Frekvensomvandlaren, även känd som frekvensomriktare med variabel hastighet, växelströmsenhet, frekvensomriktare med variabel spänning eller frekvensomriktare, är en elektronisk kraftväxlingsenhet som omvandlar den fasta märkströmmen från elnätet till variabel spänning och frekvenseffekt lämplig för reglering av växelströmsmotorhastighet.
Arbetsprincip
Huvudkretsen för en frekvensomformare består vanligtvis av tre huvuddelar: likriktning, filtrering och invertering, vilket realiserar AC-DC-AC-effektomvandling.
Rättningsprocess (AC-DC)
Den ingående växelströmseffekten likriktas till pulserande likström av en diodlikriktarbrygga.
DC-filtreringsprocess
DC-effekten kommer in i DC-mellankretsen och filtreras av kondensatorer och utjämningsinduktorer för att erhålla en relativt stabil DC-spänning. Detta steg lagrar också en del energi för att klara belastningsförändringar under motordrift.
Inversionsprocess (DC-AC)
Den stabila DC-effekten omvandlas till växelström av IGBT:er under kontroll av en mikroprocessor.
Motorstyrningsmetoder
Vid uppnående av varvtalsreglering av en motor måste nödvändiga åtgärder vidtas för att säkerställa att motorns varvtal och vridmoment uppfyller utrustningens krav.
V/F-kontroll
Styr utspänningen och frekvensen direkt; prestandan är inte hög, men den är okänslig för motorparametrar och lämplig för varvtalsregleringstillämpningar där hög precision inte krävs.
Vektorkontroll (VC)
Dekopplar strömmen till exciteringsström och vridmomentström, vilket möjliggör mer exakt kontroll av motorns uteffekt och bättre anpassning till olika belastningsförhållanden, lämpligt för avancerade applikationer. Nackdelen är dess känslighet för motorparametrar; i praktiska tillämpningar kan rotorflödeslänkning vara svår att observera på grund av olika orsaker, vilket leder till en signifikant skillnad mellan faktiska och teoretiska resultat.
Direkt vridmomentkontroll (DTC)
Styr statorströmmen direkt, vilket förenklar matematiska beräkningar. Den är relativt mindre känslig för motorparametrar och vektorstyrning, men kan producera vridmoment och flödeslänkpulser.
V/F-kontroll, vektorkontroll och DTC har var och en sina fördelar och nackdelar. I praktiska tillämpningar bör lämplig styrmetod väljas baserat på faktorer som motoregenskaper, erforderlig effekt och belastningsförhållanden.
Sammanfattningsvis uppnår frekvensomformaren jämn och effektiv hastighetskontroll av AC-motorer genom tre huvudsteg: likriktning, filtrering och invertering, med användning av VF-kontroll och VD-kontroll. Att förstå principerna för frekvensomriktaren och motorstyrningsmetoderna är avgörande för att exakt kunna välja och matcha olika belastningar och fullt ut utnyttja utrustningens prestanda.