Jako doświadczony dostawca trzech fazowych dysków częstotliwości zmiennej (VFD), byłem świadkiem kluczowej roli, jaką te urządzenia odgrywają we współczesnych zastosowaniach przemysłowych i komercyjnych. Zrozumienie przebiegów wyjściowych trójfazowej VFD ma kluczowe znaczenie dla każdego, kto jest zaangażowany w wybór, instalację lub konserwację tych systemów. W tym poście na blogu zagłębię się w zawiłości tych fali, ich znaczenia i sposobu, w jaki odnoszą się one do wydajności naszych produktów.
Podstawowe zasady trzech fazowych VFD
Zanim zbadamy przebiegi wyjściowe, krótko przejrzyjmy podstawowe zasady trzech fazowych VFD. VFD to urządzenie elektroniczne, które kontroluje prędkość silnika prądu przemiennego poprzez zmianę częstotliwości i napięcia dostarczonej zasilającej. Osiąga się to poprzez proces zwany konwersją mocy, który zwykle obejmuje trzy główne etapy: rektyfikacja, filtrowanie magistrali prądu stałego i inwersję.
Etap rektyfikacyjny przekształca przychodzącą moc prądu przemiennego w moc stałego. Zwykle odbywa się to za pomocą prostownika mostu diodowego, który pozwala przepływ prądu tylko w jednym kierunku. Zasilanie prądu stałego jest następnie filtrowane przez kondensator lub induktor w celu wygładzenia dowolnego tętnienia i zapewnienia stabilnego napięcia DC. Wreszcie etap inwersji przekształca moc prądu stałego z powrotem w zasilanie prądu przemiennego ze zmienną częstotliwością i napięciem. Odbywa się to przy użyciu izolowanych tranzystorów bipolarnych (IGBTS) lub innych urządzeń półprzewodników mocy.
Fali wyjściowe trójfazowego VFD
Fali wyjściowe trójfazowego VFD są zazwyczaj trzy sinusoidalne przebiegi, które są ze sobą 120 stopni poza fazą. Te fali są generowane przez stadium falownika VFD i są używane do napędzania silnika prądu przemiennego. Kształt i charakterystyka tych przebiegów może mieć znaczący wpływ na wydajność silnika i ogólnego systemu.
Sinusoidalny kształt fali
Idealny przebieg wyjściowy trójfazowej VFD jest czysty sinusoidalny przebieg. Sinusoidalny przebieg ma gładki, ciągły kształt, który bardzo przypomina naturalny przebieg mocy prądu przemiennego. Ten rodzaj przebiegu jest preferowany, ponieważ minimalizuje zniekształcenie harmoniczne, zmniejsza straty motoryczne i poprawia wydajność silnika.
W praktyce jednak trudno jest wygenerować czysty sinusoidalny kształt fali ze względu na ograniczenia urządzeń półprzewodników mocy i algorytmów kontrolnych stosowanych w VFD. W rezultacie przebieg wyjściowy VFD zwykle zawiera pewną ilość zniekształceń harmonicznych. Harmoniczne to niechciane częstotliwości, które są wielokrotnościami podstawowej częstotliwości przebiegu. Te harmoniczne mogą powodować różnorodne problemy, w tym przegrzanie silnika, zwiększone zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) i obniżoną jakość zasilania.
Modulacja szerokości impulsu (PWM) FALEFORM
Aby zmniejszyć zniekształcenie harmoniczne i poprawić jakość przebiegu wyjściowego, większość trzech fazowych VFD stosuje technikę zwaną modulacją szerokości impulsu (PWM). PWM jest metodą kontrolowania średniego napięcia przebiegu poprzez zmianę szerokości impulsów. W przebiegu PWM napięcie wyjściowe jest włączone i wyłączane z wysoką częstotliwością, zwykle w zakresie od 2 do 20 kHz. Szerokość impulsów jest regulowana w celu kontrolowania średniego napięcia przebiegu.
Za pomocą PWM VFD może wygenerować przebieg, który ściśle zbliża się do przebiegu sinusoidalnego. Przełączanie napięcia wyjściowego o wysokiej częstotliwości pomaga wygładzić kształt fali i zmniejszyć zniekształcenie harmoniczne. Jednak PWM wprowadza również nowe wyzwania, takie jak zwiększone EMI i wyższe straty przełączania w urządzeniach półprzewodników mocy.
Przebieg modulacji wektora przestrzeni (SVM)
Inną techniką, która jest powszechnie stosowana w trzech fazowych VFD, jest modulacja wektora przestrzeni (SVM). SVM jest bardziej zaawansowaną formą PWM, która wykorzystuje trójwymiarowy wektor przestrzeni do reprezentowania trójfazowych napięć wyjściowych. Korzystając z SVM, VFD może wygenerować przebieg, który ma nawet niższe zniekształcenie harmoniczne i lepszą jakość mocy niż tradycyjny przebieg PWM.
