周波数変換装置関連機器のサプライヤーは、周波数変換技術の向上に伴い、交流モーターの応用範囲がますます広がっていることを改めて認識しています。周波数変換による速度制御は、生産機械の制御精度、生産効率、製品品質の向上に役立ち、生産プロセスの自動化に貢献します。交流駆動システムは優れた制御性能を備え、多くの生産現場において大幅な省エネ効果を発揮します。
周波数変換器の応用
我が国の電動機の電力消費量は、全国の発電量の60％から70％を占めており、ファンとウォーターポンプの年間電力消費量は全国の電力消費量の1/3を占めています。このような状況の主な原因は、ファン、ウォーターポンプなどの機器の従来の速度制御方法が、入口または出口のバッフルとバルブの開度を調整して空気と水の供給量を調整することであるためです。入力電力が大きく、バッフルとバルブの遮断プロセスで大量のエネルギーが消費されます。
Due to the fact that most fans and water pumps are flat torque loads, the shaft power and speed have a cubic relationship. Therefore, when the speed of fans and water pumps decreases, the power consumption also greatly decreases. Therefore, there is great potential for energy conservation. The most effective energy-saving measure is to use a frequency converter to regulate the flow rate. The application of frequency converters has a power saving rate of 20% to 50%, and the benefits are significant.
Many machines require electric motors to be able to adjust speed due to process requirements. In the past, due to the difficulty in regulating the speed of AC electric motors and the high requirements for speed regulation performance, DC speed regulation was used. However, DC electric motors have complex structures, large volumes, and difficult maintenance in winter. Therefore, with the maturity of variable frequency speed regulation technology, AC speed regulation is gradually replacing DC speed regulation, often requiring quantitative and direct torque control to meet various process requirements.
By using a frequency converter to drive an electric motor, the starting current is small, allowing for soft starting and stepless speed regulation. This facilitates acceleration and deceleration control, enabling the motor to achieve high performance and significantly save energy. Therefore, frequency converters have been increasingly widely used in industrial production and daily life.
Existing problems and countermeasures
With the expansion of the application scope of frequency converters, there are more and more problems that occur during operation, mainly manifested as high-order harmonics, noise and vibration, load matching, heating and other issues. This article analyzes the above issues and proposes corresponding measures.
The main circuit form of a universal frequency converter generally consists of three parts: rectification, inversion, and filtering. The rectification part is a three-phase bridge uncontrolled rectifier, the middle filtering part uses a large capacitor as the filter, and the inverter part is an IGBT three term bridge inverter with PWM waveform input. The output voltage contains harmonics other than the fundamental wave, and lower order harmonics usually have a greater impact on the motor load, causing torque ripple; And higher harmonics increase the leakage current of the output cable of the frequency converter, resulting in insufficient output of the motor. Therefore, both high and low order harmonics output by the frequency converter must be suppressed. The following methods can be used to suppress harmonics.
1. Increase the power supply of the frequency converter
電源装置の内部インピーダンスは、通常、周波数変換器の直流フィルタコンデンサの無効電力のバッファとして機能します。内部インピーダンスが大きいほど、高調波含有量は低くなります。この内部インピーダンスは、変圧器の短絡インピーダンスです。したがって、周波数変換器用電源を選択する際には、短絡インピーダンスの高い変圧器を選択するのが最適です。
2. リアクターを設置する
周波数変換器の入力端子と出力端子の間に、適切なリアクトルを接続するか、高調波フィルタを直列に接続します。フィルタはLC型で構成され、高調波を吸収し、電源または負荷のインピーダンスを高めることで抑制目的を達成します。
3. トランスフォーマーを使った多重操作
汎用周波数変換器は6パルス整流器であり、大きな高調波を生成します。変圧器を多相運転し、位相角差を30°にすると、Y-△変圧器と△-△変圧器を組み合わせることで12パルス効果が得られ、低次高調波電流を低減し、高調波を効果的に抑制できます。
4. 専用の倍音を設定する
周波数変換器と位相を検出するための専用フィルタを設置し、高調波電流と同じ振幅と逆位相の電流を生成し、これを周波数変換器に流すことで高調波電流を効果的に吸収します。