Преобразователь частоты

Рассмотрим процессы, происходящие в электродвигателе при прямом пуске через автоматический выключатель или контактор, на примере обычного трехфазного асинхронного двигателя.

Содержание

Преобразователь частоты – векторный, однофазный, схемы и инструкции

Для стабилизации электрического тока используются различные устройства. Предлагаем вам рассмотреть, что такое частотный преобразователь, как работает высоковольтное, тиристорное и однофазное устройство, для каких целей оно служит, где его можно купить и как сделать самому.

Простейший преобразователь напряжения или частоты (VFD) — это электромагнитное, электронное или электромеханическое устройство, которое преобразует переменный ток определенной частоты в переменный ток другой частоты. Устройство также может изменять напряжение, но для этого требуются специальные настройки и принадлежности. На нашем рынке они представлены такими марками и типами, как CSACS550, ACS800, Aqua, ATV, ATV312, ATV61, CIMR, Commander, Control, Cue, Drive, F740, Fdu40, Frenic, Frn, Fuji, Hvac, IC5, Innovert, Keb, L100, L200, L300p, Matlab, Micromaster, Mini, N100, N50, N700e, Nxs, Pr6000, Prostar, S11, Schneider, Sinamics, Smd, Unidrive, Vector, Vfs11, Winner, Yaskawa.

Изображение — Цифровой преобразователь частоты

Преобразователи напряжения в частоту широко используются для экономии энергии в механических системах, таких как двигатели, насосы, вентиляторы и т.д. Транзисторный инвертор, выбранный в соответствии с характеристиками двигателя для оптимальной скорости и нагрузки, может помочь сэкономить энергию двигателя за счет снижения рассеиваемой мощности и повышения эффективности. Это достигается путем преобразования переменного напряжения, поступающего с постоянной частотой, в постоянное напряжение, которое затем снова преобразуется в переменное напряжение путем изменения частоты с помощью биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT).

Существуют высокочастотные преобразователи такого типа:

Работа при подключении к постоянному току,
Работа с прямой связью.

В основном используется первый тип, поскольку он позволяет осуществлять двойное преобразование скорости двигателя с контролем как входного, так и выходного сигналов. Давайте подробнее рассмотрим принцип их работы.

Иллюстрация — Современные преобразователи частоты

Принцип работы и характеристики

Преобразователь частоты для асинхронных двигателей преобразует синусоидальное входное напряжение в постоянное напряжение, а затем снова преобразует его в переменное напряжение. Это преобразование осуществляется либо кремниевыми выпрямителями, либо IGBT-транзисторами. Постоянное напряжение переключается с помощью транзисторов для получения постоянного выходного напряжения переменного тока (так называемый инвертор). Транзисторы могут включать и выключать источник питания для создания правильного напряжения сигнала тока для питания двигателя. Частота, с которой происходит переключение (несущая частота), зависит от серии и фирмы-производителя преобразователя напряжения и частоты (Vacon, Mitsubishi, Toshiba, Altivar, FDU, Danfoss — Данфосс, Delta Hyundai, Emotron, ABB, Lenze, Hitachi, Siemens, Omron, Electric и т.д.).

Фото — Дельта преобразователь частоты

Статический трехфазный источник питания имеет шесть диодов в качестве мостовых выпрямителей, которые преобразуют переменный ток в постоянный. ПЧ также может иметь 12 диодов — два комплекта на фазу (2 × 2 × 3 = 12 импульсов), или 18 диодов — три комплекта на фазу (3 × 2 × 3 = 18 импульсов) и т.д. Один набор диодов питается от треугольного трансформатора для создания сдвига фаз на стороне источника переменного тока между двумя выпрямителями вместо уменьшения гармоники и отражения сигнала обратно на вход напряжения.

6-диодный преобразователь наиболее часто используется в обрабатывающей промышленности. Суммарные гармонические искажения, отраженные обратно к источнику, могут быть выше, чем на входящих выводах. Можно включить дроссель, чтобы уменьшить отражение гармоник обратно в точку пересечения. ПЧ уменьшает искажения тока в источнике.
12-импульсный повышающий преобразователь (также называемый сглаженным) может отменить отражение гармоник обратно к источнику. Фазовый сдвиг трансформатора может быть отрегулирован для уменьшения гармонических искажений на входных клеммах.
В 18-импульсном преобразователе используются как синхронные, так и асинхронные двигатели. Он обеспечивает низкий уровень гармонических искажений в сети за счет устранения первичных гармоник (5-й и 7-й) и гармоник высокого порядка, которые могут вызвать резонанс в емкостных и индуктивных нагрузках (например, фильтрах, трансформаторах и т.д.). Их стоимость зачастую очень высока, поэтому они используются только на производственных предприятиях. МЭД на входных клеммах может быть менее 5%, что приводит к снижению общего напряжения с гармоническими искажениями на источнике, в зависимости от импедансной схемы. Часто это оборудование является цифровым, что значительно упрощает его эксплуатацию.

