I fornitori di apparecchiature di supporto per convertitori di frequenza ricordano che i convertitori di frequenza sono ampiamente utilizzati nella produzione industriale odierna. Le apparecchiature controllate da convertitori di frequenza possono consentire un notevole risparmio energetico, guadagnandosi così il favore di molti produttori industriali.
Per ottenere caratteristiche come il parcheggio dolce, l'avviamento dolce, la regolazione continua della velocità o requisiti speciali per l'aumento o la diminuzione della velocità, nei moderni motori asincroni è necessario un dispositivo di regolazione della velocità chiamato convertitore di frequenza. Il circuito principale del dispositivo utilizza circuiti CA-CC-CA con una frequenza di lavoro di 0-400 Hz. La tensione di uscita del convertitore di frequenza universale a bassa tensione è di 380-460 V e la potenza di uscita è di 0,37-400 kW.
Scegli un convertitore di frequenza ragionevole
I problemi che si verificano durante l'utilizzo dei convertitori di frequenza, come funzionamento anomalo, guasti alle apparecchiature, ecc., che portano a interruzioni della produzione e inutili perdite economiche, sono spesso causati da una selezione e un'installazione inadeguate dei convertitori di frequenza. Pertanto, è necessario scegliere un convertitore di frequenza economico e pratico, in grado di soddisfare al meglio le condizioni e i requisiti di base della produzione e del processo.
In quanto principale motore del convertitore di frequenza, quando si sceglie il tipo di convertitore di frequenza, il motore deve essere selezionato in modo che corrisponda ai parametri di funzionamento del motore.
(1) Adattamento della tensione: la tensione nominale del convertitore di frequenza corrisponde alla tensione di carico del motore.
(2) Adattamento di corrente: la capacità del convertitore di frequenza dipende dalla corrente nominale erogata in modo continuativo dal convertitore di frequenza. Quando si seleziona un convertitore di frequenza per motori che richiedono la regolazione della velocità, è necessario scegliere un convertitore di frequenza con una corrente nominale continuativa maggiore della corrente nominale del motore quando funziona ai parametri nominali e con un margine quantitativo; per i convertitori di frequenza generici con più di 4 poli, la selezione non può essere basata sulla capacità del motore, ma sullo standard di verifica della sede di corrente del motore; anche se il carico sul motore è relativamente leggero e la corrente è inferiore alla corrente nominale del convertitore di frequenza, il convertitore di frequenza selezionato non può avere una capacità troppo piccola rispetto al motore.
(3) Adattamento della capacità: a seconda delle diverse caratteristiche di carico del motore, esistono requisiti diversi per la selezione della capacità del convertitore di frequenza.
Metodo di controllo del convertitore di frequenza
I principali metodi di controllo dei convertitori di frequenza attualmente includono quanto segue.
(1) La prima generazione utilizzava il controllo U/f=C, noto anche come metodo di controllo a modulazione di larghezza di impulso sinusoidale (SPWM). Le sue caratteristiche includono una struttura del circuito di controllo semplice, basso costo, buone proprietà meccaniche e robustezza, in grado di soddisfare i requisiti di regolazione della velocità fluida della trasmissione generale. Tuttavia, questo metodo di controllo riduce la coppia di uscita massima a basse frequenze a causa della minore tensione di uscita, con conseguente riduzione della stabilità a basse velocità. La sua caratteristica è che senza dispositivo di retroazione, il rapporto di velocità ni è inferiore a 1/40, e con retroazione, ni = 1/60. Adatto per ventilatori e pompe generali.
(2) La seconda generazione adotta il controllo vettoriale spaziale della tensione (metodo della traiettoria del flusso magnetico), noto anche come metodo di controllo SVPWM. Si basa sull'effetto di generazione complessivo di forme d'onda trifase, generando contemporaneamente forme d'onda di modulazione trifase e controllandole tagliando i poligoni in cerchi approssimativi. Per eliminare l'influenza della resistenza dello statore a basse velocità, la tensione e la corrente di uscita sono a circuito chiuso per migliorare la precisione dinamica e la stabilità. Le sue caratteristiche: nessun dispositivo di retroazione, rapporto di velocità ni = 1/100, adatto per la regolazione della velocità nell'industria generale.
