VFD 또는 가변 주파수 드라이브 (VFD)는 다음과 같은 AC 모터 구동 애플리케이션에서 광범위하게 사용되므로 작동을 아는 것이 중요합니다. 모터 제어를위한 가변 주파수 드라이브 , 다양한 특성으로 인해.
가변 주파수 드라이브
기존 모터 드라이브에 비해 VFD는 더 많은 기능과 작동 능력을 가지고 있습니다. 가변 속도 제어 외에도 가변 주파수 드라이브는 위상, 저전압 및 과전압 보호와 같은 보호 기능을 제공합니다. VFD의 소프트웨어 및 인터페이스 옵션을 통해 사용자는 원하는 수준에서 모터를 제어 할 수 있습니다.
가변 주파수 드라이브 (VFD) 란?
AC 모터 속도는 전압 또는 주파수를 제어하는 두 가지 방법으로 제어됩니다. 주파수 제어는 전압 제어보다 일정한 자속 밀도로 인해 더 나은 제어를 제공합니다. 이것이 VFD의 작동이 시작되는 곳입니다. 입력 전원의 고정 전압, 고정 주파수를 가변 전압, 가변 주파수 출력으로 변환하여 AC 유도 전동기를 제어하는 전력 변환 장치입니다.
전력 전자 장치 (예 : IGBT, MOSFET), 고속 중앙 제어 장치 (예 : 마이크로 프로세서, DSP) 및 사용되는 애플리케이션에 따라 선택적 감지 장치로 구성됩니다.
대부분의 산업 응용 분야에서는 최대 부하 조건에서 가변 속도가 필요하고 정상 작동 조건에서 일정한 속도가 필요합니다. VFD의 폐쇄 루프 작동은 입력 및 부하 장애의 경우에도 모터의 속도를 일정한 수준으로 유지합니다.
VFD 작업
가변 주파수 드라이브의 두 가지 주요 기능은 조정 가능한 속도와 소프트 스타트 / 스톱 기능입니다. 이 두 가지 기능으로 인해 VFD는 AC 모터를 제어하는 강력한 컨트롤러가됩니다. VFD는 주로 정류기, 중간 DC 링크, 인버터 및 제어 회로의 네 부분으로 구성됩니다.
VFD 작업
정류기:
가변 주파수 드라이브의 첫 번째 단계입니다. 주전원에서 공급되는 AC 전원을 DC 전원으로 변환합니다. 이 섹션은 모터의 4 사분면 작동과 같이 사용되는 애플리케이션에 따라 단방향 또는 양방향이 될 수 있습니다. 다이오드, SCR, 트랜지스터 및 기타 전자 스위칭 장치를 사용합니다.
다이오드를 사용하는 경우 SCR을 사용하는 동안 변환 된 DC 전력은 제어되지 않은 출력이며, DC 출력 전력은 게이트 제어에 따라 달라집니다. 3 상 변환에는 최소 6 개의 다이오드가 필요하므로 정류 장치는 6 개의 펄스 변환기로 간주됩니다.
DC 버스 :
정류기 섹션의 DC 전원이 DC 링크로 공급됩니다. 이 섹션은 리플에 대해 평활화하고 DC 전력을 저장하는 커패시터와 인덕터로 구성됩니다. DC 링크의 주요 기능은 DC 전원을 수신, 저장 및 전달하는 것입니다.
인버터 :
이 섹션은 트랜지스터, 사이리스터, IGBT 등과 같은 전자 스위치로 구성됩니다. DC 링크에서 DC 전원을 받아 모터에 전달되는 AC로 변환됩니다. 그것은 사용합니다 변조 기술 처럼 펄스 폭 변조 유도 전동기의 속도를 제어하기 위해 출력 주파수를 변경합니다.
제어 회로 :
마이크로 프로세서 장치로 구성되어 있으며 제어, 드라이브 설정 구성, 오류 조건 및 인터페이스 통신 프로토콜 . 모터로부터 현재 속도 기준으로 피드백 신호를 수신하고 이에 따라 모터 속도를 제어하기 위해 전압 대 주파수 비율을 조절합니다.
VFD 구현 애플리케이션
VFD 구현 애플리케이션
VFD는 또한 아래에 주어진 마이크로 컨트롤러 회로에 의해 구현 될 수 있습니다. VFD와 유사하게 정류기 섹션, 필터링 및 인버터 섹션으로 구성됩니다. 여기에서 인버터 섹션은 프로그래밍 된 마이크로 컨트롤러에서 발화 펄스를 가져와 부하에 가변 전압과 주파수를 제공합니다. 이 프로젝트를 단상이라고합니다. 3 상 변환기로 SVPWM을 사용하여 부하에서 AC 전압 및 주파수 제어
VFD의 적용
VFD의 적용은 사이클로 컨버터에 의한 AC 모터 속도 제어 .
