สิ่งสำคัญคือต้องทราบการทำงานของ VFD หรือไดรฟ์ความถี่ตัวแปร (VFDs) เนื่องจากใช้กันอย่างแพร่หลายในแอพพลิเคชั่นที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ AC เช่น ไดรฟ์ความถี่ตัวแปรสำหรับการควบคุมมอเตอร์ เนื่องจากลักษณะที่หลากหลาย
ไดรฟ์ความถี่ตัวแปร
เมื่อเทียบกับมอเตอร์ไดรฟ์ทั่วไป VFD มีฟังก์ชันการทำงานและความสามารถในการทำงานที่มากกว่า นอกเหนือจากการควบคุมความเร็วที่ปรับได้ไดรฟ์ความถี่ตัวแปรยังมีการป้องกันเช่นเฟสใต้และการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน ซอฟต์แวร์และตัวเลือกการเชื่อมต่อของ VFD ช่วยให้ผู้ใช้สามารถควบคุมมอเตอร์ในระดับที่ต้องการได้
Variable Frequency Drive (VFD) คืออะไร
ความเร็วมอเตอร์ AC ถูกควบคุมได้สองวิธี - โดยการควบคุมแรงดันไฟฟ้าหรือความถี่ การควบคุมความถี่ให้การควบคุมที่ดีขึ้นเนื่องจากความหนาแน่นของฟลักซ์คงที่มากกว่าการควบคุมแรงดันไฟฟ้า นี่คือที่มาของการทำงานของ VFDs เป็นอุปกรณ์แปลงพลังงานที่แปลงแรงดันไฟฟ้าคงที่ความถี่คงที่ของกำลังไฟฟ้าเข้าเป็นแรงดันไฟฟ้าตัวแปรเอาท์พุทความถี่ตัวแปรเพื่อควบคุมมอเตอร์เหนี่ยวนำกระแสสลับ
ประกอบด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง (เช่น IGBT, MOSFET), หน่วยควบคุมกลางความเร็วสูง (เช่นไมโครโปรเซสเซอร์, DSP) และอุปกรณ์ตรวจจับเสริมขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันที่ใช้
การใช้งานในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ต้องการความเร็วตัวแปรที่สภาวะโหลดสูงสุดและความเร็วคงที่ในสภาวะการทำงานปกติ การทำงานแบบวงปิดของ VFD จะรักษาความเร็วของมอเตอร์ไว้ที่ระดับคงที่แม้ในกรณีที่มีสัญญาณรบกวนเข้าและโหลด
การทำงานของ VFDs
คุณสมบัติหลักสองประการของไดรฟ์ความถี่ตัวแปรคือความเร็วที่ปรับได้และความสามารถในการเริ่ม / หยุดแบบนุ่มนวล คุณลักษณะทั้งสองนี้ทำให้ VFD เป็นตัวควบคุมที่มีประสิทธิภาพในการควบคุมมอเตอร์ AC VFD ประกอบด้วยสี่ส่วนส่วนใหญ่ ได้แก่ วงจรเรียงกระแส, ลิงค์ DC กลาง, อินเวอร์เตอร์และวงจรควบคุม
การทำงานของ VFDs
วงจรเรียงกระแส:
เป็นขั้นตอนแรกของไดรฟ์ความถี่ตัวแปร แปลงไฟฟ้ากระแสสลับที่ป้อนจากแหล่งจ่ายไฟหลักเป็นไฟฟ้ากระแสตรง ส่วนนี้อาจเป็นแบบทิศทางเดียวหรือแบบสองทิศทางขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันที่ใช้เช่นการทำงานสี่ส่วนของมอเตอร์ ใช้ไดโอด SCR ทรานซิสเตอร์และอุปกรณ์สวิตชิ่งอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ
หากใช้ไดโอดพลังงาน DC ที่แปลงแล้วจะเป็นเอาต์พุตที่ไม่มีการควบคุมขณะใช้ SCR กำลังขับ DC จะแปรผันตามการควบคุมประตู ต้องมีไดโอดอย่างน้อยหกตัวสำหรับการแปลงสามเฟสดังนั้นหน่วยเรียงกระแสจึงถือเป็นตัวแปลงพัลส์หกตัว
บัส DC:
ไฟฟ้ากระแสตรงจากส่วนวงจรเรียงกระแสจะถูกป้อนไปยังลิงค์ DC ส่วนนี้ประกอบด้วยตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำเพื่อให้เรียบกับการกระเพื่อมและเก็บไฟฟ้ากระแสตรง หน้าที่หลักของลิงค์ DC คือรับจัดเก็บและส่งมอบไฟฟ้ากระแสตรง
อินเวอร์เตอร์:
