Dobavitelji podporne opreme za frekvenčne pretvornike vas opozarjajo, da se z izboljšanjem tehnologije frekvenčne pretvorbe uporaba AC motorjev vse bolj širi. Uporaba regulacije hitrosti s frekvenčno pretvorbo lahko izboljša natančnost krmiljenja, učinkovitost proizvodnje in kakovost izdelkov proizvodnih strojev, kar prispeva k avtomatizaciji proizvodnega procesa. AC pogonski sistemi imajo odlično krmilno zmogljivost in znatne učinke varčevanja z energijo v številnih proizvodnih primerih.
Uporaba frekvenčnega pretvornika
Poraba električne energije elektromotorjev v naši državi predstavlja od 60 % do 70 % nacionalne proizvodnje električne energije, letna poraba električne energije ventilatorjev in vodnih črpalk pa 1/3 nacionalne porabe električne energije. Glavni razlog za to stanje je, da je tradicionalna metoda regulacije hitrosti ventilatorjev, vodnih črpalk in druge opreme prilagajanje dovoda zraka in vode z nastavitvijo odprtine vhodnih ali izhodnih pregrad in ventilov. Vhodna moč je velika in pri procesu prestrezanja pregrad in ventilov se porabi velika količina energije.
Ker večina ventilatorjev in vodnih črpalk deluje na ravnih obremenitvah z navorom, sta moč gredi in hitrost v kubičnem razmerju. Zato se z zmanjšanjem hitrosti ventilatorjev in vodnih črpalk močno zmanjša tudi poraba energije. Zato obstaja velik potencial za varčevanje z energijo. Najučinkovitejši ukrep za varčevanje z energijo je uporaba frekvenčnega pretvornika za regulacijo pretoka. Uporaba frekvenčnih pretvornikov ima stopnjo prihranka energije od 20 % do 50 %, koristi pa so znatne.
Mnogi stroji potrebujejo elektromotorje, da lahko prilagajajo hitrost zaradi procesnih zahtev. V preteklosti se je zaradi težav pri regulaciji hitrosti AC elektromotorjev in visokih zahtev glede delovanja regulacije hitrosti uporabljala DC regulacija hitrosti. Vendar pa imajo DC elektromotorji kompleksne strukture, velike prostornine in težko vzdrževanje pozimi. Zato z zrelostjo tehnologije regulacije hitrosti s spremenljivo frekvenco AC regulacija hitrosti postopoma nadomešča DC regulacijo hitrosti, kar pogosto zahteva kvantitativno in neposredno krmiljenje navora za izpolnjevanje različnih procesnih zahtev.
Z uporabo frekvenčnega pretvornika za pogon elektromotorja je zagonski tok majhen, kar omogoča mehak zagon in brezstopenjsko regulacijo hitrosti. To olajša nadzor pospeševanja in zaviranja, kar omogoča motorju doseganje visoke zmogljivosti in znatno varčevanje z energijo. Zato se frekvenčni pretvorniki vse pogosteje uporabljajo v industrijski proizvodnji in vsakdanjem življenju.
Obstoječe težave in protiukrepi
Z razširitvijo področja uporabe frekvenčnih pretvornikov se med delovanjem pojavlja vse več težav, ki se kažejo predvsem kot višji harmoniki, hrup in vibracije, prilagajanje obremenitve, segrevanje in druge težave. Ta članek analizira zgoraj navedene težave in predlaga ustrezne ukrepe.
Glavno vezje univerzalnega frekvenčnega pretvornika je običajno sestavljeno iz treh delov: usmerjanja, inverzije in filtriranja. Usmerjevalni del je trifazni mostični nekontrolirani usmernik, srednji filtrirni del uporablja velik kondenzator kot filter, inverterski del pa je tripolni mostični inverter IGBT z vhodno PWM valovno obliko. Izhodna napetost poleg osnovnega vala vsebuje še druge harmonike, nižji harmoniki pa običajno bolj vplivajo na obremenitev motorja, kar povzroča valovanje navora. Višji harmoniki pa povečajo uhajalni tok izhodnega kabla frekvenčnega pretvornika, kar povzroči nezadostno izhodno moč motorja. Zato je treba tako višje kot nižje harmonike, ki jih oddaja frekvenčni pretvornik, zatreti. Za zatiranje harmonikov se lahko uporabijo naslednje metode.
1. Povečajte napajanje frekvenčnega pretvornika
Notranja impedanca napajalne naprave lahko običajno deluje kot blažilec jalove moči kondenzatorja za filtriranje enosmernega toka frekvenčnega pretvornika. Večja kot je notranja impedanca, nižja je vsebnost harmonikov. Ta notranja impedanca je kratkostična impedanca transformatorja. Zato je pri izbiri napajanja frekvenčnega pretvornika najbolje izbrati transformator z visoko kratkostično impedanco.
2. Namestite reaktor
Med vhodne in izhodne priključke frekvenčnega pretvornika priključite ustrezne dušilke ali namestite harmonske filtre zaporedno. Filter je sestavljen iz LC-tipa, ki absorbira harmonike in poveča impedanco napajanja ali bremena, da doseže namen dušenja.
3. Več operacij z uporabo transformatorjev
Univerzalni frekvenčni pretvornik je šestimpulzni usmernik, ki ustvarja velike harmonike. Če se uporabi večfazno delovanje transformatorjev z razliko faznega kota 30° med seboj, lahko kombinacija transformatorjev Y - △ in △ - △ tvori 12-impulzni učinek, ki lahko zmanjša tokove nižjih harmonikov in učinkovito zatre harmonike.
4. Nastavite namenske harmonike
Nastavite namenski filter za zaznavanje frekvenčnega pretvornika in faze ter ustvarite tok z enako amplitudo in nasprotno fazo kot harmonični tok, ki se nato prenese v frekvenčni pretvornik, da učinkovito absorbira harmonični tok.