Maiztasun-bihurgailua lan elektrikoak egiterakoan menperatu beharreko teknologia da. Motorra kontrolatzeko maiztasun-bihurgailua erabiltzea metodo arrunta da kontrol elektrikoan; batzuek erabiltzeko trebetasuna ere eskatzen dute.
1. Lehenik eta behin, zergatik erabili maiztasun-bihurgailu bat motor bat kontrolatzeko?
Motorra karga induktibo bat da, eta horrek korronte-aldaketa oztopatzen du eta korronte-aldaketa handia sortuko du abiaraztean.
Inbertsore elektrikoa energia elektrikoaren kontrolerako gailu bat da, potentzia-erdieroaleen pizte-itzaltze funtzioa erabiltzen duena maiztasun industrialeko elikatze-iturria beste maiztasun batera bihurtzeko. Bi zirkuituz osatuta dago batez ere, bata zirkuitu nagusia da (zuzentzaile-modulua, kondentsadore elektrolitikoa eta inbertsore-modulua), eta bestea kontrol-zirkuitua (kommutazio-elikatze-iturri-plaka, kontrol-zirkuitu-plaka).
Motorraren abiarazte-korrontea murrizteko, batez ere potentzia handiagoa duen motorrarena, zenbat eta potentzia handiagoa izan, orduan eta handiagoa izango da abiarazte-korrontea. Abiarazte-korronte gehiegi izateak zama handiagoa ekarriko dio energia-hornikuntzari eta banaketa-sareari. Maiztasun-bihurgailuak abiarazte-arazo hau konpondu dezake eta motorra leunki abiaraztea ahalbidetu dezake, abiarazte-korronte gehiegi eragin gabe.
Maiztasun-bihurgailu bat erabiltzearen beste funtzio bat motorraren abiadura doitzea da. Kasu askotan, motorraren abiadura kontrolatu behar da ekoizpen-eraginkortasun hobea lortzeko, eta maiztasun-bihurgailuaren abiadura-erregulazioa izan da beti bere ezaugarririk nabarmenena. Maiztasun-bihurgailuak motorraren abiadura kontrolatzen du elikatze-iturriaren maiztasuna aldatuz.
2. Zeintzuk dira inbertsorearen kontrol metodoak?
Inbertsoreen kontrol motorren bost metodo erabilienak hauek dira:
A. Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) kontrol metodoa
Bere ezaugarriak hauek dira: kontrol zirkuituaren egitura sinplea, kostu baxua, gogortasun mekaniko ona eta transmisio orokorraren abiadura erregulatzeko eskakizun leunak betetzeko gai dela. Industriako hainbat arlotan erabili izan da.
Hala ere, maiztasun baxuetan, irteerako tentsio baxua dela eta, momentua nabarmen eragiten du estatorearen erresistentziaren tentsio-jaitsierak, eta horrek irteerako momentu maximoa murrizten du.
Gainera, bere ezaugarri mekanikoak ez dira korronte zuzeneko motorrenak bezain sendoak, eta bere momentu dinamikoaren gaitasuna eta abiadura estatikoaren erregulazio-errendimendua ez dira asegarriak. Gainera, sistemaren errendimendua ez da altua, kontrol-kurba kargarekin aldatzen da, momentu-erantzuna motela da, motorraren momentuaren erabilera-tasa ez da altua, eta errendimendua abiadura baxuan gutxitzen da estatorearen erresistentzia eta inbertsorearen eremu hilaren efektua daudelako, eta egonkortasuna hondatzen da. Horregatik, jendeak bektore-kontrolaren maiztasun aldakorreko abiadura-erregulazioa aztertu du.
B. Tentsio Espazioko Bektorearen (SVPWM) Kontrol Metodoa
Hiru faseko uhin-formaren sorrera-efektu orokorrean oinarritzen da, motorraren aire-tartearen eremu magnetiko zirkular birakari idealera hurbiltzeko helburuarekin, aldi berean hiru faseko modulazio-uhin-forma bat sortuz, eta zirkulua hurbiltzen duen poligono inskribatu baten moduan kontrolatuz.
Praktikan erabili ondoren, hobetu egin da, hau da, maiztasun-konpentsazioa sartuz abiadura-kontrolaren errorea ezabatzeko; fluxu-anplitudea kalkulatuz feedbackaren bidez estatore-erresistentziaren eragina abiadura txikian ezabatzeko; irteerako tentsio- eta korronte-begizta itxiz zehaztasun dinamikoa eta egonkortasuna hobetzeko. Hala ere, kontrol-zirkuituen lotura asko daude, eta ez da momentu-doikuntzarik sartu, beraz, sistemaren errendimendua ez da funtsean hobetu.
