VFDまたは可変周波数ドライブ（VFD）は、次のようなACモーター駆動アプリケーションで広く使用されているため、その動作を理解することが重要です。 モーター制御用の可変周波数ドライブ 、その多種多様な特性のため。
可変周波数ドライブ
従来のモータードライブと比較して、VFDはより優れた機能と操作能力を備えています。可変速ドライブは、調整可能な速度制御に加えて、位相、不足、および過電圧保護などの保護を提供します。 VFDのソフトウェアとインターフェースオプションにより、ユーザーはモーターを希望のレベルで制御できます。
可変周波数ドライブ（VFD）とは
ACモーターの速度は、電圧または周波数を制御するという2つの方法で制御されます。周波数制御は、電圧制御よりも一定の磁束密度により、より優れた制御を提供します。ここで、VFDの動作が重要になります。入力電力の固定電圧、固定周波数を可変電圧、可変周波数出力に変換して交流誘導電動機を制御する電力変換装置です。
これは、使用するアプリケーションに応じて、パワーエレクトロニクスデバイス（IGBT、MOSFETなど）、高速中央制御ユニット（マイクロプロセッサ、DSPなど）、およびオプションのセンシングデバイスで構成されます。
ほとんどの産業用アプリケーションでは、ピーク負荷条件では可変速度が必要であり、通常の動作条件では一定速度が必要です。 VFDの閉ループ動作は、入力および負荷の外乱が発生した場合でも、モーターの速度を一定レベルに維持します。
VFDの動作
可変周波数ドライブの2つの主な機能は、調整可能な速度とソフトスタート/ストップ機能です。これらの2つの機能により、VFDはACモーターを制御するための強力なコントローラーになります。 VFDは主に、整流器、中間DCリンク、インバーター、および制御回路の4つのセクションで構成されています。
VFDの動作
整流器：
これは、可変周波数ドライブの最初のステージです。主電源から供給されるAC電力をDC電力に変換します。このセクションは、モーターの4象限動作のように使用されるアプリケーションに基づいて、単方向または双方向にすることができます。ダイオード、SCR、トランジスタ、その他の電子スイッチングデバイスを利用しています。
ダイオードを使用する場合、SCRを使用している間、変換されたDC電力は制御されない出力であり、DC出力電力はゲート制御によって変化します。三相変換には最低6個のダイオードが必要であるため、整流器ユニットは6パルスコンバータと見なされます。
DCバス：
整流器セクションからのDC電力はDCリンクに供給されます。このセクションは、リップルを滑らかにし、DC電力を蓄積するためのコンデンサとインダクタで構成されています。 DCリンクの主な機能は、DC電力の受信、保存、および供給です。
インバーター：
このセクションは、トランジスタ、サイリスタ、IGBTなどの電子スイッチで構成されています。DCリンクからDC電力を受け取り、ACに変換してモーターに供給します。それは使用しています 変調技術 お気に入り パルス幅変調 誘導電動機の速度を制御するために出力周波数を変更します。
制御回路：
マイクロプロセッサユニットで構成され、ドライブ設定の制御、構成、障害状態などのさまざまな機能を実行します。 通信プロトコルのインターフェース 。モーターからフィードバック信号を電流速度リファレンスとして受信し、それに応じて電圧と周波数の比率を調整してモーター速度を制御します。
VFD実装アプリケーション
VFD実装アプリケーション
VFDは、以下に示すマイクロコントローラー回路によっても実装できます。 VFDと同様に、整流器セクション、フィルタリング、インバーターセクションで構成されています。ここで、インバータセクションはプログラムされたマイクロコントローラから発射パルスを取得して、負荷に可変の電圧と周波数を与えます。このプロジェクトは単相と呼ばれます 三相コンバーターへ SVPWMを使用して負荷の両端のAC電圧と周波数を制御する
VFDの適用
VFDのアプリケーションは サイクロコンバーターによるACモーター速度制御 。
