变频器应用非常广,在多个行业的众多电气驱动设备上均有应用,在矿业中,其大部分应用在泥浆泵、传送带、提升机、切削机、掘削机、起重机、鼓风机、泵、压缩机等设备的驱动上。按电压等级分低压变频器和中高压变频,各行业应用的目的和需求有差异:1、钢铁:轧机、辊道、风机、泵、起重机、钢包车、转炉倾动等;2、轧钢制线:拉线机、卷绕机、鼓风机、泵、起重机械、定长剪切、自动送料;3、电力:锅炉鼓用鼓风机、给水泵、离心混料机、传送带、扬水发电站、飞轮等;4、石油:输油泵、电潜泵、注水泵、抽油机等。5、造纸业:造纸机、泵、粉碎机、风机、搅拌机、鼓风机等。变频器加速、减速、动转中失速防止等保护功能。VFD2A5ME11ANNAA
控制电路是变频器的 “大脑”,它决定了变频器如何根据用户的设定和电机的实际运行情况来调整输出。控制电路主要包括微处理器、信号处理电路和驱动电路等。微处理器接收来自外部的速度指令、运行模式等信息,并结合从电机反馈回来的电流、电压、转速等信号进行综合处理。信号处理电路对各种输入输出信号进行放大、滤波等操作,确保信号的准确性。驱动电路则根据微处理器的指令,产生合适的驱动信号来控制逆变电路中的功率开关器件。例如,在矢量控制的变频器中,控制电路通过复杂的算法对电机的磁场和转矩进行解耦控制,实现高精度的电机调速和转矩控制,满足不同工业应用场景对电机性能的要求。VFD2A5ME11ANNAA变频器能够降低电机启动时的冲击电流,延长设备使用寿命。
矢量控制是一种高性能的工业自动化变频器控制方式。它把交流电机等效为直流电机进行控制,通过坐标变换将定子电流分解为励磁电流和转矩电流。这样,就可以像控制直流电机那样,对交流电机的转矩和磁场分别进行精确控制。矢量控制适用于对调速性能和转矩控制要求较高的场合,比如数控机床。在数控机床的主轴电机控制中,矢量控制的变频器能精确控制转速,保证加工精度。而且在加工过程中,当刀具切削量变化时,变频器能快速调整电机转矩,确保加工的稳定性。在电梯行业,矢量控制的变频器可以根据轿厢负载和运行方向,精细控制曳引电机的速度和转矩,为乘客提供舒适的乘坐体验。
根据变频器控制电机运行的功能框图(上图),三相电源经过变频器整流桥整流之后,经电容滤波送到逆变桥(IGBT),再经过逆变桥输出频率、电压可调的三相交流电去控制电机的运行。三相互差120度的交流电在电动机的三相定子线圈绕组里流过,产生旋转磁场,使电动机的转子在定子绕组旋转磁场的作用下自动旋转起来。电动机的三相定子绕组流过电流之后产生了旋转磁场,而根据电磁感应的原理,电动机的外壳就会产生感应电动势。此感应电动势的大小,就取决于变频器IGBT的开关频率的大小和C×DV/DT(与IGBT的开关的速度有关)。如果这个感应电动势较大,那么人触摸到就会感觉被电击一样。理论上IGBT的开关频率越高,电机外壳的感应电动势的有效值即感应电压就越高,而变频器对电机的控制精度和动态响应也就越高,人体触摸之后被电的感觉就越大;反之,IGBT的开关频率越低,电机外壳的感应动势的有效值(感应电压)就越低,而从体触摸到之后被电的感觉就越小。变频器是电力调节设备,用于控制电机的转速和输出功率。
逆变电路在变频器中起着关键作用,它将整流后的直流电转换为频率和电压可变的交流电。逆变电路主要由功率开关器件,如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等构成。这些功率开关器件按照特定的控制信号规律导通和关断。以三相逆变电路为例,通过控制六个 IGBT 的开关状态,将直流电源的电能转换为三相交流电能。在这个过程中,改变功率开关器件的开关频率和占空比,就能调整输出交流电的频率和电压。逆变电路的控制技术非常复杂,需要精确的控制算法来保证输出波形的质量,减少谐波,使输出的交流电能够满足电机的运行要求,实现电机的平稳调速。变频器驱动时的起动转矩和很大转矩要小于直接用工频电源驱动。VFD2A5ME11ANNAA
变频器可以实现电机的多种工作状态,如常规工作和节能工作。VFD2A5ME11ANNAA
过压保护是工业自动化变频器的关键保护功能之一。过压可能源于电源电压过高、电机减速过程中的再生能量回馈等情况。当检测到电压超过设定安全值时,变频器的过压保护功能启动。在电源输入侧,有专门的过压保护电路对输入电压进行监测。对于电机再生能量导致的过压,变频器通常采用制动电阻或能量回馈单元来处理。制动电阻可以将多余的能量以热能形式消耗掉,能量回馈单元则能把能量回馈到电网。在起重机等设备中,电机频繁启停和变速会产生大量再生能量,变频器的过压保护功能可有效防止过高电压损坏电容、IGBT 等关键部件,保障设备稳定运行。VFD2A5ME11ANNAA