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什么是变频器VFD,变频器工作原理和优点


点击次数:  更新时间:2019-7-29 10:07:49


变频驱动器(VFD)是一种类型的,通过改变供给到电动机的频率和电压驱动电动机马达控制器。VFD的其他名称是变速驱动器,可调速驱动器,变频器,交流变频器,微驱动器和逆变器。

频率(或赫兹)与电机的转速(RPM)直接相关。换句话说,频率越快,RPM越快。如果应用不需要电动机全速运行,VFD可用于降低频率和电压以满足电动机负载的要求。随着应用程序电机转速要求的变化,VFD可以简单地调高或降低电机转速以满足速度要求。

变频器如何工作?

变频交流变频器的******个阶段是变频器。该转换器由六个二极管组成,类似于管道系统中使用的止回阀。它们允许电流仅在一个方向上流动; 二极管符号中箭头所示的方向。例如,无论何时A相电压(电压类似于管道系统中的压力)比B或C相电压更正,那么该二极管将断开并允许电流流动。当B相变得比A相更正时,B相二极管将断开并且A相二极管将闭合。总线负极的3个二极管也是如此。因此,当每个二极管打开和关闭时,我们会得到六个电流“脉冲”。这被称为“六脉冲VFD”,这是当前变频器的标准配置。

我们可以通过增加一个电容来消除直流母线上的交流纹波。电容器以与管道系统中的储液器或蓄液器类似的方式操作。该电容吸收交流纹波并提供平滑的直流电压。直流母线上的交流纹波通常小于3伏。因此,直流总线上的电压变成“大约”650VDC。实际电压取决于变频器馈入交流线路的电压电平,电源系统上电压不平衡的水平,电机负载,电源系统的阻抗以及变频器上的任何电抗器或谐波滤波器。

将交流电转换为直流电的二极管电桥转换器有时仅称为转换器。将直流电转换回交流电的转换器也是一个转换器,但为了将其与二极管转换器区分开来,它通常被称为“逆变器”。在工业中,将任何直流 - 交流转换器称为逆变器已经很普遍。

当我们关闭逆变器中的一个顶部开关时,电机的相位连接到正直流母线,并且该相位上的电压变为正值。当我们关闭转换器中的一个底部开关时,该相位连接到负直流母线并变为负值。因此,我们可以使电机的任何相位随意变为正或负,并因此可以产生我们想要的任何频率。所以,我们可以使任何阶段都是正面,负面或零。

VFD的输出是“矩形”波形。VFD不产生正弦输出。这种矩形波形对于通用配电系统来说不是一个好的选择,但是对于一台电动机来说是完全足够的。

如果我们想要将电机频率降低到30 Hz,那么我们只需更慢地切换逆变器输出晶体管即可。但是,如果我们将频率降低到30Hz,那么我们还必须将电压降低到240V,以保持V / Hz比率(有关这方面的更多信息,请参阅VFD电机理论演示文稿)。如果我们唯一的电压是650VDC,我们将如何降低电压?

这称为脉宽调制或PWM。想象一下,我们可以通过高速开关阀门来控制水管中的压力。虽然这对于管道系统来说不太实际,但它对VFD来说效果很好。请注意,在前半个周期中,电压在一半时间内处于ON状态,一半时间处于OFF状态。因此,平均电压是480V或240V的一半。通过脉冲输出,我们可以在VFD的输出端获得任何平均电压。

我为什么要使用VFD?

1、减少能源消耗和能源成本

如果您的应用不需要全速运行,那么您可以通过变频驱动控制电机来降低能源成本,这是变频驱动的一个优点。VFD允许您将电动设备的速度与负载要求相匹配。没有其他交流电动机控制方法可以让您实现这一点。

电动马达系统占当今行业功耗的65%以上。通过安装或升级VFD优化电机控制系统可将设备能耗降低多达70%。此外,VFD的使用提高了产品质量,并降低了生产成本。结合能源效率税收优惠和公用事业回扣,VFD装置的投资回报可能只有6个月。

2、通过更严格的过程控制提高生产率

通过以***有效的速度为您的应用操作电机,减少错误发生的几率,从而提高生产水平,从而为贵公司带来更高的收入。在传送带和传送带上,您可以在启动时消除混乱,从而实现高速传送。

3、延长设备使用寿命并减少维护

您的设备将持续更长时间,并且由VFD控制时的维护时间更短,从而确保***佳的电机应用速度。由于变频器对电机的频率和电压进行了***佳控制,变频器将为您的电机提供更好的保护,例如电热过载,相位保护,欠压,过压等。当您使用变频器启动负载时,不会使电机或被驱动的负载受到启动线上的“瞬间冲击”,但可以平稳启动,从而消除皮带,齿轮和轴承的磨损。因为我们可以有平稳的加速和减速循环,所以它也是减少和/或消除水锤的极好方法。



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