ส่วนนี้ประกอบด้วยสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์เช่นทรานซิสเตอร์ไทริสเตอร์ IGBT เป็นต้นรับไฟ DC จากลิงค์ DC และแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งส่งไปยังมอเตอร์ มันใช้ เทคนิคการมอดูเลต ชอบ การมอดูเลตความกว้างของพัลส์ เพื่อเปลี่ยนความถี่เอาท์พุทสำหรับควบคุมความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำ
วงจรควบคุม:
ประกอบด้วยหน่วยไมโครโปรเซสเซอร์และทำหน้าที่ต่างๆเช่นการควบคุมการกำหนดการตั้งค่าไดรฟ์เงื่อนไขความผิดปกติและ การเชื่อมต่อโปรโตคอลการสื่อสาร . ได้รับสัญญาณตอบรับจากมอเตอร์เป็นข้อมูลอ้างอิงความเร็วปัจจุบันและควบคุมอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าต่อความถี่เพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์
แอปพลิเคชันการติดตั้ง VFD
แอปพลิเคชันการติดตั้ง VFD
VFD สามารถใช้งานได้โดยวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งแสดงไว้ด้านล่าง เช่นเดียวกับ VFD ยังประกอบด้วยส่วนวงจรเรียงกระแสการกรองและส่วนอินเวอร์เตอร์ ส่วนอินเวอร์เตอร์ที่นี่รับพัลส์การยิงจากไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ตั้งโปรแกรมไว้เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าและความถี่ตัวแปรแก่โหลด โครงการนี้เรียกว่าเฟสเดียว เป็นตัวแปลงสามเฟส ใช้ SVPWM เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับและความถี่ในโหลด
การประยุกต์ใช้ VFD
การประยุกต์ใช้ VFD คือ การควบคุมความเร็วมอเตอร์ ac โดยตัวแปลงไซโคล .
กำลังไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟเข้าสู่วงจรเรียงกระแสซึ่งจะแปลง AC คงที่เป็น DC คงที่ ตัวแปลงขาสามขาประกอบด้วยไดโอดสองตัวที่เชื่อมต่อแบบขนานสำหรับแต่ละเฟสเพื่อให้ไดโอดตัวใดตัวหนึ่งทำงานเมื่อเฟสเฉพาะมีค่าเป็นบวกหรือลบมากกว่ากัน
การประยุกต์ใช้ VFD
แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบบพัลซิ่งที่สร้างจากวงจรเรียงกระแสถูกนำไปใช้กับวงจร DC link วงจรกลางนี้ประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ กรองกระแสตรงแบบพัลซิ่งโดยการลดปริมาณการกระเพื่อมและให้พลังงาน DC อยู่ในระดับคงที่
เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าและความถี่ผันแปรไปยังมอเตอร์ควรแปลงไฟ DC จากลิงค์ DC เป็น AC แบบแปรผันโดยอินเวอร์เตอร์ อินเวอร์เตอร์ประกอบด้วย IGBT เป็นอุปกรณ์สวิตชิ่งที่ควบคุมโดยเทคนิค PWM
เช่นเดียวกับวงจรเรียงกระแสสวิตช์อินเวอร์เตอร์ยังเป็นของสองกลุ่มเป็นบวกและลบ IGBT ด้านบวกรับผิดชอบต่อพัลส์บวกและ IGBT ด้านลบสำหรับพัลส์ลบที่เอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์ ดังนั้นเอาต์พุตที่ได้จึงเป็นกระแสสลับที่ใช้กับมอเตอร์
การเปลี่ยนระยะเวลาการเปลี่ยนจะควบคุมแรงดันไฟฟ้าและความถี่พร้อมกันในอินเวอร์เตอร์ VFD สมัยใหม่ใช้เทคนิคการควบคุมล่าสุดเช่นสเกลาร์เวกเตอร์และการควบคุมแรงบิดโดยตรงเพื่อควบคุมสวิตช์อินเวอร์เตอร์เพื่อให้ได้กำลังไฟฟ้าแบบแปรผัน
รูปคลื่นเอาต์พุตของ VFD
