sammanfatta de relevanta kunskapspunkterna med en grunt kunskap, innehåll eller upprepning, som syftar till att dela med dig det underbara förhållandet mellan frekvensomvandlaren och motorn.
Först och främst, varför använda inverteraren för att styra motorn?
Låt oss börja med en kort förståelse av dessa två enheter.
Motorn är en induktiv belastning, som hindrar förändringen av strömmen och ger en stor strömförändring under start.
Frekvensomvandlare, är användningen av kraftförledarenheter på och utanför effekten av kraftfrekvensens strömförsörjning kommer att omvandlas till en annan frekvens av elektrisk energikontrollanordning. Den består huvudsakligen av två delar av kretsen, en är huvudkretsen (likriktningsmodul, elektrolytisk kondensator och invertermodul), och den andra är styrkretsen (omkoppling av strömförsörjningskort, styrkretskort).
För att minska motorns startström, särskilt för motorer med högre kraft, ju högre kraft, desto högre startström, kommer den överdrivna startströmmen att ge en större börda för strömförsörjnings- och distributionsnätverket och frekvensomvandlaren Kan lösa detta startproblem, vilket gör att motorn kan starta smidigt utan att orsaka överdriven startström.
En annan funktion av att använda frekvensomvandlare är att reglera motorns hastighet, många tillfällen måste styra motorn Strömförsörjningen för att uppnå syftet med att kontrollera motorns hastighet.
Vilka är frekvensomvandlare kontrollmetoder?
De fem mest använda sätten för inverterare motorstyrning är följande:
Lågspänning General-Purpose-inverteringsspänningen är 380-650 V, utgångseffekt är 0. 75-400 kw, arbetsfrekvens är 0-400 Hz, och dess huvudkretsar använder alla AC -DC-AC-kretsen. Kontrollläget har gått igenom följande fyra generationer.
1U/F=C Sinusoidal Pulse Bredd Modulation (SPWM) Kontrollläge
Karaktäriserad av en enkel styrkretsstruktur har lägre kostnader, mekaniska egenskaper hos hårdheten också bättre att uppfylla den allmänna överföringen av glatthastighetskrav, har använts i stor utsträckning inom olika branschområden.
Emellertid är denna styrmetod med låg frekvens, på grund av den lägre utgångsspänningen, vridmomentet med statorns motståndsspänningsfall mer signifikant, så att utgångens maximala vridmoment reduceras.
Dessutom är dess mekaniska egenskaper inte lika svåra som DC -motor, den dynamiska vridmomentkapaciteten och statiska hastighetsprestanda är inte tillfredsställande, och systemets prestanda är inte hög, kontrollkurvan kommer att förändras med belastningen, vridmomentens svar är långsam, Motormomentanvändningen är inte hög, den låga hastigheten på grund av statormotståndet och förekomsten av inverteringsdödbandseffekten och nedbrytning av prestanda, stabilitetsförsämring och så vidare. Därför har vektorkontrollfrekvensomvandlingshastighetsreglering studerats.
Spänningsutrymme vektor (SVPWM) kontrollmetod
Det är baserat på förutsättningen för den totala genereringseffekten av trefasvågformer, för att ungefärliga den ideala cirkulära roterande magnetfältbanan för motorluftsgapet för att generera trefasmodulerade vågformer i taget och kontrollera i Vägen för den inre polygonens tillnärmning av cirkeln.
Det har förbättrats efter praktisk användning, IE, frekvenskompensation införs, vilket kan eliminera felkontrollens fel; Magnetkedjamplituden uppskattas genom återkoppling, vilket eliminerar påverkan av statormotståndet vid låga hastigheter; och utgångsspänningen och strömmen är stängda för att förbättra dynamikens noggrannhet och stabilitet. Kontrollkretsen har emellertid fler länkar och introducerar inte vridmomentreglering, så systemets prestanda förbättras inte grundläggande.
Vektorkontroll (VC) -metod
Övningen av vektorkontrollfrekvensstyrning är att konvertera statorströmmen IA, IB, IC, av en asynkron motor i trefas-koordinatsystemet till AC-strömmen IA1IB1 i det tvåfas stationära koordinatsystemet till trefas-två- fasomvandling, och sedan genom rotationstransformationen enligt rotormagnetfältorienteringen, som motsvarar det synkrona roterande koordinatsystemet till DC -strömmen IM1, IT1 (IM1 är lika med (IM1 är ekvivalent med excitationsströmmen för DC -motor; IT1 är ekvivalent med ankarströmmen som är proportionell mot vridmomentet) och imiterar sedan kontrollmetoden för DC -motor för att få kontrollmängden av DC motor och inse kontrollen av asynkron motor efter motsvarande omvänd omvandling av koordinater.
