Частотно-регульований привод (VFD) — це електричний пристрій, який використовується для керування швидкістю та продуктивністю електродвигунів, і він широко використовується в галузі управління промисловою автоматизацією. Він регулює вихідну частоту та напругу двигунів змінного струму, таким чином контролюючи швидкість і крутний момент двигуна, а також забезпечуючи розумне, ефективне та-енергозберігаюче керування обладнанням.
Частотно-регульований привод в основному складається з секції передачі потужності, секції випрямляча, секції інвертора та схем керування. Секція передачі електроенергії використовує трансформатор для зниження вхідної напруги мережі (зазвичай 380 В або 220 В) до необхідної вхідної напруги. Секція випрямляча перетворює вхідну потужність змінного струму в потужність постійного струму, тоді як секція інвертора перетворює потужність постійного струму назад у високо{4}}частотну потужність змінного струму. Схеми керування направляють і обробляють керуючі сигнали для регулювання вихідної потужності приводу.
Основні функції частотно-частотного приводу включають-керування двигуном зі змінною швидкістю, регулювання потужності та захист від перенапруги в мережі та перевантажень. Регулюючи вихідну частоту та напругу VFD, можна досягти надійного й точного керування двигуном за змінних навантажень, а також реалізовувати різні стратегії керування двигуном, такі як зонне керування, векторне керування та керування відкритим-контуром.
Завдяки таким перевагам, як стабільна робота, значне підвищення продуктивності та економія енергії, приводи змінної частоти широко використовуються в різних виробничих процесах і галузях, таких як керування насосами, системи вентиляції, системи охолодження, заводське виробництво та робототехніка.
Принцип роботи частотно-регульованого приводу
Частотно-регульований привод — це електричний пристрій, який використовується для регулювання робочої швидкості двигуна змінного струму. Його основний принцип роботи полягає в наступному:
Інвертор перетворює потужність постійного струму в потужність змінного струму та регулює робочу швидкість і крутний момент двигуна, керуючи такими параметрами, як напруга, частота та фаза. Конкретний операційний процес можна умовно розділити на такі етапи:
1. Випрямлення: інвертор використовує схему випрямляча для перетворення змінного струму від джерела живлення в постійний струм.
2. Фільтрація: схема фільтрації забезпечує безперебійну передачу живлення постійного струму в схему інвертора, запобігаючи забрудненню джерела живлення високочастотним-імпульсним шумом від струму.
3. Інвертування: схема інвертора перетворює потужність постійного струму в необхідну потужність змінного струму.
4. Контроль вихідного сигналу: контролюючи напругу, частоту та фазу вихідного сигналу схеми інвертора, VFD регулює робочий стан двигуна для досягнення плавного регулювання швидкості двигуна.
5. Функції захисту: інвертор також має різні функції захисту, такі як захист від перевантаження по струму, перевантаження, перенапруги та низької напруги, що забезпечує безпечну та стабільну роботу як двигуна, так і інвертора.
Підсумовуючи, інвертор регулює робочий стан двигуна, контролюючи такі параметри, як частота змінного струму та напруга, забезпечуючи плавне регулювання швидкості, щоб відповідати вимогам керування двигуном у різних додатках.
Структура основної схеми частотно-регульованого приводу
Структура основної схеми частотно-регульованого приводу в основному складається зі схеми випрямляча, проміжних конденсаторів, схеми інвертора та схеми вихідного фільтра. Зокрема, він складається з наступних компонентів:
1. Схема випрямляча: схема випрямляча частотно-регульованого приводу в основному складається з випрямного моста та конденсаторів постійного струму. Додавши випрямний міст і фільтр постійного струму до оригінальної вхідної клеми змінного струму, напруга змінного струму перетворюється на напругу постійного струму.
2. Проміжні конденсатори: проміжні конденсатори в основному використовуються для забезпечення плавної та стабільної напруги постійного струму інвертора, а також служать вихідним фільтром.
3. Інверторна схема: інверторна схема включає різні топології, наприклад напів-мост і повний-мост, для перетворення постійної напруги в змінну. Він використовує ШІМ-регулювання для виведення напруги змінного струму з майже-синусоїдальною формою сигналу, таким чином досягаючи контролю швидкості.
4. Схема вихідного фільтра. Схема вихідного фільтра в основному складається з двох типів: фільтри типу L- і фільтри типу LC-. Вони використовуються для фільтрації високочастотного-шуму, створюваного ланцюгом інвертора, таким чином створюючи плавну синусоїдну напругу постійного струму на вихідній клемі.
Таким чином, структура основної схеми частотно-регульованого приводу (VFD) вимагає вибору відповідних компонентів на основі фактичних вимог до застосування, включаючи активні пристрої (такі як IGBT і MOSFET) і пасивні пристрої (такі як конденсатори та котушки індуктивності), щоб досягти плавного регулювання швидкості двигуна.
Структура схеми керування частотно-регульованим приводом
Структура схеми керування частотно-регульованим приводом в основному поділяється на такі компоненти: периферійні інтерфейси, блок обробки вхідного сигналу, центральний процесор, блок керування вихідним сигналом і блок живлення.
1. Периферійні інтерфейси: До них належать інтерфейси з’єднання для вхідних і вихідних сигналів, які використовуються для зв’язку та взаємодії із зовнішніми пристроями.
2. Блок обробки вхідного сигналу: цей блок обробляє та перетворює різні вхідні сигнали. Він приймає кілька типів вхідних сигналів, таких як аналогові або цифрові сигнали, і перетворює їх у стандартні сигнали керування для виведення на центральний процесор, що дозволяє ідентифікувати та обробляти сигнали керування.
3. Центральний процесор: це основний компонент інвертора, який відповідає за обчислення та керування вихідною частотою та напругою двигуна, а також за керування роботою вихідних компонентів, таких як інвертори IGBT. Центральний процесор зазвичай містить один або більше процесорів і внутрішню пам'ять для зберігання заданих параметрів і програм керування.
4. Блок керування вихідним сигналом: Цей блок керує роботою вихідних компонентів. Керуючи вихідними компонентами, такими як IGBT, він регулює вихідну частоту та напругу двигуна, тим самим керуючи швидкістю та крутним моментом двигуна.
5. Блок живлення: цей блок забезпечує стабільне живлення та використовує такі компоненти, як фільтри, для фільтрації та згладжування високочастотних-пульсацій на виході двигуна, забезпечуючи стабільність і надійність системи.
Таким чином, структура схеми керування частотно-регульованим приводом складається з кількох модулів, кожен з яких виконує певну функцію. Ці модулі працюють узгоджено для спільного виконання функцій керування приводом.