ABB의 ACS800-87LC 주파수 변환기의 원리를 아는 사람은 누구입니까?

주파수 변환기의 기본 원리는 같습니다

주파수 변환기의 원리

1. 모터의 회전 속도를 자유롭게 변경하는 방법은 무엇입니까? ?

(1) r/min 모터 속도 단위: 분당 회전수(rpm으로도 표시됨), 예: 4극 모터 60Hz 1800r/min, 4극 모터 50Hz 1500r/min, 모터 속도는 주파수에 비례합니다.

(참고: 기사에서 언급한 모터는 유도 AC 모터이며, 산업계에서 사용되는 대부분의 모터는 이러한 모터입니다. 유도 AC 모터(이하 모터라고 함)의 회전 속도 ) 대략 모터에 따라 달라집니다. 극수와 주파수는 )

모터의 극수는 고정되어 있으며, 극수는 불연속적인 값으로 2의 배수입니다. 또한, 주파수는 모터 전원의 전기적 신호이므로 이 값을 모터 외부에서 조정하여 모터에 공급함으로써 모터의 속도를 자유롭게 제어할 수 있다. n=60f/p, 여기서 n은 동기 속도, f는 전력 주파수, p는 모터 극 수입니다. 주파수와 전압을 변경하는 것이 최적의 모터 제어 방법입니다. 주파수를 변경하면 모터가 타버릴 것입니다. 특히 주파수가 줄어들면 이 문제는 더욱 두드러집니다. 모터의 소손을 방지하기 위해 인버터는 주파수를 변경하면서 전압을 변경해야 합니다. 예를 들어 모터 속도를 절반으로 줄이려면 인버터의 출력 주파수를 60Hz에서 30Hz로 변경하고 출력 전압을 변경해야 합니다. 인버터의 전압을 200V에서 약 100V로 변경해야 합니다.

2. 기본 개념

(1) VVVF 가변 전압 및 가변 주파수(가변 전압 및 가변 주파수)

(2) CVCF 정전압 및 정주파수 )

여러 나라에서 사용하는 AC 전원의 전압과 주파수는 일반적으로 200V/60Hz(50Hz) 또는 100V/60Hz(50Hz)입니다. 인버터는 산업용 주파수 전력을 다양한 주파수의 AC 전력으로 변환하여 모터의 가변 속도 작동을 달성하는 장치입니다. 먼저 3상 또는 단상 교류를 직류(DC)로 변환한 다음 직류를 변환합니다. 전류(DC)를 3상 또는 단상 교류(AC)로 변환합니다. 제어 회로는 주 회로의 제어를 완료하고, 정류 회로는 교류를 직류로 변환하고, DC 중간 회로는 정류 회로의 출력을 평활화하고 필터링하며, 인버터 회로는 직류를 교류로 반전시킵니다. 벡터 제어 인버터와 같이 많은 계산이 필요한 인버터의 경우 토크 계산을 위한 CPU와 일부 해당 회로가 필요한 경우가 있습니다.

주파수 변환기는 산업 분야뿐만 아니라 모터(예: 에어컨 등), 형광등 및 기타 제품과 같은 가전 제품에도 널리 사용됩니다. 모터 제어에 사용되는 주파수 변환기는 전압과 주파수를 모두 변경할 수 있습니다. 그러나 형광등용 인버터는 주로 전원의 주파수를 조정하는데 사용됩니다. 또한 주파수 변환기는 역전압, 주파수 변동 및 순간 정전을 억제하기 위해 컴퓨터 전원 공급 장치에 전원을 공급하는 데에도 사용됩니다.

3. 주파수 변환기의 분류

주 회로의 작동 모드에 따라 전압형 주파수 변환기와 전류형 주파수 변환기로 나눌 수 있습니다. >

스위칭 모드에 따라 PAM 제어형, PWM 제어형, 높은 캐리어 주파수 PWM 제어형으로 구분됩니다.

작동 원리에 따라 V/f 제어로 구분됩니다.

목적에 따라 일반형, 고성능 특수형, 고주파형, 단상 인버터, 3상 인버터로 구분됩니다.

4. 주파수 변환기에서 일반적으로 사용되는 제어 방법

(1) AC 주파수 변환기의 비지능형 제어 방법에는 V/f 조정 제어, 슬립 주파수 제어, 벡터 제어, 및 직접 전송 순간 제어 등

V/f 제어는 속도 조절을 위해 전원 주파수를 변경하면서 이상적인 토크-속도 특성을 얻기 위한 것이지만, 범용 인버터에서는 기본적으로 모터의 자속이 변하지 않도록 하는 것도 필요합니다. 이 제어 방법을 사용하십시오. V/f 제어 인버터는 구조가 간단하지만 개방 루프 제어를 사용하므로 제어 성능이 높지 않습니다. 저주파에서는 저주파 토크 특성을 변경하기 위해 토크 보상을 수행해야 합니다.

