फ़्रिक्वेंसी कनवर्टर एक ऐसा उपकरण है जो मोटरों की परिवर्तनीय गति संचालन का एहसास करने के लिए औद्योगिक आवृत्ति शक्ति (50 हर्ट्ज या 60 हर्ट्ज) को विभिन्न आवृत्तियों की एसी पावर में परिवर्तित करता है, जिसमें नियंत्रण सर्किट मुख्य सर्किट के नियंत्रण को पूरा करता है, रेक्टिफायर सर्किट एसी पावर को डीसी पावर में परिवर्तित करता है, डीसी मध्यवर्ती सर्किट रेक्टिफायर सर्किट के आउटपुट को सुचारू और फ़िल्टर करता है, और इन्वर्टर सर्किट डीसी पावर को वापस एसी पावर में बदल देता है। वेक्टर नियंत्रण इनवर्टर के लिए, जिसमें बहुत सारी गणनाओं की आवश्यकता होती है, टॉर्क गणना के लिए एक सीपीयू और कुछ संबंधित सर्किट की कभी-कभी आवश्यकता होती है। मोटर की स्टेटर वाइंडिंग्स को बिजली आपूर्ति की आवृत्ति को बदलकर इन्वर्टर गति विनियमन प्राप्त किया जाता है।
फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर को वर्गीकृत करने के कई तरीके हैं, मुख्य सर्किट कार्य मोड के वर्गीकरण के अनुसार, इसे वोल्टेज {{0} प्रकार फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर और वर्तमान - प्रकार फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर में विभाजित किया जा सकता है; स्विचिंग मोड के वर्गीकरण के अनुसार, इसे PAM{{2}नियंत्रित आवृत्ति कनवर्टर, PWM{{3}नियंत्रित आवृत्ति कनवर्टर और उच्च {{4}लोड आवृत्ति PWM-नियंत्रित आवृत्ति कनवर्टर में विभाजित किया जा सकता है; कार्य सिद्धांत के वर्गीकरण के अनुसार, इसे V/f-नियंत्रित आवृत्ति कनवर्टर, घूर्णी आवृत्ति नियंत्रण आवृत्ति कनवर्टर और वेक्टर नियंत्रण आवृत्ति कनवर्टर, आदि में विभाजित किया जा सकता है; उपयोग के अनुसार कार्य सिद्धांत के वर्गीकरण के अनुसार, इसे सामान्य -उद्देश्य इन्वर्टर, उच्च {{9}प्रदर्शन विशेष इन्वर्टर, उच्च {{10}आवृत्ति इन्वर्टर, एकल {{11}चरण इन्वर्टर और तीन -चरण इन्वर्टर में विभाजित किया जा सकता है।
वीवीवीएफ:वोल्टेज बदलें, आवृत्ति बदलें सीवीसीएफ: निरंतर वोल्टेज, निरंतर आवृत्ति। विभिन्न देशों में उपयोग की जाने वाली एसी बिजली आपूर्ति, चाहे घरों के लिए हो या कारखानों के लिए, वोल्टेज और आवृत्ति 400V/50Hz या 200V/60Hz (50Hz), इत्यादि होती है। आम तौर पर, एक उपकरण जो निश्चित वोल्टेज और आवृत्ति के साथ प्रत्यावर्ती धारा को परिवर्तनीय वोल्टेज या आवृत्ति के साथ प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित करता है उसे "इन्वर्टर" कहा जाता है। परिवर्तनीय वोल्टेज और आवृत्ति उत्पन्न करने के लिए, उपकरण पहले बिजली आपूर्ति के प्रत्यावर्ती धारा को प्रत्यक्ष धारा (डीसी) में परिवर्तित करता है।
मोटर नियंत्रण के लिए उपयोग किए जाने वाले इनवर्टर वोल्टेज और आवृत्ति दोनों को बदल सकते हैं।
फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स कैसे काम करते हैं
