Схема частотно-регулируемого привода:принципиальные схемы частотно-регулируемого привода, типы и способы его сборки

Каждый энтузиаст электроники сталкивался с термином VFD. VFD - это аббревиатура от Variable Frequency Drive, также называемая Variable Speed ​​Drives и Inverters. Его основное назначение — управление скоростью двигателя переменного тока. Проще говоря, это контроллеры двигателей, которые регулируют частоту и напряжение, подаваемые на электродвигатель, исходя из его конкретных требований. Как правило, тремя основными компонентами схемы частотно-регулируемого привода являются выпрямитель, цепь постоянного тока и инвертор.

Здесь мы исследуем концепцию мостовых схем частотно-регулируемого привода, различные секции, типы частотно-регулируемых приводов, а также их преимущества и недостатки.

Небольшой частотно-регулируемый привод

1. Что такое схема частотно-регулируемого привода и как она работает?

Как упоминалось выше, частотно-регулируемый привод заставляет двигатель переменного тока работать с переменной скоростью. Следует отметить, что двигатель переменного тока изменяет свою скорость, изменяя частоту напряжения, используемую для его работы. Это означает, что при подаче напряжения 50 Гц на двигатель переменного тока двигатель работает с номинальной скоростью. Однако, если используемое вами входное напряжение превышает 50 Гц, двигатель работает быстрее номинальной скорости. Но если частота подаваемого вами напряжения ниже 50 Гц, двигатель работает медленно.

В соответствии с принципом работы частотно-регулируемого привода электронный контроллер изменяет частоту напряжения, подаваемого на асинхронный двигатель. С изобретением усовершенствованного микропроцессора частотно-регулируемый привод работает как сменное устройство, которое регулирует скорость двигателя и защищает его от перегрузок по току во время работы и остановки.

Схема частотно-регулируемого привода гарантирует избыточный ток от двигателя во время работы, что помогает снизить затраты на коммунальные услуги. Вскоре вы заметите, что схема частотно-регулируемого привода популярный тип выходного транзистора, используемый в системе управления. Это электрическое устройство, преобразующее частоту сети переменного тока, схема VFD, состоит из трех частей. Этими частями являются двухполупериодный мостовой выпрямитель, промежуточный контур и инвертор.

(Принцип работы цепи переменной частоты)

Основная блок-схема трехфазного частотно-регулируемого привода

Три важных раздела составляют блок-схему частотно-регулируемого привода. Эти разделы включают

• Зона преобразования энергии.
• Секция управления микропроцессора отвечает за управление операциями ЧРП.
• В разделе энергопотребления изменяется напряжение переменного тока на постоянное. Кроме того, изменяет постоянный ток обратно на 3-фазное напряжение.

(Трехфазный частотно-регулируемый привод)

Схема частотно-регулируемого привода состоит из трех частей

Выпрямитель <сильный>

Он регулирует поступающую трехфазную мощность переменного тока и преобразует ее в постоянный ток. Однофазные частотно-регулируемые приводы малой мощности имеют схемы однофазных выпрямителей с использованием диодов. Тем не менее, трехфазные частотно-регулируемые приводы имеют трехфазные выпрямительные цепи с использованием тиристоров, потому что тиристоры подходят для приложений с высоким положительным напряжением и большой мощностью.

Промежуточный контур постоянного тока/ фильтр постоянного тока

Цепь постоянного тока обеспечивает плавное улучшенное напряжение постоянного тока. Кроме того, он помечен как DC-Link или DC Bus, который включает в себя несколько конденсаторов и катушек индуктивности. На этом участке нестабильной цепи частотно-регулируемого привода сегменты пульсаций на выходных контактах источника постоянного тока устраняются.

Инвертор

Инвертор помогает включать и выключать постоянный ток, что заставляет двигатель приобретать пульсирующее напряжение, подобное переменному. Частота чередования управляется для изменения частоты моделируемого переменного тока, подаваемого на двигатель. Это жизненно важно, так как основное функционирование цепи VFD зависит от этой секции, а в VFD используется полностью управляемая схема инвертора. Таким образом, с управляемой инверторной схемой форма выходного переменного тока позволяет двигателю работать.

2. Различные типы ЧРП

Три основных типа VFD:VSI. , CSI, и ШИМ.

