Hvad er variabel frekvensdrev (VFD) og arbejdsprincip for VFD'er

Hvad er variabel frekvensdrev (VFD) og arbejdsprincip for VFD'er

Det er vigtigt at kende, hvordan VFD'er eller VFD'er fungerer, da de i vid udstrækning bruges i AC-motordrevne applikationer, som f.eks. frekvensomformer til motorstyring på grund af deres mange forskellige egenskaber.



Variable frekvensdrev

Variable frekvensdrev

Sammenlignet med konventionelle motordrev har VFD større funktionalitet og driftsmuligheder. Ud over justerbar hastighedskontrol tilbyder frekvensomformere beskyttelse som fase-, under- og overspændingsbeskyttelse. Software og grænseflademuligheder for VFD'er giver brugeren mulighed for at kontrollere motorerne på de ønskede niveauer.






Hvad er variabel frekvensdrev (VFD)

AC-motorhastighed styres på to måder - enten ved at kontrollere spændingen eller frekvensen. Frekvensstyring giver bedre kontrol på grund af konstant fluxdensitet end spændingskontrol. Det er her, hvor VFD'er fungerer for at spille. Det er en effektkonverteringsenhed, der konverterer den faste spænding, den faste frekvens af indgangseffekten til den variable spænding, den variable frekvensudgang til styring af AC-induktionsmotorer.

Den består af elektriske elektroniske enheder (som IGBT, MOSFET), højhastigheds central kontrolenhed (såsom en mikroprocessor, DSP) og valgfrie sensorenheder afhængigt af den anvendte applikation.



De fleste af de industrielle applikationer kræver variable hastigheder ved spidsbelastningsforhold og konstante hastigheder under normale driftsforhold. VFD'er med lukket sløjfe opretholder motorens hastighed på et konstant niveau, selv i tilfælde af input og belastningsforstyrrelser.

Arbejde med VFD'er

De to hovedfunktioner ved drev med variabel frekvens er justerbare hastigheder og soft start / stop-funktioner. Disse to funktioner gør VFD'er til en kraftig controller til at styre vekselstrømsmotorer. VFD består hovedsageligt af fire sektioner, de er ensretter, mellemliggende DC-forbindelse, inverter og styringskredsløb.


Arbejde med VFD

Arbejde med VFD'er

Ensretter:

Det er den første fase af et frekvensomformer. Den konverterer vekselstrøm, der tilføres fra lysnettet til jævnstrøm. Dette afsnit kan være ensrettet eller tovejs baseret på den applikation, der bruges som motorens firkvadrantdrift. Den bruger dioder, SCR'er, transistorer og andre elektroniske koblingsenheder.

Hvis det bruger dioder, er konverteret jævnstrøm ukontrolleret udgang, mens du bruger SCR, jævnstrømsudgangseffekt varieres ved hjælp af gate-styring. Et minimum på seks dioder er påkrævet til trefasekonvertering, så ensretterenheden betragtes som seks impulsomformere.

DC-bus:

DC-strøm fra ensrettersektionen tilføres DC-linket. Dette afsnit består af kondensatorer og induktorer, der glatter mod krusninger og opbevarer jævnstrøm. DC-linkets hovedfunktion er at modtage, gemme og levere jævnstrøm.

Inverter:

Dette afsnit består af elektroniske kontakter som transistorer, tyristorer, IGBT osv. Det modtager jævnstrøm fra jævnstrømsforbindelse og konverteres til vekselstrøm, som leveres til motoren. Det bruger moduleringsteknikker synes godt om pulsbreddemodulation at variere udgangsfrekvensen til styring af induktionsmotorens hastighed.

Kontrolkredsløb:

Den består af en mikroprocessorenhed og udfører forskellige funktioner som styring, konfiguration af drevindstillinger, fejltilstande og grænseflade kommunikationsprotokoller . Den modtager et tilbagemeldingssignal fra motoren som strømhastighedsreference og regulerer følgelig forholdet mellem spænding og frekvens til styring af motorhastighed.

VFD-implementeringsapplikation

VFD-implementeringsapplikation

VFD-implementeringsapplikation

VFD kan også implementeres af mikrokontroller kredsløbet, som er angivet nedenfor. I lighed med VFD består den også af ensrettersektion, filtrering og derefter invertersektion. Her får invertersektionen fyringsimpulser fra den programmerede mikrocontroller til at give variabel spænding og frekvens til belastningen. Dette projekt kaldes en enfase til tre-fase konverter ved hjælp af SVPWM til at styre vekselstrøm og frekvens på tværs af belastningen

Anvendelse af VFD

Anvendelsen af ​​VFD er AC motorhastighedskontrol af cycloomformere .

