Leverandøren af frekvensomformerens bremseenhed minder dig om, at både strømtype- og spændingstypefrekvensomformere tilhører AC-DC-AC-frekvensomformere, der består af en ensretter og en inverter.
Da belastninger generelt er induktive, skal der være reaktiv effektoverførsel mellem deres strømkilder. Derfor er der i det mellemliggende DC-link behov for komponenter til at buffere reaktiv effekt.
Hvis en stor kondensator bruges til at buffere reaktiv effekt, udgør den en spændingskilde-type frekvensomformer; hvis en stor reaktor bruges til at buffere reaktiv effekt, udgør den en strømkilde-type frekvensomformer.
Forskellen mellem spændingsfrekvensomformere og strømfrekvensomformere ligger kun i form af det mellemliggende DC-linkfilter. Dette resulterer dog i betydelige ydelsesforskelle mellem de to typer frekvensomformere, som vist i følgende sammenligningsliste:
1. Energilagringskomponenter: spændingstype frekvensomformer - kondensator; strømtype - reaktor.
2. Karakteristika for udgangsbølgeformen: Spændingsbølgeformen er en rektangulær bølge, strømbølgeformen er omtrent en sinusbølge; Frekvensomformeren af strømtypen har en rektangulær bølgeform for strøm og en omtrentlig sinusbølgeform for spænding
3. Kredsløbets sammensætning omfatter en feedbackdiode-jævnstrømsforsyning parallelt med en storkapacitetskondensator (lavimpedansspændingskilde) som spændingstype; strømtypen uden feedbackdiode-jævnstrømsforsyning i serie med en stor induktans (højimpedansstrømkilde) gør det nemt for motoren at køre i fire kvadranter.
4. Med hensyn til egenskaber genererer spændingstypen overstrøm, når belastningen kortsluttes, og motorer med åben sløjfe kan også fungere stabilt. Strømtypen kan undertrykke overstrøm, når belastningen kortsluttes, og feedbackstyring er nødvendig for ustabil motordrift.
Strømkildeinvertere bruger naturligt kommuterede tyristorer som effektafbrydere, som har dyr DC-sideinduktans og bruges til dobbeltfodret hastighedsregulering. De kræver kommuteringskredsløb ved oversynkrone hastigheder og har dårlig ydeevne ved lave slipfrekvenser.
Strukturelle egenskaber ved frekvensomformer
DC-linket i strømfrekvensomformeren er opkaldt efter brugen af induktive komponenter, hvilket har den fordel, at det kan fungere i fire kvadranter og nemt kan opnå motorens bremsefunktion. Ulempen er, at det kræver tvungen kommutering af inverterbroen, og enhedens struktur er kompleks, hvilket gør justering vanskelig. Derudover er indgangsstrømmens harmoniske svingninger relativt store på grund af brugen af tyristorfaseforskydningsensretning på elnettets side, hvilket vil have en vis indflydelse på elnettet, når kapaciteten er stor.
2. Spændingsfrekvensomformeren er opkaldt efter brugen af kapacitive komponenter i frekvensomformerens DC-link. Dens karakteristiske træk er, at den ikke kan fungere i fire kvadranter. Når lastmotoren skal bremses, skal der installeres et separat bremsekredsløb. Når effekten er høj, skal der tilføjes et sinusfilter til udgangen.
3. Højstrømsfrekvensomformere bruger GTO-, SCR- eller IGCT-komponenter i serie for at opnå direkte højspændingsfrekvenskonvertering med en strømspænding på op til 10 kV. På grund af brugen af induktive komponenter i DC-linket er den ikke følsom nok over for strøm, hvilket gør den mindre tilbøjelig til overstrømsfejl. Omformeren er også pålidelig i drift og har god beskyttelsesydelse. Indgangssiden anvender tyristorfasestyret ensretning, og indgangsstrømmens harmoniske oversvingninger er relativt store. Når frekvensomformerens kapacitet er stor, bør man overveje forurening af elnettet og interferens med elektronisk kommunikationsudstyr. Spændingsudlignings- og bufferkredsløbet er teknisk komplekst og dyrt. På grund af det store antal komponenter og enhedsvolumen er justering og vedligeholdelse relativt vanskelige. Omformerbroen anvender tvungen kommutering og genererer en stor mængde varme, hvilket kræver løsning af komponenternes varmeafledningsproblem. Dens fordel ligger i dens evne til at fungere i fire kvadranter og bremse. Det skal bemærkes, at denne type frekvensomformer kræver installation af højspændings selvreparerende kondensatorer på indgangs- og udgangssiden på grund af dens lave indgangseffektfaktor og høje indgangs- og udgangsharmoniske.