C. Bektoreen kontrol (BK) metodoa
Funtsean, korronte alternoko motorra korronte zuzeneko motor baten baliokidea bihurtzea da helburua, eta abiadura eta eremu magnetikoa modu independentean kontrolatzea. Errotorearen fluxua kontrolatuz, estatorearen korrontea deskonposatzen da momentuaren eta eremu magnetikoaren osagaiak lortzeko, eta koordenatuen eraldaketa erabiltzen da kontrol ortogonala edo desakoplatua lortzeko. Bektore-kontrolaren metodoaren sarrerak garrantzi handia du. Hala ere, aplikazio praktikoetan, errotorearen fluxua zehaztasunez behatzea zaila denez, sistemaren ezaugarriak motorraren parametroek asko eragiten dituzte, eta baliokide den korronte zuzeneko motorren kontrol-prozesuan erabiltzen den bektore-errotazio-eraldaketa nahiko konplexua da, eta horrek zaildu egiten du benetako kontrol-efektuak analisi-emaitza ideala lortzea.
D. Momentu Zuzeneko Kontrolaren (DTC) metodoa
1985ean, Alemaniako Ruhr Unibertsitateko DePenbrock irakasleak momentu-kontrol zuzenaren maiztasun-bihurketa teknologia proposatu zuen lehen aldiz. Teknologia honek aipatutako bektore-kontrolaren gabeziak konpondu ditu neurri handi batean, eta azkar garatu da kontrol-ideia berritzaileekin, sistema-egitura zehatz eta argiarekin, eta errendimendu dinamiko eta estatiko bikainarekin.
Gaur egun, teknologia hau arrakastaz aplikatu da lokomotora elektrikoen potentzia handiko AC transmisio-trakzioan. Momentuaren kontrol zuzenak zuzenean aztertzen du AC motorren eredu matematikoa estatorearen koordenatu-sisteman eta motorraren fluxu magnetikoa eta momentua kontrolatzen ditu. Ez du AC motorrak DC motorrekin parekatu beharrik, eta horrela, bektore-errotazioko eraldaketan kalkulu konplexu asko ezabatzen dira; ez du DC motorren kontrola imitatu beharrik, ezta AC motorren eredu matematikoa sinplifikatu beharrik desakoplatzeko.
E. Matrizearen AC-AC kontrol metodoa
VVVF maiztasun-bihurketa, bektore-kontroleko maiztasun-bihurketa eta momentu-kontroleko maiztasun-bihurketa zuzena AC-DC-AC maiztasun-bihurketa motak dira. Haien desabantaila ohikoenak hauek dira: sarrera-potentzia-faktore baxua, korronte harmoniko handia, DC zirkuituetarako behar den energia-biltegiratze-kondentsadore handia eta energia birsortzailea ezin dela sare elektrikora itzuli, hau da, ezin duela lau koadranteetan funtzionatu.
Hori dela eta, matrizearen AC-AC maiztasun-bihurketa sortu zen. Matrizearen AC-AC maiztasun-bihurketak tarteko DC lotura ezabatzen duenez, kondentsadore elektrolitiko handi eta garestia ere ezabatzen du. 1eko potentzia-faktorea, sarrera-korronte sinusoidala lor ditzake eta lau koadrantetan funtziona dezake, eta sistemak potentzia-dentsitate handia du. Teknologia hau oraindik heldua ez den arren, oraindik ere ikertzaile asko erakartzen ditu ikerketa sakonak egitera. Bere funtsa ez da korrontea, fluxu magnetikoa eta beste kantitate batzuk zeharka kontrolatzea, baizik eta momentua zuzenean erabiltzea kontrolatutako kantitate gisa hori lortzeko.
3. Nola kontrolatzen du maiztasun-bihurgailu batek motor bat? Nola konektatzen dira biak elkarrekin kableatuta?
Motorra kontrolatzeko inbertsorearen kableatua nahiko sinplea da, kontakturearen kableatuaren antzekoa, hiru elikadura-lerro nagusi sartu eta gero motorrera irteten direlarik, baina ezarpenak konplexuagoak dira, eta inbertsorearen kontrola egiteko moduak ere desberdinak dira.