주전원으로부터의 전력은 고정 AC를 고정 DC로 변환하는 정류기 회로로 공급됩니다. 3 개의 레그 컨버터는 각 위상에 대해 병렬로 연결된 2 개의 다이오드로 구성되며, 특정 위상이 비교적 양 또는 음일 때 다이오드 중 하나가 전도됩니다.
VFD의 적용
정류기에서 생성 된 펄스 DC 전압은 DC 링크 회로에 적용됩니다. 이 중간 회로는 인덕터와 커패시터로 구성됩니다. 리플 함량을 줄여 펄스 DC를 필터링하고 DC 전력에 일정한 수준을 제공합니다.
모터에 가변 전압 및 가변 주파수를 제공하려면 DC 링크의 DC 전원을 인버터에 의해 가변 AC로 변환해야합니다. 인버터는 PWM 기술로 제어되는 스위칭 장치로 IGBT로 구성됩니다.
정류기 회로와 마찬가지로 인버터 스위치도 양극과 음극의 두 그룹에 속합니다. 포지티브 측 IGBT는 인버터 출력에서 포지티브 펄스를 담당하고 네거티브 측 IGBT는 네거티브 펄스를 담당합니다. 따라서 얻은 출력은 모터에 적용되는 교류입니다.
스위칭 기간을 변경하면 인버터의 전압과 주파수가 동시에 조절됩니다. 최신 VFD는 스칼라, 벡터 및 직접 토크 제어와 같은 최신 제어 기술을 사용하여 가변 전력을 달성하기 위해 인버터 스위치를 제어합니다.
VFD의 출력 파형
위의 그림은 가변 주파수 드라이브에 의해 전압과 주파수가 어떻게 변하는 지 보여줍니다. 예를 들어 AC 480V, 60Hz 전원이 VFD에 적용되어 신호 전압과 주파수를 변경하여 속도를 제어합니다.
주파수가 감소하면 모터의 속도도 감소합니다. 위 그림에서 두 매개 변수의 비율이 일정하다면 모터에 가해지는 평균 전력은 감소하는 반면 전압과 주파수는 감소합니다.
VFD의 이점
모터에 연결된 VFD
가변 주파수 드라이브는 정확하고 정밀한 제어 애플리케이션을 위해 조정 가능한 속도를 제공 할뿐만 아니라 공정 제어 및 에너지 보존 . 이들 중 일부는 아래에 나와 있습니다.
에너지 절약
전력의 65 % 이상이 산업에서 전기 모터로 소비됩니다. 속도를 변경하는 크기 및 주파수 제어 기술은 모터에 가변 속도가 필요할 때 전력을 덜 소비합니다. 따라서 이러한 VFD는 많은 양의 에너지를 보존합니다.
폐쇄 루프 제어
VFD를 사용하면 부하 조건의 변화와 전압 변동과 같은 입력 장애에서도 기준 속도와 지속적으로 비교하여 모터 속도의 정확한 위치를 지정할 수 있습니다.
• 시작 전류 제한
유도 전동기는 시동시 정격 전류의 6 ~ 8 배인 전류를 소비합니다. 기존 스타터에 비해 VFD는 시작시 낮은 주파수를 제공하므로 더 나은 결과를 제공합니다. 저주파로 인해 모터는 더 적은 전류를 소비하며이 전류는 시동 및 작동시 정격 정격을 초과하지 않습니다.
• 부드러운 작동
시작 및 정지시 원활한 작동을 제공하고 모터 및 벨트 드라이브의 열 및 기계적 스트레스를 줄여줍니다.
고 역률
VFD의 DC 링크에 내장 된 역률 보정 회로는 추가 역률 보정 장치의 필요성을 줄여줍니다.
유도 전동기의 역률은 특히 무부하 애플리케이션의 경우 매우 낮고 최대 부하에서는 0.88 ~ 0.9입니다. 낮은 역률은 높은 무효 손실로 인해 전력 사용률이 떨어집니다.
쉬운 설치
사전 프로그래밍 된 공장 유선 VFD는 연결 및 유지 관리를위한 쉬운 방법을 제공합니다.
우리 기사에서 VFD 작업에 대한 정확하고 충분한 지식을 얻었기를 바랍니다. 소중한 시간을 보내 주셔서 감사합니다. 간단한 작업이 있습니다. VFD의 다른 유형은 무엇입니까? 아래 의견란에 답변 해주십시오. 이 주제 또는 전기 및 전자 프로젝트 아래 댓글 섹션에서이 기사에 대한 리뷰와 제안을 공유 할 수도 있습니다.
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VFD의 기본 부분 기계 설계
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