صنعت درایو فرکانس متغیر (VFD) به سرعت در حال رشد است و اکنون بیش از هر زمان دیگری برای تکنسین ها و پرسنل آموزش درایو صنعتی و تعمیر و نگهداری آن مهم است که یک درایو به درستی نصب و اجرا شود. درایوهای فرکانس متغیر با تغییر ولتاژ و فرکانس اعمال شده به موتور، سرعت موتور را تغییر می دهند.
درایو فرکانس متغیر چگونه کار می کند
برای درک اصول اساسی در آموزش درایو صنعتی نیاز به درک سه بخش اصلی vfd است. تعمیر اینورتر در اصفهان در شرکت بارمان اتوماسیون سایا انجام می شود.
برق سه فاز ورودی ابتدا از واحد یکسو کننده عبور می کند و از طریق پل دیود به ولتاژ DC تبدیل می شود، یکسوساز پل دیود شامل 6 دیود می باشد . این دیودها اجازه می دهند که جریان الکتریکی تنها در یک جهت جریان داشته باشد. در نیم سیکل مثبت سه دیود D1,D2,D3 و در نیم سیکل منفی سه دیود D4,D5,D6 متصل هستند. بعد از عبور موج سینوسی از پل دیود شکل موج یکسو می شود و فقط نیم سیکل مثبت باقی می ماند. پس از آن نوبت بانک خازنی یا DC باس است. ما می توانیم با استفاده از خازن از ریپل ac موجود در dcباس خلاص شویم. از آنجایی که پل دیود تنها قادر به یکسو کردن شکل موج است سیگنال خروجی dc به اندازه کافی صاف نیست به همین دلیل جهت اصلاح شکل موج از فیلتر استفاده می شود. Dc bus شامل یک بخش فیلتر است که در آن هارمونیک های تولید شده توسط بانک خازنی در طول تبدیل سیگنال AC به DC فیلتر می شوند و به اصطلاح ریپل موج گرفته می شود و به شکل موج صاف و یکدست تبدیل می شود.بخش آخر بخش سوئیچینگ یا اینورتر است که شامل شش IGBT (ترانزیستور دوقطبی گیت عایق شده) می باشد. در این قسمت منبع DC فیلتر شده به موج شبه سینوسی AC تبدیل می شود که منبع تغذیه موتور القایی به آن متصل است. سرعت سوئیچینگ به فرکانس وابسته است. هرچه فرکانس بالاتر باشد سرعت سوئیچینگ بالاتر می رود که در نتیجه اتلاف انرژی بیشتری نیز داریم.
حذف هارمونیک در درایو فرکانس متغیر
از مزایای درایو صنعتی می توانیم به موارد زیر اشاره کنیم
پس از بحث در مورد مزایای درایوهای فرکانس متغیر، اغلب اوقات سؤالی در مورد اصطلاح هارمونیک ایجاد می شود. درایو فرکانس متغیر با تغییر ولتاژ و فرکانس برق عرضه شده به موتور ، سرعت موتورهای القایی AC استاندارد را تغییر می دهد. درایوهای فرکانس متغیر در هنگام بازآفرینی موج سینوسی از طریق سوئیچینگ با سرعت بالا، منبع هارمونیک هستند.
هارمونیک ها ممکن است به دلیل ویژگی های غیر خطی برخی از بارهای قدرت به سیستم الکتریکی وارد شوند. این هارمونیک ها می توانند باعث گرم شدن بیش از حد موتور، ترانسفورماتور و هادی، خرابی خازن، اختلال در عملکرد رله ها و کنترل و کاهش راندمان سیستم شوند. ترکیب این مشکلات منجر به استفاده از سیستم مدولاسیون عرض پالس شده است.