Lehenik eta behin, inbertsorearen terminalari dagokionez, marka asko eta kableatu-metodo desberdinak dauden arren, inbertsore gehienen kableatu-terminalak ez dira oso desberdinak. Oro har, aurreranzko eta atzeranzko etengailu-sarreratan banatzen dira, motorraren aurreranzko eta atzeranzko abiaraztea kontrolatzeko erabiltzen direnak. Feedback terminalak motorraren funtzionamendu-egoerari buruzko feedbacka emateko erabiltzen dira,funtzionamendu-maiztasuna, abiadura, matxura-egoera eta abar barne.
Abiadura doitzeko kontrola egiteko, maiztasun-bihurgailu batzuek potentziometroak erabiltzen dituzte, beste batzuek botoiak zuzenean, eta horiek guztiak kableatu fisikoaren bidez kontrolatzen dira. Beste modu bat komunikazio-sare bat erabiltzea da. Maiztasun-bihurgailu askok komunikazio-kontrola onartzen dute orain. Komunikazio-linea motorraren abiaraztea eta gelditzea, aurrera eta atzerako biraketa, abiadura-doikuntza eta abar kontrolatzeko erabil daiteke. Aldi berean, feedback-informazioa ere komunikazioaren bidez transmititzen da.
4. Zer gertatzen da motor baten irteerako momentuarekin bere biraketa-abiadura (maiztasuna) aldatzen denean?
Maiztasun-bihurgailu batek bultzatutakoan, hasierako momentua eta gehienezko momentua txikiagoak dira zuzenean elikatze-iturri batek bultzatutakoan baino.
Motorrak abiarazte eta azelerazio eragin handia du elikatze-iturri batek elikatzen duenean, baina eragin horiek ahulagoak dira maiztasun-bihurgailu batek elikatzen duenean. Elikatze-iturri batekin zuzenean abiarazteak abiarazte-korronte handia sortuko du. Maiztasun-bihurgailu bat erabiltzen denean, maiztasun-bihurgailuaren irteerako tentsioa eta maiztasuna pixkanaka gehitzen zaizkio motorrari, beraz, motorraren abiarazte-korrontea eta eragina txikiagoak dira. Normalean, motorrak sortutako momentua gutxitzen da maiztasuna gutxitzen den heinean (abiadura gutxitzen da). Murrizketaren benetako datuak maiztasun-bihurgailuen eskuliburu batzuetan azalduko dira.
Ohiko motorra 50Hz-ko tentsiorako diseinatu eta fabrikatzen da, eta bere momentu nominala ere tentsio-tarte horretan ematen da. Beraz, maiztasun nominalaren azpiko abiadura-erregulazioari momentu konstanteko abiadura-erregulazioa deritzo. (T=Te, P<=Pe)
Maiztasun-bihurgailuaren irteera-maiztasuna 50Hz baino handiagoa denean, motorrak sortutako momentua maiztasunarekiko alderantziz proportzionala den erlazio lineal batean gutxitzen da.
Motorra 50Hz-tik gorako maiztasunean dabilenean, motorraren kargaren tamaina kontuan hartu behar da motorraren irteerako momentu nahikoa ez izateko.
Adibidez, motorrak 100Hz-tan sortutako momentua 50Hz-tan sortutako momentuaren erdira murrizten da gutxi gorabehera.
Beraz, maiztasun nominalaren gainetik dagoen abiadura-erregulazioari potentzia konstanteko abiadura-erregulazioa deritzo. (P=Ue*Ie).
5. Maiztasun-bihurgailuaren aplikazioa 50Hz-tik gora
Motor jakin batentzat, bere tentsio nominala eta korronte nominala konstanteak dira.
Adibidez, inbertsorearen eta motorraren balio nominalak 15 kW/380 V/30 A badira, motorrak 50 Hz-tik gora funtziona dezake.
Abiadura 50Hz denean, inbertsorearen irteerako tentsioa 380V da eta korrontea 30A. Une honetan, irteerako maiztasuna 60Hz-ra igotzen bada, inbertsorearen irteerako tentsio eta korronte maximoa 380V/30A baino ezin da izan. Jakina, irteerako potentzia aldatu gabe mantentzen da, beraz, potentzia konstanteko abiaduraren erregulazioa deitzen diogu.
Nolakoa da momentua une honetan?
P=wT(w; abiadura angeluarra, T: momentua) denez, P aldatu gabe mantentzen denez eta w handitzen denez, momentua horren arabera txikituko da.