(3) La terza generazione adotta il metodo di controllo vettoriale (VC). La pratica della regolazione della velocità a frequenza variabile con controllo vettoriale equipara essenzialmente un motore a corrente alternata a un motore a corrente continua e controlla in modo indipendente le componenti di velocità e campo magnetico. Controllando il flusso magnetico del rotore e scomponendo la corrente dello statore per ottenere due componenti, coppia e campo magnetico, è possibile ottenere un controllo ortogonale o disaccoppiato tramite trasformazione delle coordinate. Le sue caratteristiche: rapporto di velocità ni=1/100 senza retroazione, ni=1/1000 con retroazione e coppia di spunto del 150% a velocità zero. Si può osservare che questo metodo è applicabile a tutti i controlli di velocità e, se dotato di retroazione, è adatto per il controllo della trasmissione ad alta precisione.
(4) Metodo di controllo diretto della coppia (DTC). Il controllo diretto della coppia (DTC) è un'altra modalità di controllo della velocità a frequenza variabile ad alte prestazioni che differisce dal controllo vettoriale (VC). Ottenere dati di flusso magnetico e coppia utilizzando modelli di simulazione del flusso magnetico e modelli di coppia elettromagnetica, confrontarli con i valori forniti per generare segnali di stato di confronto dell'isteresi, quindi commutare lo stato di commutazione tramite controllo logico per ottenere un controllo del flusso magnetico costante e un controllo della coppia elettromagnetica. Non richiede l'imitazione del controllo del motore a corrente continua e questa tecnologia è stata applicata con successo all'azionamento a corrente alternata delle locomotive elettriche di trazione. Le sue caratteristiche: senza dispositivo di retroazione, il rapporto di velocità ni = 1/100, con retroazione ni = 1/1000, e la coppia di spunto può raggiungere il 150% - 200% a velocità zero. Adatto per avviamenti gravosi e carichi elevati con fluttuazioni di coppia costanti.
Requisiti dell'ambiente di installazione
(1) Temperatura ambiente: la temperatura ambiente del convertitore di frequenza si riferisce alla temperatura in prossimità della sezione trasversale del convertitore di frequenza. Poiché i convertitori di frequenza sono principalmente composti da dispositivi elettronici di potenza ad alta potenza, altamente sensibili alla temperatura, la durata e l'affidabilità dei convertitori di frequenza dipendono in larga misura dalla temperatura, che generalmente varia da -10 °C a +40 °C. Inoltre, è necessario considerare la dissipazione del calore del convertitore di frequenza stesso e le situazioni estreme che possono verificarsi nell'ambiente circostante, e generalmente è richiesto un certo margine per la temperatura.
(2) Umidità ambientale: il convertitore di frequenza richiede un'umidità relativa non superiore al 90% nell'ambiente circostante (senza condensa sulla superficie).
(3) Vibrazioni e urti: durante l'installazione e il funzionamento del convertitore di frequenza, è necessario prestare attenzione a evitare vibrazioni e urti. Per evitare giunti di saldatura e parti allentate dei componenti interni del convertitore di frequenza, che potrebbero causare un contatto elettrico inadeguato o persino guasti gravi come cortocircuiti. Pertanto, è solitamente necessario che l'accelerazione delle vibrazioni del sito di installazione sia limitata a meno di 0,6 g e che misure antisismiche come la gomma antiurto possano essere aggiunte in punti specifici.
(4) Posizione di installazione: la corrente e la tensione di uscita massime consentite del convertitore di frequenza sono influenzate dalla sua capacità di dissipazione del calore. Quando l'altitudine supera i 1000 m, la capacità di dissipazione del calore del convertitore di frequenza diminuisce, pertanto è generalmente necessario installarlo a un'altitudine inferiore a 1000 m.
(5) I requisiti generali per il sito di installazione del convertitore di frequenza sono: nessuna corrosione, nessun gas o liquido infiammabile o esplosivo; assenza di polvere, fibre galleggianti e particelle metalliche; evitare la luce solare diretta; nessuna interferenza elettromagnetica.
La ricerca sulla regolazione della velocità a frequenza variabile è attualmente il lavoro più attivo e di valore pratico nell'ambito della ricerca sulla trasmissione elettrica. Il potenziale del settore dei convertitori di frequenza è enorme, in quanto ampiamente utilizzato in settori come la climatizzazione, gli ascensori, la metallurgia e la meccanica. I motori con regolazione della velocità a frequenza variabile e i relativi convertitori di frequenza sono destinati a svilupparsi rapidamente.