ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్ - రకాలు, ఆపరేషన్ సూత్రం, కనెక్షన్ పథకాలు

ఏదైనా ఎలక్ట్రిక్ మోటారు యొక్క రోటర్ స్టేటర్ వైండింగ్ లోపల తిరిగే విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం వల్ల కలిగే శక్తుల ద్వారా నడపబడుతుంది. దీని వేగం సాధారణంగా పవర్ గ్రిడ్ యొక్క పారిశ్రామిక ఫ్రీక్వెన్సీ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

దీని ప్రామాణిక విలువ 50 హెర్ట్జ్ ఒక సెకనులో యాభై డోలన కాలాలను సూచిస్తుంది. ఒక నిమిషంలో, వారి సంఖ్య 60 సార్లు పెరుగుతుంది మరియు 50×60 = 3000 విప్లవాలు. అనువర్తిత విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం ప్రభావంతో రోటర్ అదే సంఖ్యలో తిరుగుతుంది.

మీరు స్టేటర్‌కు వర్తించే మెయిన్స్ ఫ్రీక్వెన్సీ విలువను మార్చినట్లయితే, మీరు రోటర్ యొక్క భ్రమణ వేగాన్ని మరియు దానికి కనెక్ట్ చేయబడిన డ్రైవ్‌ను సర్దుబాటు చేయవచ్చు. ఈ సూత్రం ఎలక్ట్రిక్ మోటారుల నియంత్రణకు ఆధారం.

ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్ల రకాలు

డిజైన్ ప్రకారం, ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్లు:

1. ఇండక్షన్ రకం;

2. ఎలక్ట్రానిక్.

తయారు చేయబడిన అసమకాలిక మోటార్లు ఒక దశ రోటర్తో పథకం ప్రకారం మరియు జెనరేటర్ మోడ్‌లో ప్రారంభించబడ్డాయి, మొదటి రకానికి చెందిన ప్రతినిధులు. ఆపరేషన్ సమయంలో, అవి తక్కువ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు తక్కువ సామర్థ్యంతో వర్గీకరించబడతాయి.అందువల్ల, వారు ఉత్పత్తిలో విస్తృత అప్లికేషన్ను కనుగొనలేదు మరియు చాలా అరుదుగా ఉపయోగిస్తారు.

ఎలక్ట్రానిక్ ఫ్రీక్వెన్సీ మార్పిడి పద్ధతి అసమకాలిక మరియు సిన్క్రోనస్ మెషీన్ల యొక్క మృదువైన వేగ నియంత్రణను అనుమతిస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, రెండు నియంత్రణ సూత్రాలలో ఒకటి వర్తించవచ్చు:

1. ఫ్రీక్వెన్సీ (V / f)పై భ్రమణ వేగం యొక్క ఆధారపడటం యొక్క ముందుగా నిర్ణయించిన లక్షణం ప్రకారం;

2. వెక్టర్ నియంత్రణ పద్ధతి.

మొదటి పద్ధతి సరళమైనది మరియు తక్కువ పరిపూర్ణమైనది, మరియు రెండవది క్లిష్టమైన పారిశ్రామిక పరికరాల యొక్క భ్రమణ వేగాన్ని ఖచ్చితంగా నియంత్రించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

ఫ్రీక్వెన్సీ మార్పిడి వెక్టర్ నియంత్రణ యొక్క లక్షణాలు

ఈ పద్ధతి మధ్య వ్యత్యాసం పరస్పర చర్య, రోటర్ ఫీల్డ్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీతో తిరిగే మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ యొక్క «స్పేస్ వెక్టర్»పై కన్వర్టర్ నియంత్రణ పరికరం యొక్క ప్రభావం.

ఈ సూత్రంపై పనిచేయడానికి కన్వర్టర్ల కోసం అల్గోరిథంలు రెండు విధాలుగా సృష్టించబడతాయి:

1. సెన్సార్లెస్ నియంత్రణ;

2. ప్రవాహ నియంత్రణ.

