什么是VFD?

甲變頻驅(qū)動(dòng)器(VFD)是一種類型的電機(jī)控制器的驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)馬達(dá)，通過改變頻率和電壓供給到電動(dòng)馬達(dá)。VFD的其他名稱是變速驅(qū)動(dòng)器，變速驅(qū)動(dòng)器，變頻驅(qū)動(dòng)器，交流驅(qū)動(dòng)器，微驅(qū)動(dòng)器和逆變器。

頻率(或赫茲)與電動(dòng)機(jī)的速度(RPM)直接相關(guān)。換句話說，頻率越快，RPM越快。如果應(yīng)用不需要電動(dòng)機(jī)全速運(yùn)行，則可以使用VFD降低頻率和電壓，以滿足電動(dòng)機(jī)負(fù)載的要求。隨著應(yīng)用程序?qū)﹄妱?dòng)機(jī)速度要求的變化，VFD可以簡單地調(diào)高或降低電動(dòng)機(jī)速度以滿足速度要求。

變頻驅(qū)動(dòng)器如何工作?

變頻交流變頻器或VFD的第一級(jí)是轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器由六個(gè)二極管組成，與管道系統(tǒng)中使用的止回閥相似。它們只允許電流沿一個(gè)方向流動(dòng)。二極管符號(hào)中箭頭所示的方向。例如，只要A相電壓(電壓類似于管道系統(tǒng)中的壓力)比B相或C相電壓更正，則該二極管將打開并允許電流流動(dòng)。當(dāng)B相變得比A相更正時(shí)，B相二極管將打開，而A相二極管將關(guān)閉?？偩€負(fù)極的3個(gè)二極管也是如此。因此，當(dāng)每個(gè)二極管打開和關(guān)閉時(shí)，我們得到六個(gè)電流“脈沖”。這稱為“六脈沖VFD”，這是當(dāng)前變頻驅(qū)動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)配置。

讓我們假設(shè)驅(qū)動(dòng)器在480V電源系統(tǒng)上運(yùn)行。480V額定值為“ rms”或均方根。480V系統(tǒng)上的峰值為679V。如您所見，VFD直流總線的直流電壓帶有交流紋波。電壓大約在580V至680V之間。

我們可以通過添加一個(gè)電容器來消除直流母線上的交流紋波。電容器的運(yùn)行方式類似于管道系統(tǒng)中的儲(chǔ)存器或蓄能器。該電容器吸收交流紋波并提供平滑的直流電壓。直流母線上的交流紋波通常小于3伏。因此，DC總線上的電壓變?yōu)椤按蠹s” 650VDC。實(shí)際電壓將取決于為驅(qū)動(dòng)器供電的AC線的電壓水平，電力系統(tǒng)上的電壓不平衡水平，電動(dòng)機(jī)負(fù)載，電力系統(tǒng)的阻抗以及驅(qū)動(dòng)器上的任何電抗器或諧波濾波器。

將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的二極管橋式轉(zhuǎn)換器有時(shí)僅稱為轉(zhuǎn)換器。將直流電轉(zhuǎn)換回交流電的轉(zhuǎn)換器也是轉(zhuǎn)換器，但為了與二極管轉(zhuǎn)換器區(qū)別開來，通常稱為“逆變器”。在業(yè)界中，將任何DC-AC轉(zhuǎn)換器稱為逆變器已變得很普遍。

當(dāng)我們關(guān)閉逆變器的頂部開關(guān)之一時(shí)，電動(dòng)機(jī)的該相連接到正直流母線，并且該相上的電壓變?yōu)檎?。?dāng)我們閉合轉(zhuǎn)換器中的底部開關(guān)之一時(shí)，該相將連接到負(fù)直流母線并變?yōu)樨?fù)。因此，我們可以使電動(dòng)機(jī)上的任何相位隨意變?yōu)檎蜇?fù)，從而可以生成所需的任何頻率。因此，我們可以使任何相位為正，負(fù)或零。

請(qǐng)注意，VFD的輸出是“矩形”波形。VFD不會(huì)產(chǎn)生正弦輸出。對(duì)于通用分配系統(tǒng)來說，此矩形波形不是一個(gè)很好的選擇，但對(duì)于電動(dòng)機(jī)而言則完全合適。

如果要將電動(dòng)機(jī)頻率降低到30 Hz，則只需更慢地切換逆變器輸出晶體管即可。但是，如果將頻率降低到30Hz，則還必須將電壓降低到240V，以保持V / Hz比率(有關(guān)此內(nèi)容，請(qǐng)參見VFD電機(jī)理論介紹)。如果我們只有650VDC，該如何降低電壓?

這稱為脈沖寬度調(diào)制或PWM。想象一下，我們可以通過以高速度打開和關(guān)閉閥門來控制輸水管線中的壓力。盡管這對(duì)于管道系統(tǒng)不切實(shí)際，但對(duì)于VFD來說效果很好。請(qǐng)注意，在前半個(gè)周期中，電壓一半時(shí)間導(dǎo)通，一半時(shí)間斷開。因此，平均電壓為480V或240V的一半。通過對(duì)輸出脈沖，我們可以在VFD的輸出上獲得任何平均電壓。

為什么要使用VFD?

1-減少能源消耗和能源成本

如果您的應(yīng)用程序不需要全速運(yùn)行，則可以通過使用變頻驅(qū)動(dòng)器控制電機(jī)來降低能源成本，這是變頻驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)勢之一。VFD使您可以將電動(dòng)設(shè)備的速度與負(fù)載要求相匹配。沒有其他的交流電動(dòng)機(jī)控制方法可以實(shí)現(xiàn)此目的。

如今，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)占工業(yè)能耗的65%以上。通過安裝或升級(jí)到VFD來優(yōu)化電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，可以將工廠的能耗降低多達(dá)70%。此外，VFD的使用提高了產(chǎn)品質(zhì)量，并降低了生產(chǎn)成本。結(jié)合能效稅收優(yōu)惠和公用事業(yè)回扣，VFD裝置的投資回報(bào)可短至6個(gè)月。

2-通過更嚴(yán)格的過程控制來提高產(chǎn)量

通過為您的應(yīng)用以最高效的速度運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，可以減少錯(cuò)誤的發(fā)生，從而提高生產(chǎn)水平，從而為公司贏得更高的收入。在輸送機(jī)和皮帶上，您消除了啟動(dòng)時(shí)的抖動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了高吞吐量。

3-延長設(shè)備壽命并減少維護(hù)

當(dāng)設(shè)備由VFD控制以確保最佳的電機(jī)應(yīng)用速度時(shí)，設(shè)備的使用壽命將更長，并且由于維護(hù)而減少的停機(jī)時(shí)間。由于VFD可以最佳地控制電動(dòng)機(jī)的頻率和電壓，因此VFD將為電動(dòng)機(jī)提供更好的保護(hù)，使其免受電熱過載，相位保護(hù)，欠壓，過壓等問題的影響。不會(huì)使電動(dòng)機(jī)或驅(qū)動(dòng)負(fù)載承受整個(gè)線路啟動(dòng)時(shí)的“瞬時(shí)沖擊”，但可以平穩(wěn)啟動(dòng)，從而消除皮帶，齒輪和軸承的磨損。這也是減少和/或消除水錘現(xiàn)象的極好方法，因?yàn)槲覀兛梢詫?shí)現(xiàn)平穩(wěn)的加速和減速循環(huán)。了解更多電機(jī)專業(yè)知識(shí)及技巧，可加入電機(jī)行業(yè)內(nèi)qq群136274082，業(yè)內(nèi)專業(yè)老師傅解答。