주파수 변환기로 모터를 제어하는 ​​방법

주파수 변환기는 전기 작업을 할 때 반드시 숙지해야 하는 기술입니다. 주파수 변환기를 사용하여 모터를 제어하는 ​​것은 전기 제어의 일반적인 방법입니다. 일부는 또한 사용에 능숙해야 합니다.

1.먼저 모터를 제어하기 위해 주파수 변환기를 사용하는 이유는 무엇입니까?

모터는 전류 변화를 방해하고 시동 시 전류에 큰 변화를 일으키는 유도성 부하입니다.

인버터는 전력반도체 소자의 온오프 기능을 이용하여 산업용 주파수 전원을 다른 주파수로 변환하는 전기에너지 제어장치이다. 주로 두 개의 회로로 구성되는데, 하나는 주회로(정류기 모듈, 전해 콘덴서 및 인버터 모듈)이고 다른 하나는 제어 회로(스위칭 전원 공급 장치 보드, 제어 회로 보드)입니다.

모터의 시동 전류를 줄이기 위해, 특히 출력이 높은 모터의 경우 출력이 클수록 시동 전류도 커집니다. 과도한 기동 전류는 전력 공급 및 배전망에 더 큰 부담을 가져옵니다. 주파수 변환기는 이러한 시동 문제를 해결하고 과도한 시동 전류를 발생시키지 않고 모터가 원활하게 시동되도록 할 수 있습니다.

주파수 변환기를 사용하는 또 다른 기능은 모터 속도를 조정하는 것입니다. 대부분의 경우 더 나은 생산 효율성을 얻으려면 모터 속도를 제어해야 하며, 주파수 변환기 속도 조절은 항상 가장 큰 특징이었습니다. 주파수 변환기는 전원 공급 장치의 주파수를 변경하여 모터 속도를 제어합니다.

2.인버터 제어 방법은 무엇입니까?

인버터 제어 모터에 가장 일반적으로 사용되는 5가지 방법은 다음과 같습니다.

A. 정현파 펄스폭 변조(SPWM) 제어 방법

그 특징은 간단한 제어 회로 구조, 저렴한 비용, 우수한 기계적 경도이며 일반 변속기의 원활한 속도 조절 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

그러나 저주파에서는 출력 전압이 낮기 때문에 고정자 저항 전압 강하에 의해 토크가 크게 영향을 받아 최대 출력 토크가 감소합니다.

또한, 기계적 특성이 DC 모터만큼 강하지 않으며, 동적 토크 용량과 정적 속도 조절 성능도 만족스럽지 않습니다. 또한, 시스템 성능이 높지 않고, 부하에 따라 제어곡선이 변화하고, 토크 응답이 느리고, 모터 토크 활용률이 높지 않으며, 고정자 저항 및 인버터 불감의 존재로 인해 저속에서 성능이 저하됩니다. 영역효과가 발생하여 안정성이 저하됩니다. 따라서 사람들은 벡터 제어 가변 주파수 속도 조절을 연구했습니다.

B. 전압 공간 벡터(SVPWM) 제어 방법

3상 파형의 전체적인 생성 효과를 기반으로 모터 에어 갭의 이상적인 원형 회전 자기장 궤적에 접근하여 3상 변조 파형을 한 번에 생성하고 이를 제어하는 ​​방식으로 원에 가까운 내접 다각형.

실제 사용 후 개선되었습니다. 즉, 속도 제어 오류를 제거하기 위해 주파수 보상을 도입했습니다. 저속에서 고정자 저항의 영향을 제거하기 위해 피드백을 통해 자속 진폭을 추정하는 단계; 출력 전압과 전류 루프를 닫아 동적 정확성과 안정성을 향상시킵니다. 그러나 제어 회로 링크가 많고 토크 조정이 도입되지 않아 시스템 성능이 근본적으로 향상되지 않았습니다.

C. 벡터 제어(VC) 방법

핵심은 AC 모터를 DC 모터와 동일하게 만들고 속도와 자기장을 독립적으로 제어하는 ​​것입니다. 회전자 자속을 제어함으로써 고정자 전류를 분해하여 토크 및 자기장 성분을 얻고, 좌표 변환을 사용하여 직교 또는 분리 제어를 달성합니다. 벡터 제어 방식의 도입은 획기적인 의미를 갖습니다. 그러나 실제 응용에서는 회전자 자속을 정확하게 관찰하기 어렵기 때문에 시스템 특성은 모터 매개변수에 의해 크게 영향을 받으며, 등가 DC 모터 제어 과정에서 사용되는 벡터 회전 변환은 상대적으로 복잡하여 실제 적용이 어렵다. 이상적인 분석 결과를 달성하기 위한 제어 효과.