Основные характеристики:

Напряжение — 220-480 В,
Основными характеристиками источника питания являются: Напряжение до 480-480 В, класс защиты Ip54,
Диапазон напряжений для нормальной работы — от +10 д о-40 градусов Цельсия,
мощность — от 1 кВт.

Существует также двухступенчатый преобразователь (TTPT, TOSHIBA, UHL4, THR, TRIOL), матрично-векторное устройство; оно состоит из преобразователя переменного тока и напряжения для создания необходимой амплитуды. Он позволяет вводить в эксплуатацию в течение 2 секунд после включения, что дорого и в последнее время утратило свое значение.

Описание самостоятельного подключения

Предлагаем вам рассмотреть конструкцию и подключение простого частотного преобразователя для небольшого трехфазного двигателя в домашних условиях в виде подробной инструкции.

В качестве примера построения преобразователя частоты возьмем двигатель с частотой 400 Гц и сетевым напряжением 27 вольт. Обмотки соединены в звезду так, что центр каждой обмотки выходит наружу, что значительно упрощает схему: требуется три выходных сигнала и выходной переключатель для каждой из фаз. Принципиальная схема показана на фото ниже:

Фото — Принципиальная схема

Это устройство состоит из следующих компонентов: Генератор импульсов, кнопки на составных транзисторах и электродвигатель.

Фото — Принципиальная схема преобразователя частоты 1

Инструкция по подключению преобразователя частоты двигателя представлена в виде упрощенной схемы. На рисунке изображен двигатель, управляемый несколькими кнопками. Механические контакты показаны как твердотельные элементы. Двигатель питается напряжением постоянного тока. Разумеется, нижняя и верхняя кнопки не должны быть включены одновременно, иначе произойдет короткое замыкание и мощность ВЧФ упадет до нуля. Чтобы избежать этого, преобразователь должен быть подключен таким образом, чтобы при открытии нижней кнопки верхняя кнопка закрывалась. Для реализации этой технологии используются специальные элементы управления, которые образуют мертвую зону.

Временной интервал для мертвой зоны должен быть рассчитан так, чтобы все транзисторы в верхнем ряду были успешно закрыты, только в этом случае возможность утечки сводится к минимуму.

Гальванически соединенные кнопки управляются драйвером импеданса. Это часто делается путем добавления дополнительной оптопары для каждой кнопки или канала (как показано на схеме); эта секция действует как еще один инвертор в данной конструкции.

Для подачи питания на каждый драйвер должен использоваться специальный выпрямитель, который в свою очередь питается от обмотки драйвера. Это, пожалуй, один из недостатков схемы. Этот преобразователь напряжения и частоты использует конденсатор для управления длительностью мертвой зоны.

Это устройство является универсальным и может быть подключено к любому двигателю мощностью до 10 кВт.

Система управления устройства, включающая ряд оптопарных элементов, расположена на отдельно смонтированной печатной плате. В качестве источников питания для данного устройства используются два мощных импульсных источника питания.

Структура и особенности работы инвентора

После выпрямителя напряжение подается на инвертор. Преобразователь частоты является наиболее сложной и важной частью преобразователя частоты. Выход инвертора посылает сигнал непосредственно на двигатель. Форма напряжения на выходе инвертора представляет собой серию квадратных импульсов различной амплитуды и длительности. Так устроена силовая часть преобразователя частоты.

В схему устройства также входят слаботочные цепи, которые поддерживают взаимодействие всех основных частей преобразователя частоты. В частности, имеется центральный процессор, который, по сути, является мозгом конвертера и управляет как работой конвертера, так и другими частями устройства. Процессор получает информацию о выходном токе от датчиков тока, расположенных в выходных цепях преобразователя. Сигнал от датчиков тока обрабатывается, и процессор настраивает алгоритм управления, позволяющий инвертору работать в заданных пользователем условиях. Также имеется вспомогательный источник питания, который питает как процессорную часть, так и часть, отвечающую за измерение выходного тока и напряжения звена постоянного тока. Кроме того, имеется блок схем драйверов, которые в свою очередь управляют транзисторами в инверторной части, а также некоторые другие вспомогательные компоненты.

