Taajuusmuuttajan jarrutusyksikön toimittaja muistuttaa, että sekä virta- että jännitetyyppiset taajuusmuuntimet kuuluvat AC-DC-AC-taajuusmuuttajiin, jotka koostuvat tasasuuntaajasta ja invertteristä.
Koska kuormat ovat yleensä induktiivisia, niiden teholähteiden välillä on oltava loistehon siirtoa. Siksi välipiirissä tarvitaan komponentteja loistehon puskuroimiseksi.
Jos loistehon puskurointiin käytetään suurta kondensaattoria, se muodostaa jännitelähdetyyppisen taajuusmuuttajan; jos loistehon puskurointiin käytetään suurta reaktoria, se muodostaa virtalähdetyyppisen taajuusmuuttajan.
Jännite- ja virtatyyppisten taajuusmuuttajien välinen ero on vain välissä olevan tasavirtalinkkisuodattimen muodossa. Tämä johtaa kuitenkin merkittäviin suorituskykyeroihin näiden kahden taajuusmuuttajatyypin välillä, kuten seuraavasta vertailuluettelosta käy ilmi:
1. Energian varastointikomponentit: jännitetyyppinen taajuusmuuttaja - kondensaattori; virtatyyppinen reaktori.
2. Lähtöaaltomuodon ominaisuudet: Jänniteaaltomuoto on suorakulmainen, virta-aaltomuoto on suunnilleen siniaalto; Virtatyypin taajuusmuuttajalla on suorakulmainen aaltomuoto virralle ja suunnilleen siniaaltomuoto jännitteelle.
3. Piirirakenteen ominaisuuksiin kuuluu takaisinkytkentädioditasavirtalähde rinnan kytkettynä suurikapasiteettisen kondensaattorin (pieni-impedanssinen jännitelähde) kanssa jännitetyyppinä; virtatyyppinen takaisinkytkentädioditon tasavirtalähde sarjaan kytkettynä suuren induktanssin (suuri-impedanssisen virtalähteen) kanssa mahdollistaa moottorin helpon toiminnan neljässä kvadrantissa.
4. Ominaisuuksien osalta jännitetyyppi tuottaa ylivirran kuorman oikosulun aikana, ja avoimen piirin moottorit voivat myös toimia vakaasti; virtatyyppi voi vaimentaa ylivirran kuorman oikosulun aikana, ja moottorin epävakaan toiminnan varmistamiseksi tarvitaan takaisinkytkentäohjausta.
Virtalähdeinvertterit käyttävät tehokytkiminä luonnostaan kommutoituja tyristoreita, joilla on kallis tasavirtapuolen induktanssi ja joita käytetään kaksoissyötössä nopeuden säädössä. Ne vaativat kommutointipiirejä yli synkronisilla nopeuksilla ja niiden suorituskyky on heikko alhaisilla luistamataajuuksilla.
Taajuusmuuttajan rakenteelliset ominaisuudet
Virtatyyppisen taajuusmuuttajan tasavirtavälipiiri on nimetty induktiivisten komponenttien käytön mukaan, jolla on etuna neljän kvadrantin toimintakyky ja joka voi helposti saavuttaa moottorin jarrutustoiminnon. Haittapuolena on, että se vaatii invertterisillan pakotettua kommutointia ja laitteen rakenne on monimutkainen, mikä tekee säädöstä vaikeaa. Lisäksi sähköverkon puolella käytetyn tyristorin vaihesiirtotasasuuntauksen vuoksi tulovirran harmoniset yliaallot ovat suhteellisen suuria, mikä vaikuttaa tiettyyn sähköverkkoon, kun kapasiteetti on suuri.
2. Jännitetaajuusmuuttaja on nimetty taajuusmuuttajan tasavirtavälipiirin kapasitiivisten komponenttien mukaan. Sen ominaispiirre on, että se ei voi toimia neljässä kvadrantissa. Kun kuormamoottoria on jarrutettava, on asennettava erillinen jarrutuspiiri. Kun teho on suuri, lähtöön on lisättävä siniaaltosuodatin.
3. Suurvirtataajuusmuuttaja käyttää GTO-, SCR- tai IGCT-komponentteja sarjaan kytkettynä suoran suurjännitteisen taajuusmuunnoksen saavuttamiseksi, jonka virtajännite on jopa 10 kV. Induktiivisten komponenttien käytön vuoksi tasavirtavälipiirissä se ei ole riittävän herkkä virralle, mikä tekee siitä vähemmän alttiin ylivirtavirheille. Invertteri on myös luotettava toiminnassa ja sillä on hyvä suojauskyky. Tulopuolella käytetään tyristorin vaiheohjattua tasasuuntausta, ja tulovirran harmoniset yliaallot ovat suhteellisen suuria. Kun taajuusmuuttajan kapasiteetti on suuri, on otettava huomioon sähköverkon saastuminen ja häiriöt tietoliikennelaitteissa. Jännitteen tasaus- ja puskurointipiiri on teknisesti monimutkainen ja kallis. Komponenttien suuren määrän ja laitteen tilavuuden vuoksi säätö ja huolto ovat suhteellisen vaikeita. Invertterisilta käyttää pakotettua kommutointia ja tuottaa paljon lämpöä, mikä vaatii komponenttien lämmönhukkaongelman ratkaisemista. Sen etuna on kyky toimia neljässä kvadrantissa ja jarruttaa. On huomattava, että tämän tyyppinen taajuusmuuttaja vaatii korkeajännitteisten itsekorjautuvien kondensaattoreiden asentamisen tulo- ja lähtöpuolilleen alhaisen tulotehokertoimen ja korkeiden tulo- ja lähtöharmonisten vuoksi.
