Konverter frekuensi merupakan salah satu teknologi yang harus dikuasai ketika melakukan pekerjaan kelistrikan. Menggunakan konverter frekuensi untuk mengontrol motor adalah metode umum dalam kontrol kelistrikan; beberapa juga membutuhkan kemahiran dalam penggunaannya.
1.Pertama-tama, mengapa menggunakan konverter frekuensi untuk mengendalikan motor?
Motor merupakan beban induktif, yang menghambat perubahan arus dan akan menghasilkan perubahan arus yang besar pada saat start.
Inverter adalah suatu alat pengatur energi listrik yang menggunakan fungsi on-off perangkat semikonduktor daya untuk mengubah catu daya frekuensi industri menjadi frekuensi lain. Hal ini terutama terdiri dari dua sirkuit, satu adalah sirkuit utama (modul penyearah, kapasitor elektrolitik dan modul inverter), dan yang lainnya adalah sirkuit kontrol (switching papan catu daya, papan sirkuit kontrol).
Untuk memperkecil arus start pada motor, terutama motor dengan daya yang lebih tinggi, semakin besar daya maka arus start juga semakin besar. Arus start yang berlebihan akan membawa beban yang lebih besar pada jaringan suplai dan distribusi tenaga listrik. Konverter frekuensi dapat mengatasi masalah start ini dan memungkinkan motor untuk start dengan lancar tanpa menyebabkan arus start yang berlebihan.
Fungsi lain dari penggunaan konverter frekuensi adalah untuk mengatur kecepatan motor. Dalam banyak kasus, pengendalian kecepatan motor perlu dilakukan untuk mendapatkan efisiensi produksi yang lebih baik, dan pengaturan kecepatan konverter frekuensi selalu menjadi sorotan terbesarnya. Konverter frekuensi mengontrol kecepatan motor dengan mengubah frekuensi catu daya.
2.Apa metode kontrol inverter?
Lima metode motor kendali inverter yang paling umum digunakan adalah sebagai berikut:
A. Metode pengendalian Modulasi Lebar Pulsa Sinusoidal (SPWM).
Karakteristiknya adalah struktur sirkuit kontrol sederhana, biaya rendah, kekerasan mekanik yang baik, dan dapat memenuhi persyaratan pengaturan kecepatan transmisi umum yang mulus. Telah banyak digunakan di berbagai bidang industri.
Namun, pada frekuensi rendah, karena tegangan keluaran yang rendah, torsi dipengaruhi secara signifikan oleh penurunan tegangan resistansi stator, sehingga mengurangi torsi keluaran maksimum.
Selain itu, karakteristik mekanisnya tidak sekuat motor DC, serta kapasitas torsi dinamis dan performa pengaturan kecepatan statisnya kurang memuaskan. Selain itu, kinerja sistem tidak tinggi, kurva kendali berubah seiring dengan beban, respon torsi lambat, tingkat pemanfaatan torsi motor tidak tinggi, dan kinerja menurun pada kecepatan rendah karena adanya hambatan stator dan inverter mati. efek zona, dan stabilitas memburuk. Oleh karena itu, orang telah mempelajari pengaturan kecepatan frekuensi variabel pengendalian vektor.
B. Metode Pengendalian Vektor Ruang Tegangan (SVPWM).
Hal ini didasarkan pada efek pembangkitan keseluruhan dari bentuk gelombang tiga fase, dengan tujuan mendekati lintasan medan magnet berputar melingkar yang ideal dari celah udara motor, menghasilkan bentuk gelombang modulasi tiga fase pada suatu waktu, dan mengendalikannya dengan cara poligon tertulis yang mendekati lingkaran.
Setelah penggunaan praktis, telah diperbaiki, yaitu memperkenalkan kompensasi frekuensi untuk menghilangkan kesalahan kontrol kecepatan; memperkirakan amplitudo fluks melalui umpan balik untuk menghilangkan pengaruh resistansi stator pada kecepatan rendah; menutup loop tegangan dan arus keluaran untuk meningkatkan akurasi dan stabilitas dinamis. Namun, terdapat banyak tautan sirkuit kontrol, dan tidak ada penyesuaian torsi yang dilakukan, sehingga kinerja sistem belum meningkat secara mendasar.