Рисунок 2. Принципиальная схема инвертора.

Давайте рассмотрим основную структуру секции преобразователя. Основными элементами силовой части инвертора являются IGBT-транзисторы — мощные транзисторы, специально разработанные для работы в ключевом положении. Они представляют собой смесь полевых транзисторов и биполярных транзисторов. Управляющая часть имеет изолированный затвор (как у полевого транзистора), а силовая часть соответствует биполярному транзистору, имеющему коллектор-эмиттер.

Силовые элементы поставляются в виде сдвоенного блока, состоящего из двух последовательно соединенных силовых транзисторов. Каждый из транзисторов соединен диодом в обратном направлении. Поскольку на выходе должно быть 3 фазы, в конструкции инвертора имеется 3 плеча (см. рис. 2).

Рисунок 3. Эквивалентная схема транзистора.

Чтобы лучше понять принцип работы, давайте рассмотрим эквивалентную схему, в которой каждый транзистор заменен обычным переключателем. На принципиальной схеме (рис. 3) показаны 6 переключателей (транзисторов) и электродвигатель.

Теперь мы рассмотрим, как выходные токи генерируются в обмотках двигателя. Центральный процессор отвечает за управление транзисторами (на схеме: переключателями). Он переключает их строго по определенной программе, которая изначально определена его алгоритмом.

На схеме показана активация клавиш 1, 4 и 6. Обратите внимание, что категорически запрещается держать верхнюю и нижнюю клавиши закрытыми на одном рычаге — это приведет к короткому замыканию и выходу изделия из строя. В состоянии, показанном на схеме, ток протекает через разомкнутый выключатель №1, затем в обмотку двигателя А, выходит из обмоток В и С и течет через разомкнутые нижние ключи №4 и №6 к отрицательному звену.

Чтобы изменить ток в обмотке C, необходимо переключить кнопки среднего плеча. Ток по-прежнему протекает через разомкнутую кнопку № 1 и выходит из нее через обмотку В и кнопку № 6 к отрицательному плечу. В то же время ток протекает через закрытую кнопку №3 и выходит через обмотку С на отрицательное плечо. Изменяя положения кнопок «открыто» и «закрыто», можно изменять ток в обмотках двигателя. Если это делается по определенной программе, вы получите переменный ток, как при работе двигателя от сети, т.е. постоянный поток от одной фазы к другой.

Алгоритм работы ШИМ

Теперь рассмотрим, как формируется выходное напряжение с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Для понимания происходящего возьмем в качестве примера гидравлическую модель.

Рисунок 5. гидравлическая модель

Предположим, существует серия резервуаров. Каждый из них имеет отверстие в нижней части. Используя устройство, которое производит капли воды определенного размера с постоянной частотой, мы начинаем заполнять эти контейнеры. Чем меньше капли, тем ниже уровень жидкости, а чем больше капли, тем выше уровень жидкости в емкости. Выбирая определенный размер капель, мы получаем огибающую этих значений (см. рисунок 5). Таким образом, можно показать статичное изображение, которое дает понимание того, как аналоговый мазок может быть построен из отдельных частей.

Теперь перейдем к динамической работе. Представим, что есть контейнер, но мы меняем размер капель, которыми он заполнен. Нижняя часть рис. 5 показывает процесс в этот момент — по оси x время (t), по оси y напряжение (U) или, другими словами, уровень воды в емкости. При изменении размера капли средний уровень жидкости меняется, повышается, а затем начинает падать. Это уже динамичный процесс. Давайте теперь проведем аналогию с электричеством.

Рисунок 6. Преобразование дискретного сигнала в аналоговый.

Диаграмма на рисунке 6 наглядно показывает, что происходит с дискретным сигналом, когда вы включаете и выключаете ключ с определенной частотой и в течение определенного времени: Чем шире импульс открытия транзистора, тем выше определенный средний уровень напряжения (красная огибающая сигнала).

Далее представлены и объяснены некоторые параметры.

Период ШИМ-сигнала — это время между импульсами. Параметр строго определен и не меняется (как в описанном ранее примере, когда все капли падают с одинаковой частотой, только разного размера).
Частота модуляции ШИМ — обратно пропорциональная длине периода — является одним из параметров, доступных нам при программировании преобразователя частоты. Он определяет частоту повторения импульсов на выходе каждого канала модуля IGBT.
Длительность импульса (t-импульс): Он определяется самим процессором. Другими словами, в зависимости от заданного значения выходного сигнала в данный момент времени, процессор определяет, как долго должна быть включена каждая кнопка. Если мы посмотрим на общий период этих колебаний, то получим период выходной частоты (t-output), то есть выходную частоту на выходе преобразователя частоты. Она прямо пропорциональна скорости вращения двигателя.

