¿Quién conoce el principio del convertidor de frecuencia ACS800-87LC de ABB?

Los principios básicos de los convertidores de frecuencia son los mismos

Principios de los convertidores de frecuencia

1. ¿Cómo cambiar libremente la velocidad de rotación del motor?

(1) r/min Unidad de velocidad del motor: el número de revoluciones por minuto, que también se puede expresar como rpm, como por ejemplo: motor de 4 polos 60 Hz 1800 r/min, motor de 4 polos 50 Hz 1500r/min, la velocidad del motor es proporcional a la frecuencia.

(Nota: el motor al que se hace referencia en el artículo es un motor de CA de inducción, y la mayoría de los motores utilizados en la industria son motores de este tipo. La velocidad de rotación del motor de CA de inducción (en lo sucesivo denominado motor ) depende aproximadamente del motor El número de polos y la frecuencia )

El número de polos del motor es fijo y el número de polos es un valor discontinuo, que es múltiplo de 2. Además, la frecuencia es la señal eléctrica de la fuente de alimentación del motor, por lo que este valor se puede ajustar fuera del motor y luego suministrarse al motor, de modo que la velocidad del motor se pueda controlar libremente. n=60f/p, donde n es la velocidad sincrónica, f es la frecuencia de potencia y p es el número de polos del motor. Cambiar la frecuencia y el voltaje es el método óptimo de control del motor. Simplemente cambie la frecuencia y el motor se quemará. Especialmente cuando se reduce la frecuencia, este problema es más prominente. Para evitar que el motor se queme, el inversor debe cambiar el voltaje mientras cambia la frecuencia. Por ejemplo, para reducir a la mitad la velocidad del motor, la frecuencia de salida del inversor debe cambiarse de 60 Hz a 30 Hz y el voltaje de salida. del inversor debe cambiarse de 200 V a aproximadamente 100 V.

2. Conceptos básicos

(1) VVVF Voltaje variable y frecuencia variable (Voltaje variable y frecuencia variable)

(2) CVCF Voltaje constante y frecuencia constante )

El voltaje y la frecuencia de la fuente de alimentación de CA utilizada en varios países suelen ser 200 V/60 Hz (50 Hz) o 100 V/60 Hz (50 Hz). El inversor es un dispositivo que convierte energía de frecuencia industrial en energía de CA a varias frecuencias para lograr un funcionamiento de velocidad variable del motor. El dispositivo primero convierte la corriente alterna trifásica o monofásica en corriente continua (CC) y luego convierte la directa. corriente (DC) en Convertir a corriente alterna (AC) trifásica o monofásica. El circuito de control completa el control del circuito principal, el circuito rectificador convierte la corriente alterna en corriente continua, el circuito intermedio de CC suaviza y filtra la salida del circuito rectificador y el circuito inversor invierte la corriente continua en corriente alterna. Para los inversores que requieren muchos cálculos, como los inversores de control vectorial, a veces se necesita una CPU para el cálculo del par y algunos circuitos correspondientes.

Los convertidores de frecuencia no sólo se utilizan ampliamente en campos industriales, sino también en electrodomésticos, como motores (como aparatos de aire acondicionado, etc.), lámparas fluorescentes y otros productos. Los convertidores de frecuencia utilizados para el control de motores pueden cambiar tanto el voltaje como la frecuencia. Pero los inversores para lámparas fluorescentes se utilizan principalmente para ajustar la frecuencia del suministro de energía. Además, el convertidor de frecuencia también se utiliza para alimentar fuentes de alimentación de computadoras para suprimir el voltaje inverso, las fluctuaciones de frecuencia y los cortes de energía instantáneos.

3. Clasificación de los convertidores de frecuencia

Según el modo de funcionamiento del circuito principal, se puede dividir en convertidores de frecuencia de tipo tensión y convertidores de frecuencia de tipo corriente

Según el modo de conmutación, se divide en tipo de control PAM, tipo de control PWM y tipo de control PWM de alta frecuencia portadora;

Según el principio de funcionamiento, se divide en control V/f tipo, tipo de control de frecuencia de deslizamiento y tipo de control vectorial, etc.;

Según el propósito, se divide en tipo de uso general, tipo especial de alto rendimiento, tipo de alta frecuencia e inversor monofásico. e inversor trifásico.

4. Métodos de control comúnmente utilizados en convertidores de frecuencia

(1) Los métodos de control no inteligentes de los convertidores de frecuencia de CA incluyen control coordinado V/f, control de frecuencia de deslizamiento, control vectorial, y transferencia directa.

