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VFD 原理图:VFD 电路图、类型以及如何构建一个

  • 发表时间:2021-10-27 08:49:30
  • 来源:本站
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每个电子爱好者都遇到过 VFD 一词。VFD是Variable Frequency Drive的缩写,也称为Variable Speed Drives and Inverters。它的主要用途是管理交流电机的速度。简而言之,它们是电机控制器,可根据电机的特定要求调节提供给电机的频率和电压。通常,VFD 原理图的三个主要组件是整流器、直流链路和逆变器。 

在这里,我们探讨了 VFD 桥接电路的概念、VFD的不同部分、类型及其优缺点。 

小型变频器 

来源:-维基共享资源。

1.什么是VFD电路,它是如何工作的?

如上所述,变频驱动器使交流电机规格以可变速度工作。您应该注意到交流电机通过改变用于运行它的电压频率来改变其速度。这意味着当您向交流电机施加 50Hz 的电压时,电机以额定速度运行。但是,如果您使用的输入电压超过 50 Hz,则发动机的运行速度会超过额定转速。但如果您提供的电压频率低于 50 Hz,则电机运行缓慢。

根据 VFD 工作原理,电子控制器改变发送到感应电机的电压频率。随着先进微处理器的发明,VFD 作为一种可变设备运行,控制电机的速度并在工作和工作期间防止过电流。 

变频驱动电路可确保电机在运行时产生过量电流,从而有助于降低公用事业成本。目前,您会注意到VFD 原理图是用于控制系统的一种流行的输出晶体管类型。这种转换交流电源频率的电气设备,即 VFD 电路,由三部分组成。这些部件是全波桥式整流器直流链路逆变器

变频电路的工作原理

(变频电路的工作原理)

来源:-维基共享 

三相变频器的基本电路框图

三个重要部分构成了 VFD 的框图。这些部分包括

  • 电源转换区。

  • 微处理器的控制部分负责 VFD 操作的控制。

  • 功耗部分将交流电压更改为直流电压。此外,将直流电变回三相电压。

三相变频器

(三相变频器)

来源:维基共享资源 

VFD电路由三部分组成

整流器 

它调节输入的三相交流电并将其转换为直流电。单相低功率 VFD 具有使用二极管的单相整流电路。尽管如此,三相 VFD 具有使用 SCR 的三相整流器电路,因为SCR有利于高正电压和高功率应用。

直流中间电路/直流滤波器

直流电路提供平滑、改进的直流电压此外,它被标记为包含一些电容器和电感器的 DC-Link 或 DC 总线。在 VFD 非稳态电路的这一部分中,消除了直流电源中输出引脚的纹波段。

逆变器

逆变器协助打开和关闭直流电,使电机获得类似于交流电的脉动电压。控制交替率以改变施加到发动机的模拟交流电的频率。这是至关重要的,因为 VFD 电路的主要功能取决于此部分,而 VFD 使用全控逆变器电路。总之,通过受控逆变电路,输出交流电源的波形允许电机运行。

2. 不同类型的 VFD

VFD 的三种主要类型是VSICSIPWM。

VSI

在这三者中,VSI(电压源逆变器)是最常见的类型。VSI 的操作需要通过简单的二极管电桥和电容器将交流信号转换为直流信号来储存能量。然后逆变器利用保留的电源来切换控制以提供所需的输出。毫无疑问,使用 VSI 有利有弊。

(三相电压源逆变器电路(VSI)

来源:维基共享资源   

好处

  • VSI 的生产和安装具有成本效益。

  • 此外,它还利用了多个电机控制设施,可与单个 VSI 型 VFD 连接。

  • 它具有良好的速度范围。

  • 设计简单而不复杂。

缺点

  • 输出频率会产生不同类型的噪声。

  • 由于齿槽效应,负载电机在启动和停止情况下会出现抖动。

  • 由于控制或降低电机速度,导致功率因数不佳。

电流源逆变器 (CSI)

CSI(电流源反相器)与 VSI 不同,在引脚 3 上提供平滑的电压输出。CSI 类型的形成取决于电流而不是电压。在此之前,在 CSI 中,您可以使用 SCR 桥代替二极管桥式整流器。作为电容器的替代品,我们使用电感器来分析输出能量以获得平滑的电流输出。此外,CSI 能够提供方波电流。

电流源逆变器

(电流源逆变器)

来源:-维基共享 

好处

  • 首先,它支持更高马力的感应电机,其中 VSI 不够用。

  • 与 VSI 相比,它具有更高的可靠性。 

  • 最重要的是,它具有出色的再生能力。

缺点

  • 大多数情况下,它会产生较差的功率因数。

  • 此外,它会产生齿槽效应,运行时可能会晃动电机轴。

  • 最后,它不适合多电机运行。

脉宽调制 (PWM)

PWM 型(脉宽调制)也是改进型。通过PWM压控电路,VFD可以提供稳定的电压输出,保持频率比。PWM 电压控制器电路使用一个额外的稳压器来为负载提供稳定和适当的基本电源电压和电流。

变频器原理图


好处

  • 没有堵塞或抖动效果,并提供广泛的速度和控制旋钮范围。

  • 此外,还有具有非常高能效的恒定功率。 

  • 它包括不同类型的电路保护。

缺点

  • 在设计和实现方面存在一些复杂性。 

  • 它会在相位驱动器电路中产生干扰噪声。

  • 最后,它需要额外的硬件并且是一种昂贵的解决方案。

三相VFD电路的制作方法

一个电动机


(一个电动机)

典型的变频系统图

典型的变频系统图。

来源:-维基共享资源

我们需要以下内容来制作三相 VFD 电路:

  • PWM 电压控制器电路: PWM 发生器级响应施加到同一 IC 的引脚 5 的电压,在IC 2 的引脚 3 上产生变化的 PWM 输出。 

  • 三相 H 桥电路:三相信号生成级在 IC 的 HIN1/2/3 和 LIN1/2/3 输入端应用经过精心计算的三相信号。

  • 三相信号发生器电路:三相信号的输入频率决定了送入系统的时钟。这通常应该是预期三相信号的六倍。换言之,如果所需的三相频率为 100 Hz,则输入时钟应为 100 x 6 = 600 Hz。

  • 用于产生 V/Hz 参数的电压到频率转换器电路。

https://youtu.be/TAFDX301Qrk   (构建变频驱动器)

结论

总之,对于交流变频器电路的附加控制和交流电机的变速工作,我们需要变频驱动器(VFD)。VFD 的效率完全取决于其类型、范围和质量。因此,工程师应该寻找并利用最好的来获得最佳结果。还有更多关于 VFD 电路配置的问题吗?在下面发表评论或联系我们