I huvudsak är nätmotorn ekvivalent med en likströmsmotor, och de två komponenterna i hastighet och magnetfält styrs oberoende. Genom att kontrollera rotormagnetkedjan och sedan sönderdela statorströmmen för att erhålla vridmoment- och magnetfältkomponenterna genom koordinatomvandlingen för att realisera ortogonal eller avkopplad kontroll. Den föreslagna vektorkontrollmetoden är av epokskapande betydelse. I praktiska tillämpningar, på grund av rotormagnetkedjan är emellertid svårt att exakt observera, påverkas systemegenskaperna kraftigt av motorparametrarna, och vektorrotationstransformationen som används i kontrollprocessen för ekvivalent DC -motor är mer komplicerad, vilket gör det Svårt för den faktiska kontrolleffekten att uppnå resultaten av den ideala analysen.
Direct Torque Control (DTC) -metod
1985 föreslog professor Depenbrock från Ruhr University i Tyskland först den direkta momentkontrollfrekvensomvandlingstekniken. Denna teknik har till stor del löst bristerna i ovanstående vektorkontroll och har snabbt utvecklats med nya kontrollidéer, kortfattad och tydlig systemstruktur och utmärkt dynamisk och statisk prestanda.
För närvarande har denna teknik framgångsrikt tillämpats på högeffekt AC-enheter för elektrisk lokomotivdragning. Direkt vridmomentstyrning analyserar den matematiska modellen för AC -motor direkt i statorkoordinatsystemet för att styra motorns magnetkedja och vridmoment. Den behöver inte jämföra växelströmsmotorn till en likströmsmotor, vilket eliminerar många komplexa beräkningar i vektorrotationstransformationen; Den behöver inte härma kontrollen av en likströmsmotor, och den behöver inte heller förenkla den matematiska modellen för AC -motoren för avkoppling.
Matris AC-AC-kontrollmetod
VVVF-inverterare, vektorkontrollomvandlare och direkt vridmomentkontrollomvandlare är alla typer av AC-DC-AC-inverterare. Deras vanliga nackdelar är låg ingångseffektfaktor, höga harmoniska strömmar, behovet av stora energilagringskondensatorer i DC-kretsen, och den regenerativa energin kan inte matas tillbaka till nätet, dvs. fyra quadrant-drift är inte möjligt.
Av denna anledning kom Matrix AC-AC-växelriktaren till. Eftersom matris AC-AC-inverteraren eliminerar mellanliggande DC-länken, vilket eliminerar den stora, dyra elektrolytiska kondensatorerna. Den kan inse kraftfaktorn för L, ingångsströmmen är sinusformad och kan fungera i fyra kvadranter, systemets effektdensitet är stor. Tekniken är ännu inte mogen, men lockar fortfarande många forskare att studera i djupet. Dess väsen är inte att indirekt kontrollera den nuvarande, magnetiska kedjan och andra mängder, utan att inse vridmomentet direkt som den kontrollerade mängden.
Den specifika metoden är:
Kontroll av statormagnetkedjan introducerar statormagnetkedjobservatören för att realisera den hastighetssensorfria metoden;
Automatisk identifiering (ID) förlitar sig på en exakt matematisk modell av motorn för att automatiskt identifiera motorparametrarna;
Beräkna de faktiska värdena som motsvarar statorimpedans, ömsesidig induktans, magnetisk mättnadsfaktor, tröghet, etc. Beräkna det faktiska vridmomentet, statormagnetkedjan, rotorhastighet för realtidskontroll;
Förverkligandet av bandbandskontroll genererar PWM-signaler enligt bandbandskontrollen av magnetkedja och vridmoment för att kontrollera växelriktningstillståndet.
Matrix AC-AC-växelriktare har snabbt vridmomentrespons (<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.
Hur styr jag motorn med frekvensomvandlare? Hur är de kopplade?
Frekvensomvandlare Kontrollmotorns ledningar är relativt enkla, med ledningarna av kontaktorn är nästan densamma, tre elnät i linjen och sedan ut ur linjen till motorn, men en av inställningarna på nämnda, kontrollen av Frekvensomvandlare är mer än ett annat sätt.
Först och främst, låt oss ta en titt på inverterterminalerna, även om varumärket är mer, ledningarna är också annorlunda, men de flesta av växelriktarterminalerna är inte för mycket. Generellt uppdelat i positiva och negativa växlingsingångar, som används för att styra motorn mer än början på positiva och negativa. Feedback -terminal, som används för att återkoppla motorns löpstatus, inklusive körfrekvens, hastighet, felstatus och så vidare. Hastighetsinställningskontroll, viss frekvensomvandlare används potentiometer, vissa som direkt använder nyckeln, är inte tillgängliga.
