Dobavitelji naprav za povratno zanko z inverterji vas opominjajo, da so ljudje z nenehnim razvojem znanosti in tehnologije namenili več pozornosti varčevanju z električno energijo. Šibke povezave tradicionalnih enosmernih pogonov postopoma kažejo znake, da ne izpolnjujejo zahtev časa. Komutator omejuje vzdrževanje in uporabo enosmernih motorjev. Zato so ljudje začeli preučevati uporabo tehnologije regulacije hitrosti izmeničnega toka in šele v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je hiter razvoj elektronske tehnologije, zlasti krmilne tehnologije in mikroelektronske tehnologije, postopoma nadomestil regulacijo hitrosti enosmernega toka z regulacijo hitrosti izmeničnega toka. Posledično so se rodili frekvenčni pretvorniki.
1. Glede frekvenčnega pretvornika
Prvotna funkcija frekvenčnih pretvornikov je bila regulacija hitrosti, vendar se z razvojem tehnologije trenutna uporaba frekvenčnih pretvornikov na Kitajskem osredotoča predvsem na varčevanje z energijo, s poudarkom na vlogi varčevanja z energijo na področju elektrotehnike. V naši državi primanjkuje energije, zaradi tehnoloških težav pa stopnja izkoriščenosti energije ni visoka. Elektrika je izjemno redka, še posebej kot čisti vir energije. Pri ogromni porabi električne energije predstavlja energija v varčnem stanju le majhen del celotne porabe energije. Vendar pa je na Kitajskem ogromno število motorjev s potencialom varčevanja z energijo, zato imajo varčne aplikacije široke možnosti in so zelo potreben trend, ki do neke mere spodbuja tudi razvoj tehnologije spremenljive frekvence.
2. Glede harmonikov
Frekvenčni valovi so največja težava med delovanjem frekvenčnih pretvornikov. Razvoj elektronske tehnologije je omogočil, da splošni frekvenčni pretvorniki dosežejo funkcije filtriranja z razumno zasnovo programske in strojne opreme. Po obdelavi lahko učinkovito preprečijo in filtrirajo veliko večino višjih harmonikov, s čimer zagotovijo, da električni izdelki ustrezajo elektromagnetni združljivosti - EMC. Vendar pa je elektronska oprema, instrumenti itd. nekaterih podjetij relativno starajoča se, zato so še posebej občutljivi na določene višje harmonike in ne morejo pravilno delovati, če se uporabljajo s frekvenčnimi pretvorniki. Glavni razlog za to stanje je, da nelinearne komponente usmerniških in razsmerniških delov frekvenčnega pretvornika povzročajo spremembe v napajanju, kar vodi do harmonskih motenj in vpliva na učinek pretvorbe frekvence. Glavna rešitev je uporaba oklopljenih kablov za izhod, enostranska ozemljitev pa lahko učinkovito prepreči motnje. Dodajanje filtrov na vhodne in izhodne dele lahko znatno zmanjša amplitudo nižjih harmonikov in doseže učinke varčevanja z energijo s filtriranjem harmonikov. Za nadzor signalov, zlasti za analogne signale, se za enostransko ozemljitev običajno uporabljajo oklopljene žice z zasukanim parom, ki lahko učinkovito preprečijo zunanje motnje. Metoda krmiljenja SPWM, ki se trenutno uporablja v frekvenčnih pretvornikih, ima pozitiven učinek na regulacijo harmonskih komponent in nadzor faktorjev popačenja. Zato ima sposobnost PWM frekvenčnih pretvornikov, da bi preprečili harmonske motnje, v primerjavi s frekvenčnimi pretvorniki s SPWM krmiljenjem znatno vrzel.
3. Uporaba frekvenčnih pretvornikov v industrijski proizvodnji
3.1 Uporaba frekvenčnega pretvornika v industrijskih strojih in opremi za obremenitve črpalk
Razlog, zakaj se frekvenčni pretvorniki lahko široko uporabljajo pri obremenitvah črpalk industrijskih strojev in opreme, je njihova zmogljiva tehnologija regulacije hitrosti, ki uporablja frekvenco statorja motorja za ustrezno spreminjanje hitrosti motorja, kar na koncu spremeni delovne pogoje obremenitev črpalk in naredi originalno opremo bolj sposobno izpolnjevati proizvodne zahteve. Če pride do znatne spremembe obremenitve mehanske opreme in črpalk v industrijski proizvodnji, lahko uporaba tehnologije frekvenčnih pretvornikov za nadzor izhoda frekvenčnega pretvornika omogoči, da obremenitev črpalke ustreza pogojem proizvodnega procesa, doseže najboljši učinek varčevanja z energijo, izboljša raven proizvodnje, pospeši proces industrijske avtomatizacije, podaljša življenjsko dobo opreme, izboljša kakovost izdelkov, poveča učinkovitost proizvodnje in omogoči podjetjem večje ekonomske koristi.
