De leverancier van de frequentieomvormer-remeenheid herinnert u eraan dat zowel de stroom- als de spanningsomvormers behoren tot de AC-DC-AC-frequentieomvormers, die bestaan uit een gelijkrichter en een omvormer.
Omdat belastingen over het algemeen inductief zijn, moet er reactief vermogen worden overgedragen tussen hun stroombronnen. Daarom zijn er in de tussenliggende DC-tussenkring componenten nodig om reactief vermogen te bufferen.
Als een grote condensator wordt gebruikt om het reactieve vermogen te bufferen, is er sprake van een frequentieomvormer van het type spanningsbron. Als een grote reactor wordt gebruikt om het reactieve vermogen te bufferen, is er sprake van een frequentieomvormer van het type stroombron.
Het verschil tussen frequentieomvormers met spannings- en stroomtype zit hem alleen in de vorm van het tussenliggende DC-tussenfilter. Dit resulteert echter in aanzienlijke prestatieverschillen tussen de twee typen frequentieomvormers, zoals blijkt uit de volgende vergelijkingslijst:
1. Componenten voor energieopslag: spanningsfrequentieomvormer - condensator; stroomtype - reactor.
2. Kenmerken van de uitgangsgolfvorm: De spanningsgolfvorm is een rechthoekige golfvorm, de stroomgolfvorm is ongeveer een sinusgolf; de frequentieomvormer van het stroomtype heeft een rechthoekige golfvorm voor stroom en een bij benadering sinusgolfvorm voor spanning.
3. De kenmerken van de schakeling omvatten een DC-voeding met feedbackdiode parallel aan een condensator met grote capaciteit (spanningsbron met lage impedantie) als spanningstype; de DC-voeding met stroomtype zonder feedbackdiode in serie met een grote inductantie (stroombron met hoge impedantie) maakt het gemakkelijk voor de motor om in vier kwadranten te werken.
4. Qua kenmerken genereert het spanningstype overstroom wanneer de belasting wordt kortgesloten, en open-loopmotoren kunnen ook stabiel werken. Het stroomtype kan overstroom onderdrukken wanneer de belasting wordt kortgesloten, en feedbackregeling is vereist voor onstabiele werking van de motor.
Stroombronomvormers gebruiken natuurlijk gecommuteerde thyristors als vermogensschakelaars. Deze hebben een dure DC-zijde-inductantie en worden gebruikt voor dubbel gevoede snelheidsregeling. Ze vereisen commutatiecircuits bij oversynchrone snelheden en presteren slecht bij lage slipfrequenties.
Structurele kenmerken van de frequentieomvormer
De DC-tussenkring van de huidige frequentieomvormer is vernoemd naar het gebruik van inductieve componenten. Dit heeft als voordeel dat het in vier kwadranten werkt en de remfunctie van de motor gemakkelijk kan uitvoeren. Het nadeel is dat er geforceerde commutatie van de inverterbrug nodig is en dat de structuur van het apparaat complex is, waardoor afstelling lastig is. Bovendien zijn de harmonischen van de ingangsstroom relatief groot door het gebruik van thyristor-faseverschuivingsgelijkrichting aan de netzijde, wat een zekere impact op het net zal hebben bij een grote capaciteit.
2. De frequentieomvormer met spanningstype dankt zijn naam aan het gebruik van capacitieve componenten in de DC-tussenkring van de frequentieomvormer. Het kenmerk is dat deze niet in vier kwadranten kan werken. Wanneer de belaste motor moet remmen, moet een apart remcircuit worden geïnstalleerd. Bij een hoog vermogen moet een sinusfilter aan de uitgang worden toegevoegd.
3. De frequentieomvormer met hoge stroomsterkte gebruikt GTO-, SCR- of IGCT-componenten in serie om directe hoogspanningsfrequentieomzetting te bereiken, met een stroomspanning tot 10 kV. Door het gebruik van inductieve componenten in de DC-tussenkring is deze niet gevoelig genoeg voor stroom, waardoor hij minder gevoelig is voor overstroomstoringen. De omvormer is ook betrouwbaar in gebruik en heeft goede beveiligingsprestaties. De ingangszijde maakt gebruik van thyristor-fasegestuurde gelijkrichting en de harmonischen van de ingangsstroom zijn relatief groot. Bij een grote capaciteit van de frequentieomvormer moet rekening worden gehouden met vervuiling van het elektriciteitsnet en interferentie met elektronische communicatieapparatuur. Het spanningsvereffenings- en buffercircuit is technisch complex en kostbaar. Door het grote aantal componenten en het grote volume van de apparaten zijn afstelling en onderhoud relatief lastig. De omvormerbrug maakt gebruik van geforceerde commutatie en genereert veel warmte, waardoor het warmteafvoerprobleem van de componenten moet worden opgelost. Het voordeel hiervan is de mogelijkheid om in vier kwadranten te werken en te remmen. Houd er rekening mee dat dit type frequentieomvormer de installatie van zelfherstellende hoogspanningscondensatoren aan de in- en uitgangszijde vereist vanwege de lage ingangsvermogensfactor en de hoge in- en uitgangsharmonischen.