Преобразователь частоты гарантирует, что двигатель не будет перегружен, а подаваемое на него напряжение пропорционально уменьшается или увеличивается на данной частоте. Он определяет необходимое время открытия для каждой кнопки самостоятельно, т.е. путем определения импульса t. И это состояние возникает одновременно на трех каналах, ведущих к выходу инвертора на двигатель.

Из рисунка видно, что чем чаще импульсы, тем ближе форма волны напряжения к синусоидальной.

Критерии выбора частоты

На практике частота ШИМ может регулироваться пользователем, обычно в диапазоне от 1 до 15 килогерц. Чтобы получить кривую напряжения, более или менее напоминающую синусоиду, частота ШИМ должна быть в 20-30 раз выше максимальной выходной частоты, которую вы хотите достичь.

Вы можете выбрать частоту ШИМ по своему усмотрению, чтобы адаптировать ее к конкретной области применения. Существует несколько параметров, определяющих выбор.

Рисунок 7. Параметры, влияющие на выбор частоты ШИМ

1. длина кабеля к двигателю. Чем длиннее кабель, тем меньшую частоту ШИМ можно установить. Например, если длина кабеля составляет 100 метров и более, нет смысла устанавливать частоту ШИМ выше 2,3 килогерц, поскольку такая длина приведет к большим потерям и напрасной трате энергии.

2. Акустический шум от двигателя. Если двигатель питается через частотный преобразователь, могут быть слышны посторонние шумы. Это зависит только от установленной частоты ШИМ. Чем выше частота, тем выше звук. Если частота установлена выше 8,10 кГц, шум едва слышен. На низких частотах (1, 3, 5 килогерц) этот шум значителен и неприятен.

3. максимальная выходная частота. Большинство двигателей используют максимальную выходную частоту инвертора 50 Гц, поэтому частота ШИМ здесь должна быть как минимум в 20 раз выше. Здесь вы можете установить частоту 1, 2, 3, 5 килогерц из всего диапазона.

Если вы используете высокоскоростной двигатель, например, двигатель с частотой 400 Гц, не устанавливайте частоту ШИМ на 1, 3 или 5 кГц — на выходе не будет синусоиды. Для таких быстрых двигателей выберите максимально возможную частоту ШИМ для данного преобразователя, например, 15 кГц.

4. отвод тепла от части преобразователя частоты. Это происходит потому, что IGBT-транзисторы, генерирующие выходное напряжение, не идеальны и нагреваются во время работы. Для эффективного отвода тепла необходимо использовать подходящие радиаторы и вентиляторы. Чем больше тепловыделение в этой части инвертора, тем более мощные устройства необходимо использовать для охлаждения.

Одним из наиболее распространенных типов преобразователей частоты (иногда называемых частотомерами) является устройство на основе тиристоров.

Функциональные схемы

Рабочая схема используется для объяснения того, как работает устройство или оборудование. Элементы обозначаются прямоугольными или условными символами, указывающими на номера позиций, присвоенные им на схеме. Для лучшего понимания процессов документ дополнен диаграммами, графиками, таблицами и конкретными значениями параметров в определенных точках.

На рисунке показан пример упрощенной функциональной схемы электропривода с тиристорным преобразователем частоты и выходным LC-фильтром.

Сетевое напряжение переменного тока преобразуется в преобразователе частоты в импульсное напряжение приблизительно синусоидальной формы с определенной частотой и с него подается на индуктивно-емкостной фильтр. Это устройство преобразует напряжение в синусоидальное напряжение, которое затем подается на электродвигатель.

Принципиальные схемы

Принципиальная схема содержит все элементы, используемые в устройстве, и гальванические связи между ними. В нем содержится подробное описание компонентов комплектного привода и принципов его работы. Остальные конструкторские документы основаны на электрической схеме и используются для ремонта, монтажа и наладки электрооборудования.

На электрической схеме в виде принятых символов показаны все электрические компоненты и соединения между ними с указанием их серийных номеров и всех задействованных клемм и контактов.

Электрические соединения обозначаются сплошной линией, а точки подключения — точкой. Точки не используются в точках, где линии пересекаются без соединения.

Если элемент используется не полностью, можно указать только его активные части. Элементы одной функциональной группы обозначены пунктирной линией и символами.