D. 직접 토크 제어(DTC) 방식

1985년 독일 루르대학교 드펜브록 교수가 직접 토크 제어 주파수 변환 기술을 최초로 제안했다. 이 기술은 위에서 언급한 벡터 제어의 단점을 대부분 해결했으며, 참신한 제어 아이디어, 간결하고 명확한 시스템 구조, 뛰어난 동적 및 정적 성능으로 급속히 발전해 왔습니다.

현재 이 기술은 전기 기관차의 고출력 AC 전송 견인에 성공적으로 적용되었습니다. 직접 토크 제어는 고정자 좌표계에서 AC 모터의 수학적 모델을 직접 분석하고 모터의 자속 및 토크를 제어합니다. AC 모터를 DC 모터와 동일시할 필요가 없으므로 벡터 회전 변환에서 복잡한 계산이 많이 필요하지 않습니다. DC 모터의 제어를 모방할 필요도 없고 디커플링을 위해 AC 모터의 수학적 모델을 단순화할 필요도 없습니다.

E. 매트릭스 AC-AC 제어 방법

VVVF 주파수 변환, 벡터 제어 주파수 변환 및 직접 토크 제어 주파수 변환은 모두 AC-DC-AC 주파수 변환 유형입니다. 일반적인 단점은 낮은 입력 역률, 큰 고조파 전류, DC 회로에 필요한 큰 에너지 저장 커패시터, 회생 에너지를 전력망에 다시 공급할 수 없다는 것, 즉 4사분면에서 작동할 수 없다는 것입니다.

이러한 이유로 매트릭스 AC-AC 주파수 변환이 탄생했습니다. 매트릭스 AC-AC 주파수 변환은 중간 DC 링크를 제거하므로 크고 값비싼 전해 커패시터가 필요하지 않습니다. 역률 1, 정현파 입력 전류를 달성할 수 있고 4사분면에서 작동할 수 있으며 시스템의 전력 밀도가 높습니다. 이 기술은 아직 성숙되지 않았지만 여전히 많은 학자들이 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. 그 본질은 전류, 자속 및 기타 양을 간접적으로 제어하는 ​​것이 아니라 이를 달성하기 위한 제어량으로 토크를 직접 사용하는 것입니다.

3.주파수 변환기는 모터를 어떻게 제어합니까? 두 가지가 어떻게 연결되어 있습니까?

모터를 제어하기 위한 인버터의 배선은 접촉기의 배선과 유사하게 3개의 주 전원선이 모터로 들어오고 나가는 비교적 간단하지만 설정이 더 복잡하고 인버터를 제어하는 ​​방법도 다른.

우선, 인버터 단자의 경우 브랜드도 많고 배선 방법도 다르지만 대부분의 인버터 배선 단자는 크게 다르지 않습니다. 일반적으로 모터의 정방향 및 역방향 시작을 제어하는 ​​데 사용되는 정방향 및 역방향 스위치 입력으로 구분됩니다. 피드백 단자는 모터의 작동 상태를 피드백하는 데 사용되며,작동 주파수, 속도, 오류 상태 등을 포함합니다.

속도 설정 제어를 위해 일부 주파수 변환기는 전위차계를 사용하고 일부는 버튼을 직접 사용하며 모두 물리적 배선을 통해 제어됩니다. 또 다른 방법은 통신망을 이용하는 것이다. 이제 많은 주파수 변환기가 통신 제어를 지원합니다. 통신선을 사용하여 모터의 시작 및 정지, 정역회전, 속도 조정 등을 제어할 수 있습니다. 동시에 피드백 정보도 통신을 통해 전송됩니다.

4.모터의 회전속도(주파수)가 변하면 모터의 출력 토크는 어떻게 되나요?

주파수 변환기로 구동할 때의 시동 토크와 최대 토크는 전원 공급 장치로 직접 구동할 때보다 작습니다.

모터는 전원 공급 장치로 구동될 때 큰 시동 및 가속 영향을 받지만 주파수 변환기로 구동될 때는 이러한 영향이 약합니다. 전원으로 직접 기동하면 큰 기동 전류가 발생합니다. 주파수 변환기를 사용하면 주파수 변환기의 출력 전압과 주파수가 모터에 점차적으로 추가되므로 모터 시동 전류와 충격이 더 작아집니다. 일반적으로 모터에서 발생하는 토크는 주파수가 감소(속도가 감소)함에 따라 감소합니다. 실제 감소 데이터는 일부 주파수 변환기 설명서에 설명되어 있습니다.

일반적인 모터는 50Hz 전압에 맞게 설계 및 제작되며, 정격 토크도 이 전압 범위 내에서 부여됩니다. 따라서 정격 주파수 이하의 속도 조절을 정토크 속도 조절이라고 합니다. (T=테, P<=Pe)

주파수 변환기의 출력 주파수가 50Hz보다 크면 모터에서 생성된 토크는 주파수에 반비례하는 선형 관계로 감소합니다.