C. Metode pengendalian vektor (VC).
Intinya adalah menjadikan motor AC setara dengan motor DC, dan secara mandiri mengontrol kecepatan dan medan magnet. Dengan mengendalikan fluks rotor, arus stator didekomposisi untuk mendapatkan komponen torsi dan medan magnet, dan transformasi koordinat digunakan untuk mencapai kontrol ortogonal atau dekopling. Pengenalan metode pengendalian vektor merupakan suatu hal yang penting. Namun, dalam penerapan praktisnya, karena fluks rotor sulit diamati secara akurat, karakteristik sistem sangat dipengaruhi oleh parameter motor, dan transformasi putaran vektor yang digunakan dalam proses kendali motor DC ekuivalen relatif kompleks, sehingga menyulitkan proses sebenarnya. efek kontrol untuk mencapai hasil analisis yang ideal.
D. Metode Kontrol Torsi Langsung (DTC).
Pada tahun 1985, Profesor DePenbrock dari Universitas Ruhr di Jerman pertama kali mengusulkan teknologi konversi frekuensi kontrol torsi langsung. Teknologi ini sebagian besar telah mengatasi kekurangan pengendalian vektor yang disebutkan di atas, dan telah berkembang pesat dengan ide pengendalian baru, struktur sistem yang ringkas dan jelas, serta kinerja dinamis dan statis yang sangat baik.
Saat ini, teknologi tersebut telah berhasil diterapkan pada traksi transmisi AC berdaya tinggi pada lokomotif listrik. Kontrol torsi langsung secara langsung menganalisis model matematika motor AC dalam sistem koordinat stator dan mengontrol fluks magnet dan torsi motor. Tidak perlu menyamakan motor AC dengan motor DC, sehingga menghilangkan banyak perhitungan rumit dalam transformasi rotasi vektor; tidak perlu meniru pengendalian motor DC, juga tidak perlu menyederhanakan model matematika motor AC untuk decoupling.
E. Metode pengendalian matriks AC-AC
Konversi frekuensi VVVF, konversi frekuensi kendali vektor, dan konversi frekuensi kendali torsi langsung adalah semua jenis konversi frekuensi AC-DC-AC. Kerugian umum mereka adalah faktor daya masukan yang rendah, arus harmonik yang besar, kapasitor penyimpan energi yang besar yang diperlukan untuk rangkaian DC, dan energi regeneratif tidak dapat diumpankan kembali ke jaringan listrik, yaitu tidak dapat beroperasi di empat kuadran.
Untuk alasan ini, konversi frekuensi matriks AC-AC muncul. Karena konversi frekuensi AC-AC matriks menghilangkan tautan DC perantara, hal ini menghilangkan kapasitor elektrolitik yang besar dan mahal. Ia dapat mencapai faktor daya 1, arus masukan sinusoidal dan dapat beroperasi di empat kuadran, dan sistem memiliki kepadatan daya yang tinggi. Meski teknologi ini belum matang, namun masih menarik banyak ilmuwan untuk melakukan penelitian mendalam. Esensinya bukan untuk mengontrol arus, fluks magnet, dan besaran lainnya secara tidak langsung, tetapi menggunakan torsi secara langsung sebagai besaran yang dikendalikan untuk mencapainya.
3.Bagaimana konverter frekuensi mengendalikan motor? Bagaimana keduanya dihubungkan bersama?
Pengkabelan inverter untuk mengendalikan motor relatif sederhana, mirip dengan pengkabelan kontaktor, dengan tiga saluran listrik utama masuk dan kemudian keluar ke motor, tetapi pengaturannya lebih rumit, dan cara mengendalikan inverter juga berbeda.