మొదటి పద్ధతి సీక్వెన్స్‌ల ప్రత్యామ్నాయంపై నిర్దిష్ట ఆధారపడటాన్ని నిర్ణయించడంపై ఆధారపడి ఉంటుంది పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్ (PWM) ప్రీసెట్ అల్గోరిథంల కోసం ఇన్వర్టర్. ఈ సందర్భంలో, కన్వర్టర్ అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క వ్యాప్తి మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ స్లిప్ కరెంట్ మరియు లోడ్ ద్వారా నియంత్రించబడతాయి, కానీ రోటర్ స్పీడ్ ఫీడ్‌బ్యాక్ ఉపయోగించకుండా.

ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్‌తో సమాంతరంగా అనుసంధానించబడిన అనేక ఎలక్ట్రిక్ మోటారులను నియంత్రించేటప్పుడు ఈ పద్ధతి ఉపయోగించబడుతుంది.ఫ్లక్స్ నియంత్రణ అనేది మోటారు లోపల ఆపరేటింగ్ కరెంట్‌లను యాక్టివ్ మరియు రియాక్టివ్ కాంపోనెంట్‌లుగా కుళ్ళిపోవడంతో పర్యవేక్షించడం మరియు అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ వెక్టర్స్ కోసం వ్యాప్తి, ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు కోణాన్ని సెట్ చేయడానికి కన్వర్టర్ ఆపరేషన్‌కు సర్దుబాట్లు చేయడం.

ఇది ఇంజిన్ యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది మరియు దాని సర్దుబాటు యొక్క పరిమితులను పెంచుతుంది. ప్రవాహ నియంత్రణ ఉపయోగం క్రేన్ హాయిస్ట్‌లు లేదా ఇండస్ట్రియల్ వైండింగ్ మెషీన్‌లు వంటి అధిక డైనమిక్ లోడ్‌లతో తక్కువ వేగంతో పనిచేసే డ్రైవ్‌ల సామర్థ్యాలను విస్తరించింది.

వెక్టార్ టెక్నాలజీ ఉపయోగం డైనమిక్ టార్క్ నియంత్రణను అమలు చేయడానికి అనుమతిస్తుంది మూడు-దశల అసమకాలిక మోటార్లు. 

సమానమైన సర్క్యూట్

ఇండక్షన్ మోటార్ యొక్క ప్రాథమిక సరళీకృత విద్యుత్ వలయాన్ని ఈ క్రింది విధంగా సూచించవచ్చు.

వోల్టేజ్ u1 స్టేటర్ వైండింగ్‌లకు వర్తించబడుతుంది, ఇది క్రియాశీల నిరోధకత R1 మరియు ప్రేరక నిరోధకత X1 కలిగి ఉంటుంది. ఇది, ఎయిర్ గ్యాప్ Xv యొక్క ప్రతిఘటనను అధిగమించి, రోటర్ వైండింగ్‌గా రూపాంతరం చెందుతుంది, దానిలో దాని నిరోధకతను అధిగమించే కరెంట్ ఏర్పడుతుంది.

వెక్టర్ సర్క్యూట్ యొక్క సమానమైన సర్క్యూట్

ఇండక్షన్ మోటారులో జరుగుతున్న ప్రక్రియలను అర్థం చేసుకోవడానికి దీని నిర్మాణం సహాయపడుతుంది.

స్టేటర్ కరెంట్ యొక్క శక్తి రెండు భాగాలుగా విభజించబడింది:

• iµ — ఫ్లో-ఫార్మింగ్ విభజన;

• iw - క్షణం ఉత్పత్తి చేసే భాగం.

ఈ సందర్భంలో, రోటర్ స్లిప్-ఆధారిత క్రియాశీల నిరోధకత R2 / sని కలిగి ఉంటుంది.