모터가 50Hz보다 큰 주파수에서 작동하는 경우 모터 출력 토크가 부족하지 않도록 모터 부하의 크기를 고려해야 합니다.

예를 들어, 모터가 100Hz에서 생성하는 토크는 50Hz에서 생성되는 토크의 약 1/2로 감소합니다.

따라서 정격 주파수 이상의 속도 조절을 정전력 속도 조절이라고 합니다. (P=Ue*Ie).

5.50Hz 이상의 주파수 변환기 적용

특정 모터의 경우 정격 전압과 정격 전류가 일정합니다.

예를 들어, 인버터와 모터의 정격값이 모두 15kW/380V/30A인 경우 모터는 50Hz 이상에서 작동할 수 있습니다.

속도가 50Hz일 때 인버터의 출력 전압은 380V이고 전류는 30A입니다. 이때 출력 주파수를 60Hz로 높이면 인버터의 최대 출력 전압 및 전류는 380V/30A까지만 가능합니다. 분명히 출력 전력은 변하지 않으므로 이를 일정한 전력 속도 조절이라고 부릅니다.

이때 토크는 어떤가요?

P=wT(w; 각속도, T: 토크)이기 때문에 P는 변하지 않고 w가 증가하므로 토크는 그에 따라 감소합니다.

우리는 이를 다른 각도에서 볼 수도 있습니다:

모터의 고정자 전압은 U=E+I*R입니다(I는 전류, R은 전자 저항, E는 유도 전위).

U와 I가 변하지 않으면 E도 변하지 않는다는 것을 알 수 있다.

그리고 E=k*f*X(k: 상수, f: 주파수, X: 자속), 따라서 f가 50–>60Hz에서 변경되면 X도 그에 따라 감소합니다.

모터의 경우 T=K*I*X(K: 상수, I: 전류, X: 자속)이므로 자속 X가 감소함에 따라 토크 T도 감소합니다.

동시에 50Hz 미만에서는 I*R이 매우 작기 때문에 U/f=E/f가 변하지 않으면 자속(X)은 일정하다. 토크 T는 전류에 비례합니다. 이것이 인버터의 과전류 용량이 과부하(토크) 용량을 설명하는 데 일반적으로 사용되는 이유이며, 이를 정토크 속도 조절(정격 전류가 변하지 않음 –> 최대 토크가 변하지 않음)이라고 합니다.

결론: 인버터의 출력 주파수가 50Hz 이상에서 증가하면 모터의 출력 토크가 감소합니다.

6. 출력 토크와 관련된 기타 요인

발열량과 방열량은 인버터의 출력 전류 용량을 결정하고, 인버터의 출력 토크 용량에 영향을 미칩니다.

1. 캐리어 주파수: 인버터에 표시된 정격 전류는 일반적으로 가장 높은 캐리어 주파수와 가장 높은 주변 온도에서 연속 출력을 보장할 수 있는 값입니다. 캐리어 주파수를 줄여도 모터 전류에는 영향을 미치지 않습니다. 그러나 부품의 발열은 감소합니다.

2. 주변 온도: 인버터 보호 전류 값과 마찬가지로 주변 온도가 상대적으로 낮은 것으로 감지되면 증가하지 않습니다.

3. 고도: 고도의 증가는 열 방출 및 단열 성능에 영향을 미칩니다. 일반적으로 1000m 이하에서는 무시할 수 있으며, 1000m 이상에서는 5%씩 용량이 감소합니다.

7.주파수 변환기가 모터를 제어하는 ​​데 적합한 주파수는 무엇입니까?

위의 요약에서 모터를 제어하기 위해 인버터를 사용하는 이유와 인버터가 모터를 제어하는 ​​방법에 대해 알아보았습니다. 인버터는 모터를 제어하는데, 이는 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

첫째, 인버터는 모터의 시동 전압과 주파수를 제어하여 원활한 시동과 원활한 정지를 달성합니다.

둘째, 인버터를 사용하여 모터의 속도를 조정하고, 주파수를 변경하여 모터 속도를 조정합니다.

Anhui Mingteng의 영구 자석 모터제품은 인버터에 의해 제어됩니다. 25%-120%의 부하 범위 내에서 동일한 사양의 비동기 모터보다 효율이 높고 작동 범위가 넓으며 상당한 에너지 절약 효과가 있습니다.

당사의 전문 기술자는 모터를 더 잘 제어하고 모터 성능을 극대화하기 위해 특정 작업 조건과 고객의 실제 요구에 따라 보다 적합한 인버터를 선택합니다. 또한 당사의 기술 서비스 부서는 고객에게 인버터 설치 및 디버깅을 원격으로 안내하고 판매 전후에 전반적인 후속 조치와 서비스를 실현할 수 있습니다.

저작권: 이 기사는 WeChat 공개 번호 "기술 교육"을 재인쇄한 것입니다. 원본 링크는 https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA입니다.

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