El control V/f sirve para obtener características ideales de par-velocidad. Mientras se cambia la frecuencia de potencia para la regulación de velocidad, también es necesario garantizar que el flujo magnético del motor permanezca básicamente sin cambios. Utilice este método de control. El inversor de control V/f tiene una estructura simple, pero utiliza control de bucle abierto y su rendimiento de control no es alto. A bajas frecuencias, se debe realizar una compensación de par para cambiar las características de par de baja frecuencia.

El control de frecuencia de deslizamiento es un tipo de control que controla directamente el par. Basado en el control V/f, el convertidor de frecuencia se ajusta según el par deseado de acuerdo con la frecuencia de alimentación correspondiente a la velocidad real del. Motor asíncrono. La frecuencia de salida puede hacer que el motor tenga el par de salida correspondiente. Este método de control requiere la instalación de un sensor de velocidad en el sistema de control y, a veces, se agrega una retroalimentación de corriente para controlar la frecuencia y la corriente. Es un control de circuito cerrado, lo que puede hacer que el convertidor de frecuencia tenga buena estabilidad y pueda manejarse rápidamente. Tiene buenas características de respuesta a los cambios de carga.

El control vectorial consiste en controlar el tamaño y la fase de la corriente del estator del motor a través de un circuito de coordenadas vectoriales para controlar la corriente de excitación del motor y la corriente de par respectivamente, logrando así el propósito de controlar el par del motor. Al controlar la secuencia de acción y el tiempo de cada vector y el tiempo de acción del vector cero, se pueden formar varias ondas PWM para lograr diversos propósitos de control. Por ejemplo, se forma una onda PWM con el número mínimo de tiempos de conmutación para reducir las pérdidas de conmutación. Actualmente, los métodos de control vectorial realmente utilizados en los convertidores de frecuencia incluyen principalmente el método de control vectorial basado en control de frecuencia de deslizamiento y el método de control vectorial sin sensor de velocidad.

Las características estables del método de control vectorial basado en la frecuencia de deslizamiento y el método de control de frecuencia de deslizamiento son consistentes. Sin embargo, el método de control vectorial basado en la frecuencia de deslizamiento también necesita controlar la fase de la corriente del estator del motor. transformación de coordenadas.Haga que cumpla ciertas condiciones para eliminar las fluctuaciones en el proceso de transición de corriente de par. Por lo tanto, el método de control vectorial basado en la frecuencia de deslizamiento puede mejorar en gran medida las características de salida en comparación con el método de control de la frecuencia de deslizamiento. Sin embargo, este método de control es un método de control de circuito cerrado y requiere la instalación de un sensor de velocidad en el motor. Por lo tanto, el ámbito de aplicación es limitado.

El control vectorial sin sensor de velocidad controla la corriente de excitación y la corriente de par respectivamente a través del procesamiento de transformación de coordenadas, y luego controla el voltaje y la corriente en el devanado del estator del motor para identificar la velocidad para controlar la corriente de excitación y la corriente de par. . objetivo. Este método de control tiene un amplio rango de velocidad, un gran par de arranque, un funcionamiento confiable y fácil de operar. Sin embargo, el cálculo es complicado y generalmente requiere un procesador especializado para realizar el cálculo. Por lo tanto, el rendimiento en tiempo real no es ideal y el rendimiento en tiempo real no es ideal. La precisión del control se ve afectada por la precisión del cálculo.

El control directo de par utiliza el concepto de coordenadas vectoriales espaciales para analizar el modelo matemático del motor de CA en el sistema de coordenadas del estator, controla el flujo y el par del motor y observa el flujo del estator detectando el estator. resistencia. El propósito es omitir cálculos de transformación complejos como el control de vectores. El sistema es intuitivo y conciso, y la velocidad y precisión del cálculo se mejoran en comparación con el método de control de vectores. Incluso en el estado de bucle abierto, puede generar el 100 % del par nominal y tiene una función de equilibrio de carga para múltiples variadores.

(2). Los métodos de control inteligente incluyen principalmente control de redes neuronales, control difuso, sistema experto, control de aprendizaje, etc.

El método de control de red neuronal se utiliza en el control de convertidores de frecuencia, generalmente para control de sistemas más complejos. En este momento, se sabe poco sobre el modelo del sistema, por lo que la red neuronal no solo debe completar la función. de identificación del sistema, sino también de tomar el control. Además, el método de control de red neuronal puede controlar varios inversores al mismo tiempo, por lo que es más adecuado para el control cuando varios inversores están en cascada. Sin embargo, demasiadas capas de redes neuronales o algoritmos demasiado complejos traerán muchas dificultades prácticas en aplicaciones específicas.

El algoritmo de control difuso se utiliza para controlar el voltaje y la frecuencia del inversor para controlar el tiempo de aceleración del motor y evitar el impacto de un aumento demasiado rápido de la velocidad en la vida útil del motor y el Impacto de un aumento de velocidad demasiado lento en la eficiencia del trabajo. La clave del control difuso radica en la división del dominio del discurso, el grado de membresía y el nivel difuso. Este método de control es especialmente adecuado para sistemas de control de múltiples entradas y de una sola salida.

