Með hraðri þróun rafrafmagns og tölvutækni hefur AC hraðastjórnun orðið þróun þróun í stað DC hraða reglugerðar. Tíðni umbreytingarhraða reglugerð er viðurkennd sem vænlegasta aðferð við að stjórna hraðanum heima og erlendis fyrir framúrskarandi hraðastýringu og upphafs- og hemlunarárangur. Tíðni umbreytingartækni er kjarnatækni AC hraða reglugerðar, afl rafeindatækni og tölvutækni eru kjarninn í tíðni umbreytingu tækni og afl rafeindatæki eru undirstaða afl rafeindatækni. Rafrafeindatækni er hátækni sem hefur þróast hratt á undanförnum árum. Það er mikið notað á sviði mechatronics, mótor sending, loftrými og svo framvegis. Það er nú orðið hátækni sem lönd keppast við að þróa. Sérfræðingar spá því að á mjög þróuðu sviði sjálfvirkrar stýringar á 21. öldinni sé tölvutækni og rafrafmagnstækni tvö mikilvægustu tæknin.
1. Þróunarferli rafrafmagnstækja
Þyristórar komu út í Bandaríkjunum seint á fimmta áratug síðustu aldar og merktu fæðingu rafraftækni. Fyrsta kynslóð kraftrafrænna tækja er aðallega kísillstýrður rectifier (SCR), sem var skráð sem orkusparandi tækni í mínu landi á áttunda áratugnum og kynnt á landsvísu. Hins vegar er SCR hálfstýrt rofabúnaður sem getur aðeins stjórnað kveikjunni en ekki slökkt á henni. Það er takmarkað í notkun rafdrifa og aflgjafa með breytilegri tíðni. Power transistors (GTR), gate turn-off thyristors (GTO), power MOS field effect transistors (PowerMOSFET), isolated gate transistors (IGBT), static induction transistors (SIT) og static induction thyristors (SITH), fundin upp síðan eftir áttunda áratuginn o.s.frv. Sameiginlegt einkenni þeirra er að stjórna leiðni þeirra og slökkva á þeim. Þau eru að fullu stjórnað rofabúnaði. Þar sem ekki er þörf á breytirás er minnkað magn og þyngd verulega miðað við SCR. Sem stendur er IGBT orðið almennur búnaður með framúrskarandi eiginleika og GTO með mikla getu hefur einnig ákveðna stöðu.
Mörg lönd vinna hörðum höndum að því að þróa tæki með stóra getu og 6000V IGBT hafa verið framleidd erlendis. IEGT (injectionenhancedgatethyristor) er ný tegund tækja sem sameina kosti IGBT og GTO. Sýni af 1000A / 4500V hafa þegar komið út. IGCT (integratedgateeommutatedthyristor) notar biðminni og gagnsætt emitter á grundvelli GTO. Það jafngildir þyristór þegar kveikt er á honum og smári þegar slökkt er á honum, þannig að það samræmir í raun mótsögnina á milli spennuspennunnar og læsispennunnar og notkunartíðnin getur náð nokkrum Kilohertz [2] [3 ]. Svissneska ABB fyrirtækið hefur hleypt af stokkunum IGCT allt að 4500-6000V, 3000-3500A. MCT lét af störfum vegna lítilla framfara og þróun IGCT gerði það að skipa mikilvæga stöðu í nýju mynstri rafrafmagnstækja. Í samanburði við þróuð lönd hefur land mitt stærra bil í framleiðslu tækja en í notkun. Ný aflbúnaður eins og IGBT einingar með mikilli afköstum skurðhliða, IEGT, MOS hliðuðum þyristórum, háspennugallíumarseníð hátíðni rétnaðargídíum, kísilkarbíði (SIC) og öðrum nýjum aflbúnaði hafa nýjustu þróun erlendis. Talið er að notkun nýrra hálfleiðaraefna eins og GaAs og SiC til að gera aflbúnað til að átta sig á leit' að" hugsjón tæki" verður meginþróunin í þróun rafrafmagnstækja á 21. öldinni.