3.2 Uporaba frekvenčnega pretvornika pri obremenitvi ventilatorjev industrijskih proizvodnih strojev
Ventilatorji se v industrijski proizvodnji v osnovi uporabljajo v hladilnih sistemih, kotlovskih sistemih, sušilnih sistemih in izpušnih sistemih. V proizvodnem procesu bomo nadzorovali dejavnike, kot sta količina zraka in temperatura, ki vplivajo na proizvodnjo, da bi dosegli dobre pogoje za proizvodno tehnologijo in delovne pogoje. V prejšnjem postopku krmiljenja se je pogosto uporabljala metoda prilagajanja stopnje odpiranja in zapiranja izpusta zraka in pregrade. Slabost uporabe te metode krmiljenja je, da ventilator ne glede na proizvodni proces in delovne pogoje vedno deluje s konstantno hitrostjo, kar ne more natančno izpolniti pogojev proizvodnega procesa in obratovalnih pogojev, kar porablja energijo ter opremo in materiale, zmanjšuje dobiček iz proizvodnje in skrajšuje življenjsko dobo opreme. Na primer, tovarne kemičnih vlaken, jeklarne, cementarne itd. uporabljajo ventilatorje. Če za spreminjanje količine zraka uporabimo prilagajanje izpusta zraka, bo motor vedno deloval s polno obremenitvijo, vendar bo odprtje zračne lopute le med 50 % in 80 %, kar bi bilo potratno vedenje. Tehnologija frekvenčnega pretvornika se uporablja pri obremenitvi ventilatorja, njena brezstopenjska regulacija hitrosti pa lahko razširi območje hitrosti ventilatorja, ga naredi zanesljivejšega, enostavnejšega za načrtovanje in doseže visoke pogoje za proizvodne procese in delovne pogoje.
3.3 Uporaba frekvenčnih pretvornikov pri varčevanju z energijo in zmanjševanju porabe
Na mestih, kjer je obremenitev motorja običajno konstantna, kot so tekstilne tovarne in jeklarne, motor običajno deluje z določeno močjo, zato je zmogljivost frekvenčnega pretvornika težko nadomestiti z drugo opremo, kot so gladko pospeševanje in zaviranje, natančen nadzor navora in dobra delovna stabilnost, zato ga je mogoče dobro izkoristiti. V takšnih tovarnah frekvenčni pretvorniki ne le ne varčujejo z energijo, ampak zaradi visokih stroškov in porabe energije celoten sistem postane dražji in porabi več energije. Nasprotno pa v aplikacijah, kot so ventilatorji in črpalke, postanejo lastnosti varčevanja z energijo in zmanjševanja porabe zelo izrazite. V teh aplikacijah se trenutna obremenitev pogosto spreminja. Če se vzporedno uporablja več motorjev, se bodo stroški opreme zagotovo povečali. Če se uporabi prejšnja metoda regulacije hitrosti, to tudi ne prispeva k doseganju cilja avtomatizacije proizvodnje. V tem primeru so nekateri proizvajalci za to aplikacijo izdelali specializirane frekvenčne pretvornike. Ta vrsta frekvenčnega pretvornika nima lastnosti visoko natančne regulacije hitrosti in nadzora navora, zato so tudi njegovi proizvodni stroški zelo nizki.
4. Izbira frekvenčnega pretvornika
Zaradi razvoja tehnologije frekvenčne pretvorbe je na trgu trenutno veliko blagovnih znamk in podatkov o frekvenčnih pretvornikih. Glavne metode krmiljenja vključujejo: metodo krmiljenja s ploščatim tlakom, tj. tehnologijo U/F=K; metodo vektorskega krmiljenja, znano tudi kot tehnologija VECTOR; tehnologijo neposrednega krmiljenja navora (DTC) itd. Podjetja lahko izberejo frekvenčne pretvornike glede na svoje dejansko stanje, da izpolnijo zahteve glede krmiljenja različne opreme, zlasti pri uporabi frekvenčnih pretvornikov v mehanski opremi s spremenljivimi obremenitvami navora, kar lahko doseže boljše učinke varčevanja z energijo. Kar zadeva izbiro zmogljivosti frekvenčnih pretvornikov, jo je treba znanstveno izbrati na podlagi dejanskega toka obremenitve. Izberete lahko tudi frekvenčni pretvornik z vgrajenim PID-om za krmiljenje konfiguracije glede na dejanske potrebe. Trenutno imajo številni frekvenčni pretvorniki na trgu vodilne vmesnike, v proizvodnem procesu pa frekvenčni pretvorniki delujejo kot vozlišče omrežja za povezavo z drugimi komunikacijskimi napravami, kar lahko učinkovito izboljša učinkovitost in doseže varčevanje z energijo ter spodbuja pozitiven trend večje natančnosti in inteligence krmiljenja. Tehnologija Fieldbus je trenutno napredna tehnologija avtomatizacije, ki združuje tehnologijo računalniškega krmiljenja, komunikacijsko tehnologijo in tehnologijo principa avtomatskega krmiljenja. Zato lahko doseže večfunkcijski prenos več signalnih parametrov po paru žic in napaja več naprav, kar ne le prihrani elektriko, temveč tudi prihrani stroške.
Energijsko varčne lastnosti frekvenčnih pretvornikov so pritegnile široko pozornost družbe in se uporabljajo na različnih področjih. Frekvenčni pretvorniki se uporabljajo predvsem za regulacijo hitrosti AC motorjev in so trenutno najbolj idealna in obetavna rešitev za regulacijo hitrosti na področju uporabe. Še pomembneje je, da imajo frekvenčni pretvorniki učinke varčevanja z energijo, varčevanje z energijo pa je vprašanje, ki ga je treba resno obravnavati pri industrijskem razvoju in porabi energije ter je nujno zagotovilo za doseganje trajnostnega razvoja podjetij. Zaradi učinka varčevanja z energijo in tehnologije regulacije hitrosti so frekvenčni pretvorniki postali priljubljena oprema za avtomatizacijo in se zato hitro razvijajo in uporabljajo. Prihodnost frekvenčnih pretvornikov je zelo obetavna in se lahko uporabljajo na širšem področju, kar bo imelo večjo vlogo pri zmanjševanju porabe energije in povečanju učinkovitosti podjetij. Uporaba frekvenčnih pretvornikov ima zelo široke razvojne možnosti.