Pertama-tama, untuk terminal inverter, meskipun ada banyak merek dan metode pengkabelan yang berbeda, terminal pengkabelan pada kebanyakan inverter tidak jauh berbeda. Umumnya dibagi menjadi input saklar maju dan mundur, digunakan untuk mengontrol start maju dan mundur motor. Terminal umpan balik digunakan untuk memberi umpan balik status pengoperasian motor,termasuk frekuensi operasi, kecepatan, status kesalahan, dll.
Untuk kontrol pengaturan kecepatan, beberapa konverter frekuensi menggunakan potensiometer, beberapa menggunakan tombol secara langsung, semuanya dikontrol melalui kabel fisik. Cara lainnya adalah dengan menggunakan jaringan komunikasi. Banyak konverter frekuensi sekarang mendukung kontrol komunikasi. Jalur komunikasi dapat digunakan untuk mengontrol start dan stop, putaran maju dan mundur, penyesuaian kecepatan, dll pada motor. Pada saat yang sama, informasi umpan balik juga dikirimkan melalui komunikasi.
4.Apa yang terjadi pada torsi keluaran motor ketika kecepatan putaran (frekuensi) berubah?
Torsi awal dan torsi maksimum ketika digerakkan oleh konverter frekuensi lebih kecil dibandingkan ketika digerakkan langsung oleh catu daya.
Motor mempunyai dampak start dan akselerasi yang besar ketika ditenagai oleh catu daya, namun dampak ini lebih lemah ketika ditenagai oleh konverter frekuensi. Pengasutan langsung dengan catu daya akan menghasilkan arus pengasutan yang besar. Ketika konverter frekuensi digunakan, tegangan keluaran dan frekuensi konverter frekuensi ditambahkan secara bertahap ke motor, sehingga arus start dan dampak motor lebih kecil. Biasanya torsi yang dihasilkan motor berkurang seiring dengan menurunnya frekuensi (kecepatan menurun). Data aktual pengurangan akan dijelaskan pada beberapa manual konverter frekuensi.
Motor biasa dirancang dan diproduksi untuk tegangan 50Hz, dan torsi pengenalnya juga diberikan dalam rentang tegangan ini. Oleh karena itu, pengaturan kecepatan di bawah frekuensi pengenal disebut pengaturan kecepatan torsi konstan. (T=Te, P<=Pe)
Ketika frekuensi keluaran konverter frekuensi lebih besar dari 50Hz, torsi yang dihasilkan oleh motor berkurang dalam hubungan linier yang berbanding terbalik dengan frekuensi.
Ketika motor berjalan pada frekuensi lebih besar dari 50Hz, besarnya beban motor harus dipertimbangkan untuk mencegah torsi keluaran motor tidak mencukupi.
Misalnya, torsi yang dihasilkan motor pada 100Hz dikurangi menjadi sekitar 1/2 torsi yang dihasilkan pada 50Hz.
Oleh karena itu, pengaturan kecepatan di atas frekuensi pengenal disebut pengaturan kecepatan daya konstan. (P=Ue*Yaitu).
5.Penerapan konverter frekuensi di atas 50Hz
Untuk motor tertentu, tegangan pengenal dan arus pengenalnya konstan.
Misalnya, jika nilai pengenal inverter dan motor keduanya: 15kW/380V/30A, motor dapat beroperasi di atas 50Hz.
Ketika kecepatannya 50Hz, tegangan keluaran inverter adalah 380V dan arusnya 30A. Saat ini, jika frekuensi keluaran ditingkatkan menjadi 60Hz, tegangan dan arus keluaran maksimum inverter hanya dapat 380V/30A. Jelasnya, daya keluaran tetap tidak berubah, jadi kami menyebutnya pengaturan kecepatan daya konstan.
Seperti apa torsinya saat ini?
Karena P=wT(w; kecepatan sudut, T: torsi), karena P tetap tidak berubah dan w bertambah, torsi pun akan berkurang.
Kita juga bisa melihatnya dari sudut lain:
Tegangan stator motor adalah U=E+I*R (I adalah arus, R adalah hambatan elektronik, dan E adalah potensial induksi).