El sistema experto es un método de control que utiliza la experiencia de los llamados "expertos" para el control. Por lo tanto, generalmente se establece una biblioteca de expertos en el sistema experto para almacenar cierta información de expertos, y también hay una. Mecanismo de razonamiento para encontrar resultados de control ideales basados ​​en información conocida. El diseño de la base de datos experta y el mecanismo de razonamiento es particularmente importante y está relacionado con la calidad del control del sistema experto. El sistema experto de aplicaciones puede controlar tanto la tensión como la corriente del convertidor de frecuencia.

El control de aprendizaje se utiliza principalmente para entradas repetitivas, y las señales PWM regulares (como la modulación central PWM) simplemente cumplen esta condición, por lo que el control de aprendizaje también se puede utilizar en el control de convertidores de frecuencia.

El control de aprendizaje no necesita conocer demasiada información del sistema, pero requiere de 1 a 2 ciclos de aprendizaje, por lo que la velocidad es relativamente baja. Además, los algoritmos de control de aprendizaje a veces necesitan implementar un enlace de anticipación, lo que no se puede lograr con dispositivos analógicos. Al mismo tiempo, el control del aprendizaje también implica una cuestión de estabilidad, que requiere especial atención a la hora de aplicarlo.

5. Respecto a cuestiones de disipación de calor

La tasa de fallo del convertidor de frecuencia aumenta exponencialmente a medida que aumenta la temperatura. La vida útil disminuye exponencialmente a medida que aumenta la temperatura. Si la temperatura ambiente aumenta 10 grados, la vida útil del inversor se reducirá a la mitad. Si el inversor tiene reactor DC o AC y además está dentro del armario, el calor será mayor. Es mejor instalar el reactor al lado o encima del inversor. Si hay una resistencia de frenado, esta disipa mucho calor, por lo que es mejor instalarla en un lugar aislado del inversor, como encima de un gabinete o al lado de él.

¿Cómo reducir el calor generado en el gabinete de control?

○1. Aumente el tamaño del gabinete de manera adecuada. Para reducir el tamaño de un armario de control, se debe reducir al máximo el calor generado en el mismo. Por ejemplo, colocar la parte del radiador del convertidor de frecuencia fuera del gabinete de control liberará el 70% del calor al exterior del gabinete, lo cual es más efectivo para convertidores de frecuencia de gran capacidad.

○2. Puede utilizar una placa de aislamiento para separar el cuerpo principal y el radiador para que la disipación de calor del radiador no afecte al cuerpo principal del inversor.

○3. El diseño de disipación de calor del inversor se basa en una instalación vertical. Si se coloca horizontalmente, la disipación de calor empeorará.

○4. El poder tiene ventilador de refrigeración. Se recomienda instalar un ventilador de refrigeración en la salida de aire del gabinete de control y agregar un filtro en la entrada de aire para evitar que entre polvo en el gabinete de control. Tanto el armario de control como el ventilador del inversor son necesarios y no pueden sustituirse entre sí.

○5 En altitudes superiores a 1000 m, debido a que la densidad del aire disminuye, se debe aumentar el volumen de aire de refrigeración del gabinete para mejorar el efecto de enfriamiento. En teoría, el convertidor de frecuencia también debería considerar la reducción de potencia, reduciéndola en un 5% cada 1000 m. De hecho, debido a que la capacidad de carga y disipación de calor del inversor durante el diseño es generalmente mayor que durante el uso real, también depende de la aplicación específica. Por ejemplo, a 1500 m, pero para cargas cíclicas, como ascensores, no es necesario reducir la potencia. ?

○6 Frecuencia de conmutación: el calor del inversor proviene principalmente de IGBT, y el calor de IGBT se concentra en el momento de la conmutación. Cuando la frecuencia de conmutación es alta, el calor será mayor. Algunos fabricantes afirman que reducir la frecuencia de conmutación puede ampliar la capacidad. Esta es la verdad.

6. El método de control del convertidor de frecuencia se desarrollará en los siguientes aspectos en el futuro

(1) Depender de la red informática para el control remoto. El inversor se controla de forma remota a través de la interfaz RS485 y algunos protocolos de red. En algunas situaciones que no son adecuadas para la operación en sitio, los objetivos de control se pueden lograr fácilmente.

(2) Convertidor de frecuencia ecológico: los armónicos de alto orden generados por el convertidor de frecuencia provocarán contaminación en la red eléctrica.

Fuente del artículo: Foro de la red de transmisión de China

URL original: /cdbbs/2009-4/18/09418817420354.html