Dobavitelji podporne opreme za frekvenčne pretvornike vas opominjajo, da se frekvenčni pretvorniki danes pogosto uporabljajo v industrijski proizvodnji. Oprema, ki jo krmilijo frekvenčni pretvorniki, lahko do določene mere znatno prihrani energijo, s čimer si pridobi naklonjenost mnogih industrijskih proizvajalcev.
Za doseganje funkcij, kot so mehko parkiranje, mehak zagon, brezstopenjska regulacija hitrosti ali posebne zahteve za povečanje ali zmanjšanje hitrosti, je v sodobnih asinhronih motorjih potrebna naprava za regulacijo hitrosti, imenovana frekvenčni pretvornik. Glavno vezje naprave uporablja AC-DC-AC vezja z delovno frekvenco 0–400 Hz. Izhodna napetost nizkonapetostnega univerzalnega frekvenčnega pretvornika je 380–460 V, izhodna moč pa 0,37–400 kW.
Izberite razumen frekvenčni pretvornik
Težave, ki se pojavijo med uporabo frekvenčnih pretvornikov, kot so nenormalno delovanje, okvara opreme itd., ki vodijo do zaustavitve proizvodnje in nepotrebnih gospodarskih izgub, so pogosto posledica nepravilne izbire in namestitve frekvenčnih pretvornikov. Zato je treba izbrati ekonomičen in praktičen frekvenčni pretvornik, ki lahko bolje izpolnjuje osnovne pogoje in zahteve proizvodnje in procesa.
Kot glavni pogonski objekt frekvenčnega pretvornika je treba motor pri izbiri tipa frekvenčnega pretvornika izbrati tako, da ustreza delovnim parametrom motorja.
(1) Ujemanje napetosti: Nazivna napetost frekvenčnega pretvornika se ujema z napetostjo obremenitve motorja.
(2) Ujemanje toka: Zmogljivost frekvenčnega pretvornika je odvisna od nazivnega toka, ki ga frekvenčni pretvornik neprekinjeno oddaja. Pri izbiri frekvenčnega pretvornika za motorje, ki zahtevajo regulacijo hitrosti, je treba izbrati frekvenčni pretvornik s stalnim nazivnim tokom, ki je večji od nazivnega toka motorja pri delovanju z nazivnimi parametri, in s kvantitativno rezervo; pri splošnih frekvenčnih pretvornikih z več kot 4 poli izbira ne more temeljiti na zmogljivosti motorja, temveč na standardu preverjanja sedeža motorja; tudi če je obremenitev motorja relativno majhna in je tok manjši od nazivnega toka frekvenčnega pretvornika, izbrani frekvenčni pretvornik ne sme imeti premajhne zmogljivosti v primerjavi z motorjem.
(3) Ujemanje zmogljivosti: Glede na različne obremenitvene karakteristike motorja obstajajo različne zahteve za izbiro zmogljivosti frekvenčnega pretvornika.
Način krmiljenja frekvenčnega pretvornika
Glavne metode krmiljenja frekvenčnih pretvornikov trenutno vključujejo naslednje.
(1) Prva generacija je uporabljala krmiljenje U/f=C, znano tudi kot metoda krmiljenja s sinusnim impulzno širinskim moduliranjem (SPWM). Njegove značilnosti vključujejo preprosto strukturo krmilnega vezja, nizke stroške, dobre mehanske lastnosti in trdoto, kar lahko izpolnjuje zahteve za gladko regulacijo hitrosti splošnega menjalnika. Vendar pa ta metoda krmiljenja zaradi nižje izhodne napetosti zmanjša največji izhodni navor pri nizkih frekvencah, kar ima za posledico manjšo stabilnost pri nizkih hitrostih. Njena značilnost je, da je brez povratne zanke razmerje hitrosti ni manjše od 1/40, z povratno zanko pa ni=1/60. Primerno za splošne ventilatorje in črpalke.
(2) Druga generacija uporablja vektorsko krmiljenje napetostnega prostora (metoda trajektorije magnetnega pretoka), znano tudi kot metoda krmiljenja SVPWM. Temelji na celotnem učinku generacije trifaznih valovnih oblik, pri čemer hkrati generira trifazne modulacijske valovne oblike in jih krmili z rezanjem poligonov v približne kroge. Za odpravo vpliva upornosti statorja pri nizkih hitrostih sta izhodna napetost in tok zaprta zanka, kar izboljša dinamično natančnost in stabilnost. Njene značilnosti: brez povratne zanke, razmerje hitrosti ni = 1/100, primerno za regulacijo hitrosti v splošni industriji.
