电动机变频器
使用变频器的技术方面
如今，感应电动机已成为大多数电力驱动装置中的主要装置。越来越多地使用变频器进行控制 - 具有 PWM 调节功能的逆变器。这种控制有很多优点，但在选择某些技术解决方案时也会产生一些问题。让我们尝试更详细地了解它们。
变频器装置
各种强大的高压晶体管 IGBT 模块的开发和生产使得实现由数字信号直接控制的多相电源开关成为可能。可编程计算设备使得在提供信号的开关输入端生成数字序列成为可能 异步电动机的频率控制… 具有大量计算资源的单片机的开发和量产使得向带有数字控制器的伺服驱动器的过渡成为可能。
通常，电源变频器是根据包含基于大功率二极管或功率晶体管的整流器和基于被二极管并联的 IGBT 晶体管的逆变器（受控开关）的方案实施的（图 1）。
米。 1、变频器电路
输入级对所提供的正弦电网电压进行整流，经感容滤波器平滑后，作为受控逆变器的电源，逆变器产生的信号为 脉冲调制，它在定子绕组中产生正弦电流，其参数提供电动机的必要操作模式。
功率转换器的数字控制是使用微处理器硬件和与手头任务相对应的软件来执行的。计算单元实时为 52 个模块生成控制信号，并处理来自控制驱动器运行的测量系统的信号。
电源和控制计算机组合在一个结构设计的工业产品中，称为变频器。
工业设备中使用的变频器主要有两种类型：
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特定类型设备的专有转换器。
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通用变频器设计用于在用户定义模式下对 AM 操作进行多功能控制。
可以使用配备屏幕的控制面板来设置和管理变频器的运行模式，以指示输入的信息。对于简单的标量频率控制，您可以使用控制器出厂设置和内置 PID 控制器中可用的一组简单逻辑函数。
为了使用反馈传感器信号实现更复杂的控制模式，有必要开发一个 ACS 结构和一个算法，以便使用连接的外部计算机进行编程。
大多数制造商生产一系列在输入和输出电气特性、功率、设计和其他参数方面不同的变频器。额外的外部元件可用于连接到外部设备（电源、电机）：磁启动器、变压器、扼流圈。
控制信号的种类
有必要区分不同类型的信号，并为每种信号使用单独的电缆。不同类型的信号可以相互影响。实际上，这种分离很常见，例如电缆来自 压力传感器 可以直接连接到变频器。
在图。图 2 显示了在存在各种电路和控制信号的情况下连接变频器的推荐方式。
米。 2.变频器电源电路与控制电路的连接示例
可以区分以下类型的信号：
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模拟 - 电压或电流信号（0 … 10 V，0/4 … 20 mA），其值变化缓慢或很少，通常是控制或测量信号；
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离散电压或电流信号（0 ... 10 V，0/4 ... 20 mA），只能采用两个很少变化的值（高或低）；
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数字（数据）——电压信号（0 … 5 V, 0 … 10 V）变化快且频率高，通常是来自端口 RS232、RS485 等的信号；
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继电器 — 继电器触点 (0 … 220 V AC) 可能包含感应电流，具体取决于所连接的负载（外部继电器、灯、阀门、制动器等）。
变频器功率选择
实际设备有许多方面会导致设备上的电流负载增加，例如在启动期间。原则上，使用变频器可以减少软启动带来的电流和机械负载。例如，启动电流由额定电流的600%降低到100-150%。
以较低的速度行驶
需要记住的是，虽然变频器在电机低速运行时很容易提供 10:1 的调速，但其自身风扇的功率可能不够。监测发动机温度并提供强制通风。
电磁兼容
它由应急发电机供电
变频器提供的软启动可以降低发电机所需的功率。由于通过这样的启动电流减少了 4-6 倍，因此发电机的功率可以减少类似的次数。但仍必须在发电机和驱动器之间安装一个接触器，由变频器的继电器输出控制。这可以保护变频器免受危险的过电压影响。
从单相网络为三相转换器供电
三相变频器可由单相电网供电，但其输出电流不得超过额定电流的50%。
节省能源和金钱
储蓄来自几个原因。首先，因为增长 余弦φ 到 0.98 的值，即最大的功率用于做有用的工作，最小的功率被浪费了。其次，在所有发动机运行模式下都获得了接近于此的系数。
在没有变频器的情况下，异步电动机在低负载时的余弦 phi 为 0.3-0.4。第三，不需要额外的机械调节（阻尼器、油门、气门、刹车等），一切都是电子化的。使用这样的控制装置，可节省高达 50%。
同步多个设备
网络高次谐波保护
为了提供额外保护，除了短屏蔽电缆外，还使用线路扼流圈和旁路电容器。 风门此外，它还限制了接通时的浪涌电流。
选择合适的防护等级
可靠的散热对于变频器的平稳运行至关重要。如果使用高防护等级，例如 IP 54 或更高，则很难或昂贵地实现这种散热。因此，可以采用防护等级高的独立机柜，安装等级较低的模块，并进行一般通风降温。
电动机与一台变频器并联
为了降低成本，可以使用一台变频器控制多台电动机。其功率的选择应留有全部电动机总功率的10-15%的余量。为此，有必要尽量缩短电机电缆的长度，并且非常需要安装电机扼流圈。
大多数变频器不允许在变频器运行时通过接触器关闭或连接电机。这只能通过设备上的停止命令来完成。
控制功能设定
为了实现电驱动的最大性能，如：功率因数、效率、过载能力、调节平滑度、耐用性，需要正确选择工作频率的变化与频率的输出电压之间的比率转换器。
电压变化函数取决于负载的转矩特性。在恒定转矩下，电机定子电压必须与频率成比例地进行控制（标量控制 U / F = const）。例如，对于风扇，另一个比率是 U / F * F = const。如果我们将频率增加 2 倍，那么电压应该增加 4（矢量控制）。有些设备具有更复杂的控制功能。
使用带变频器的变速驱动器的优点
除了提高效率和节约能源之外，这种电驱动还可以让您获得新的驾驶品质。这反映在拒绝使用会造成损失并降低系统可靠性的额外机械装置：制动器、减震器、节气门、阀门、控制阀等。例如，可以通过反转电机定子中的电磁场来实现制动。通过仅改变频率和电压之间的函数关系，我们可以在不改变机械结构的情况下获得不同的驱动器。
阅读文档
需要注意的是，变频器虽然大同小异，掌握了一个，应对另一个也很容易，但还是需要仔细阅读文档。一些制造商对其产品的使用施加了限制，如果违反这些限制，他们会将产品从保修中移除。
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