ซัพพลายเออร์อุปกรณ์สนับสนุนตัวแปลงความถี่ขอย้ำว่า ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการแปลงความถี่ การใช้งานมอเตอร์ AC จึงแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ การใช้ระบบควบคุมความเร็วการแปลงความถี่สามารถปรับปรุงความแม่นยำในการควบคุม ประสิทธิภาพการผลิต และคุณภาพของเครื่องจักรการผลิต ซึ่งเอื้อต่อการผลิตแบบอัตโนมัติ ระบบขับเคลื่อน AC มีประสิทธิภาพการควบคุมที่ยอดเยี่ยมและประหยัดพลังงานอย่างมากในกระบวนการผลิตหลายรูปแบบ
การประยุกต์ใช้ตัวแปลงความถี่
ปริมาณการใช้ไฟฟ้าของมอเตอร์ไฟฟ้าในประเทศของเราคิดเป็น 60-70% ของปริมาณการผลิตไฟฟ้าของประเทศ และปริมาณการใช้ไฟฟ้าต่อปีของพัดลมและปั๊มน้ำคิดเป็น 1 ใน 3 ของปริมาณการใช้ไฟฟ้าของประเทศ สาเหตุหลักของสถานการณ์นี้คือวิธีการควบคุมความเร็วแบบดั้งเดิมสำหรับพัดลม ปั๊มน้ำ และอุปกรณ์อื่นๆ คือการปรับปริมาณอากาศและน้ำโดยการปรับช่องเปิดของแผ่นกั้นและวาล์วทางเข้าหรือทางออก กำลังไฟเข้ามีปริมาณมาก และต้องใช้พลังงานจำนวนมากในกระบวนการสกัดกั้นแผ่นกั้นและวาล์ว
เนื่องจากพัดลมและปั๊มน้ำส่วนใหญ่มีแรงบิดคงที่ กำลังของเพลาและความเร็วรอบจึงมีความสัมพันธ์แบบลูกบาศก์ ดังนั้น เมื่อความเร็วของพัดลมและปั๊มน้ำลดลง การใช้พลังงานก็จะลดลงอย่างมากเช่นกัน จึงมีศักยภาพในการประหยัดพลังงานอย่างมาก มาตรการประหยัดพลังงานที่มีประสิทธิภาพที่สุดคือการใช้ตัวแปลงความถี่เพื่อควบคุมอัตราการไหล การใช้งานตัวแปลงความถี่มีอัตราการประหยัดพลังงาน 20% ถึง 50% และมีประโยชน์อย่างมาก
เครื่องจักรจำนวนมากจำเป็นต้องใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อปรับความเร็วตามความต้องการของกระบวนการ ในอดีต เนื่องจากความยากลำบากในการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับและความต้องการประสิทธิภาพการควบคุมความเร็วที่สูง จึงมีการใช้การควบคุมความเร็วแบบกระแสตรง อย่างไรก็ตาม มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงมีโครงสร้างที่ซับซ้อน ปริมาณมาก และการบำรุงรักษาที่ยากในฤดูหนาว ดังนั้น เมื่อเทคโนโลยีการควบคุมความเร็วแบบความถี่แปรผันได้รับการพัฒนา การควบคุมความเร็วแบบกระแสสลับจึงค่อยๆ เข้ามาแทนที่การควบคุมความเร็วแบบกระแสตรง ซึ่งมักต้องใช้การควบคุมแรงบิดทั้งเชิงปริมาณและโดยตรงเพื่อตอบสนองความต้องการต่างๆ ของกระบวนการ
การใช้ตัวแปลงความถี่ในการขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้าทำให้กระแสสตาร์ทต่ำ ช่วยให้สตาร์ทได้อย่างนุ่มนวลและควบคุมความเร็วได้อย่างไม่มีขั้นตอน ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมการเร่งและลดความเร็วได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มอเตอร์มีประสิทธิภาพสูงและประหยัดพลังงานได้อย่างมาก ด้วยเหตุนี้ ตัวแปลงความถี่จึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายมากขึ้นในอุตสาหกรรมการผลิตและในชีวิตประจำวัน