సెన్సార్‌లెస్ నియంత్రణ కోసం, కింది వాటిని కొలుస్తారు:

• వోల్టేజ్ u1;

• ప్రస్తుత i1.

వారి విలువల ప్రకారం, వారు లెక్కిస్తారు:

• iµ — ప్రవాహాన్ని ఏర్పరిచే ప్రవాహ భాగం;

• iw - విలువను ఉత్పత్తి చేసే టార్క్.

గణన అల్గోరిథం ఇప్పుడు కరెంట్ రెగ్యులేటర్‌లతో కూడిన ఇండక్షన్ మోటారు యొక్క ఎలక్ట్రానిక్ సమానమైన సర్క్యూట్‌ను కలిగి ఉంది, ఇది విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క సంతృప్త పరిస్థితులను మరియు ఉక్కులో అయస్కాంత శక్తి యొక్క నష్టాలను పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది.

ప్రస్తుత వెక్టర్స్ యొక్క రెండు భాగాలు, కోణం మరియు వ్యాప్తిలో భిన్నంగా ఉంటాయి, రోటర్ కోఆర్డినేట్ సిస్టమ్‌తో కలిసి తిరుగుతాయి మరియు స్థిరమైన స్టేటర్ ఓరియంటేషన్ సిస్టమ్‌గా మారతాయి.

ఈ సూత్రం ప్రకారం, ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్ యొక్క పారామితులు ఇండక్షన్ మోటార్ యొక్క లోడ్ ప్రకారం సర్దుబాటు చేయబడతాయి.

ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్ యొక్క ఆపరేషన్ సూత్రం

ఇన్వర్టర్ అని కూడా పిలువబడే ఈ పరికరం మెయిన్స్ విద్యుత్ సరఫరా యొక్క తరంగ రూపంలో రెట్టింపు మార్పుపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

ప్రారంభంలో, పారిశ్రామిక వోల్టేజ్ శక్తివంతమైన డయోడ్‌లతో రెక్టిఫైయర్‌కు అందించబడుతుంది, ఇది సైనూసోయిడల్ హార్మోనిక్స్‌ను తొలగిస్తుంది కానీ సిగ్నల్ అలలను వదిలివేస్తుంది. వారి తొలగింపు కోసం, ఇండక్టెన్స్ (LC-ఫిల్టర్) తో కెపాసిటర్ బ్యాంక్ అందించబడుతుంది, ఇది సరిదిద్దబడిన వోల్టేజ్కు స్థిరమైన, మృదువైన ఆకృతిని అందిస్తుంది.

సిగ్నల్ అప్పుడు ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్ యొక్క ఇన్పుట్కు వెళుతుంది, ఇది ఆరు యొక్క మూడు-దశల వంతెన సర్క్యూట్ శక్తి ట్రాన్సిస్టర్లు రివర్స్ పోలారిటీ వోల్టేజ్ ప్రొటెక్షన్ డయోడ్‌లతో IGBT లేదా MOSFET సిరీస్. ఈ ప్రయోజనాల కోసం గతంలో ఉపయోగించిన థైరిస్టర్లు తగినంత వేగం కలిగి ఉండవు మరియు పెద్ద అవాంతరాలతో పనిచేస్తాయి.

మోటారు యొక్క "బ్రేక్" మోడ్‌ను ఆన్ చేయడానికి, శక్తిని వెదజల్లే శక్తివంతమైన రెసిస్టర్‌తో నియంత్రిత ట్రాన్సిస్టర్‌ను సర్క్యూట్‌లో ఇన్‌స్టాల్ చేయవచ్చు. ఫిల్టర్ కెపాసిటర్‌లను ఓవర్‌చార్జింగ్ మరియు దెబ్బతినకుండా రక్షించడానికి మోటారు ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన వోల్టేజ్‌ను తొలగించడానికి ఈ సాంకేతికత అనుమతిస్తుంది.