슬립 주파수 제어는 토크를 직접 제어하는 ​​일종의 제어이며, V/f 제어를 기반으로 실제 속도에 해당하는 전원 주파수에 따라 원하는 토크에 따라 주파수 변환기를 조정합니다. 비동기 모터는 모터가 해당 출력 토크를 갖도록 할 수 있습니다. 이 제어 방법은 제어 시스템에 속도 센서를 설치해야 하며, 주파수와 전류를 제어하기 위해 전류 피드백이 추가되는 경우도 있습니다. 이는 주파수 변환기의 안정성을 높이고 빠른 속도를 처리할 수 있는 폐쇄 루프 제어입니다. 가속 및 감속 부하 변화에 대한 응답 특성이 좋습니다.

벡터 제어는 벡터 좌표 회로를 통해 모터 고정자 전류의 크기와 위상을 제어하여 모터 여자 전류와 토크 전류를 각각 제어함으로써 모터 토크 제어 목적을 달성하는 것입니다. 각 벡터의 동작 순서와 시간, 제로 벡터의 동작 시간을 제어함으로써 다양한 PWM 파동을 형성하여 다양한 제어 목적을 달성할 수 있습니다. 예를 들어, 스위칭 손실을 줄이기 위해 최소 스위칭 횟수의 PWM 파동을 형성합니다. 현재 주파수 변환기에서 실제로 사용되는 벡터 제어 방식에는 슬립 주파수 제어를 기반으로 한 벡터 제어 방식과 속도 센서를 사용하지 않는 벡터 제어 방식이 주로 사용된다.

슬립 주파수 기반 벡터 제어 방식과 슬립 주파수 기반 제어 방식의 안정 특성은 일관되지만, 슬립 주파수 기반 벡터 제어 방식 역시 모터 고정자 전류의 위상을 다음과 같이 제어해야 합니다. 좌표 변환은 토크 전류 전환 프로세스의 변동을 제거하기 위해 특정 조건을 충족하도록 합니다. 따라서 슬립 주파수를 기반으로 한 벡터 제어 방식은 슬립 주파수 제어 방식에 비해 출력 특성을 크게 향상시킬 수 있다. 그러나 이 제어 방식은 폐루프(Closed-Loop) 제어 방식으로 모터에 속도 센서를 장착해야 하므로 적용 범위가 제한된다.

속도 센서리스 벡터 제어는 좌표 변환 처리를 통해 여자 전류와 토크 전류를 각각 제어한 후 모터 고정자 권선의 전압과 전류를 제어하여 속도를 파악하여 여자 전류와 토크 전류를 제어하는 ​​방식입니다. . 목적. 이 제어 방식은 속도 범위가 넓고 시동 토크가 크며 작동이 안정적이고 작동이 간편합니다. 그러나 계산이 복잡하고 일반적으로 계산을 수행하려면 특수 프로세서가 필요하므로 실시간 성능이 이상적이지 않습니다. 제어 정확도는 계산 정확도에 영향을 받습니다.

직접 토크 제어는 공간 벡터 좌표의 개념을 이용하여 고정자 좌표계에서 AC 모터의 수학적 모델을 분석하고 모터의 자속과 토크를 제어하며 고정자를 감지하여 고정자 자속을 관찰합니다. 저항 벡터 제어 등 복잡한 변환 계산을 생략하는 것이 목적이며 시스템이 직관적이고 간결하며 벡터 제어 방식에 비해 계산 속도와 정확도가 향상됩니다. 개방 루프 상태에서도 정격 토크의 100%를 출력할 수 있으며 여러 드라이브에 대한 로드 밸런싱 기능이 있습니다.

(2) 지능형 제어 방법에는 주로 신경망 제어, 퍼지 제어, 전문가 시스템, 학습 제어 등이 포함됩니다.

신경망 제어 방법은 주파수 변환기의 제어에 사용되며 일반적으로 비교적 복잡한 시스템 제어를 위해 현재 시스템 모델에 대해 알려진 바가 거의 없으므로 신경망은 기능을 완성해야 합니다. 시스템 식별뿐만 아니라 제어권도 갖습니다. 또한 신경망 제어 방식은 여러 대의 인버터를 동시에 제어할 수 있어 여러 대의 인버터를 캐스케이드 연결할 때 제어에 더 적합하다. 그러나 신경망의 레이어가 너무 많거나 알고리즘이 너무 복잡하면 특정 애플리케이션에서 많은 실질적인 어려움을 겪게 됩니다.

퍼지 제어 알고리즘은 인버터의 전압과 주파수를 제어하여 모터의 속도 증가 시간을 제어하여 너무 빠른 속도 증가가 모터의 서비스 수명에 미치는 영향을 방지하는 데 사용됩니다. 너무 느린 속도 증가가 작업 효율성에 미치는 영향. 퍼지 제어의 핵심은 담화 영역, 소속 정도, 퍼지 수준의 구분에 있습니다. 이 제어 방법은 특히 다중 입력 및 단일 출력 제어 시스템에 적합합니다.

