İnvertörün Gelişim Tarihi

Endüstriyel kontrol alanında "eski bir tanıdık" olan frekans invertörleri onlarca yıldır çeşitli endüstrilerde faaliyet göstermektedir. Motor hızı düzenlemesinin sorumluluğunu taşır ve üretim süreçlerinin iyileştirilmesinde ve enerji tasarrufunda vazgeçilmez bir rol oynar. Profesyonel açıdan bakıldığında, aslında AC motor güç kaynağının frekansını değiştirerek AC motorun hızını kontrol etmek için değişken frekans teknolojisi ve mikroelektronik teknolojisini kullanan bir tür güç kontrol ekipmanıdır.

Peki invertörün motor hızı regülasyonu açısından önemi nedir? AC motor hız kontrolü neden "bundan başkası değil"? Frekans invertörünün önemine gelince, onun doğuş ve gelişim sürecini aşağıdaki yönlerden anlayacağız.

Doğum ve gelişim süreci

İnverterin doğuşundan önceki dönemin arka planı

Endüstriyel üretimde nesnelerin veya bileşenlerin hızını ve konumunu doğru bir şekilde kontrol etmek için motorların kullanılması gerekli bir süreçtir. Örneğin: kaldırma ekipmanı, dokuma tezgahı ekipmanı, malzeme taşıma bantları, geri sarma ve çözme vb. ve diğer makine ve ekipman türleri.

Motor hız kontrol teknolojisi hala olgunlaşmamış olduğunda, insanlar nesne hareket kontrolü problemini çözmek için yalnızca mekanik olarak ayarlanamayan dişli kutuları, kavramalar vb. gibi bazı mekanik yardımları kullanabilirler. Motor söz konusu olduğunda, belirli bir sportif amaca ulaşmak için vites kutusunu değiştirmek, vites oranını değiştirmek veya debriyajı değiştirmek gerekir. Bu işlem hem çok zaman alıcı hem de makine için büyük bir kayıptır.

Nesnelerin veya bileşenlerin hızını ve konumunu doğru bir şekilde kontrol etmek için motorların kullanılması gerekli bir süreçtir

Başka bir akışkan kontrolü uygulama senaryosunda, motor pervaneyi dönecek şekilde çalıştırır, böylece gaz veya sıvı akışını iter veya karşılık gelen gaz ve hidrolik basıncı üretir. Erken aşamada motor hızı serbestçe kontrol edilemez, sıvı akışı ve basıncının kontrolü ancak boru hattındaki vananın açılıp kapatılmasıyla sağlanabilir, bu da elektrik enerjisi israfıdır.

Frekans invertörünün bulunmadığı çağda, motor hızı serbestçe ayarlanamadığı için, belirli hareket amaçlarına ulaşmak için geleneksel makineye birçok aksesuar eklemek zorunda kalınır, bu da yalnızca genel sistem karmaşıklığını ve maliyetini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda sınırlamaları da azaltır. Cihazın performansı ve geliştirme alanı, bu sorunları çözmek için basit ve verimli motor hızı kontrol teknolojisinin tanıtılması, endüstriyel iletim araştırmalarının sıcak ve sıkıntılı noktası olmuştur.

Frekans invertörünün olmadığı çağda

Motor hızı regülasyonunda ikilem

İlk motor hızı düzenlemesinin odak noktası her zaman DC motor olmuştur. Bunun ana nedenlerinden biri, insanların önce düzeltme teknolojisini kavraması ve DC motorun mekanik özelliklerinin de belirli sahneler için çok uygun olmasıdır. Armatür voltajını ayarlamanın en basit yolu dirençleri dizmektir. Direnç ne kadar yüksek olursa, voltaj düşüşleri de o kadar büyük olur ve DC motor hızı da o kadar yavaş olur.

Direnç ne kadar yüksek olursa voltaj düşüşü de o kadar büyük olur

Ancak DC motorun kusurları da oldukça açıktır. Örneğin, toplayıcı halka ve karbon fırça düzenli bakım gerektirir, DC motor üretim süreci karmaşıktır ve üretim maliyeti yüksektir. Bu, DC motorların çok çeşitli motor uygulamaları için uygun olmadığı anlamına gelir.