Terlihat ketika U dan I tidak berubah, maka E juga tidak berubah.
Dan E=k*f*X (k: konstan; f: frekuensi; X: fluks magnet), jadi ketika f berubah dari 50–>60Hz, X akan berkurang.
Untuk motor, T=K*I*X (K: konstan; I: arus; X: fluks magnet), sehingga torsi T akan berkurang seiring dengan berkurangnya fluks magnet X.
Pada saat yang sama, ketika kurang dari 50Hz, karena I*R sangat kecil, ketika U/f=E/f tidak berubah, fluks magnet (X) adalah konstan. Torsi T sebanding dengan arus. Inilah sebabnya mengapa kapasitas arus berlebih inverter biasanya digunakan untuk menggambarkan kapasitas kelebihan beban (torsi), dan ini disebut pengaturan kecepatan torsi konstan (arus pengenal tetap tidak berubah–>torsi maksimum tetap tidak berubah)
Kesimpulan: Ketika frekuensi keluaran inverter meningkat dari atas 50Hz maka torsi keluaran motor akan menurun.
6. Faktor lain yang berhubungan dengan torsi keluaran
Kapasitas pembangkitan panas dan pembuangan panas menentukan kapasitas arus keluaran inverter, sehingga mempengaruhi kapasitas torsi keluaran inverter.
1. Frekuensi pembawa: Arus pengenal yang ditandai pada inverter umumnya merupakan nilai yang dapat memastikan keluaran berkelanjutan pada frekuensi pembawa tertinggi dan suhu lingkungan tertinggi. Mengurangi frekuensi pembawa tidak akan mempengaruhi arus motor. Namun, pembangkitan panas pada komponen akan berkurang.
2. Suhu sekitar: Sama seperti nilai arus proteksi inverter tidak akan meningkat ketika suhu sekitar terdeteksi relatif rendah.
3. Ketinggian: Peningkatan ketinggian berdampak pada pembuangan panas dan kinerja isolasi. Umumnya dapat diabaikan di bawah 1000m, dan kapasitasnya dapat dikurangi sebesar 5% untuk setiap 1000 meter di atasnya.
7.Berapa frekuensi yang tepat bagi konverter frekuensi untuk mengendalikan motor?
Dalam rangkuman di atas, kita telah mempelajari mengapa inverter digunakan untuk mengendalikan motor, dan juga memahami bagaimana inverter mengendalikan motor. Inverter mengontrol motor, yang dapat diringkas sebagai berikut:
Pertama, inverter mengontrol tegangan awal dan frekuensi motor untuk mencapai start mulus dan penghentian mulus;
Kedua, inverter digunakan untuk mengatur kecepatan motor, dan kecepatan motor diatur dengan mengubah frekuensi.
Motor magnet permanen Anhui Mingtengproduk dikendalikan oleh inverter. Dalam kisaran beban 25% -120%, motor ini memiliki efisiensi lebih tinggi dan jangkauan pengoperasian lebih luas dibandingkan motor asinkron dengan spesifikasi yang sama, serta memiliki efek penghematan energi yang signifikan.
Teknisi profesional kami akan memilih inverter yang lebih sesuai sesuai dengan kondisi kerja spesifik dan kebutuhan aktual pelanggan untuk mencapai kontrol motor yang lebih baik dan memaksimalkan kinerja motor. Selain itu, departemen layanan teknis kami dapat memandu pelanggan dari jarak jauh untuk memasang dan men-debug inverter, serta mewujudkan tindak lanjut dan servis menyeluruh sebelum dan sesudah penjualan.
Hak Cipta: Artikel ini adalah cetakan ulang dari nomor publik WeChat “Pelatihan teknis”, tautan asli https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Artikel ini tidak mewakili pandangan perusahaan kami. Jika Anda mempunyai pendapat atau pandangan yang berbeda, mohon koreksi kami!
Waktu posting: 09-Sep-2024