VSI

Среди этих трех наиболее распространенным типом является VSI (инвертор источника напряжения). Работа VSI требует преобразования сигнала переменного тока в постоянный с помощью простого диодного моста и конденсатора для резервирования энергии. Затем инвертор использует зарезервированную мощность для управления переключением, чтобы получить желаемый выходной сигнал. Несомненно, использование VSI имеет свои преимущества и недостатки.

(Трехфазная схема инвертора источника напряжения (VSI)

Преимущества

• Производство и установка VSI экономически выгодны.
• Кроме того, он использует несколько средств управления двигателем, которые можно подключить к одному частотно-регулируемому приводу типа VSI.
• Он обладает хорошим диапазоном скоростей.
• Дизайн простой и не сложный.

Недостатки

• Выходная частота генерирует шумы разных типов.
• В результате эффекта зубчатого колеса торец двигателя нагрузки дергается во время пуска и остановки.
• Из-за контролируемой или пониженной скорости двигателя, что приводит к низкому коэффициенту мощности.

Инвертор источника тока (CSI)

CSI (инвертор источника тока), в отличие от VSI, обеспечивает плавное выходное напряжение на контакте 3. Формирование типа CSI зависит от тока, а не от напряжения. Ранее в CSI вместо диодного выпрямительного моста можно было использовать тиристорный мост. В качестве альтернативы конденсаторам мы используем катушки индуктивности для анализа выходной энергии для плавного вывода тока. Кроме того, CSI может создавать прямоугольные волны тока.

(Инвертор источника тока)

Преимущества

• Начнем с того, что он поддерживает асинхронный двигатель более высокой мощности, где VSI не подходит.
• Он более надежен по сравнению с VSI.
• Прежде всего, он обладает отличной способностью к регенерации.

Недостатки

• В большинстве случаев это приводит к низкому коэффициенту мощности.
• Кроме того, он испытывает эффект зубчатого колеса, из-за которого вал двигателя может трястись во время работы.
• Наконец, он не подходит для работы с несколькими двигателями.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

Тип ШИМ (широтно-импульсная модуляция) также является улучшенной версией. Благодаря схеме ШИМ, управляемой напряжением, частотно-регулируемые приводы могут обеспечивать стабильное выходное напряжение, поддерживаемое соотношением частот. В схеме ШИМ-контроллера напряжения используется дополнительный регулятор для обеспечения стабильного и надлежащего базового напряжения и тока нагрузки.

Преимущества

• Нет эффекта засорения или рывков, а также широкий диапазон скоростей и ручек управления.
• Кроме того, имеется постоянная мощность с очень высокой энергоэффективностью.
• Он включает в себя различные типы защиты цепи.

Недостатки

• Есть некоторые сложности, связанные с дизайном и реализацией.
• Он создает помехи в цепи фазовращателя.
• Наконец, это требует дополнительного оборудования и является дорогостоящим решением.

Как сделать трехфазную схему частотно-регулируемого привода

(Электродвигатель)

Типичная схема системы переменной частоты.

Для создания трехфазной схемы частотно-регулируемого привода нам потребуется следующее:

• Схема ШИМ-контроллера напряжения: Каскад генератора ШИМ генерирует изменяющийся выходной сигнал ШИМ на выводе 3 микросхемы IC2 в ответ на напряжение, подаваемое на вывод 5 той же микросхемы.
• 3-фазная схема H-моста: Этап генерации 3-фазного сигнала подает хорошо рассчитанный 3-фазный сигнал на входы HIN1/2/3 и LIN1/2/3 микросхемы.
• Схема трехфазного генератора сигналов: Входная частота трехфазных сигналов определяет часы, отправляемые в систему. Который обычно должен быть в шесть раз больше предполагаемого трехфазного сигнала. Иными словами, если желаемая трехфазная частота составляет 100 Гц, входная тактовая частота должна быть 100 x 6 =600 Гц.
• Схема преобразователя напряжения в частоту для получения параметра В/Гц.

https://youtu.be/TAFDX301Qrk (Сборка частотно-регулируемого привода)

Заключение

В целом, для дополнительного управления цепью преобразователя частоты переменного тока и работой двигателя переменного тока с переменной скоростью нам требуется частотно-регулируемый привод (VFD). Эффективность частотно-регулируемого привода зависит исключительно от его типа, диапазона и качества. Поэтому инженеры должны искать и использовать самое лучшее для получения отличных результатов. Есть еще вопросы по конфигурации схемы VFD? Прокомментируйте ниже или свяжитесь с нами.