हम जानते हैं कि एसी मोटर बिट की तुल्यकालिक गति अभिव्यक्ति:
n = 60 f (1-s)/p (1)
सूत्र में
n --- अतुल्यकालिक मोटर की गति;
एफ --- अतुल्यकालिक मोटर की आवृत्ति;
एस --- मोटर रोटेशन दर;
पी---मोटर पोल जोड़े की संख्या।
समीकरण (1) से, यह देखा जा सकता है कि घूर्णी गति n, आवृत्ति f के सीधे आनुपातिक है, जब तक मोटर की घूर्णी गति को बदलने के लिए आवृत्ति f को बदला जा सकता है, जब आवृत्ति f को 0 से 50 हर्ट्ज की सीमा में बदला जाता है, तो मोटर गति समायोजन सीमा बहुत व्यापक होती है। आवृत्ति कनवर्टर गति विनियमन का एहसास करने के लिए मोटर बिजली आपूर्ति आवृत्ति को बदलकर उच्च दक्षता और उच्च प्रदर्शन गति विनियमन का एक आदर्श साधन है।
फ़्रिक्वेंसी कनवर्टर नियंत्रण मोड
कम {{0}वोल्टेज सामान्य {{1}पर्पज इन्वर्टर आउटपुट वोल्टेज 380{5}650V है, आउटपुट पावर 0.75{6}}400kW है, काम करने की आवृत्ति 0-400Hz है, और इसके मुख्य सर्किट सभी AC-DC-AC सर्किट का उपयोग करते हैं। इसका नियंत्रण मोड निम्नलिखित चार पीढ़ियों से चला आ रहा है।
1U/f=C साइनसॉइडल पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (SPWM) नियंत्रण मोड
एक सरल नियंत्रण सर्किट संरचना, कम लागत, कठोरता की यांत्रिक विशेषताओं द्वारा विशेषता, चिकनी गति आवश्यकताओं के सामान्य संचरण को पूरा करने के लिए भी बेहतर है, उद्योग के विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। हालाँकि, कम आवृत्ति पर यह नियंत्रण विधि, कम आउटपुट वोल्टेज के कारण, स्टेटर प्रतिरोध वोल्टेज ड्रॉप द्वारा टॉर्क अधिक महत्वपूर्ण है, जिससे आउटपुट अधिकतम टॉर्क कम हो जाता है। इसके अलावा, इसकी यांत्रिक विशेषताएं डीसी मोटर जितनी कठोर नहीं हैं, गतिशील टोक़ क्षमता और स्थिर गति प्रदर्शन संतोषजनक नहीं है, और सिस्टम का प्रदर्शन उच्च नहीं है, नियंत्रण वक्र लोड के साथ बदल जाएगा, टोक़ प्रतिक्रिया धीमी है, मोटर टोक़ का उपयोग अधिक नहीं है, स्टेटर प्रतिरोध के कारण कम गति और इन्वर्टर के मृत क्षेत्र प्रभाव के अस्तित्व और प्रदर्शन में गिरावट, स्थिरता में गिरावट आदि। इसलिए, वेक्टर नियंत्रण आवृत्ति रूपांतरण गति विनियमन का अध्ययन किया गया है।
वोल्टेज स्पेस वेक्टर (एसवीपीडब्लूएम) नियंत्रण विधि
यह एक समय में तीन चरण मॉड्यूलेटेड तरंगों को उत्पन्न करने और सर्कल के आंतरिक स्पर्शरेखा बहुभुज सन्निकटन के तरीके को नियंत्रित करने के उद्देश्य से मोटर वायु अंतराल के आदर्श परिपत्र घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र प्रक्षेपवक्र का अनुमान लगाने के लिए तीन चरण तरंगों के समग्र उत्पादन प्रभाव के आधार पर आधारित है। व्यावहारिक उपयोग के बाद इसमें सुधार किया गया है, अर्थात, आवृत्ति मुआवजा पेश किया गया है, जो गति नियंत्रण की त्रुटि को समाप्त कर सकता है; चुंबकीय श्रृंखला के आयाम का अनुमान फीडबैक द्वारा लगाया जाता है, जो कम गति पर स्टेटर प्रतिरोध के प्रभाव को समाप्त करता है; और गतिशीलता की सटीकता और स्थिरता में सुधार के लिए आउटपुट वोल्टेज और करंट को बंद कर दिया गया है। हालाँकि, नियंत्रण सर्किट में अधिक लिंक होते हैं और यह टॉर्क विनियमन का परिचय नहीं देता है, इसलिए सिस्टम के प्रदर्शन में मौलिक रूप से सुधार नहीं होता है।
