Wat is een vfd-stuurcircuit: de werking, typen en toepassingen

Er zijn veel fabrieken en fabrieken in de wereld die een ander type krachtige motoren gebruiken. Door het hoge stroomverbruik betalen de fabrieken en fabrieken uiteindelijk een hoge energierekening. Om het hoge stroomverbruik te overwinnen en de efficiëntie te verhogen, werd VFD vier decennia geleden geïntroduceerd, maar het circuit was niet sterk genoeg.

VFD is de korte vorm van een variabele frequentieaandrijving of een frequentieomvormer. De frequentie bepaalt het motortoerental en door de AC-frequentie te regelen kan het motortoerental worden geregeld. Er zijn verschillende soorten VFD's beschikbaar in de elektronica- en elektrische markt, variërend van kleine motorgerelateerde toepassingen tot de krachtige inductiemotoren. Naast de driefasige VFD's zijn er ook enkelfasige VFD's verkrijgbaar.

VFD-circuit en de werking ervan

Een VFD-circuit bestaat uit drie delen.

1. De gelijkrichtersectie

2. De filtersectie

3. Het schakel- of omvormergedeelte.

In de onderstaande afbeelding worden de drie secties getoond in een blokdiagram. Dit is een basiscircuitblokschema van een driefasige VFD.

Gelijkrichtersectie van VFD-circuit

gelijkrichtersectie gebruikt 6 diodes. De diodes D1, D2 en D3 zijn verbonden met de positieve rail en de diodes D4, D5 en D6 zijn verbonden met de negatieve rail. Die 6 diodes fungeren als een diodebrug die het driefasige wisselspanningssignaal omzet in een enkele gelijkstroomrail. De driefasige R, B en Y zijn verbonden over de diode. Afhankelijk van de sinusvormige golfpolariteit worden de diodes voorwaarts of achterwaarts voorgespannen, waardoor een positieve puls of een negatieve puls in zowel positieve als negatieve rail wordt geleverd.

Volg de link voor meer informatie over hoe gelijkrichter werkt.

Filtersectie van VFD-circuit

Zoals we weten, zetten de standaard gelijkrichterdiodes alleen het AC-signaal om naar DC, maar het DC-uitgangssignaal is niet vloeiend genoeg omdat er ook frequentieafhankelijke AC-rimpelingen aan verbonden zijn. Om de AC-rimpel te corrigeren en een gelijkmatige DC-output te maken, zijn er een soort rimpel-onderdrukkingsfilters vereist. De standaardcomponent voor het filter is om verschillende soorten grote condensatoren en inductoren te gebruiken. In de filtersectie filtert de condensator voornamelijk de AC-rimpel en zorgt voor een soepele DC-output.

In sommige gevallen worden ook andere soorten filters gebruikt om de AC-ingangsruis en harmonischen te verminderen.

Schakel- of omvormergedeelte van het VFD-circuit

Het schakel- of invertergedeelte keert de DC naar AC om. In deze sectie worden verschillende soorten elektronische schakelaars gebruikt, variërend van krachtige transistors, IGBT of MOSFET's. De schakelaars worden snel in- of uitgeschakeld en de belasting krijgt een pulserende spanning die erg lijkt op AC. De uitgangsfrequentie is evenredig met de schakelsnelheid. Een hoge schakelsnelheid zorgt voor een hoogfrequente uitvoer, terwijl een lage schakelsnelheid een laagfrequente uitvoer oplevert.

Verschillende soorten VFD

Afhankelijk van hoe VFD wisselstroom omzet in gelijkstroom en de rectificatie uitvoert, zijn er andere soorten VFD's op de markt verkrijgbaar.

De drie belangrijkste typen VFD zijn VSI , CSI en PWM .

VSI-type VFD's

VSI staat voor Voltage-source inverter. Dit is het meest voorkomende type driver met variabele frequentie. In dit type VFD's wordt een eenvoudige diodebrug gebruikt om het AC-signaal om te zetten in DC en wordt een condensator gebruikt om de energie op te slaan. Een inverter-schakelcircuit gebruikt de opgeslagen energie in de condensator en levert de output.

Voordeel

1. het heeft een goed snelheidsbereik.

2. meerdere motorbesturing. Meerdere motoren kunnen worden aangesloten op de enkele VSI-type VFD.

3. eenvoudig ontwerp.

Het is kostenbesparend vanaf de productie- en installatiekant.

Nadelen

1. vanwege het cogging- effect, schokken de lastmotor tijdens de start- en stopsituatie.

2. de output biedt verschillende soorten harmonischen en geluiden.

3.Als het motortoerental wordt geregeld of het toerental wordt verlaagd, wordt de algehele arbeidsfactor grotendeels belemmerd, wat resulteert in een slechte arbeidsfactor.

VFD's van het CSI-type

CSI staat voor current source inverter. VFD's van het VSI-type zijn zo ontworpen dat ze een gelijkmatige spanningsoutput kunnen leveren, afhankelijk van het variabele frequentiebereik, maar bij VFD's van het CSI-type is de constructie afhankelijk van stroom in plaats van spanning. In het geval van CSI wordt in plaats van de diodebruggelijkrichter ook een SCR-brugconverter gebruikt. De uitgangsenergie wordt gefilterd met behulp van serie-inductoren als alternatief voor condensatoren voor een gelijkmatige stroomafgifte. VFD's van het CSI-type werken hetzelfde als een constante stroomgenerator. In plaats van een blokgolf van spanning, kunnen VFD's van het CSI-type een blokgolfstroom leveren.