(3) Tretja generacija uporablja metodo vektorskega krmiljenja (VC). Praksa vektorskega krmiljenja s spremenljivo frekvenco pri regulaciji hitrosti v bistvu enači izmenični motor z enosmernim motorjem in neodvisno krmili komponente hitrosti in magnetnega polja. Z krmiljenjem magnetnega pretoka rotorja in razgradnjo statorskega toka za dve komponenti, navor in magnetno polje, je mogoče doseči ortogonalno ali ločeno krmiljenje s transformacijo koordinat. Njegove značilnosti: razmerje hitrosti ni = 1/100 brez povratne zanke, ni = 1/1000 z povratno zanko in začetni navor 150 % pri ničelni hitrosti. Vidimo lahko, da je ta metoda uporabna za vse vrste krmiljenja hitrosti, in če je opremljena z povratno zanko, je primerna za visoko natančno krmiljenje menjalnika.
(4) Metoda neposrednega krmiljenja navora (DTC). Neposredno krmiljenje navora (DTC) je še en visokozmogljiv način krmiljenja hitrosti s spremenljivo frekvenco, ki se razlikuje od vektorskega krmiljenja (VC). Podatke o magnetnem pretoku in navoru pridobi z uporabo simulacijskih modelov magnetnega pretoka in elektromagnetnih modelov navora, jih primerja z danimi vrednostmi za generiranje signalov histereznega primerjalnega stanja in nato prek logičnega krmiljenja preklopi stanje stikala za doseganje konstantnega krmiljenja magnetnega pretoka in elektromagnetnega krmiljenja navora. Ne zahteva posnemanja krmiljenja enosmernega motorja in ta tehnologija je bila uspešno uporabljena pri izmeničnem pogonu vlečnih električnih lokomotiv. Njene značilnosti: brez povratne zanke je razmerje hitrosti ni = 1/100, z povratno zanko ni = 1/1000, zagonski navor pa lahko doseže od 150 % do 200 % pri ničelni hitrosti. Primerno za zagon težkih obremenitev in velike obremenitve s konstantnimi nihanji navora.
Zahteve okolja namestitve
(1) Temperatura okolja: Temperatura okolja frekvenčnega pretvornika se nanaša na temperaturo v bližini prečnega prereza frekvenčnega pretvornika. Ker so frekvenčni pretvorniki sestavljeni predvsem iz visokozmogljivih elektronskih naprav, ki so zelo občutljive na temperaturo, sta življenjska doba in zanesljivost frekvenčnih pretvornikov v veliki meri odvisni od temperature, ki se običajno giblje od -10 ℃ do +40 ℃. Poleg tega je treba upoštevati odvajanje toplote samega frekvenčnega pretvornika in ekstremne situacije, ki se lahko pojavijo v okolici, pri čemer je običajno potrebna določena temperaturna rezerva.
(2) Vlažnost okolja: Frekvenčni pretvornik zahteva relativno vlažnost v okolici največ 90 % (brez kondenzacije na površini).
(3) Vibracije in udarci: Med namestitvijo in delovanjem frekvenčnega pretvornika je treba paziti, da se izognete vibracijam in udarcem. Da bi se izognili spajkanju spojev in ohlapnim delom notranjih komponent frekvenčnega pretvornika, ki lahko povzročijo slab električni stik ali celo resne okvare, kot so kratki stiki. Zato je običajno potrebno, da je pospešek vibracij na mestu namestitve omejen na manj kot 0,6 g, na posebnih mestih pa se lahko dodajo ukrepi za odpornost proti potresu, kot je guma, ki absorbira udarce.
(4) Mesto namestitve: Na največji dovoljeni izhodni tok in napetost frekvenčnega pretvornika vpliva njegova zmogljivost odvajanja toplote. Ko nadmorska višina preseže 1000 m, se zmogljivost odvajanja toplote frekvenčnega pretvornika zmanjša, zato je frekvenčni pretvornik običajno treba namestiti pod 1000 m nadmorske višine.
(5) Splošne zahteve za mesto namestitve frekvenčnega pretvornika so: brez korozije, brez vnetljivih ali eksplozivnih plinov ali tekočin; brez prahu, plavajočih vlaken in kovinskih delcev; izogibanje neposredni sončni svetlobi; brez elektromagnetnih motenj.
Raziskave na področju regulacije hitrosti s spremenljivo frekvenco so trenutno najbolj aktivno in praktično dragoceno delo na področju raziskav električnega prenosa. Potencial industrije frekvenčnih pretvornikov je ogromen, saj se pogosto uporablja v panogah, kot so klimatizacija, dvigala, metalurgija in strojništvo. Motorji s spremenljivo frekvenco za regulacijo hitrosti in njihovi ustrezni frekvenčni pretvorniki se bodo hitro razvijali.