主電源からの電力は、固定ACを固定DCに変換する整流回路に供給されます。 3レッグコンバータは、各相に並列に接続された2つのダイオードで構成されているため、特定の相が比較的正または負の場合にダイオードの1つが導通します。
VFDの適用
整流器から発生するパルスDC電圧がDCリンク回路に印加されます。この中間回路はインダクタとコンデンサで構成されています。リップル含有量を減らすことによってパルスDCをフィルタリングし、DC電力に一定レベルを与えます。
モーターに可変電圧と可変周波数を提供するには、DCリンクからのDC電力をインバーターによって可変ACに変換する必要があります。インバータは、PWM技術によって制御されるスイッチングデバイスとしてのIGBTで構成されています。
整流回路と同様に、インバータスイッチも正と負の2つのグループに属します。正側のIGBTは正のパルスを担当し、負側のIGBTはインバーターの出力で負のパルスを担当します。したがって、得られた出力は、モーターに適用される交流電流です。
スイッチング周期を変えると、インバーターの電圧と周波数が同時に調整されます。最新のVFDは、スカラー、ベクトル、直接トルク制御などの最新の制御技術を使用して、可変電力を実現するためにインバータースイッチを制御します。
VFDの出力波形
上の図は、可変周波数ドライブによって電圧と周波数がどのように変化するかを示しています。一例として、AC 480V、60Hzの電源がVFDに適用され、信号の電圧と周波数を変化させて速度を制御します。
周波数が下がると、モーターの速度も下がります。上の図では、これら2つのパラメーターの比率が一定であれば、モーターに適用される平均電力は電圧と周波数の両方を減少させながら減少しています。
VFDの利点
モーターに接続されたVFD
可変周波数ドライブは、正確で正確な制御アプリケーションのために調整可能な速度を提供するだけでなく、プロセス制御の点でより多くの利点があります。 電気の保存 。これらのいくつかを以下に示します。
省エネ
電力の65％以上は、産業の電気モーターによって消費されます。速度を変化させるための振幅と周波数の両方の制御技術は、モーターに可変速度が必要な場合に消費する電力が少なくなります。したがって、これらのVFDによって大量のエネルギーが節約されます。
閉ループ制御
VFDは、負荷条件の変化や電圧変動などの入力外乱の場合でも、基準速度と継続的に比較することにより、モーター速度の正確な位置決めを可能にします。
•開始電流を制限します
誘導電動機には、始動時に公称電流の6〜8倍の電流が流れます。従来のスターターと比較して、VFDは始動時に低周波数を提供するため、より良い結果が得られます。周波数が低いため、モーターに流れる電流は少なくなり、この電流は始動時および動作時に公称定格を超えることはありません。
• 円滑な運用
始動時と停止時のスムーズな操作を提供し、モーターとベルトドライブへの熱的および機械的ストレスを軽減します。
高力率
VFDのDCリンクに組み込まれている力率補正回路により、追加の力率補正デバイスの必要性が減少します。
誘導電動機の力率は、特に無負荷のアプリケーションでは非常に低く、全負荷では0.88〜0.9です。力率が低いと、無効損失が大きくなるため、電力の使用率が低下します。
簡単インストール
事前にプログラムされ、工場で配線されたVFDは、接続とメンテナンスのための簡単な方法を提供します。
私たちの記事で、VFDの動作に関する正確で十分な知識が提供されていることを願っています。貴重なお時間をいただき、誠にありがとうございます。私たちはあなたのために簡単なタスクを持っています– VFDのさまざまなタイプは何ですか？下記のコメント欄にご回答ください。このトピックまたは電気および 電子プロジェクト 以下のコメントセクションで、この記事に関するレビューや提案を共有することもできます。
写真クレジット
可変周波数ドライブ emainc
VFDの基本部分 マシンデザイン
によるVFDの動作 cfnewsads
VFDの出力波形 vfds
によってモーターに接続されたVFD cfnewsads