Составные элементы, включая преобразователи частоты, обозначаются прямоугольником с буквой. Буквенное сочетание UZF используется для преобразователей частоты.

На рисунке показана часть упрощенной электрической схемы электропривода с преобразователем частоты.

На схеме показаны трехфазный трансформатор, входной фильтр гармоник CL, управляемый выпрямитель, емкостная промежуточная цепь, транзисторный инвертор и LC-фильтр выходной цепи.

Преобразователь частоты на основе схемы двойного преобразования представлен в виде 3 блоков:

Активный (управляемый) выпрямитель.
NK — звено постоянного тока.
Инвертор.

Схема выглядит следующим образом. Напряжение с трансформатора направляется на входной фильтр, а затем на выпрямитель, где оно преобразуется в постоянный ток. Остаточные пульсации сглаживаются при подключении постоянного тока. Затем инвертор преобразует напряжение в переменное напряжение с заданной частотой. Выходной фильтр LC обеспечивает синусоидальную форму напряжения.

Входной фильтр CL и разделительный трансформатор необходимы для снижения паразитных гармоник, вызванных переключением транзисторных ключей выпрямителя и инвертора.

Монтажные схемы

Схемы внешних соединений предназначены для облегчения монтажа электрооборудования. Маркировка устройства включает в себя таблицу с перечислением всех используемых входов и выходов (контактов) в одном столбце. В других колонках указывается адрес подключения, который содержит номер позиции и название контакта, к которому подключено устройство.

На принципиальных схемах преобразователя частоты блок должен быть обозначен прямоугольником, все выходы должны быть указаны с их обозначением, как на блоке, так и на принципиальной схеме.

Внешние устройства и цепи должны быть обозначены разрешенными пиктограммами. При необходимости рядом с ними пишутся пояснения.

Одним из наиболее распространенных типов преобразователей частоты (иногда называемых частотомерами) является устройство на основе тиристоров.

Виды схем для промышленности

Используются два типа схем:

Схема устройства на большом листе, со списками и различными характеристиками.
Альбом принципиальных схем с несколькими листами, более 100 листов, в формате A4.

Большие принципиальные схемы использовались в советское время компаниями, работавшими по старинке. Такие системы не подходят для работы. Для раскладывания требуется большая площадь. Он скоро выйдет из употребления, и его нелегко скопировать. По такой схеме невозможно понять устройство машины. Существуют крупные заводы, которые до сих пор производят такие диаграммы.

Альбомные диаграммы имеют современный вид и чаще всего используются для иностранных устройств. Недостатком является наличие большого количества листов, которые необходимо постоянно проверять. Каждый лист представляет элемент, связи между ними обозначаются ссылками и маркерами. Инновационные производители только наносят цепь безопасности на разные листы.

Когда вы получаете новую машину, вы должны сразу же создать схему безопасности с элементами. Это сократит время, необходимое для изучения оборудования. Несколько сбалансированных диаграмм, производители не хотят их делать.

Правила разработки схем

Разделите оборудование на части.
Визуализируйте их на разных листах бумаги.
Нарисуйте на схеме обратные сигналы слева направо.
Ток в цепи течет сверху вниз.
Не перегружайте цепь кабелями.

Изображение соединений

Используются различия в разных элементах. Существуют определенные традиции, иллюстрирующие эти элементы.

Цифровые и аналоговые устройства.
Промышленные механизмы.
Освещение и электроснабжение.

Линии соединения

Каждый проводник имеет свое имя. Если провода имеют одинаковое название, они считаются как один провод.

Соединение общее

Символы с одинаковым изображением и именем считаются смежными. Примените эти пункты для оптимизации графического представления. Для силовых кабелей существует эмпирическое правило: «Ток течет сверху вниз».

Предлагаем вам рассмотреть конструкцию и подключение простого частотного преобразователя для небольшого трехфазного двигателя в домашних условиях в виде подробной инструкции.

Принцип работы частотного преобразователя

Именно здесь в игру вступает частотный преобразователь, также называемый VFD (Variable Frequency Drive), который, как уже упоминалось в начале, может регулировать амплитуду напряжения и частоту переменного тока на своем выходе в соответствии с настройками.

Выходная частота может регулироваться в диапазоне 0,01 — 590 Гц для инверторов Toshiba серии AS3. Для серии Toshiba S15 диапазон регулирования составляет от 0,01 Гц до 500 Гц. Для серии Toshiba nC3E диапазон регулирования составляет от 0,01 Гц до 400 Гц. Это связано с работой различных серий инверторов.

