Leverandører af frekvensomformerudstyr minder om, at anvendelsen af AC-motorer bliver mere og mere udbredt med forbedringen af frekvensomformningsteknologien. Brug af hastighedsregulering med frekvensomformning kan forbedre styringsnøjagtigheden, produktionseffektiviteten og produktkvaliteten af produktionsmaskiner, hvilket bidrager til at opnå automatisering af produktionsprocessen. AC-drevsystemer har fremragende styringsevne og betydelige energibesparende effekter i mange produktionstilfælde.
Anvendelse af frekvensomformer
Elforbruget til elmotorer i vores land tegner sig for 60 % til 70 % af den nationale elproduktion, og det årlige elforbrug til ventilatorer og vandpumper tegner sig for 1/3 af det nationale elforbrug. Hovedårsagen til denne situation er, at den traditionelle hastighedsreguleringsmetode for ventilatorer, vandpumper og andet udstyr er at justere luft- og vandforsyningen ved at justere åbningen af indløbs- eller udløbsledeplader og ventiler. Indgangseffekten er stor, og der forbruges en stor mængde energi i opfangningsprocessen af ledeplader og ventiler.
Da de fleste ventilatorer og vandpumper har flade momentbelastninger, er der et kubisk forhold mellem akseleffekt og hastighed. Derfor falder strømforbruget også kraftigt, når ventilatorernes og vandpumpernes hastighed falder. Derfor er der et stort potentiale for energibesparelser. Den mest effektive energibesparende foranstaltning er at bruge en frekvensomformer til at regulere strømningshastigheden. Anvendelsen af frekvensomformere har en strømbesparelsesrate på 20% til 50%, og fordelene er betydelige.
Mange maskiner kræver elektriske motorer for at kunne justere hastigheden i henhold til proceskrav. Tidligere anvendte man DC-hastighedsregulering på grund af vanskelighederne med at regulere hastigheden på AC-elektriske motorer og de høje krav til hastighedsreguleringens ydeevne. DC-elektriske motorer har imidlertid komplekse strukturer, store volumener og vanskelig vedligeholdelse om vinteren. Derfor erstatter AC-hastighedsregulering gradvist DC-hastighedsregulering med modenheden af teknologien til variabel frekvenshastighedsregulering, hvilket ofte kræver kvantitativ og direkte momentstyring for at opfylde forskellige proceskrav.
Ved at bruge en frekvensomformer til at drive en elektrisk motor, er startstrømmen lille, hvilket muliggør blød start og trinløs hastighedsregulering. Dette letter accelerations- og decelerationsstyringen, hvilket gør det muligt for motoren at opnå høj ydeevne og spare energi betydeligt. Derfor er frekvensomformere blevet mere og mere udbredt anvendt i industriel produktion og i dagligdagen.
Eksisterende problemer og modforanstaltninger
Med udvidelsen af frekvensomformeres anvendelsesområde opstår der flere og flere problemer under drift, primært manifesteret som højordens harmoniske, støj og vibrationer, belastningstilpasning, opvarmning og andre problemer. Denne artikel analyserer ovenstående problemer og foreslår tilsvarende foranstaltninger.
Hovedkredsløbet i en universalfrekvensomformer består generelt af tre dele: ensretning, inversion og filtrering. Ensretningsdelen er en trefaset broureguleret ensretter, den midterste filtreringsdel bruger en stor kondensator som filter, og inverterdelen er en IGBT tretermineret broinverter med PWM-bølgeformindgang. Udgangsspændingen indeholder andre harmoniske end grundbølgen, og lavere ordens harmoniske har normalt en større indflydelse på motorbelastningen, hvilket forårsager momentrippel. Højere harmoniske øger lækstrømmen fra frekvensomformerens udgangskabl, hvilket resulterer i utilstrækkelig motoreffekt. Derfor skal både høje og lavordens harmoniske, der udsendes af frekvensomformeren, undertrykkes. Følgende metoder kan bruges til at undertrykke harmoniske.
1. Øg strømforsyningen til frekvensomformeren
Strømforsyningens interne impedans kan normalt fungere som en buffer for den reaktive effekt fra frekvensomformerens DC-filterkondensator. Jo større den interne impedans er, desto lavere er det harmoniske indhold. Denne interne impedans er transformerens kortslutningsimpedans. Derfor er det bedst at vælge en transformer med en høj kortslutningsimpedans, når man vælger en frekvensomformerstrømforsyning.
2. Installer reaktoren
Tilslut passende reaktorer eller installer harmoniske filtre i serie mellem frekvensomformerens indgangs- og udgangsterminaler. Filteret er af LC-typen, som absorberer harmoniske og øger impedansen af strømforsyningen eller belastningen for at opnå formålet med undertrykkelse.
3. Flere operationer ved hjælp af transformere
Den universelle frekvensomformer er en sekspuls-ensretter, der genererer store harmoniske. Hvis der anvendes flerfaset drift af transformere med en fasevinkelforskel på 30° mellem hinanden, kan kombinationen af Y-△ og △-△ transformere danne en 12-puls-effekt, som kan reducere lavordens harmoniske strømme og effektivt undertrykke harmoniske.
4. Opsæt dedikerede harmoniske
Opsæt et dedikeret filter til at detektere frekvensomformeren og fasen, og generer en strøm med samme amplitude og modsat fase som den harmoniske strøm, som føres til frekvensomformeren for effektivt at absorbere den harmoniske strøm.