전문가 시스템은 소위 '전문가'의 경험을 제어에 활용하는 제어 방식으로, 일반적으로 전문가 시스템에는 특정 전문가 정보를 저장하는 전문가 라이브러리가 구축되어 있다. 추론 메커니즘 알려진 정보를 기반으로 이상적인 제어 결과를 찾기 위해. 전문가 데이터베이스와 추론 메커니즘의 설계는 특히 중요하며 전문가 시스템 제어의 품질과 관련이 있습니다. 애플리케이션 전문가 시스템은 주파수 변환기의 전압과 전류를 모두 제어할 수 있습니다.

학습 제어는 주로 반복 입력에 사용되며 일반 PWM 신호(예: 중앙 변조 PWM)가 이 조건을 충족하므로 학습 제어는 주파수 변환기의 제어에도 사용할 수 있습니다.

학습 제어는 시스템 정보를 너무 많이 알 필요는 없지만 1~2회의 학습 주기가 필요하므로 속도가 상대적으로 좋지 않습니다. 게다가 학습 제어 알고리즘은 때로는 예견 링크를 구현해야 하는데 이는 아날로그로는 달성할 수 없습니다. 동시에, 학습 제어에는 안정성 문제도 포함되므로 적용 시 특별한 주의가 필요합니다.

5. 열 방출 문제에 대하여

온도가 높아질수록 주파수 변환기의 고장률이 기하급수적으로 증가합니다. 온도가 상승함에 따라 서비스 수명은 기하급수적으로 감소합니다. 주위 온도가 10도 상승하면 인버터의 수명은 절반으로 줄어듭니다. 인버터에 DC 또는 AC 리액터가 있고 캐비닛 내부에도 있는 경우 열이 더 높아집니다. 리액터는 인버터 측면이나 위에 설치하는 것이 좋습니다. 제동 저항이 있는 경우 제동 저항은 많은 열을 발산하므로 캐비닛 위나 옆 등 인버터와 격리된 위치에 설치하는 것이 가장 좋습니다.

제어 캐비닛에서 발생하는 열을 줄이는 방법은 무엇입니까?

○1. 제어 캐비닛의 크기를 적절하게 늘리십시오. 제어 캐비닛의 크기를 줄이려면 캐비닛에서 발생하는 열을 최대한 줄여야 합니다. 예를 들어, 인버터의 라디에이터 부분을 제어 캐비닛 외부에 배치하면 70%의 열이 캐비닛 외부로 방출되므로 대용량 인버터에 더욱 효과적입니다.

○2. 라디에이터의 방열이 인버터 본체에 영향을 미치지 않도록 절연판을 사용하여 본체와 라디에이터를 분리할 수 있습니다.

○3. 인버터의 방열 설계는 수직 설치를 원칙으로 하며, 수평으로 설치하면 방열이 더욱 심해집니다.

○4. 힘에는 냉각 팬이 있습니다. 먼지가 제어 캐비닛에 유입되는 것을 방지하려면 제어 캐비닛의 공기 배출구에 냉각 팬을 설치하고 공기 흡입구에 필터를 추가하는 것이 좋습니다. 제어 캐비닛과 인버터 팬이 모두 필요하며 서로 교체할 수 없습니다.

○5 1000m 이상의 고도에서는 공기 밀도가 감소하므로 캐비닛의 냉각 공기량을 늘려 냉각 효과를 향상시켜야 합니다. 이론적으로 주파수 변환기는 정격 감소도 고려하여 1000m마다 5%씩 줄여야 합니다. 실제로 설계 중 인버터의 부하 및 방열 용량은 일반적으로 실제 사용 중보다 크기 때문에 특정 애플리케이션에 따라 달라집니다. 예를 들어 1500m에서는 엘리베이터와 같은 순환 부하의 경우 용량을 줄일 필요가 없습니다. ?

○6 스위칭 주파수: 인버터의 열은 주로 IGBT에서 발생하며, 스위칭 주파수가 높을수록 IGBT의 열이 집중됩니다. 일부 제조업체에서는 스위칭 주파수를 줄이면 용량이 늘어날 수 있다고 주장합니다. 이는 사실입니다.

6. 주파수 변환기의 제어 방법은 향후 다음과 같은 측면에서 발전할 것입니다.

(1) 원격 제어는 컴퓨터 네트워크에 의존합니다. 인버터는 RS485 인터페이스와 일부 네트워크 프로토콜을 통해 원격으로 제어되며 현장 작업에 적합하지 않은 일부 상황에서는 제어 목표를 쉽게 달성할 수 있습니다.

(2) 녹색 주파수 변환기: 주파수 변환기에서 생성된 고차 고조파는 전력망을 오염시킬 수 있습니다.

기사 출처: 중국 전송 네트워크 포럼

원본 URL: /cdbbs/2009-4/18/09418817420354.html