Выходное напряжение может изменяться в диапазоне от 0 В до напряжения питания преобразователя, т.е. фактического напряжения на входе преобразователя. Эта функция может быть использована для достижения желаемого выходного напряжения и частоты, что выгодно, например, при тестировании стендового оборудования. Однако это требует использования специального выходного фильтра синусоидальной волны для получения чистых синусоидальных напряжений и токов.

С частотой все понятно, но зачем нужно изменять напряжение?

Действительно, для поддержания определенного магнитного поля в обмотках статора необходимо изменять не только частоту, но и напряжение. Оказывается, что частота должна соответствовать определенному напряжению. Это называется скалярным законом управления U/f (V/f), где U или V — напряжение.

Существует также закон о векторном контроле. Векторное управление используется в оборудовании, где необходимо поддерживать требуемый крутящий момент на валу при низкой скорости вращения двигателя, высокой скорости реакции и точности регулирования скорости. Векторное управление — это математическое устройство в «мозгу» частотного преобразователя, которое позволяет точно определять угол поворота ротора на основе фазных токов двигателя.

Использование преобразователя частоты позволяет устранить высокий пусковой ток, что приводит к значительному экономическому результату при частом запуске и остановке двигателя.

Схема частотного преобразователя

Типичная схема преобразователя частоты показана ниже. Трехфазное или однофазное входное сетевое напряжение подается на клеммы диодного моста через дополнительный входной фильтр. Неуправляемый диодный мост (или управляемый тиристорный мост) преобразует переменное напряжение в импульсное постоянное напряжение. Для фильтрации импульсов используется звено постоянного тока, состоящее из одного или нескольких конденсаторов C.

Диаграмма преобразователя частоты

После выпрямления трехфазного напряжения напряжение звена постоянного тока равно формуле: 380*1,35 = 513 В .

Дроссель DCL в сети постоянного тока обеспечивает дополнительное сглаживание импульсов напряжения после диодного моста и имеет функцию снижения гармоник выпрямителя, подаваемых в сеть.

Используя специальный алгоритм управления, транзисторы T1-T6 инвертора генерируют три пакета импульсов на клеммах двигателя, которые разнесены по времени на три фазы и 120 градусов друг от друга. На рисунке ниже показана только одна фаза: пакет выходных импульсов широтно-импульсной модуляции (ШИМ) сглаживается в синусоидальную форму при прохождении через обмотку двигателя. Частота импульсов ШИМ (опорная частота) в промышленных инверторах обычно составляет 3-4 кГц, но в маломощных преобразователях частоты она может достигать 16 кГц. Чем выше частота ШИМ, тем ниже гармонические искажения синусоидальной волны на выходе инвертора. Однако тепловые потери в силовых транзисторах увеличиваются, что снижает эффективность. С помощью преобразователей частоты Toshiba можно изменять частоту, что позволяет контролировать потери тепла.

ШИМ-конвертер

Выходное напряжение преобразователя частоты всегда будет ниже входного напряжения сети. Это связано с потерями в силовом модуле и алгоритмом, используемым для генерации импульсов ШИМ.

Между преобразователем частоты и двигателем может быть установлен дополнительный фильтр для значительного улучшения формы выходного напряжения после преобразователя частоты. Это необходимо для того, чтобы импульсы ШИМ не повредили изоляцию обмоток двигателя и не вызвали перенапряжения на конце длинного кабеля. Подробнее о выходных фильтрах.

На принципиальных схемах преобразователя частоты блок должен быть обозначен прямоугольником, все выходы должны быть указаны с их обозначением, как на блоке, так и на принципиальной схеме.

Частотный Преобразователь Схема Электрическая Принципиальная

Циркулярка по конденсаторам была уже в самом разгаре, когда появилась необходимая версия прошивки. Модули содержат шесть автоматических выключателей и цепи управления. Рядом с микропроцессором показана связь SWD P2 микропрограммы и интерфейса отладки кода микропроцессора с последовательным доступом. Мы проверяем работоспособность накопителя. Они используются для измерения напряжения звена постоянного тока, аналоговых входов, фазовых измерителей ЭДС, как однополярных, так и многополярных. Структура и схема преобразователя частоты. Часть 1.