కన్వర్టర్ యొక్క వెక్టర్ ఫ్రీక్వెన్సీ నియంత్రణ పద్ధతి మీరు ACS వ్యవస్థల నుండి సిగ్నల్ యొక్క స్వయంచాలక నియంత్రణను నిర్వహించే సర్క్యూట్లను సృష్టించడానికి అనుమతిస్తుంది. నిర్వహణ వ్యవస్థ దీని కోసం ఉపయోగించబడుతుంది:

1. వ్యాప్తి;

2. PWM (పల్స్ వెడల్పు అనుకరణ).

వ్యాప్తి నియంత్రణ పద్ధతి ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను మార్చడంపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు PWM అనేది స్థిరమైన ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ వద్ద పవర్ ట్రాన్సిస్టర్‌లను మార్చడానికి అల్గారిథమ్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది.

PWM నియంత్రణతో, రెక్టిఫైయర్ యొక్క సానుకూల మరియు ప్రతికూల టెర్మినల్స్కు ఖచ్చితమైన క్రమంలో స్టేటర్ వైండింగ్ కనెక్ట్ చేయబడినప్పుడు సిగ్నల్ మాడ్యులేషన్ యొక్క కాలం సృష్టించబడుతుంది.

జనరేటర్ యొక్క క్లాక్ ఫ్రీక్వెన్సీ చాలా ఎక్కువగా ఉన్నందున, ప్రేరక నిరోధకత కలిగిన ఎలక్ట్రిక్ మోటారు యొక్క వైండింగ్‌లో, అవి సాధారణ సైన్ వేవ్‌కు సున్నితంగా ఉంటాయి.

PWM నియంత్రణ పద్ధతులు శక్తి నష్టాల తొలగింపును పెంచుతాయి మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు వ్యాప్తి యొక్క ఏకకాల నియంత్రణ కారణంగా అధిక మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని అందిస్తాయి. GTO సిరీస్ పవర్-లాక్డ్ థైరిస్టర్ కంట్రోల్ టెక్నాలజీస్ లేదా ఇన్సులేటెడ్-గేట్ IGBT ట్రాన్సిస్టర్‌ల బైపోలార్ బ్రాండ్‌ల అభివృద్ధి కారణంగా అవి అందుబాటులోకి వచ్చాయి.

మూడు-దశల మోటారును నియంత్రించడానికి వారి చేరిక యొక్క సూత్రాలు ఫోటోలో చూపబడ్డాయి.

ఆరు IGBTలలో ప్రతి ఒక్కటి దాని స్వంత రివర్స్ కరెంట్ డయోడ్‌కు యాంటీప్యారలెల్ సర్క్యూట్‌లో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. ఈ సందర్భంలో, ఇండక్షన్ మోటార్ యొక్క క్రియాశీల ప్రవాహం ప్రతి ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క పవర్ సర్క్యూట్ గుండా వెళుతుంది మరియు దాని రియాక్టివ్ భాగం డయోడ్ల ద్వారా దర్శకత్వం వహించబడుతుంది.

ఇన్వర్టర్ మరియు మోటారు యొక్క ఆపరేషన్‌పై బాహ్య విద్యుత్ శబ్దం యొక్క ప్రభావాన్ని తొలగించడానికి, ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్ యొక్క సర్క్యూట్ చేర్చవచ్చు శబ్దం తగ్గింపు ఫిల్టర్పరిసమాప్తి:

• రేడియో జోక్యం;

• ఆపరేటింగ్ పరికరాల వల్ల విద్యుత్ విడుదలలు.

ఇవి కంట్రోలర్ ద్వారా సిగ్నల్ చేయబడతాయి మరియు షాక్‌ను తగ్గించడానికి మోటార్ మరియు ఇన్వర్టర్ అవుట్‌పుట్ టెర్మినల్స్ మధ్య షీల్డ్ వైరింగ్ ఉపయోగించబడుతుంది.