Genom de fysiska ledningarna för att styra vägen finns det ett annat sätt att gå till kommunikationsnätverket, en hel del frekvensomvandlare stöder nu kommunikationskontroll, du kan styra motorn genom kommunikationslinjen för att starta och stoppa, framåt och vända, justera Hastigheten osv. Samtidigt överförs också feedbackinformationen genom kommunikationen.
Vad händer med utgångsmomentet när motorens rotationshastighet (frekvens) ändras?
Startmomentet och det maximala vridmomentet för en växelriktare är mindre än för en direkt enhet med en industriell frekvensströmförsörjning.
Motorer har stora start- och accelerationschocker när de drivs av en industrifrekvens strömförsörjning, men dessa chocker är svagare när de drivs av en växelriktare. Direkt från och med industriell frekvens ger en stor startström. När du använder en frekvensomvandlare läggs gradvis utspänningen och frekvensomvandlarens frekvensvillkor till motorn, så att motorstartströmmen och påverkan är mindre.
Vanligtvis minskar vridmomentet som produceras av motorn med frekvensen (hastighetsminskning). De faktiska uppgifterna för reduktionen ges i vissa invertermanualer för illustration.
Genom att använda en inverterare med flödesvektorkontroll kommer bristen på vridmoment vid låga motorhastigheter att förbättras och motorn kommer att producera tillräckligt vridmoment även i låghastighetszonen.
När frekvensomvandlaren är hastighetsstyrd till en frekvens större än 50 Hz, kommer utgångsmomentet för motorn att reduceras.
Normalt är motorer utformade och tillverkade för 50Hz -spänning, och deras nominella vridmoment ges också i detta spänningsområde. Därför kallas hastighetsreglering under den nominella frekvensen konstant vridmomenthastighetsreglering. (T=Te, P<=Pe)
När utgångsfrekvensen för växelriktaren är större än 50Hz -frekvensen måste vridmomentet som produceras av motorn minska i en linjär relation omvänt proportionell mot frekvensen.
När motorn drivs med en hastighet som är större än 50Hz -frekvens måste storleken på motorbelastningen beaktas för att förhindra brist på motorutgångsmoment.
Till exempel reduceras vridmomentet som produceras av en motor vid 100 Hz till cirka 1/2 av det vridmoment som produceras vid 50 Hz.
Därför kallas hastighetskontroll över den nominella frekvensen konstant effekthastighetskontroll. (P=ue*ie)
Applicering av frekvensomvandlare över 50Hz
Som ni vet, för en viss motor är dess nominella spänning och nominella ström konstant.
Till exempel är inverterare och motoriska värden: 15kW/380V/30A, motorn kan fungera över 50Hz.
När hastigheten på 50Hz, utgångsspänningen för växelriktaren är 380V, är strömmen 30A, vid denna tidpunkt, om du ökar utgångsfrekvensen till 60Hz, kan den maximala utgångsspänningen och strömmen bara vara 380V/30A, den, den är tydlig att utgångseffekten förblir oförändrad, så vi kallar den konstant krafthastighetskontroll.
Vad är vridmomentsituationen just nu?
Eftersom p=wt (w; vinkelhastighet, t: vridmoment), eftersom p är oförändrat, ökas, så att vridmomentet kommer att reduceras i enlighet därmed.
Vi kan också titta på det på ett annat sätt:
Statorspänningen för motorn u=e + i * r (i är strömmen, r är det elektroniska motståndet, e är den inducerade potentialen)
Det kan ses att när u och jag är konstant är e också konstant.
And E=k*f*X (k: constant; f: frequency; X: magnetic flux), so when f from 50 -->60Hz, X kommer att reduceras i enlighet därmed
För en motor t=k*i*x (k: konstant; i: ström; x: flöde), så vridmomentet t kommer att minska med flödet 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 maximalt vridmoment)
Slutsats: Motorns utgångsmoment minskar när utgångsfrekvensen för växelriktaren ökas från 50Hz eller mer.
Andra faktorer relaterade till utgångsmoment
Värmeproduktion och värmespridningsförmåga bestämmer utgångsströmförmågan hos inverteraren, vilket påverkar inverterarens utgångsmomentförmåga.
Bärfrekvens: Den nominella strömmen som markeras av den allmänna inverteraren är den högsta bärfrekvensen, den högsta omgivningstemperaturen kan säkerställa det kontinuerliga utgångsvärdet, minska bärfrekvensen, motorströmmen påverkas inte. Men uppvärmningen av komponenterna kommer att reduceras.
Omgivningstemperatur: Precis som det inte kommer att öka strömvärdet för omformarskydd när den omgivande temperaturen upptäcks vara lägre.
Höjd: Ökad höjd påverkar värmeavledningen och isoleringsprestanda. Generellt sett kan under 1000 m bortses från, över varje 1000 meter för att minska kapaciteten på 5% kan vara.