VFD (VFD)是通过改变提供给电机的频率和电压来驱动电机控制器的类型。VFD的其他名称包括变速驱动器、调速驱动器、变频器、交流变频器、微驱动器和逆变器。
频率(或赫兹)与马达的转速(RPM)直接相关。换句话说,频率越快,RPM就越快。如果应用不需要电机全速,则可以使用VFD降低频率和电压,以满足电机负载要求。随着应用电机速度要求的变化,VFD可以简单地提高或降低电机速度,以满足速度要求。
变频器是如何工作的?
变频交流变频器的第一步是变频器。转换器由6个二极管组成,类似于管道系统中使用的止回阀。只允许电流朝一个方向流动。二极管符号上箭头指示的方向。例如,每当A相电压(电压类似于管道系统中的压力)比B或C相电压更正时,二极管就会分离,电流就会流动。如果B比A相变化更大,则B相二极管将断开,A相二极管将关闭。公交车负极的三个二极管也是如此。因此,当每个二极管打开和关闭时,将获得6个电流“脉冲”。这称为“6脉冲VFD”,是目前变频器的标准配置。
我们可以通过添加电容来消除直流总线上的交流花纹波。电容器的工作方式与管道系统中的低液器或低液器类似。该电容器吸收交流纹波,并提供柔和的直流电压。直流母线的交流纹波一般小于3伏。因此,直流总线的电压为“约650VDC”。实际电压取决于变送器作为交流线路供应的电压水平、电源系统的电压不平衡水平、电机负载、电源系统的阻抗以及变送器的反应器或谐波滤波器。
将交流转换为直流的二极管桥接转换器也称为转换器。将直流转换回交流的转换器也是转换器,但为了区别于二极管转换器,通常称为“逆变器”。在工业上,所有的DC-AC转换器被称为逆变器已经很普遍了。
关闭逆变器的顶部开关后,电动机的相位连接到正直流母线,该相位的电压为正。在转换器中,如果关闭底部开关,相位将连接到负直流母线,并变为负。因此,电动机的所有相位都可以随机更改为正数或负数,从而生成所需的频率。所以我们可以让任何阶段都是积极的、消极的或为零的。
VFD的输出是“矩形”波形。VFD不生成正弦输出。这个矩形波形对通用分配系统来说不是一个好的选择,但对一台电动机来说已经足够了。
要想把电机频率降低到30 Hz,只需将逆变器输出晶体管切换得更慢。但是,如果将频率降低到30Hz,电压也必须降低到240V,以保持V/Hz比率(有关详细信息,请参阅VFD电机理论演示文稿)。如果我们唯一的电压是650VDC,我们将如何降低电压?
这称为脉宽调制或PWM。想象一下,通过高速开关阀可以调节水管的压力。虽然对管道系统不太实用,但对VFD效果很好。上半场期间,电压处于半小时开状态,半小时处于关状态。因此,平均电压是480V或240V的一半。通过脉冲输出,可以从VFD的输出端获得平均电压。
为什么要用VFD?
1、降低能源消耗和能源成本。
如果应用程序不需要全速运行,变频控制马达可以降低能源成本。这是变频驱动器的优点之一。使用VFD,电气设备的速度可以满足负荷要求。没有其他交流电机控制方法可以完成此操作。
电机系统占当今行业耗电量的65%以上。安装或升级VFD优化电机控制系统,可将设备能耗减少多达70%。此外,使用VFD可以提高产品质量,降低生产成本。除了能源效率税收优惠和公用事业回扣外,VFD设备的投资回报可能只有6个月。
2、通过更严格的流程控制提高生产力。
以最高效的速度在应用程序中启动马达,减少出错的可能性,从而提高生产水平,为贵公司带来更高的回报。在传送带和传送带上,启动时可以消除混乱,实现高速传输。
3、延长设备寿命,减少维护
如果设备持续时间更长,并且由VFD控制,则维护时间会缩短,以确保最佳电机应用速度。因为变频器最能控制电机的频率和电压,所以变频器可以对电机提供更好的保护,如电过载、相位保护、低压、超压等。用逆变器开始负载时,马达或驱动负载不会受到启动线的“瞬间冲击”,但可以平稳地开始,以消除皮带、齿轮和轴承的磨损。这也是减少或消除锤子的极好方法,因为我们可以有平滑的加速和减速循环。
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