ปัญหาและมาตรการแก้ไขที่มีอยู่
ด้วยการขยายขอบเขตการใช้งานของตัวแปลงความถี่ ปัญหาต่างๆ ที่เกิดขึ้นระหว่างการใช้งานจึงเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ โดยส่วนใหญ่มักเกิดจากฮาร์มอนิกอันดับสูง สัญญาณรบกวนและการสั่นสะเทือน การจับคู่โหลด ความร้อน และปัญหาอื่นๆ บทความนี้จะวิเคราะห์ปัญหาข้างต้นและเสนอแนวทางแก้ไขที่เกี่ยวข้อง
รูปแบบวงจรหลักของตัวแปลงความถี่สากลโดยทั่วไปประกอบด้วยสามส่วน ได้แก่ วงจรเรียงกระแส วงจรอินเวอร์ชัน และวงจรกรอง วงจรเรียงกระแสเป็นวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์สามเฟสที่ไม่มีการควบคุม ส่วนวงจรกรองกลางใช้ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่เป็นตัวกรอง และส่วนอินเวอร์เตอร์เป็นวงจรอินเวอร์เตอร์แบบบริดจ์สามเทอม IGBT พร้อมอินพุตรูปคลื่น PWM แรงดันเอาต์พุตมีฮาร์มอนิกอื่นนอกเหนือจากคลื่นพื้นฐาน และฮาร์มอนิกอันดับต่ำมักจะส่งผลกระทบต่อโหลดของมอเตอร์มากกว่า ทำให้เกิดริปเปิลแรงบิด และฮาร์มอนิกอันดับสูงจะเพิ่มกระแสรั่วไหลของสายเอาต์พุตของตัวแปลงความถี่ ส่งผลให้มอเตอร์มีกำลังขับไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงต้องควบคุมเอาต์พุตฮาร์มอนิกทั้งอันดับสูงและอันดับต่ำของตัวแปลงความถี่ วิธีการต่อไปนี้สามารถใช้เพื่อควบคุมฮาร์มอนิกได้
1. เพิ่มแหล่งจ่ายไฟของตัวแปลงความถี่
โดยทั่วไปแล้ว อิมพีแดนซ์ภายในของอุปกรณ์จ่ายไฟสามารถทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์สำหรับกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟของตัวเก็บประจุกรองกระแสตรงของตัวแปลงความถี่ ยิ่งอิมพีแดนซ์ภายในมีค่ามาก ปริมาณฮาร์มอนิกก็จะยิ่งต่ำลง อิมพีแดนซ์ภายในนี้คืออิมพีแดนซ์ลัดวงจรของหม้อแปลงไฟฟ้า ดังนั้น เมื่อเลือกแหล่งจ่ายไฟของตัวแปลงความถี่ ควรเลือกหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีค่าอิมพีแดนซ์ลัดวงจรสูง
2. ติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์
เชื่อมต่อเครื่องปฏิกรณ์ที่เหมาะสมหรือติดตั้งตัวกรองฮาร์มอนิกแบบอนุกรมระหว่างขั้วอินพุตและเอาต์พุตของตัวแปลงความถี่ ตัวกรองนี้ประกอบด้วยชนิด LC ซึ่งดูดซับฮาร์มอนิกและเพิ่มอิมพีแดนซ์ของแหล่งจ่ายไฟหรือโหลดเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการระงับสัญญาณ
3. การดำเนินการหลายอย่างโดยใช้หม้อแปลง
ตัวแปลงความถี่สากลคือวงจรเรียงกระแสแบบ 6 พัลส์ ซึ่งสร้างฮาร์มอนิกขนาดใหญ่ หากใช้หม้อแปลงแบบหลายเฟส โดยมีความต่างของมุมเฟสระหว่างกัน 30° การรวมกันของหม้อแปลง Y - △ และ △ - △ สามารถสร้างเอฟเฟกต์ 12 พัลส์ ซึ่งสามารถลดกระแสฮาร์มอนิกอันดับต่ำและยับยั้งฮาร์มอนิกได้อย่างมีประสิทธิภาพ
4. ตั้งค่าฮาร์โมนิกส์เฉพาะ
ตั้งค่าตัวกรองเฉพาะเพื่อตรวจจับตัวแปลงความถี่และเฟส และสร้างกระแสที่มีแอมพลิจูดและเฟสตรงข้ามกับกระแสฮาร์มอนิก ซึ่งส่งผ่านไปยังตัวแปลงความถี่เพื่อดูดซับกระแสฮาร์มอนิกได้อย่างมีประสิทธิภาพ