Rafrænir byggingareiningar með mikilli áreiðanleika (PEBB) og samþættir rafrænir einingar (IPEM) eru nýir reitir í nýlegri þróun rafrafntækni í Bandaríkjunum. Grimm samkeppni milli GTO og IGCT, IGCT og háspennu IGBT og annarra nýrra rafrænna tækja mun vafalaust færa fleiri tækifæri og áskoranir við þróun nýrrar rafrænnar tækni og tíðnibreytitækni á 21. öldinni.
2. Þróunarferli tíðnibreytitækni
Tíðni umbreytingartækni fæddist til að bregðast við þörfinni fyrir stigalausa hraðastýringu á AC mótorum. Endurnýjun rafrafls stuðlar að aflbreytingum
Stöðug þróun tækni. Í fyrstu var tíðni umbreytingartækni takmörkuð við tíðni umbreytingu en ekki breytilega spennu. Síðan á áttunda áratugnum hafa rannsóknir á púlsbreiddarstillingu breytilegri spennu tíðnibreytingu (PWM-VVVF) hraðastjórnun vakið athygli' Á níunda áratugnum vakti PWM ham hagræðingarvandinn sem kjarninn í tíðni umbreytingartækni mikla áhuga' og mörg hagræðingarham fengust, svo sem: mótunarbylgju lengdarskiptingaraðferð, í fasa burðar PWM tækni, áfangi -skipt PWM tækni flutningsaðila, mótum flutningsaðila Wave samtímis fasaskipt PWM tækni og svo framvegis.
Stjórnun á VVVF inverteri er tiltölulega einföld og vélrænir eiginleikar þess eru einnig góðir. Það getur uppfyllt kröfur um reglur um hraða reglur um almenna sendingu og hefur verið mikið notað á ýmsum sviðum iðnaðarins. Hins vegar, þegar þessi stjórnunaraðferð er við lága tíðni, vegna þess að framleiðsluspenna er lítil, eru áhrif statorviðnáms spennufallsins marktækari, þannig að hámarks framleiðsla tog minnkar.
Aðferðin við stýringu tíðni umbreytingarhraða reglugerðar er: Stator AC straumar Ia, Ib og Ic ósamstilltur mótor í þriggja fasa hnitakerfinu er breytt í DC straumana Iml, Itl undir samstilltu snúningshnitakerfinu í gegnum þriggja - fasa í tveggja fasa umbreytingu. , Líkdu síðan eftir stjórnunaraðferðinni á DC mótornum, fáðu stjórnarmagn DC mótorsins og gerðu þér grein fyrir stjórnun ósamstillta mótorsins með samsvarandi andhverfu umbreytingu.
Bein togstýring greinir beint stærðfræðilíkan af AC mótor í hnitakerfi hnitastýringar og stýrir straumtengingu og togi hreyfilsins. Það þarf ekki að umbreyta AC mótor í samsvarandi DC mótor og útrýma þannig mörgum flóknum útreikningum í snúningshraða umbreytingunni; það þarf ekki að líkja eftir stjórnun á DC mótornum, né þarf að einfalda stærðfræðilegt líkan af AC mótornum til að aftengja.
VVVF tíðni umbreyting, tíðni stýring tíðni umbreyting og bein snúningsstýring tíðni viðskipti eru öll AC-DC-AC tíðni umbreyting. Algengur ókostur er að inntakstuðullinn er lítill, samræmisstraumurinn er mikill, DC hringrásin krefst mikils orkugeymsluþétta og ekki er hægt að færa endurnýjanlega orkuna aftur í ristina, það er ekki hægt að framkvæma fjögurra fermetra aðgerð . Af þessum sökum varð AC-AC tíðni umbreyting til.
3. Tíðni umbreytingartækni og heimilistæki
Á áttunda áratug síðustu aldar byrjaði að breyta heimilistækjum í tíðnibreytingu og rafsegultækjum, tíðnibreytingartækjum, tíðni umbreytingu loftkælinga, tíðni umbreytingu örbylgjuofnum, tíðni umbreytingu ísskápum, IH (upphitun upphitun) hrísgrjóna bollur, tíðni viðskipti þvottavélar , o.fl. birtust [4].
Í lok 20. aldar reiddu heimilistæki sig á tíðnibreytitækni og miðuðu aðallega að mikilli virkni og orkusparnaði.