वेक्टर नियंत्रण (वीसी) विधि
वेक्टर नियंत्रण आवृत्ति नियंत्रण का अभ्यास तीन चरण समन्वय प्रणाली में अतुल्यकालिक मोटर के स्टेटर धाराओं Ia, Ib, Ic को दो चरण स्थिर समन्वय प्रणाली में AC धाराओं Ia1Ib1 में तीन चरण परिवर्तन के माध्यम से परिवर्तित करना है, और फिर चरण परिवर्तन के माध्यम से रोटर चुंबकीय क्षेत्र अभिविन्यास के अनुसार रोटरी परिवर्तन, जो सिंक्रोनस घूर्णन समन्वय प्रणाली में डीसी धाराओं Im1, It1 के बराबर है (Im1 बराबर है (Im1 डीसी मोटर के उत्तेजना वर्तमान के बराबर है; It1 आर्मेचर वर्तमान के बराबर है जो टोक़ के लिए आनुपातिक है), और फिर डीसी मोटर की नियंत्रण मात्रा प्राप्त करने के लिए डीसी मोटर की नियंत्रण विधि का अनुकरण करें, और नियंत्रण का एहसास करें निर्देशांक के संगत व्युत्क्रम परिवर्तन के बाद अतुल्यकालिक मोटर। संक्षेप में, एसी मोटर डीसी मोटर के बराबर है, और गति और चुंबकीय क्षेत्र के दो घटकों को स्वतंत्र रूप से नियंत्रित किया जाता है। रोटर चुंबकीय श्रृंखला को नियंत्रित करके, और फिर टोक़ और चुंबकीय क्षेत्र घटकों को प्राप्त करने के लिए स्टेटर वर्तमान को विघटित करके, समन्वय परिवर्तन के माध्यम से, ऑर्थोगोनल या डिकौपल्ड नियंत्रण का एहसास करने के लिए। प्रस्तावित वेक्टर नियंत्रण विधि का है युग-महत्व बना रहा है। हालांकि, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, रोटर चुंबकीय श्रृंखला का सटीक रूप से निरीक्षण करना मुश्किल होता है, सिस्टम की विशेषताएं मोटर मापदंडों से बहुत प्रभावित होती हैं, और समकक्ष डीसी मोटर की नियंत्रण प्रक्रिया में उपयोग किया जाने वाला वेक्टर घूर्णी परिवर्तन अधिक जटिल होता है, जिससे वास्तविक नियंत्रण प्रभाव के लिए आदर्श विश्लेषण के परिणाम प्राप्त करना मुश्किल हो जाता है।
डायरेक्ट टॉर्क कंट्रोल (डीटीसी) विधि
1985 में, जर्मनी में रुहर विश्वविद्यालय के प्रो. डेपेनब्रॉक ने पहली बार प्रत्यक्ष टॉर्क नियंत्रण आवृत्ति रूपांतरण तकनीक का प्रस्ताव रखा। इस तकनीक ने उपरोक्त वेक्टर नियंत्रण की कमियों को काफी हद तक हल कर दिया है, और नए नियंत्रण विचारों, संक्षिप्त और स्पष्ट सिस्टम संरचना और उत्कृष्ट गतिशील और स्थिर प्रदर्शन के साथ तेजी से विकसित किया गया है। वर्तमान में, इस तकनीक को इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव ट्रैक्शन के लिए उच्च शक्ति वाले एसी ड्राइव पर सफलतापूर्वक