4. Højspændingsinverterens kredsløbsstruktur anvender IGBT-direkte serieteknologi, også kendt som direkte serie-højspændingsinverter. Den bruger højspændingskondensatorer til filtrering og energilagring i DC-linket med en udgangsspænding på op til 6 kV. Dens fordel er, at den kan bruge lavere spændingsresistente strømforsyningsenheder, og alle IGBT'er på seriebroarmen har samme funktion, hvilket muliggør gensidig backup eller redundant design. Ulempen er, at antallet af niveauer er relativt lavt, kun to niveauer, og udgangsspændingen dV/dt er også stor, hvilket kræver brug af specielle motorer eller højspændings sinusbølgefiltre, hvilket vil øge omkostningerne betydeligt. Den har ikke en firekvadrant-driftsfunktion, og en separat bremseenhed skal installeres under bremsning. Denne type frekvensomformer skal også løse problemet med spændingsudligning af enheder, hvilket generelt kræver specielt design af drivkredsløb og bufferkredsløb. Der er også ekstremt strenge krav til forsinkelsen af IGBT-drivkredsløb. Når tænd- og sluk-tiderne for IGBT'en er inkonsistente, eller hældningerne på de stigende og faldende flanker er for forskellige, vil det forårsage skade på strømforsyninger.
Der findes mange typer højspændingsomformere, og deres klassificeringsmetoder er også forskellige. Afhængigt af om der er en DC-del i mellemleddet, kan den opdeles i AC/AC-frekvensomformere og AC-DC-AC-frekvensomformere; ifølge DC-komponentens egenskaber kan den opdeles i strømtype- og spændingstype-frekvensomformere.
Aktuel type frekvensomformer
Opkaldt efter brugen af induktive komponenter i frekvensomformerens DC-link, har den fordelen af firekvadrantdrift og kan nemt opnå motorens bremsefunktion. Ulempen er, at det kræver tvungen kommutering af inverterbroen, og enhedens struktur er kompleks, hvilket gør justering vanskelig. Derudover er indgangsstrømmens harmoniske svingninger relativt store på grund af brugen af tyristorfaseforskydningsensretning på elnettets side, hvilket vil have en vis indflydelse på elnettet, når kapaciteten er stor.
Spændingstype frekvensomformer
Opkaldt efter brugen af kapacitive komponenter i frekvensomformerens DC-link, er dens karakteristiske egenskab, at den ikke kan fungere i fire kvadranter. Når lastmotoren skal bremses, skal der installeres et separat bremsekredsløb. Når effekten er høj, skal der tilføjes et sinusbølgefilter til udgangen.
1. Hvad er forskellen mellem spændingstype og strømtype?
Hovedkredsløbet i en frekvensomformer kan groft opdeles i to kategorier: spændingstypen er en frekvensomformer, der konverterer spændingskildens jævnstrøm til vekselstrøm, og filtreringen af jævnstrømskredsløbet er en kondensator; strømtypen er en frekvensomformer, der konverterer en strømkildes jævnstrøm til vekselstrøm, og dens jævnstrømskredsløbsfilter er en induktor.
2. Hvorfor ændrer spændingen og strømmen i en frekvensomformer sig proportionalt?
Drejningsmomentet i en asynkronmotor genereres af samspillet mellem motorens magnetiske flux og strømmen, der flyder gennem rotoren. Ved den nominelle frekvens, hvis spændingen er konstant, og kun frekvensen reduceres, vil den magnetiske flux være for stor, det magnetiske kredsløb vil mætte, og i alvorlige tilfælde vil motoren brænde ud. Derfor bør frekvens og spænding ændres proportionalt, dvs. mens frekvensen ændres, bør frekvensomformerens udgangsspænding styres for at opretholde en bestemt magnetisk flux i motoren og undgå forekomst af svag magnetisme og magnetisk mætning. Denne styringsmetode bruges almindeligvis til energibesparende frekvensomformere i ventilatorer og pumper.