Лонг также является автором ряда статей о микроконтроллерах и многих других конструкциях. Три диода и дюжина резисторов, подключенных к процессору, решают проблему наводки на ротор или шину возбуждения — хотя это не самая лучшая схема. Следует отметить, что такие генераторы-модуляторы в современной терминологии называются контроллерами. Первый метод основан на присвоении определенной зависимости последовательностям широтно-импульсной модуляции ШИМ-инвертора для заранее определенных алгоритмов. Какой принцип лежит в основе методов управления частотой? Кроме того, происходит насыщение магнитопровода статора. Конечно, я мог бы купить в магазине фирменный преобразователь частоты, но самодельный вариант оказался наиболее приемлемым.

Выходное напряжение изменяется в зависимости от соотношения между временем открытия и закрытия, и это соотношение может быть изменено для достижения желаемого напряжения. Следует отметить, что такие генераторы-модуляторы в современной терминологии называются контроллерами.

Подключение электродвигателя через преобразователь частоты. Преимущества и недостатки

Функциональная схема подключения частотного преобразователя

Он производит довольно хороший синусоидальный ШИМ с возможностью изменения напряжения. Поверните двигатель колеса вручную и нажмите кнопку запуска. Вы можете сделать копии содержимого этой папки в родительской папке, переименовать ее и добавить расширения ewp, ewd, dep к файлам с тем же именем. Нормальный трансформатор тока промежуточной цепи переменного напряжения. Метод ограничения зависит от типа конфигурации. Также доступна функция обработки прерываний таймера. А также функция обработки прерываний таймера. Они обладают широким диапазоном регулирования частоты, высокой эффективностью и другими превосходными техническими характеристиками. Операционные усилители, которые нормализуют сигналы от датчиков тока, показаны на правой стороне моста. Преимуществом управляемых выпрямителей является их способность подавать ток обратно в сеть. Существует три основных способа установки режимов переключения в инверторе, управляемом широтно-импульсной модуляцией. В этом случае амплитуда напряжения и частота на выходе инвертора управляются дрейфом и током нагрузки, но без обратной связи со скоростью вращения ротора. ПОДКЛЮЧЕНИЕ преобразователя частоты к однофазному асинхронному двигателю.

Ответ на главный вопрос о жизни, Вселенной и бессенсорных двигателях — Чтобы избежать этих негативных эффектов, при снижении частоты необходимо также снизить фактическое значение напряжения на обмотках двигателя. Работа без датчика положения. Поэтому амплитуда отрицательных и положительных импульсов напряжения всегда соответствует половине напряжения звена постоянного тока. Векторный метод является более точным и эффективным. Выходные сигналы элементов DD3. Данные документируются протоколом обмена и используются пользователями, которые создают управляющие программы для электроники и систем управления. Использование преобразователя частоты во время работы позволяет эксплуатировать двигатель без перерывов и экономично. Большая часть экономической эффективности заключается в способности частотного преобразователя управлять такими параметрами процесса, как температура, давление, скорость и скорость основной подачи.

Эти параметры также контролируются с помощью широтно-импульсной модуляции, где сама ширина импульса модулируется по синусоидальному закону. Звено постоянного тока одного из трех типов: выпрямительное преобразование напряжения в постоянный ток. Примечание: В большинстве приложений использование только аналоговой и интегральной составляющей без использования дифференциальной составляющей дает хорошие результаты. Этот тип управления инвертором называется амплитудно-импульсной модуляцией AIM.

Такие инверторы используются в мегаваттном диапазоне для генерации низкочастотного питающего напряжения непосредственно из сети 50 Гц с максимальной выходной частотой около 30 Гц. Все это управляется двумя кнопками и переключателем, который изменяет направление вращения вала. Резисторы, соединенные параллельно с кОм и конденсаторами gate-pass, припаяны за печатной платой. Если удерживать кнопку нажатой, ускорение продолжается с частотой 50 Гц в течение примерно 2 секунд. SFAVM SFAVM — это метод векторной пространственной модуляции, при котором напряжение, амплитуда и угол инвертора могут изменяться произвольно, но со ступенчатым изменением в течение времени переключения.

3. максимальная выходная частота. Большинство двигателей используют максимальную выходную частоту инвертора 50 Гц, поэтому частота ШИМ здесь должна быть как минимум в 20 раз выше. Здесь вы можете установить частоту 1, 2, 3, 5 килогерц из всего диапазона.

Преобразователи частоты уже давно используются для плавного пуска двигателей. Они также могут использоваться для управления частотными параметрами современных и асинхронных машин с различными агрегатами. К ним относятся специальное насосное и вентиляционное оборудование, а также всевозможное вспомогательное оборудование для транспортировки и перемещения грузов. Преобразователь подключается в соответствии со следующей схемой подключения.