DC motorlar çok çeşitli motor uygulamaları için uygun değildir

DC motorlarla karşılaştırıldığında AC motorlar, komütatör ve diğer yapılar olmaksızın iç yapı olarak çok daha basittir. Üretimi kolay ve stabildirler, yüksek hızlı, yüksek voltajlı, yüksek akımlı uygulamalara uygundurlar. Çözülmesi gereken tek şey AC motor hızının kontrol problemidir.

Frekans invertörünün gelişimi

Nikola Tesla alternatif akım motorunu icat etti

1888 yılında AC ve AC motorlar tanıtıldı ancak uzun bir süre sonra AC motorlar yapısal sebeplerden dolayı yalnızca bir veya daha fazla sabit hızda çalışabilir hale geldi. Hızı frekansla orantılı, kutup çifti sayısıyla ters orantılıdır.
n = 60 f（ 1 - s ）/ p

Yukarıdaki formülden, kayma hızı "s" ve kutup çifti "p"nin motorun doğasında olan karakteristik parametreler olduğu görülebilir. Motor üretildikten sonra değiştirilemez. Hızı serbestçe ayarlamak istiyorsanız yalnızca güç kaynağının giriş frekansını “f” değiştirin. Temel olarak, invertörün ortaya çıkmasından önce şebeke voltajının frekansını serbestçe ayarlamanın bir yolu yoktur.

Kayma hızı "s" ve kutup çifti "p" motorun doğasında olan karakteristik parametrelerdir

1980'li yıllarda yarı iletken teknolojisinin gelişmesiyle birlikte özellikle mikroişlemciler ve tristörler, tristörlerin iletim durumunu kontrol etmek için mikroişlemciler kullanılmaya başlanmıştır. Bu sayede mikroişlemci, üst ve alt köprü anahtarlama elemanlarının iletim kapanmasını kontrol etmek için kullanılabilir ve belirli bir zamanlamaya göre sürekli çalışma gerçekleştirilebilir, böylece doğru akım alternatif akıma dönüştürülebilir. sıklıkla invertör teknolojisi dediğimiz şey; Aynı zamanda, güç bileşeninin çalışma döngüsünü açılıp kapanacak şekilde ayarlayabiliriz, bu da invertör çıkış frekansının ayarlanmasının gerçekleştirilebileceği anlamına gelir.

Son olarak, düzeltme teknolojisiyle birleştirildiğinde, şebekenin standart frekansını, gerekli güç kaynağının genliği ve frekansına göre ilgili frekansa ve karşılık gelen voltajın AC'sine hızlı bir şekilde dönüştürebilir, böylece motorun giriş frekansını değiştirerek bunu gerçekleştirebiliriz. AC motorun hızının ayar kontrolü. Uzun bir teknolojik gelişme süreci ve bilim adamlarının aralıksız çabaları sonrasında, frekans invertörü tek bir uygulamada yükseltildi ve geliştirildi ve yavaş yavaş bugün gördüğümüz hale geldi.

VEICHI ürünleri

İnverterin gelişimini en baştan anlayalım ve ardından frekans dönüştürme teknolojisinin gelişimini anlatalım. Özetle, temel olarak aşağıdaki üç aşamaya ayrılabilir.

1. Güç elektroniğinin değiştirilmesi

Yarı iletken cihazların sürekli gelişmesiyle birlikte, çıkış dalga biçimini darbe genişliği modülasyonlu PWM dalga biçimine dönüştürmek için yarı kontrollü tristör (SCR) yerine tam kontrollü bir cihaz kullanıyoruz; bu, harmonik bileşenleri, hız aralığını büyük ölçüde azaltır. asenkron motor artar ve tork dalgalanması azalır.

IGBT'nin çalışma frekansı genel olarak 10 ila 20 kHz arasına ulaşabilir. Triyot BJT'nin BJT'si ile karşılaştırıldığında, çalışma frekansı, özellikle akım dalgalanma toleransı, voltaj engelleme tepe noktası vb. gibi BJT kullanımını aşan bazı voltaj ve akım göstergeleri açısından daha yüksek bir mertebededir. IGBT'lerin kullanımı sayesinde taşıyıcı frekansı artırılabilmekte ve hatta gerekli PWM dalga formu oluşturulabilmekte, bu da harmonik gürültüyü büyük ölçüde azaltabilmektedir. Bu nedenle mevcut invertör uygulamalarında IGBT temel olarak BJT'nin yerini almıştır.