Voordeel

1. betrouwbaar dan VSI-type VFD's.

2.Ondersteuning van inductiemotoren met een hoger vermogen waar VSI geen geschikte keuze is.

3. eenvoudig ontwerp.

4. goede regeneratie mogelijkheden.

Nadelen

1. de algemene arbeidsfactor is slecht, vooral bij een laag toerental.

2. Er is een vertekend effect dat de motoras kan laten trillen tijdens het draaien.

3. het is niet geschikt voor meermotorige werking met betrekking tot VSI.

PWM-type VFD's

Dit is een verbeterde en aangepaste versie van VSI-type VFD's. PWM staat voor pulsbreedtemodulatie. Met behulp van de PWM-techniek zijn de VFD's in staat om een ​​stabiele spanningsoutput te leveren die wordt gehandhaafd met een frequentieverhouding. De constructie maakt gebruik van een diodebrug om het AC-signaal om te zetten in een DC-signaal. Het schakelcircuit regelt de duty-cycle in een variabel frequentiebereik. Een extra regelaar wordt gebruikt om de PWM-uitgang te regelen om een ​​stabiele en juiste spanning en stroom aan de belasting te leveren.

Voordeel

1. geen verstopping of schokkende effecten.

2. breed snelheid en regelbereik.

3. bestaan ​​uit verschillende soorten beveiligingscircuits.

4. constante arbeidsfactor.

5. induceer een zeer hoog rendement.

6. energiezuinig.

Nadelen

1.Complex om te ontwerpen.

2.Complex met betrekking tot de uitvoering.

3. vereist aanvullende hardware.

4. hoorbare geluidsproductie in het stuurcircuit.

5. kostelijke oplossing.

Hoe selecteer ik VFD voor mijn toepassing?

Om de juiste VFD's voor een specifieke toepassing te selecteren, is een goed begrip van de belasting vereist. Verschillende soorten motoren produceren verschillende soorten koppel. Bij sommige toepassingen is een constant koppel nodig, terwijl bij andere toepassingen het koppel moet worden gecontroleerd. Ook de belasting over de motor is bepalend voor de motorspecificatie, voornamelijk het vermogen.

Om de juiste VFD voor de juiste toepassing te selecteren, moeten we de volgende dingen evalueren of overwegen.

1. Paardenkracht van de motor

2. De kosten

3. De werkomgeving van de VFD en motoren

4. Enige fase of in drie stadia

5. Enkele VFD met enkele motor of enkele VFD met meerdere motoren

6. Aanvullende vereisten voor controlefuncties

Voordelen van VFD

Er zijn veel redenen waarom VFD een populaire keuze is voor de consument, waar andere controllers direct beschikbaar zijn. De belangrijkste reden voor de populariteit van VFD is het lage energieverbruik en de initiële installatiekosten. VFD bieden een hoge efficiëntie in termen van energieverbruik anders dan alle controller-apparaten in hetzelfde segment. Hierdoor biedt VFD in het geval van grote fabrieken en fabrieken waar grotere pk-motoren nodig zijn, een laag stroomverbruik, waardoor de energierekening wordt verlaagd en kostenbesparende mogelijkheden worden geboden.

VFD beperkt de inschakelstroom tijdens het starten en stoppen van de motor, wat ook de inschakelbelasting in de toevoerleiding vermindert en tevens een veiligheidsmarge biedt voor de dure motoren.

Naast de bovenstaande voordelen kan VFD de onderhoudskosten van het systeem verlagen. Er zijn geen extra dure elektrische aansluitingen en bedieningshandelingen nodig. Er zijn opties om meerdere motoren aan te sluiten die kunnen worden aangestuurd met een enkele VFD, waardoor de extra installatiekosten van het systeem verder worden verlaagd.

Nadelen van VFD

Ondanks de bovenstaande voordelen zijn er echter ook enkele nadelen verbonden aan het VFD-systeem. Het belangrijkste nadeel van het VFD-systeem is de initiële installatie-investering. Voor een fabriek of een fabriek waar meerdere motoren met een hoog vermogen moeten worden aangestuurd met behulp van VFD's, zijn hoge investeringen vereist.

Ook VFD oorzaak motor verwarming en noodzaak speciale motoren constructie. De constructie vereist speciale soorten motorisolatie, en de motoren moeten worden gespecificeerd voor toepassingen met inverterspecificatie.

Een ander groot nadeel van VFD is dat de hoofdstroomlijn van de bron sterk wordt verstoord door vervorming en harmonischen met inkepingen in de lijn. Hierdoor worden de andere apparaten die op dezelfde stroomlijn zijn aangesloten ook belemmerd tijdens de bedrijfstoestand.

De vooruitgang van de moderne halfgeleiderindustrie heeft de constructie van moderne VFD-systemen echter sterk verbeterd. Vóór het tijdperk van solid-state apparaten waren roterende machines het belangrijkste onderdeel dat werd gebruikt om de VFD's te maken. In het moderne microprocessor-tijdperk zijn VFD's uitgerust met allerlei soorten beveiligingen zoals onderspanning, overspanning, thermische overbelastingsbeveiliging enz. Met de juiste regelvoorzieningen. De motortoepassing in de industrie is verantwoordelijk voor 25% van het wereldwijde elektrische energieverbruik, dat efficiënt kan worden geregeld met behulp van VFD's.