Strøm fra lysnettet føres til ensretterkredsløbet, der konverterer fast AC til fast DC. Tre benomformere består af to dioder, der er forbundet parallelt for hver fase, således at en af ​​dioderne udfører, når den bestemte fase er forholdsvis mere positiv eller negativ.

Anvendelse af VFD

Anvendelse af VFD

Pulseret jævnspænding genereret fra ensretteren påføres jævnstrømsforbindelseskredsløbet. Dette mellemkredsløb omfatter induktorer og kondensatorer. Det filtrerer den pulserende jævnstrøm ved at reducere krusningsindhold og giver jævnstrøm et konstant niveau.

For at tilvejebringe variabel spænding og variabel frekvens til motoren skal jævnstrøm fra jævnstrømsforbindelsen konverteres til variabel vekselstrøm af inverteren. Inverteren består af IGBT'er som switch-enheder, der styres af PWM-teknikken.

I lighed med ensretterkredsen hører inverteromskiftere også til to grupper som positive og negative. Positiv side IGBT er ansvarlig for den positive puls og den negative side IGBT for en negativ puls ved udgangen af ​​inverteren. Så det opnåede output er en vekselstrøm, der påføres motoren.

Varierende skifteperiode regulerer spænding og frekvens samtidigt i inverteren. Moderne VFD bruger de nyeste kontrolteknikker som en skalar-, vektor- og direkte drejningsmomentkontrol til at styre inverteromskifterne for at opnå den variable effekt.

Outputbølgeformer af VFD

Outputbølgeformer af VFD

Ovenstående figur viser, hvordan spændingen og frekvensen varieres af et frekvensomformer. Som et eksempel påføres AC 480V, 60Hz forsyning til VFD'en, som varierer signalspændingen og frekvensen for at have kontrol over hastigheden.

Når frekvensen mindskes, falder motorens hastighed også. I ovenstående figur falder den gennemsnitlige effekt, der påføres motoren, mens den mindsker både spænding og frekvens, forudsat at forholdet mellem disse to parametre er konstant.

Fordele ved VFD

VFD tilsluttet motor

VFD tilsluttet motoren

Frekvensomformere med variabel frekvens tilbyder ikke kun justerbare hastigheder til nøjagtige og præcise kontrolapplikationer, men har også flere fordele med hensyn til processtyring og bevarelse af energi . Nogle af disse er angivet nedenfor.

Energibesparelse

Mere end 65% af strømmen forbruges af elektriske motorer i industrier. Både størrelses- og frekvensstyringsteknik for at variere hastigheden bruger mindre strøm, når motoren kræver variabel hastighed. Så en stor mængde energi bevares af disse VFD'er.

Styring med lukket sløjfe

VFD tillader nøjagtig positionering af motorhastigheden ved kontinuerligt at sammenligne med referencehastighed, selv ved ændringer i belastningsforholdene og indgangsforstyrrelser som spændingsudsving.

• Begrænser startstrøm

Induktionsmotor trækker strøm, der er 6 til 8 gange den nominelle strøm ved start. Sammenlignet med konventionelle startere giver VFD'er bedre resultater, fordi de leverer lav frekvens på starttidspunktet. På grund af lav frekvens trækker motoren mindre strøm, og denne strøm overstiger aldrig dens nominelle værdi ved start såvel som drift.

• Jævn betjening

Det giver jævn drift ved start og stop og reducerer også termisk og mekanisk belastning på motorer og remdrev.

Høj effektfaktor

Det indbyggede effektfaktorkorrektionskredsløb i DC-linket på VFD reducerer behovet for yderligere effektfaktorkorrektionsenheder.

Effektfaktoren for induktionsmotoren er meget lav til især ikke-belastning, mens den ved fuld belastning er 0,88 til 0,9. Lav effektfaktor resulterer i dårlig udnyttelse af strøm på grund af høje reaktive tab.

Nem installation

Forprogrammerede og fabriksbundne VFD'er giver en nem måde til tilslutning og vedligeholdelse.

Jeg håber, at du er blevet forsynet med præcis og rigelig viden om, hvordan VFD'er fungerer i vores artikel. Tak fordi du brugte din værdifulde tid. Vi har en enkel opgave for dig - Hvad er de forskellige typer VFD'er? Giv dine svar i kommentarfeltet nedenfor. Hvis du har spørgsmål om dette emne eller det elektriske og elektroniske projekter Du kan også dele dine anmeldelser og forslag vedrørende denne artikel i kommentarfeltet nedenfor.

Fotokreditter

Variable Frequency Drives af emainc

Grundlæggende dele af VFD af maskindesign

Arbejde med VFD af cfnewsads

Outputbølgeformer af VFD af vfds

VFD tilsluttet motor ved cfnewsads