کنترل دور موتور با pwm
فرکانس حامل از سرعت روشن و خاموش ماندن سوئیچ دستگاه قدرت بدست می آید که به آن فرکانس سوئیچ نیز می گویند. فرکانس حامل معمولی از 3 کیلوهرتز تا 4 کیلوهرتز یا 3000 تا 4000 بار در ثانیه قابل تغییر است. بنابراین واضح است که هر چقدر فرکانس حامل بالاتر، وضوح شکل موج خروجی بیشتر و شکل موج به اصطلاح سینوسی تر است. همچنین اشاره شده است که افزایش فرکانس حامل باعث کاهش کارایی درایو می شود. زیرا فرکانس بالا باعث افزایش سرعت سوئیچ زنی می شود که منجر به افزایش گرمای مدار درایو می شود.
مدولاسیون عرض پالس PWM یک قطار پالس با عرض های مختلف تولید می کند. این پالس ها در دو وضعیت high و low خواهند بود. مدت زمانی که سیگنال در وضعیت high قرار دارد زمان روشن ماندن یا TON و مدت زمانی که سیگنال در وضعیت low است را زمان خاموش یا TOFF می گویند. با تغییر زمان خاموش و روشن بودن سیگنال یا تغییر عرض پالس می توان مقدار ولتاژ dc را بدون اینکه تغییری در فرکانس و دامنه ولتاژ ایجاد شود کم و زیاد کرد. هنگامی که عرض پالس یا Ton زیاد می شود ولتاژ افزایش می یابد و با کم شدن عرض پالس یا Toff ولتاژ کاهش می یابد.
مزیت استفاده از pwm جلوگیری از اتلاف توان در اثر سوئیچینگ بالا هنگام افزایش فرکانس می باشد.
برای کنترل سرعت متغیر ماشین های الکتریکی AC از چندین کلید الکترونیک قدرت مانند IGBT وMOSFET به عنوان روش کموتاسیون اجباری استفاده می شود. تکنیک های قبلی مانند موتور DC و پل تریستور که با تکنیک های جدیدی مانند مبدل های منبع ولتاژ (VSC) جایگزین شده اند توسط مدولاسیون عرض پالس به ماشین ناهمزمان تغذیه می شوند. فرکانس و دامنه ولتاژ خروجی با استفاده از تکنیک pwm تغییر می کند و از این ولتاژ و فرکانس کنترل شده برای کنترل سرعت موتور استفاده می شود.
مزایای درایو فرکانس متغیر
باتوجه به مزایای پرتعداد این کنترل کننده قوی و پیشرفته پیشنهاد می شود قبل از خرید vfd با مشاوران متخصص در این زمینه مشورت کنید. شرکت بارمان اتوماسیون سایا در زمینه فروش اینورتر در اصفهان و سراسر ایران فعالیت می کند و به شما این فرصت را می دهد که با انتخاب درست اینورتر ، راندمان و سوددهی بسیار بهتری در کارگاه و کارخانجات خود داشته باشید.
مصرف انرژی الکتریکی در اینورتر به بار مورد نیاز بستگی دارد. با این حال، تغییر فرکانس منجر به اعوجاج هارمونیک می شود که می تواند با چندین تکنیک کاهش هارمونیک کاهش یابد. موج هرچه از شکل سینوسی دورتر شود ( pwm پایین تر ) هارمونی بیشتر می شود. هارمونی ها دارای فرکانس بالایی هستند که وجود آن ها باعث آسیب رساندن به موتور می شود. تکنیک‌های حذف هارمونیک‌ها عموماً برای پایین‌ترین هارمونیک اعمال می‌شوند .معرفی تکنیک های فیلتر می تواند منجر به کاهش سطح هارمونیک در مدار شود. اساساً استفاده از فیلتر فعال Band Pass برای کاهش هارمونیک ها در این سطح کاملاً مناسب است. پس می توان گفت درایو فرکانس متغیر می تواند هم در مورد کنترل سرعت موتور و هم در صرفه جویی در انرژی کار کند.
بنابراین پس از مطالعه درایو فرکانس متغیر، کنترل سرعت موتور الکتریکی و همچنین حفظ انرژی الکتریکی امکان پذیر می شود. زیرا می دانیم که حفظ انرژی ، موضوع مهمی در سراسر جهان شده است. علاوه بر این، استفاده از اینورتر کیفیت محصول را بهبود می بخشد و هزینه های تولید را کاهش می دهد.
