Pogon varijabilne frekvencije (VFD) je električni uređaj koji se koristi za kontrolu brzine i performansi elektromotora, a naširoko se koristi u području upravljanja industrijskom automatizacijom. Regulira izlaznu frekvenciju i napon izmjeničnih motora, kontrolirajući tako brzinu i okretni moment motora i omogućavajući inteligentnu, učinkovitu i -štedljivu kontrolu opreme.
Pogon varijabilne frekvencije prvenstveno se sastoji od dijela za prijenos snage, dijela ispravljača, dijela pretvarača i upravljačkih krugova. Dio prijenosa energije koristi transformator za smanjenje ulaznog napona mreže (obično 380 V ili 220 V) do potrebnog ulaznog napona. Dio ispravljača pretvara ulaznu izmjeničnu struju u istosmjernu, dok inverterski dio pretvara istosmjernu struju natrag u visoko{4}}izmjeničnu struju. Upravljački krugovi usmjeravaju i obrađuju upravljačke signale za regulaciju izlaza pogona.
Primarne funkcije VFD-a uključuju kontrolu-motora promjenjive brzine, regulaciju snage i zaštitu od mrežnog prenapona i preopterećenja. Podešavanjem izlazne frekvencije i napona VFD-a, može se postići pouzdana i precizna kontrola motora pod različitim opterećenjima, dok se također implementiraju različite strategije upravljanja motorom kao što su zonska kontrola, vektorska kontrola i kontrola otvorene -petlje.
Zbog svojih prednosti stabilnog rada, značajnih poboljšanja performansi i uštede energije, pogoni promjenjive frekvencije naširoko se koriste u različitim proizvodnim procesima i poljima, kao što su upravljanje pumpama, sustavi ventilacije, sustavi hlađenja, tvornička proizvodnja i robotika.
Princip rada pogona promjenjive frekvencije
Frekventni pogon je električni uređaj koji se koristi za regulaciju radne brzine AC motora. Njegov osnovni princip rada je sljedeći:
Inverter pretvara istosmjernu struju u izmjeničnu struju i prilagođava radnu brzinu i moment motora kontroliranjem parametara kao što su napon, frekvencija i faza. Specifični operativni proces može se općenito podijeliti u sljedeće korake:
1. Ispravljanje: pretvarač koristi strujni krug ispravljača za pretvaranje izmjenične struje iz glavnog napajanja u istosmjernu.
2. Filtriranje: Krug za filtriranje osigurava glatku isporuku istosmjerne struje u inverterski krug, sprječavajući visoko{1}}šum pulsa visoke frekvencije od struje da kontaminira napajanje.
3. Invertiranje: Inverterski krug pretvara istosmjernu struju u potrebnu izmjeničnu struju.
4. Izlazna kontrola: Kontrolom napona, frekvencije i faze izlaza inverterskog kruga, VFD podešava radno stanje motora kako bi se postigla bezstupanjska kontrola brzine motora.
5. Zaštitne funkcije: Pretvarač također ima razne zaštitne funkcije, kao što su prekostrujna, preopterećena, prenaponska i podnaponska zaštita, osiguravajući siguran i stabilan rad i motora i pretvarača.
Ukratko, pretvarač prilagođava radno stanje motora kontroliranjem parametara kao što su izmjenična frekvencija i napon, omogućujući bezstupanjsko upravljanje brzinom kako bi se zadovoljili zahtjevi upravljanja motorom za različite primjene.
Struktura glavnog kruga pogona s promjenjivom frekvencijom
Struktura glavnog strujnog kruga pogona varijabilne frekvencije prvenstveno se sastoji od kruga ispravljača, srednjih kondenzatora, inverterskog kruga i kruga izlaznog filtra. Konkretno, sastoji se od sljedećih komponenti:
1. Ispravljački krug: ispravljački krug frekventnog pretvarača uglavnom se sastoji od ispravljačkog mosta i istosmjernih kondenzatora. Dodavanjem ispravljačkog mosta i istosmjernog filtra na izvorni AC ulazni terminal, izmjenični napon se pretvara u istosmjerni napon.
2. Međukondenzatori: Međukondenzatori se prvenstveno koriste za osiguravanje ravnomjernog i stabilnog istosmjernog napona pretvarača, dok također služe kao izlazni filtar.
3. Inverterski krug: Inverterski krug uključuje različite topologije, kao što su konfiguracije pola-mosta i punog{2}}mosta, za pretvaranje istosmjernog napona u izmjenični napon. Koristi PWM kontrolu za izlaz izmjeničnog napona s gotovo-sinusoidnim valnim oblikom, čime se postiže kontrola brzine.
4. Krug izlaznog filtra: Krug izlaznog filtra prvenstveno se sastoji od dvije vrste: filtri tipa L- i filtri tipa LC-. Oni se koriste za filtriranje visoko{4}}šuma koje stvara inverterski krug, čime se proizvodi glatki, sinusoidalni istosmjerni napon na izlaznom terminalu.
Ukratko, struktura glavnog kruga pogona s promjenjivom frekvencijom (VFD) zahtijeva odabir odgovarajućih komponenti na temelju stvarnih zahtjeva primjene, uključujući aktivne uređaje (kao što su IGBT i MOSFET) i pasivne uređaje (kao što su kondenzatori i induktori), kako bi se postigla bezstupanjska kontrola brzine motora.
Struktura upravljačkog kruga pogona s promjenjivom frekvencijom
Struktura upravljačkog kruga pogona promjenjive frekvencije primarno je podijeljena na sljedeće komponente: periferna sučelja, jedinicu za obradu ulaznog signala, središnju procesorsku jedinicu, jedinicu za upravljanje izlaznim signalom i jedinicu napajanja.
1. Periferna sučelja: Ovo uključuje sučelja za povezivanje za ulazne i izlazne signale, koja se koriste za komunikaciju i interakciju s vanjskim uređajima.
2. Jedinica za obradu ulaznog signala: Ova jedinica obrađuje i pretvara različite ulazne signale. Prihvaća više vrsta ulaznih signala, poput analognih ili digitalnih signala, te ih pretvara u standardne upravljačke signale za izlaz u središnju procesorsku jedinicu, čime se omogućuje prepoznavanje i obrada upravljačkih signala.
3. Središnja procesorska jedinica: Ovo je ključna komponenta pretvarača, odgovorna za izračun i kontrolu izlazne frekvencije i napona motora, kao i za kontrolu rada izlaznih komponenti kao što su IGBT pretvarači. Središnja procesorska jedinica obično sadrži jedan ili više CPU-a i internu memoriju za pohranjivanje postavljenih parametara i upravljačkih programa.
4. Jedinica za kontrolu izlaznog signala: Ova jedinica kontrolira rad izlaznih komponenti. Upravljajući izlaznim komponentama kao što su IGBT, regulira izlaznu frekvenciju i napon motora, kontrolirajući tako brzinu i moment motora.
5. Jedinica za napajanje: Ova jedinica osigurava stabilno napajanje i koristi komponente kao što su filtri za filtriranje i izglađivanje visoko{1}}frekventnih valova u izlazu motora, osiguravajući stabilnost i pouzdanost sustava.
Ukratko, struktura upravljačkog kruga pogona varijabilne frekvencije sastoji se od više modula, od kojih svaki obavlja određenu funkciju. Ovi moduli rade zajedno kako bi zajednički ostvarili upravljačke funkcije pogona.