लागू किया गया है। प्रत्यक्ष टॉर्क नियंत्रण मोटर की चुंबकीय श्रृंखला और टॉर्क को नियंत्रित करने के लिए सीधे स्टेटर समन्वय प्रणाली में एसी मोटर के गणितीय मॉडल का विश्लेषण करता है। इसे एसी मोटर को डीसी मोटर के बराबर करने की आवश्यकता नहीं है, इस प्रकार वेक्टर रोटेशन परिवर्तन में कई जटिल गणनाएं समाप्त हो जाती हैं; इसे डीसी मोटर के नियंत्रण की नकल करने की आवश्यकता नहीं है, न ही डिकूपिंग के लिए एसी मोटर के गणितीय मॉडल को सरल बनाने की आवश्यकता है।
मैट्रिक्स एसी-एसी नियंत्रण विधि
वीवीवीएफ इन्वर्टर, वेक्टर कंट्रोल इन्वर्टर, और डायरेक्ट टॉर्क कंट्रोल इन्वर्टर सभी प्रकार के एसी - डीसी - एसी इन्वर्टर हैं। उनके सामान्य नुकसान हैं कम इनपुट पावर फैक्टर, उच्च हार्मोनिक धाराएं, डीसी सर्किट में बड़े ऊर्जा भंडारण कैपेसिटर की आवश्यकता, और पुनर्योजी ऊर्जा को ग्रिड में वापस नहीं भेजा जा सकता है, यानी, चार - क्वाड्रेंट ऑपरेशन संभव नहीं है। इस कारण से, मैट्रिक्स AC-AC इन्वर्टर अस्तित्व में आया। चूंकि मैट्रिक्स AC-AC इन्वर्टर मध्यवर्ती DC लिंक को समाप्त कर देता है, इस प्रकार बड़े आकार, महंगे इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर को समाप्त कर देता है। यह एल के पावर फैक्टर का एहसास कर सकता है, इनपुट करंट साइनसॉइडल है और चार चतुर्भुजों में काम कर सकता है, सिस्टम की पावर घनत्व बड़ी है। प्रौद्योगिकी अभी परिपक्व नहीं है, लेकिन फिर भी कई विद्वानों को गहराई से अध्ययन करने के लिए आकर्षित करती है। इसका सार अप्रत्यक्ष रूप से वर्तमान, चुंबकीय श्रृंखला और अन्य मात्राओं को नियंत्रित करना नहीं है, बल्कि टोक़ को सीधे नियंत्रित मात्रा के रूप में महसूस करना है। विशिष्ट विधियाँ हैं:
--स्पीड सेंसर-रहित विधि का एहसास करने के लिए स्टेटर चुंबकीय श्रृंखला पर्यवेक्षक को पेश करने के लिए स्टेटर चुंबकीय श्रृंखला का नियंत्रण;
--स्वचालित पहचान (आईडी) मोटर मापदंडों की स्वचालित रूप से पहचान करने के लिए मोटर के सटीक गणितीय मॉडल पर निर्भर करती है;
--स्टेटर प्रतिबाधा, पारस्परिक प्रेरण, चुंबकीय संतृप्ति कारक, जड़ता, आदि के अनुरूप वास्तविक मूल्य की गणना करें। वास्तविक समय नियंत्रण के लिए वास्तविक टोक़, स्टेटर चुंबकीय श्रृंखला, रोटर गति की गणना करें;
इन्वर्टर स्विचिंग स्थिति को नियंत्रित करने के लिए चुंबकीय श्रृंखला और टॉर्क के बैंड-बैंड नियंत्रण के अनुसार पीडब्लूएम सिग्नल उत्पन्न करने के लिए बैंड-बैंड नियंत्रण का एहसास करें।
मैट्रिक्स एसी -एसी इन्वर्टर में तेज़ टॉर्क प्रतिक्रिया (＜2ms), उच्च गति सटीकता (±2%, कोई पीजी फीडबैक नहीं), उच्च टॉर्क सटीकता (＜+3%) है; इसमें उच्च शुरुआती टॉर्क और उच्च टॉर्क सटीकता भी है, विशेष रूप से कम गति (0 गति सहित) पर, यह 150% -200% टॉर्क का उत्पादन कर सकता है।