Dodávateľ brzdovej jednotky s frekvenčným meničom pripomína, že meniče frekvencie prúdového aj napäťového typu patria medzi meniče frekvencie AC-DC-AC, ktoré pozostávajú z usmerňovača a meniča.
Vzhľadom na to, že záťaže sú vo všeobecnosti indukčné, musí medzi ich zdrojmi energie dochádzať k prenosu jalového výkonu. Preto sú v medziľahlom jednosmernom vedení potrebné komponenty na tlmenie jalového výkonu.
Ak sa na tlmenie jalového výkonu používa veľký kondenzátor, tvorí frekvenčný menič typu zdroj napätia; ak sa na tlmenie jalového výkonu používa veľká tlmivka, tvorí frekvenčný menič typu zdroj prúdu.
Rozdiel medzi napäťovými a prúdovými frekvenčnými meničmi spočíva iba vo forme medziľahlého jednosmerného filtra. To však vedie k významným rozdielom vo výkone medzi týmito dvoma typmi frekvenčných meničov, ako je znázornené v nasledujúcom porovnávacom zozname:
1. Komponenty na ukladanie energie: menič frekvencie napäťového typu - kondenzátor; prúdový typ - reaktor.
2. Charakteristiky výstupného tvaru vlny: Priebeh napätia je obdĺžnikový, priebeh prúdu je približne sínusový; Frekvenčný menič prúdového typu má obdĺžnikový priebeh prúdu a približný sínusový priebeh napätia.
3. Charakteristiky zloženia obvodu zahŕňajú jednosmerný zdroj napájania so spätnoväzobnou diódou paralelne zapojený s veľkokapacitným kondenzátorom (zdroj napätia s nízkou impedanciou) ako typ napätia; prúdový jednosmerný zdroj napájania bez spätnoväzobnej diódy zapojený sériovo s veľkou indukčnosťou (zdroj prúdu s vysokou impedanciou) umožňuje motoru ľahko pracovať v štyroch kvadrantoch.
4. Pokiaľ ide o charakteristiky, napäťový typ generuje nadprúd pri skrate záťaže a motory s otvorenou slučkou môžu tiež pracovať stabilne; prúdový typ dokáže potlačiť nadprúd pri skrate záťaže a pre nestabilnú prevádzku motora je potrebné riadenie spätnou väzbou.
Meniče s prúdovým zdrojom používajú ako výkonové spínače prirodzene komutované tyristory, ktoré majú drahú indukčnosť na strane jednosmerného prúdu a používajú sa pri dvojito napájanej regulácii rýchlosti. Pri vyšších ako synchrónnych rýchlostiach vyžadujú komutačné obvody a majú slabý výkon pri nízkych sklzových frekvenciách.
Štrukturálne charakteristiky frekvenčného meniča
Jednosmerný obvod frekvenčného meniča prúdového typu je pomenovaný podľa použitia indukčných komponentov, ktoré majú výhodu v možnosti štvorkvadrantovej prevádzky a umožňujú ľahko dosiahnuť brzdnú funkciu motora. Nevýhodou je, že vyžaduje nútenú komutáciu mostíka meniča a štruktúra zariadenia je zložitá, čo sťažuje nastavenie. Okrem toho, v dôsledku použitia tyristorového fázovo posuvného usmerňovača na strane elektrickej siete sú vstupné prúdové harmonické relatívne veľké, čo bude mať určitý vplyv na elektrickú sieť pri veľkej kapacite.
2. Napäťový frekvenčný menič je pomenovaný podľa použitia kapacitných súčiastok v jednosmernom obvode frekvenčného meniča. Jeho charakteristikou je, že nemôže pracovať v štyroch kvadrantoch. Keď je potrebné brzdiť motor so záťažou, je potrebné nainštalovať samostatný brzdný obvod. Pri vysokom výkone je potrebné na výstup pridať sínusový filter.
3. Vysokoprúdový frekvenčný menič využíva komponenty GTO, SCR alebo IGCT sériovo na dosiahnutie priamej konverzie vysokonapäťovej frekvencie s prúdovým napätím až do 10 kV. Vďaka použitiu indukčných komponentov v jednosmernom obvode nie je dostatočne citlivý na prúd, čo ho robí menej náchylným na poruchy spôsobené nadprúdom. Menič je tiež spoľahlivý v prevádzke a má dobrý ochranný výkon. Vstupná strana používa tyristorové fázovo riadené usmernenie a vstupné harmonické prúdu sú relatívne veľké. Pri veľkej kapacite frekvenčného meniča by sa malo zvážiť znečistenie elektrickej siete a rušenie komunikačných elektronických zariadení. Obvod na vyrovnávanie a ukladanie napätia je technicky zložitý a nákladný. Vzhľadom na veľký počet komponentov a objem zariadenia je nastavenie a údržba relatívne náročná. Mostík meniča používa nútenú komutáciu a generuje veľké množstvo tepla, čo si vyžaduje riešenie problému odvodu tepla komponentmi. Jeho výhodou je schopnosť pracovať v štyroch kvadrantoch a brzdiť. Treba poznamenať, že tento typ frekvenčného meniča vyžaduje inštaláciu vysokonapäťových samoopravných kondenzátorov na vstupnej a výstupnej strane kvôli nízkemu vstupnému účinníku a vysokým vstupným a výstupným harmonickým.