SVM działa, dzieląc trójfazową przestrzeń napięcia na wiele sektorów i wybierając odpowiednie stany przełączające IGBTS w celu wygenerowania pożądanego napięcia wyjściowego. Stany przełączające są wybierane na podstawie położenia wektora napięcia odniesienia w przestrzeni napięcia. Umożliwia to VFD generowanie przebiegu, który ściśle przestrzega wektora napięcia odniesienia i minimalizuje zniekształcenie harmoniczne.
Znaczenie przebiegów wyjściowych w trzech fazowych VFD
Fali wyjściowe trójfazowego VFD odgrywają kluczową rolę w wydajności i niezawodności silnika i ogólnego systemu. Oto niektóre z kluczowych powodów, dla których fali wyjściowe są ważne:
Wydajność motoryczna
Jakość przebiegu wyjściowego może mieć znaczący wpływ na wydajność silnika. Czysty sinusoidalny przebieg lub przebieg o niskim zniekształceniu harmonicznym może zmniejszyć straty motoryczne, poprawić wydajność i przedłużyć długość życia silnika. Z drugiej strony przebieg z wysokim zniekształceniem harmonicznym może powodować przegrzanie silnika, zwiększone wibracje i zmniejszony moc momentu obrotowego.
Jakość mocy
Fali wyjściowe trójfazowego VFD mogą również wpływać na jakość mocy układu elektrycznego. Harmoniczne generowane przez VFD mogą powodować zniekształcenie napięcia, zwiększony prąd neutralny i zakłócenia z innym urządzeniami elektrycznymi. Używając VFD o niskim fali wyjściowej harmonicznej, jakość mocy systemu można poprawić, a ryzyko problemów elektrycznych można zmniejszyć.
Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC)
Fali wyjściowe trójfazowego VFD mogą również generować interferencję elektromagnetyczną (EMI), które mogą wpływać na działanie innych urządzeń elektrycznych. Dzięki zastosowaniu VFD o niskim przebiegu wyjściowym EMI ryzyko EMI można zmniejszyć, a kompatybilność elektromagnetyczną (EMC) systemu można poprawić.
Nasze trzyfazowe produkty VFD
W naszej firmie oferujemy szeroki zakres trzech fazowych VFD, które mają na celu zaspokojenie różnorodnych potrzeb naszych klientów. Nasze VFD są dostępne w różnych ocenach zasilania, poziomach napięcia i opcjach sterowania i są odpowiednie do różnych aplikacji, w tym660V-690V VFDW1,5 kW VFD, IPompa wentylatora VFD.
Nasze VFD są wyposażone w zaawansowane algorytmy kontrolne i urządzenia półprzewodników mocy, które pozwalają nam generować wysokiej jakości przebiegi wyjściowe o niskich zniekształceniach harmonicznych. Używamy najnowocześniejszych technik PWM i SVM, aby zapewnić, że nasze VFD zapewniają płynne, wydajne i niezawodne działanie. Ponadto nasze VFD są zaprojektowane tak, aby spełniały najwyższe standardy kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) i jakości energii, zapewniając, że można je stosować w szerokim zakresie układów elektrycznych bez powodowania zakłóceń lub innych problemów.
Skontaktuj się z nami w celu zakupu i konsultacji
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o naszych trzech fazach VFD lub masz pytania dotyczące przebiegów wyjściowych lub innych technicznych aspektów naszych produktów, nie wahaj się z nami skontaktować. Nasz zespół doświadczonych inżynierów i pracowników wsparcia technicznego jest dostępny, aby zapewnić szczegółowe informacje, pomoc techniczną i dostosowane rozwiązania w celu zaspokojenia twoich konkretnych potrzeb.
Uważamy, że nasze trzyfazowe VFD oferują najlepszą kombinację wydajności, niezawodności i wartości na rynku. Niezależnie od tego, czy szukasz VFD do małej aplikacji przemysłowej, czy dużego projektu komercyjnego, mamy wiedzę specjalistyczną i produkty spełniające Twoje wymagania. Skontaktuj się z nami już dziś, aby rozpocząć dyskusję na temat twojego projektu i o tym, jak nasze VFD mogą pomóc Ci osiągnąć twoje cele.
Odniesienia
- Boldea, I. i Nasar, SA (1999). Napędy elektryczne: koncepcje, zastosowania i schematy sterowania. CRC Press.
- Krishnan, R. (2001). Napędy silnika elektrycznego: modelowanie, analiza i kontrola. Prentice Hall.
- Mohan, N., Undeland, TM i Robbins, WP (2012). Power Electronics: Converters, Applications and Design. Wiley.