అసమకాలిక మోటార్లు ఆపరేషన్ యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి, ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్ల నియంత్రణ సర్క్యూట్ వీటిని కలిగి ఉంటుంది:

• అధునాతన ఇంటర్‌ఫేస్ సామర్థ్యాలతో కమ్యూనికేషన్ ఇన్‌పుట్;

• అంతర్నిర్మిత నియంత్రిక;

• మెమరీ కార్డ్;

• సాఫ్ట్వేర్;

• ప్రధాన అవుట్‌పుట్ పారామితులను చూపించే సమాచార LED ప్రదర్శన;

• బ్రేక్ ఛాపర్ మరియు అంతర్నిర్మిత EMC ఫిల్టర్;

• పెరిగిన వనరు యొక్క అభిమానులతో బ్లోయింగ్ ఆధారంగా సర్క్యూట్ శీతలీకరణ వ్యవస్థ;

• డైరెక్ట్ కరెంట్ మరియు కొన్ని ఇతర అవకాశాల ద్వారా ఇంజిన్‌ను వేడి చేసే పని.

ఆపరేషనల్ వైరింగ్ రేఖాచిత్రాలు

ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్లు సింగిల్-ఫేజ్ లేదా మూడు-దశల నెట్వర్క్లతో పనిచేయడానికి రూపొందించబడ్డాయి. అయినప్పటికీ, 220 వోల్ట్ల వోల్టేజ్తో డైరెక్ట్ కరెంట్ యొక్క పారిశ్రామిక వనరులు ఉంటే, అప్పుడు ఇన్వర్టర్లు వాటి నుండి శక్తిని పొందుతాయి.

మూడు-దశల నమూనాలు మెయిన్స్ వోల్టేజ్ 380 వోల్ట్ల కోసం రూపొందించబడ్డాయి మరియు దానిని ఎలక్ట్రిక్ మోటారుకు ఫీడ్ చేస్తాయి. సింగిల్-ఫేజ్ ఇన్వర్టర్లు 220 వోల్ట్‌ల ద్వారా శక్తిని పొందుతాయి మరియు కాలక్రమేణా పంపిణీ చేయబడిన మూడు దశల అవుట్‌పుట్.

మోటారుకు ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్ యొక్క కనెక్షన్ పథకం పథకాల ప్రకారం నిర్వహించబడుతుంది:

• నక్షత్రాలు;

• త్రిభుజం.

380 వోల్ట్ల మూడు-దశల నెట్‌వర్క్ ద్వారా అందించబడిన కన్వర్టర్ కోసం మోటారు యొక్క వైండింగ్‌లు ఒక «నక్షత్రం» లో సమావేశమవుతాయి.

"డెల్టా" పథకం ప్రకారం, పవర్ కన్వర్టర్ సింగిల్-ఫేజ్ 220-వోల్ట్ నెట్‌వర్క్‌కు కనెక్ట్ అయినప్పుడు మోటారు వైండింగ్‌లు సమావేశమవుతాయి.

ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్‌కు ఎలక్ట్రిక్ మోటారును కనెక్ట్ చేసే పద్ధతిని ఎంచుకున్నప్పుడు, ఇన్వర్టర్ యొక్క సామర్థ్యాలతో నెమ్మదిగా, లోడ్ చేయబడిన ప్రారంభంతో సహా అన్ని మోడ్‌లలో నడుస్తున్న మోటారు సృష్టించగల శక్తి నిష్పత్తికి మీరు శ్రద్ధ వహించాలి.

ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్‌ను నిరంతరం ఓవర్‌లోడ్ చేయడం అసాధ్యం, మరియు దాని అవుట్‌పుట్ పవర్ యొక్క చిన్న రిజర్వ్ దాని దీర్ఘకాలిక మరియు ఇబ్బంది లేని ఆపరేషన్‌ను నిర్ధారిస్తుంది.