รูปด้านบนแสดงให้เห็นว่าแรงดันไฟฟ้าและความถี่แตกต่างกันอย่างไรโดยไดรฟ์ความถี่ตัวแปร ตัวอย่างเช่นแหล่งจ่ายไฟ AC 480V, 60Hz ถูกนำไปใช้กับ VFD ซึ่งจะเปลี่ยนแรงดันและความถี่ของสัญญาณเพื่อควบคุมความเร็ว
เมื่อความถี่ลดลงความเร็วของมอเตอร์ก็ลดลงเช่นกัน ในรูปด้านบนพลังงานเฉลี่ยที่ใช้กับมอเตอร์จะลดลงในขณะที่ลดทั้งแรงดันไฟฟ้าและความถี่หากอัตราส่วนของพารามิเตอร์ทั้งสองนี้คงที่
ประโยชน์ของ VFD
VFD เชื่อมต่อกับมอเตอร์
ไดรฟ์ความถี่แปรผันไม่เพียง แต่ให้ความเร็วที่ปรับได้สำหรับการใช้งานการควบคุมที่แม่นยำและแม่นยำ แต่ยังมีประโยชน์มากกว่าในแง่ของการควบคุมกระบวนการและ การอนุรักษ์พลังงาน . บางส่วนเหล่านี้ได้รับด้านล่าง
การประหยัดพลังงาน
มอเตอร์ไฟฟ้าในอุตสาหกรรมใช้พลังงานมากกว่า 65% ทั้งเทคนิคการควบคุมขนาดและความถี่เพื่อให้ความเร็วแตกต่างกันไปใช้พลังงานน้อยลงเมื่อมอเตอร์ต้องการความเร็วตัวแปร ดังนั้น VFD เหล่านี้จึงอนุรักษ์พลังงานไว้เป็นจำนวนมาก
การควบคุมวงปิด
VFD ช่วยให้สามารถระบุตำแหน่งของความเร็วมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำโดยเปรียบเทียบกับความเร็วอ้างอิงอย่างต่อเนื่องแม้จะมีการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขการโหลดและสัญญาณรบกวนเช่นความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า
• จำกัด กระแสเริ่มต้น
มอเตอร์เหนี่ยวนำจะดึงกระแสซึ่งเท่ากับ 6 ถึง 8 เท่าของกระแสไฟฟ้าที่ระบุเมื่อเริ่มต้น เมื่อเทียบกับสตาร์ทเตอร์ทั่วไป VFD’s ให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าเนื่องจากให้ความถี่ต่ำในขณะสตาร์ท เนื่องจากความถี่ต่ำมอเตอร์จึงดึงกระแสไฟฟ้าน้อยลงและกระแสไฟฟ้านี้จะไม่เกินพิกัดที่กำหนดเมื่อสตาร์ทและขณะทำงาน
•การทำงานที่ราบรื่น
ให้การทำงานที่ราบรื่นทั้งในการสตาร์ทและหยุดและยังช่วยลดความเครียดทางกลและความร้อนของมอเตอร์และสายพาน
ตัวประกอบกำลังสูง
วงจรแก้ไขตัวประกอบกำลังไฟฟ้าในตัวในลิงค์ DC ของ VFD ช่วยลดความจำเป็นในการใช้อุปกรณ์แก้ไขตัวประกอบกำลังเพิ่มเติม
ตัวประกอบกำลังของมอเตอร์เหนี่ยวนำต่ำมากสำหรับการใช้งานที่ไม่มีโหลดโดยเฉพาะในขณะที่โหลดเต็มคือ 0.88 ถึง 0.9 ปัจจัยด้านพลังงานต่ำส่งผลให้ใช้พลังงานได้ไม่ดีเนื่องจากมีการสูญเสียปฏิกิริยาสูง
ติดตั้งง่าย
VFD แบบใช้สายที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้าและจากโรงงานนำเสนอวิธีง่ายๆในการเชื่อมต่อและบำรุงรักษา
ฉันหวังว่าคุณจะได้รับความรู้ที่แม่นยำและเพียงพอเกี่ยวกับการทำงานของ VFD ในบทความของเรา ขอบคุณสำหรับการใช้เวลาอันมีค่าของคุณ เรามีงานง่ายๆสำหรับคุณ - VFD ประเภทต่างๆมีอะไรบ้าง? โปรดให้คำตอบของคุณในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง หากคุณมีข้อสงสัยเกี่ยวกับหัวข้อนี้หรือเกี่ยวกับไฟฟ้าและ โครงการอิเล็กทรอนิกส์ คุณยังสามารถแบ่งปันบทวิจารณ์และข้อเสนอแนะของคุณเกี่ยวกับบทความนี้ได้ในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง
เครดิตภาพ
ไดรฟ์ความถี่ตัวแปรโดย emainc
ส่วนพื้นฐานของ VFD โดย การออกแบบ
การทำงานของ VFD โดย cfnewsads
รูปคลื่นเอาต์พุตของ VFD โดย vfds
VFD เชื่อมต่อกับมอเตอร์โดย cfnewsads