4. Štruktúra obvodu vysokonapäťového meniča využíva technológiu priameho sériového zapojenia IGBT, známu aj ako vysokonapäťový menič s priamym sériovým zapojením zariadení. Používa vysokonapäťové kondenzátory na filtrovanie a akumuláciu energie v jednosmernom obvode s výstupným napätím až 6 kV. Jeho výhodou je, že môže používať výkonové zariadenia odolné voči nižšiemu napätiu a všetky IGBT na ramene sériového mostíka majú rovnakú funkciu, čo umožňuje vzájomné zálohovanie alebo redundantný dizajn. Nevýhodou je, že počet úrovní je relatívne nízky, iba dve úrovne, a výstupné napätie dV/dt je tiež veľké, čo si vyžaduje použitie špeciálnych motorov alebo vysokonapäťových sínusových filtrov, čo výrazne zvyšuje náklady. Nemá funkciu štvorkvadrantového chodu a počas brzdenia je potrebné nainštalovať samostatnú brzdnú jednotku. Tento typ frekvenčného meniča musí tiež riešiť problém vyrovnávania napätia zariadenia, čo si vo všeobecnosti vyžaduje špeciálny návrh pohonných obvodov a vyrovnávacích obvodov. Existujú tiež mimoriadne prísne požiadavky na oneskorenie pohonných obvodov IGBT. Keď sú časy zapnutia a vypnutia IGBT nekonzistentné alebo sú sklony stúpajúcej a klesajúcej hrany príliš odlišné, spôsobí to poškodenie výkonových zariadení.
Existuje mnoho typov vysokonapäťových meničov a ich klasifikačné metódy sú tiež rôznorodé. Podľa toho, či je v medzičlánku prítomná jednosmerná časť, ich možno rozdeliť na frekvenčné meniče AC/AC a frekvenčné meniče AC-DC-AC. Podľa vlastností jednosmernej zložky ich možno rozdeliť na frekvenčné meniče prúdového a napäťového typu.
Frekvenčný menič prúdového typu
Pomenovaný podľa použitia indukčných komponentov v jednosmernom obvode frekvenčného meniča, má výhodu štvorkvadrantovej prevádzky a ľahko dosahuje brzdnú funkciu motora. Nevýhodou je, že vyžaduje nútenú komutáciu mostíka meniča a zložitá štruktúra zariadenia, čo sťažuje nastavenie. Okrem toho, v dôsledku použitia tyristorového fázovo posuvného usmerňovania na strane elektrickej siete sú vstupné prúdové harmonické relatívne veľké, čo bude mať určitý vplyv na elektrickú sieť pri veľkej kapacite.
Frekvenčný menič typu napätia
Pomenovaný podľa použitia kapacitných súčiastok v jednosmernom obvode frekvenčného meniča, jeho charakteristikou je, že nemôže pracovať v štyroch kvadrantoch. Keď je potrebné brzdiť záťažový motor, je potrebné nainštalovať samostatný brzdový obvod. Pri vysokom výkone je potrebné na výstup pridať sínusový filter.
1. Aký je rozdiel medzi napäťovým a prúdovým typom?
Hlavný obvod frekvenčného meniča možno zhruba rozdeliť do dvoch kategórií: napäťový typ je frekvenčný menič, ktorý premieňa jednosmerný prúd zo zdroja napätia na striedavý prúd a jeho filtrom jednosmerného obvodu je kondenzátor; prúdový typ je frekvenčný menič, ktorý premieňa jednosmerný prúd zo zdroja prúdu na striedavý prúd a jeho filtrom jednosmerného obvodu je induktor.
2. Prečo sa napätie a prúd frekvenčného meniča menia úmerne?
Krútiaci moment asynchrónneho motora vzniká interakciou medzi magnetickým tokom motora a prúdom pretekajúcim rotorom. Pri menovitej frekvencii, ak je napätie konštantné a znižuje sa iba frekvencia, bude magnetický tok príliš veľký, magnetický obvod sa nasýti a v závažných prípadoch sa motor prepáli. Preto by sa frekvencia a napätie mali meniť proporcionálne, t. j. pri zmene frekvencie by sa malo regulovať výstupné napätie frekvenčného meniča tak, aby sa udržal určitý magnetický tok motora a zabránilo sa vzniku slabého magnetizmu a javu magnetickej saturácie. Táto metóda riadenia sa bežne používa pre energeticky úsporné frekvenčné meniče vo ventilátoroch a čerpadlách.