Принципиальная схема инвертора

Преимуществами современных схем преобразователей частоты являются:

Экономичное энергопотребление,
Плавный запуск двигателя, что позволяет двигателю работать «мягко», снижая тепловые и механические потери,
Продление срока службы подвижных механизмов приводного блока и находящегося в нем привода.

Одним из наиболее распространенных типов преобразователей частоты (иногда называемых частотомерами) является устройство на основе тиристоров.

Сердцем каждого преобразователя частоты (обычно называемого частотным преобразователем) является высоковольтное тиристорное устройство, которое обычно состоит из двух-четырех инверторных мостов. Он также включает следующие основные компоненты:

Барьеры перенапряжения,
Основными компонентами являются следующие,
Датчики тока и напряжения,
Оптронный блок управления.

В VTU используется принцип модульной электронной схемы, предназначенной для автономного источника питания и независимой системы управления световыми каналами.

Для этого используются специальные электронные компоненты, называемые оптопарами, состоящие из обычного светодиода и чувствительного приемника — фотоэлемента. При подключении коммутирующих тиристоров через эти оптопары обеспечивается гальваническая развязка цепей управления.

Для улучшения характеристик модуля преобразователя частоты в тиристорный модуль вводятся две (четыре) схемы, каждая из которых состоит из ряда последовательных тиристорных элементов. Для защиты от перегрева всех теплогенерирующих компонентов схемы, включая дроссельные элементы, тиристоры и демпфирующие резисторы, VTU имеет встроенную систему охлаждения.

Обратите внимание. Он заполняется водой, не содержащей ионных примесей.

Система управления устройства, включающая ряд оптопарных элементов, расположена на отдельно смонтированной печатной плате. В качестве источников питания для данного устройства используются два мощных импульсных источника питания.

Самостоятельное изготовление ТПЧ

Принцип работы

Перед тем как собрать THF своими руками, необходимо тщательно изучить приведенный выше материал.

Только прочитав его, вы сможете получить хотя бы общее представление о том, что представляет собой этот модуль и какие функции выполняют трансформаторы.

Принцип работы преобразователя частоты можно кратко описать следующим образом.

Работа VFD основана на эффекте двойного преобразования (инверсии) формы входного сигнала: сначала напряжение питания 220 В преобразуется в постоянное напряжение, а затем в импульсный управляющий сигнал нужной частоты.

Для иллюстрации работы устройства можно использовать следующую схему:

Во входном модуле сетевое напряжение подается на общий выпрямитель, который устраняет все гармоники, кроме импульсных составляющих,
Для устранения пульсаций в преобразователях частоты используется схема фильтра, которая включает в себя серию конденсаторов и индукторов (вместе они образуют LC-фильтр).

Затем выпрямленный сигнал подается непосредственно в сам преобразователь частоты, т.е. в трехфазную мостовую схему, состоящую из шести (двенадцати) силовых тиристоров с дополнительными диодами защиты, которые защищены от переполюсовки.

Это важно: для обеспечения процесса торможения в электронную схему вводится вспомогательный управляющий элемент на основе полупроводникового элемента (например, транзистора).

Этот транзистор обычно сочетается с мощным резистором, который может рассеивать избыточную энергию, возникающую при торможении двигателя. Такой подход к схеме позволяет ограничить напряжение, действующее на общую цепь, и защитить конденсаторы фильтра от выхода из строя.

Сборка

Импровизированный преобразователь напряжения в частоту или преобразователь частоты может быть основан на сборном тиристорном модуле (инверторе), имеющем не менее 6 управляемых элементов. Такие единицы иногда предлагаются специализированными службами, занимающимися перевозкой полуфабрикатов радиоэлектронной продукции.

Поэтому для получения полного модуля инвертора необходимо подготовить следующие обязательные узлы:

Модуль входного выпрямителя,
Комплект фильтрующих элементов (конденсаторы с минимальным номинальным значением 500 микрофарад и номинальным напряжением 300 вольт, а также катушка с высокой индуктивностью),
Сборный блок инвертора, пригодный для управления частотой подключаемого к нему электродвигателя.

Готовый блок преобразователя частоты

Для выпрямительного блока требуются кремниевые диоды с непрерывным напряжением не менее 400 вольт и током, зависящим от мощности двигателя (обычно 20 ампер), установленные в специальных радиаторах с хорошим теплоотводом и соединенные в мостовую схему. Фильтрующие элементы (конденсаторы) устанавливаются на отдельной печатной плате и подключаются параллельно выходу выпрямительного моста (для качественной фильтрации может потребоваться от 2 до 5 конденсаторов).