IPM akıllı güç modülüdür; anahtarlama cihazı olarak IGBT'yi kullanır ve bu yalnızca güç anahtarlama cihazını ve sürüş devresini entegre etmez. Ayrıca aşırı gerilim, aşırı akım ve aşırı ısınma gibi arıza tespit devrelerini de entegre eder ve CPU'ya tespit sinyalleri gönderebilir. Bir yük kazası veya uygunsuz kullanım meydana gelse bile IPM'nin hasarsız olacağı garanti edilebilir.

IGBT modülü

2. Kontrol yöntemlerinin geliştirilmesi

Önceki invertör kontrol yöntemi, V/f kontrolü olan sabit voltaj oranını benimsemişti. V voltajın etkin değeridir. V/f'nin değiştirilmesi yalnızca motorun kararlı durum akısını ve torkunu ayarlayabilir. Düşük frekans koşullarında torku iyileştirmek için torkun arttırılması gerekir. Genellikle voltaj telafi edilir ve bazıları yük değişiklikleriyle stator sargısı voltaj düşüşünü telafi edebilir.

Daha sonra invertörde yeni bir kontrol yöntemi ortaya çıktı: vektör kontrolü. Temel prensibi, eşdeğer DC motorun bir modelini oluşturmaktır ve asenkron makinenin stator akımı, uyarma bileşenine ve tork bileşenine ayrı ayrı ayrıştırılır. Uyarma vektörünün kontrolü en önemlisi olduğundan vektör kontrolüne alan odaklı kontrol adı verilir ve tork kontrolü dolaylıdır.

Vektör kontrol sistemi yapı şemasıVektör kontrolü, koordinat dönüştürme işlemlerini ve gerçek hız sinyalini tespit etme ihtiyacını gerektirir; bu nedenle, kapalı döngü vektör kontrolü olan geri bildirim için hız sensörü gereklidir. Daha sonra, motorun fiili çalışmasının faz voltajı ve faz akımı ile stator ve rotor sargılarının parametrelerine ve ardından rotor akısının gözlem değerlerine dayanarak hesaplanan hız sensörsüz vektör kontrolünün bir vektör şeması önerilmektedir. ve tork akımı hesaplanır, böylece alan odaklı vektör kontrolü gerçekleştirilir.

Vektör kontrolüne paralel olarak geliştirmenin bir başka yolu, torkun doğrudan kontrolünü vurgulayan Doğrudan Tork Kontrolü (DTC) olarak adlandırılır. Yöntem, motor akısı ve torkunun taHMIni değerini hesaplamak için ölçülen motor voltajı ve akımına dayanır ve tork kontrol edildikten sonra motorun hızı da kontrol edilebilir.

3. İşlevsel çeşitlilik

Akım frekans invertörü çok güçlü bir mikroişlemciye dayanır; motor frekansı dönüştürme hızı düzenlemesinin temel görevlerine ek olarak, çeşitli yerleşik işlevler de vardır. Örneğin:

(1) Otomatik hızlanma ve yavaşlama.
(2) Program çalışır.
(3) Otomatik enerji tasarrufu işlemi.
(4) Motor parametresinin kendi kendine öğrenmesi.
>(5) PID kontrol işlemi.
(6) İletişim ve geri bildirim fonksiyonları.

1970'lerde Siemens mühendisleri, AC motor tork kontrolü problemini çözmek için ilk kez asenkron motor vektör kontrolü teorisini önerdiler. Doğrudan tork kontrolü için genel literatürde bunun Ruhr Üniversitesi'nden Profesör M. Depenbrock ve Japonya'dan I. Takahashi tarafından ayrı ayrı 1985 yılında öğretildiğine inanılmaktadır. Motor kontrolü ile ilgili yabancı ülkelerdeki araştırma sonuçlarının daha eski olduğu görülmektedir. Çin'dekiler ve onların invertör ürünleri de yerli markalarımızdan önce kamuoyunun görüş alanına giriyor.

VEICHI

Artık Çin'de bu alandaki birçok mühendisin sürekli öğrenmesi ve araştırması sayesinde, yerli invertör endüstrisi marka, performans ve fiyat açısından Çin endüstrisinin gelişim durumunu büyük ölçüde tatmin etti. Frekans invertörlerinin Ar-Ge, üretim ve servisinde uzmanlaşmış bir şirket olarak VEICHI, bu alandaki araştırmalara odaklanıyor ve akıllı üretimin (2025) geleceğine katkıda bulunmak için her frekans inversiyon ürününü dikkatle üretiyor.