Beste ikuspuntu batetik ere ikus dezakegu:
Motorraren estatoreko tentsioa U=E+I*R da (I korrontea da, R erresistentzia elektronikoa eta E potentzial induzitua).
Ikus daiteke U eta I aldatzen ez direnean, E ere ez dela aldatzen.
Eta E=k*f*X (k: konstantea; f: maiztasuna; X: fluxu magnetikoa), beraz, f 50–>60Hz-tik aldatzen denean, X horren arabera txikituko da.
Motorraren kasuan, T=K*I*X da (K: konstantea; I: korrontea; X: fluxu magnetikoa), beraz, T momentua gutxitu egingo da X fluxu magnetikoa gutxitzen den heinean.
Aldi berean, 50Hz baino txikiagoa denean, I*R oso txikia denez, U/f=E/f ez denean aldatzen, fluxu magnetikoa (X) konstantea da. T momentua korrontearekiko proportzionala da. Horregatik, inbertsorearen gainkorronte-ahalmena erabili ohi da bere gainkarga (momentu) gaitasuna deskribatzeko, eta momentu konstantearen abiaduraren erregulazioa deitzen zaio (korronte nominala aldatu gabe mantentzen da -> momentu maximoa aldatu gabe mantentzen da).
Ondorioa: Inbertsorearen irteerako maiztasuna 50Hz-tik gora igotzen denean, motorraren irteerako momentua gutxitu egingo da.
6. Irteerako momentuarekin lotutako beste faktore batzuk
Beroa sortzeko eta beroa xahutzeko gaitasunak inbertsorearen irteerako korronte-ahalmena zehazten dute, eta, beraz, inbertsorearen irteerako momentu-ahalmenean eragiten dute.
1. Eramaile-maiztasuna: Inbertsorean markatutako korronte nominala, oro har, eramaile-maiztasun handiena eta giro-tenperatura handiena duen irteera jarraitua bermatzen duen balioa da. Eramaile-maiztasuna murrizteak ez du motorraren korrontean eragingo. Hala ere, osagaien bero-sorkuntza murriztuko da.
2. Inguruko tenperatura: Inbertsorearen babes-korrontearen balioa bezala, ez da handituko inguruneko tenperatura nahiko baxua dela detektatzen denean.
3. Altitudea: Altitudearen igoerak eragina du beroaren xahutzean eta isolamenduaren errendimenduan. Oro har, 1000 m-tik behera baztertu daiteke, eta edukiera % 5 murriztu daiteke 1000 metrotik gorako bakoitzeko.
7. Zein da maiztasun-bihurgailu batek motor bat kontrolatzeko maiztasun egokia?
Goiko laburpenean, inbertsoreak motorra kontrolatzeko zergatik erabiltzen den ikasi dugu, eta baita inbertsoreak nola kontrolatzen duen motorra ere. Inbertsoreak motorra kontrolatzen du, eta honela laburbil daiteke:
Lehenik eta behin, inbertsoreak motorraren abiarazte-tentsioa eta maiztasuna kontrolatzen ditu abiarazte leuna eta gelditze leuna lortzeko;
Bigarrenik, inbertsoreak motorraren abiadura doitzen du, eta motorraren abiadura maiztasuna aldatuz doitzen da.
Anhui Mingteng-en iman iraunkorreko motorraProduktuak inbertsoreak kontrolatzen ditu. % 25-% 120ko karga-tartean, eraginkortasun handiagoa eta funtzionamendu-tarte zabalagoa dute zehaztapen berdineko motor asinkronoek baino, eta energia aurrezteko efektu nabarmenak dituzte.
Gure teknikari profesionalek inbertsore egokiagoa aukeratuko dute lan-baldintza espezifikoen eta bezeroen benetako beharren arabera, motorraren kontrol hobea lortzeko eta motorraren errendimendua maximizatzeko. Horrez gain, gure zerbitzu tekniko sailak bezeroei urrunetik gidatu diezaieke inbertsorearen instalazioa eta akatsak zuzentzen, eta salmenta aurretik eta ondoren jarraipen eta zerbitzu osoa eskaintzen du.
Copyright: Artikulu hau WeChat-eko "Prestakuntza teknikoa" zenbaki publikoaren berrargitalpena da, jatorrizko esteka https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA da.
Artikulu honek ez ditu gure enpresaren ikuspuntuak islatzen. Iritzi edo ikuspuntu desberdinak badituzu, zuzendu gaitzazu!
Argitaratze data: 2024ko irailaren 9a