4. Korkeajänniteinvertterin piirirakenne hyödyntää IGBT-suorasarjatekniikkaa, joka tunnetaan myös suoralaitesarjana. Se käyttää korkeajännitekondensaattoreita suodatukseen ja energian varastointiin tasavirtalinkissä, ja sen lähtöjännite on jopa 6 kV. Sen etuna on, että se voi käyttää matalajännitteisiä teholaitteita, ja kaikilla sarjaan kytketyssä sillanvarressa olevilla IGBT:illä on sama toiminto, mikä mahdollistaa keskinäisen varmistuksen tai redundanttisen suunnittelun. Haittapuolena on, että tasojen määrä on suhteellisen pieni, vain kaksi tasoa, ja myös lähtöjännite dV/dt on suuri, mikä vaatii erikoismoottoreiden tai korkeajännitteisten siniaaltosuodattimien käyttöä, mikä lisää kustannuksia merkittävästi. Siinä ei ole neljän kvadrantin toimintatoimintoa, ja jarrutuksen aikana on asennettava erillinen jarrutusyksikkö. Tämän tyyppisen taajuusmuuttajan on myös ratkaistava laitteen jännitteen tasausongelma, joka yleensä vaatii käyttöpiirien ja puskuripiirien erityissuunnittelua. IGBT-käyttöpiirien viiveelle on myös erittäin tiukat vaatimukset. Kun IGBT:n päälle- ja poiskytkentäajat ovat epäjohdonmukaiset tai nousevien ja laskevien reunojen kaltevuudet ovat liian erilaiset, se vahingoittaa teholaitteita.
Suurjänniteinverttereitä on monenlaisia, ja myös niiden luokittelumenetelmät vaihtelevat. Välilinkin tasavirtaosan mukaan ne voidaan jakaa AC/AC-taajuusmuuttajiin ja AC-DC-AC-taajuusmuuttajiin. Tasavirtakomponentin ominaisuuksien mukaan ne voidaan jakaa virta- ja jännitetaajuusmuuttajiin.
Nykyinen taajuusmuuttaja
Se on nimetty taajuusmuuttajan tasavirtalinkin induktiivisten komponenttien mukaan. Sen etuna on neljän kvadrantin toimintakyky ja se voi helposti saavuttaa moottorin jarrutustoiminnon. Haittapuolena on, että se vaatii invertterisillan pakotetun kommutoinnin ja laitteen monimutkainen rakenne tekee säädöstä vaikeaa. Lisäksi sähköverkon puolella käytetyn tyristorin vaihesiirtotasasuuntauksen vuoksi tulovirran harmoniset yliaallot ovat suhteellisen suuria, mikä vaikuttaa tiettyyn sähköverkkoon, kun kapasiteetti on suuri.
Jännitetyyppinen taajuusmuuttaja
Nimensä taajuusmuuttajan tasavirtavälin kapasitiivisten komponenttien mukaan saanut ominaisuus on, että se ei voi toimia neljässä kvadrantissa. Kun kuormamoottoria on jarrutettava, on asennettava erillinen jarrutuspiiri. Kun teho on suuri, lähtöön on lisättävä siniaaltosuodatin.
1. Mitä eroa on jännite- ja virtatyypeillä?
Taajuusmuuttajan pääpiiri voidaan karkeasti jakaa kahteen luokkaan: jännitetyyppi on taajuusmuuttaja, joka muuntaa jännitelähteen tasavirran vaihtovirraksi, ja tasavirtapiirin suodatus on kondensaattori; virtatyyppi on taajuusmuuttaja, joka muuntaa virtalähteen tasavirran vaihtovirraksi, ja sen tasavirtapiirin suodatin on induktori.
2. Miksi taajuusmuuttajan jännite ja virta muuttuvat verrannollisesti?
Asynkronisen moottorin vääntömomentti syntyy moottorin magneettivuon ja roottorin läpi kulkevan virran välisestä vuorovaikutuksesta. Jos nimellistaajuudella jännite on vakio ja vain taajuus pienenee, magneettivuo on liian suuri, magneettipiiri kyllästyy ja vakavissa tapauksissa moottori palaa loppuun. Siksi taajuutta ja jännitettä tulisi muuttaa suhteessa toisiinsa, eli taajuutta muutettaessa taajuusmuuttajan lähtöjännitettä tulisi säätää moottorin tietyn magneettivuon ylläpitämiseksi ja heikon magneettisuuden ja magneettisen kyllästymisen ilmiöiden välttämiseksi. Tätä säätömenetelmää käytetään yleisesti energiansäästötaajuusmuuttajissa tuulettimissa ja pumpuissa.