什么是VFD?

甲變頻驅動(dòng)器(VFD)是一種類(lèi)型的電機控制器的驅動(dòng)的電動(dòng)馬達，通過(guò)改變頻率和電壓供給到電動(dòng)馬達。VFD的其他名稱(chēng)是變速驅動(dòng)器，變速驅動(dòng)器，變頻驅動(dòng)器，交流驅動(dòng)器，微驅動(dòng)器和逆變器。

頻率(或赫茲)與電動(dòng)機的速度(RPM)直接相關(guān)。換句話(huà)說(shuō)，頻率越快，RPM越快。如果應用不需要電動(dòng)機全速運行，則可以使用VFD降低頻率和電壓，以滿(mǎn)足電動(dòng)機負載的要求。隨著(zhù)應用程序對電動(dòng)機速度要求的變化，VFD可以簡(jiǎn)單地調高或降低電動(dòng)機速度以滿(mǎn)足速度要求。

變頻驅動(dòng)器如何工作?

變頻交流變頻器或VFD的第一級是轉換器。該轉換器由六個(gè)二極管組成，與管道系統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)。二極管符號中箭頭所示的方向。例如，只要A相電壓(電壓類(lèi)似于管道系統中的壓力)比B相或C相電壓更正，則該二極管將打開(kāi)并允許電流流動(dòng)。當B相變得比A相更正時(shí)，B相二極管將打開(kāi)，而A相二極管將關(guān)閉。總線(xiàn)負極的3個(gè)二極管也是如此。因此，當每個(gè)二極管打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)，我們得到六個(gè)電流“脈沖”。這稱(chēng)為“六脈沖VFD”，這是當前變頻驅動(dòng)器的標準配置。

讓我們假設驅動(dòng)器在480V電源系統上運行。480V額定值為“ rms”或均方根。480V系統上的峰值為679V。如您所見(jiàn)，VFD直流總線(xiàn)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(guò)添加一個(gè)電容器來(lái)消除直流母線(xiàn)上的交流紋波。電容器的運行方式類(lèi)似于管道系統中的儲存器或蓄能器。該電容器吸收交流紋波并提供平滑的直流電壓。直流母線(xiàn)上的交流紋波通常小于3伏。因此，DC總線(xiàn)上的電壓變?yōu)椤按蠹s” 650VDC。實(shí)際電壓將取決于為驅動(dòng)器供電的AC線(xiàn)的電壓水平，電力系統上的電壓不平衡水平，電動(dòng)機負載，電力系統的阻抗以及驅動(dòng)器上的任何電抗器或諧波濾波器。

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

當我們關(guān)閉逆變器的頂部開(kāi)關(guān)之一時(shí)，電動(dòng)機的該相連接到正直流母線(xiàn)，并且該相上的電壓變?yōu)檎．斘覀冮]合轉換器中的底部開(kāi)關(guān)之一時(shí)，該相將連接到負直流母線(xiàn)并變?yōu)樨摗Ｒ虼耍覀兛梢允闺妱?dòng)機上的任何相位隨意變?yōu)檎蜇摚瑥亩梢陨伤璧娜魏晤l率。因此，我們可以使任何相位為正，負或零。

請注意，VFD的輸出是“矩形”波形。VFD不會(huì )產(chǎn)生正弦輸出。對于通用分配系統來(lái)說(shuō)，此矩形波形不是一個(gè)很好的選擇，但對于電動(dòng)機而言則完全合適。

如果要將電動(dòng)機頻率降低到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)此內容，請參見(jiàn)VFD電機理論介紹)。如果我們只有650VDC，該如何降低電壓?

這稱(chēng)為脈沖寬度調制或PWM。想象一下，我們可以通過(guò)以高速度打開(kāi)和關(guān)閉閥門(mén)來(lái)控制輸水管線(xiàn)中的壓力。盡管這對于管道系統不切實(shí)際，但對于VFD來(lái)說(shuō)效果很好。請注意，在前半個(gè)周期中，電壓一半時(shí)間導通，一半時(shí)間斷開(kāi)。因此，平均電壓為480V或240V的一半。通過(guò)對輸出脈沖，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

如果您的應用程序不需要全速運行，則可以通過(guò)使用變頻驅動(dòng)器控制電機來(lái)降低能源成本，這是變頻驅動(dòng)器的優(yōu)勢之一。VFD使您可以將電動(dòng)設備的速度與負載要求相匹配。沒(méi)有其他的交流電動(dòng)機控制方法可以實(shí)現此目的。

如今，電動(dòng)機系統占工業(yè)能耗的65%以上。通過(guò)安裝或升級到VFD來(lái)優(yōu)化電動(dòng)機控制系統，可以將工廠(chǎng)的能耗降低多達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。結合能效稅收優(yōu)惠和公用事業(yè)回扣，VFD裝置的投資回報可短至6個(gè)月。

2-通過(guò)更嚴格的過(guò)程控制來(lái)提高產(chǎn)量

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

3-延長(cháng)設備壽命并減少維護

當設備由VFD控制以確保最佳的電機應用速度時(shí)，設備的使用壽命將更長(cháng)，并且由于維護而減少的停機時(shí)間。由于VFD可以最佳地控制電動(dòng)機的頻率和電壓，因此VFD將為電動(dòng)機提供更好的保護，使其免受電熱過(guò)載，相位保護，欠壓，過(guò)壓等問(wèn)題的影響。不會(huì )使電動(dòng)機或驅動(dòng)負載承受整個(gè)線(xiàn)路啟動(dòng)時(shí)的“瞬時(shí)沖擊”，但可以平穩啟動(dòng)，從而消除皮帶，齒輪和軸承的磨損。這也是減少和/或消除水錘現象的極好方法，因為我們可以實(shí)現平穩的加速和減速循環(huán)。了解更多電機專(zhuān)業(yè)知識及技巧，可加入電機行業(yè)內qq群136274082，業(yè)內專(zhuān)業(yè)老師傅解答。