4. De circuitstructuur van de hoogspanningsomvormer maakt gebruik van IGBT-direct-serietechnologie, ook bekend als direct-device-serie-hoogspanningsomvormer. Deze maakt gebruik van hoogspanningscondensatoren voor filtering en energieopslag in de DC-tussenkring, met een uitgangsspanning tot 6 kV. Het voordeel hiervan is dat er vermogensapparaten met een lagere spanningsweerstand kunnen worden gebruikt en dat alle IGBT's op de seriële brugarm dezelfde functie hebben, wat wederzijdse back-up of redundant ontwerp mogelijk maakt. Het nadeel is dat het aantal niveaus relatief laag is, slechts twee niveaus, en de uitgangsspanning dV/dt ook hoog is, waardoor het gebruik van speciale motoren of hoogspanningssinusfilters vereist is, wat de kosten aanzienlijk zal verhogen. De omvormer heeft geen vierkwadrantenwerking en er moet een aparte remeenheid worden geïnstalleerd tijdens het remmen. Dit type frequentieomvormer moet ook het probleem van de spanningsvereffening van het apparaat oplossen, waarvoor over het algemeen een speciaal ontwerp van de aandrijf- en buffercircuits vereist is. Er zijn ook extreem strenge eisen aan de vertraging van IGBT-aandrijfcircuits. Als de in- en uitschakeltijden van IGBT inconsistent zijn of als de hellingen van de stijgende en dalende randen te verschillend zijn, zal dit schade aan elektrische apparaten veroorzaken.
Er zijn veel soorten hoogspanningsomvormers en hun classificatiemethoden zijn ook divers. Afhankelijk van de aanwezigheid van een DC-component in de tussenliggende verbinding, kan deze worden onderverdeeld in AC/AC-frequentieomvormers en AC-DC-AC-frequentieomvormers; afhankelijk van de eigenschappen van de DC-component, kan deze worden onderverdeeld in frequentieomvormers met een stroom- en spanningstype.
Frequentieomvormer van het huidige type
Vernoemd naar het gebruik van inductieve componenten in de DC-tussenkring van de frequentieomvormer, heeft dit het voordeel van een vierkwadrantenwerking en kan het de remfunctie van de motor gemakkelijk uitvoeren. Het nadeel is dat het een gedwongen commutatie van de inverterbrug vereist en dat de structuur van het apparaat complex is, waardoor afstelling moeilijk is. Bovendien zijn de harmonischen van de ingangsstroom relatief groot door het gebruik van thyristor-faseverschuivingsgelijkrichting aan de kant van het elektriciteitsnet, wat een zekere impact op het elektriciteitsnet zal hebben bij een grote capaciteit.
Frequentieomvormer met spanningstype
Vernoemd naar het gebruik van capacitieve componenten in de DC-tussenkring van de frequentieomvormer, heeft deze de eigenschap dat hij niet in vier kwadranten kan werken. Wanneer de belaste motor moet worden afgeremd, moet een apart remcircuit worden geïnstalleerd. Bij een hoog vermogen moet een sinusfilter aan de uitgang worden toegevoegd.
1. Wat is het verschil tussen spanningstype en stroomtype?
Het hoofdcircuit van een frequentieomvormer kan ruwweg worden onderverdeeld in twee categorieën: het spanningstype is een frequentieomvormer die de gelijkstroom van de spanningsbron omzet in wisselstroom, en het filter van het gelijkstroomcircuit is een condensator; het stroomtype is een frequentieomvormer die de gelijkstroom van een stroombron omzet in wisselstroom, en het filter van het gelijkstroomcircuit is een spoel.
2. Waarom veranderen de spanning en stroom van een frequentieomvormer evenredig?
Het koppel van een asynchrone motor wordt gegenereerd door de interactie tussen de magnetische flux van de motor en de stroom die door de rotor loopt. Als bij de nominale frequentie de spanning constant is en alleen de frequentie wordt verlaagd, zal de magnetische flux te groot zijn. Het magnetische circuit zal dan verzadigen en in ernstige gevallen zal de motor doorbranden. Daarom moeten de frequentie en de spanning proportioneel worden gewijzigd. Dat wil zeggen dat tijdens het wijzigen van de frequentie de uitgangsspanning van de frequentieomvormer moet worden geregeld om een bepaalde magnetische flux van de motor te behouden en het optreden van zwak magnetisme en magnetische verzadiging te voorkomen. Deze regelmethode wordt vaak gebruikt voor energiebesparende frequentieomvormers in ventilatoren en pompen.