Það fyrsta er ísskápurinn. Vegna þess að það virkar allan daginn, er þjöppan alltaf í gangi á lágum hraða eftir að hafa tekið í notkun kælingu á tíðni, sem getur alveg eytt hávaða sem stafar af því að þjöppan byrjar og orkusparandi áhrif eru augljósari. Í öðru lagi, eftir að loftkælirinn notar tíðnibreytingu, er vinnusvið þjöppunnar stækkað og hægt er að átta sig á kælingu og hitunarstýringu án þess að þjöppan gangi í hléum til að draga úr orkunotkun og útrýma óþægindum af völdum hitastigs breytingar. Undanfarin ár hafa nýju kæliskáparnir fyrir tíðni umbreytingar ekki aðeins dregið úr orkunotkun og náð hljóðlæti, heldur einnig náð hraðri frystingu með því að nota háhraðaaðgerð.
Í þvottavélinni var tíðnistýring notuð áður til að ná breytilegum hraðastýringu til að bæta þvottahæfni. Til viðbótar við orkusparnað og kyrrð kynnti nývinsæla þvottavélin einnig nýtt stjórnunarefni til að tryggja mjúkan þvott á fötum; rafseguleldavélar nota hátíðni örvun Upphitun gerir pottinn hita beint án þess að vera heitur hluti af gasi og rafmagnshitun, svo það er ekki aðeins öruggt, heldur bætir einnig hitun skilvirkni. Vinnutíðni þess er hærri en heyrnarskynjun og útilokar þar með hávaða af völdum titrings hrísgrjónapottsins.
Í fjórða lagi skaðinn af völdum rafrænna tækja og mótvægisaðgerða
Fasastýrð leiðrétting og óviðráðanleg díóðaleiðrétting í rafrænum tækjum valda alvarlegri röskun á innstreymisbylgjuforminu, sem dregur ekki aðeins verulega úr aflstuðli kerfisins, heldur veldur einnig alvarlegri samfelldri mengun.
Að auki, hröð breyting á spennu og straumi í vélbúnaðarrásinni gerir það að verkum að rafrafmagnstæki bera mikið rafspennu og valda alvarlegum rafsegultruflunum (EM1) við rafbúnað og útvarpsbylgjur í kring og ástandið versnar. Mörg lönd hafa mótað innlenda staðla til að takmarka harmonika. Alþjóðlega rafmagns- og rafeindavirkjafræðingurinn (IEEE), Alþjóðlega rafiðnaðarmálaráðið (IEC) og alþjóðlega ráðstefnan um stóriðju (CIGRE) hafa sett af stað sína eigin samræmdu staðla. Kínversk stjórnvöld hafa einnig mótað viðeigandi reglugerðir til að takmarka harmonika.
(1) Mótaðgerðir vegna harmonika og rafsegultruflana
1. Harmonic kúgun
Í því skyni að bæla niður samhljómana sem myndast við rafrafmagnstæki er ein aðferð að framkvæma samhljóðajöfnun, það er að setja upp samhljóðajöfnunarbúnað til að gera inngangsstrauminn að sinusbylgju.
Hefðbundna samhljóðajöfnunarbúnaðurinn notar IC stillta síu, sem getur bætt bæði samhljóm og hvarfafl. Ókosturinn er sá að uppbótareiginleikar hafa áhrif á viðnám ristarinnar og rekstrarástandsins, og það er auðvelt að hafa samhljóða ómun við kerfið, sem leiðir til samræmdrar mögnunar, og ofhleður eða jafnvel brennir LC síuna. Að auki getur það aðeins bætt samhljóm fastrar tíðni og áhrifin eru ekki tilvalin.
Eftir vinsældir og beitingu rafrafmagns tækja hefur notkun virkra aflsía til samræmdra bóta orðið mikilvæg átt. Meginreglan er að greina samræmisstrauminn frá uppbótarhlutnum og búa síðan til uppbótarstraum með sömu stærðargráðu og gagnstæða pólun og samræmisstraumurinn, þannig að netstraumurinn inniheldur aðeins grundvallarbylgjuhlutann. Þessi sía getur fylgst með og bætt upp samhljóm þar sem tíðni og amplitude breytist og uppbótareiginleikar hafa ekki áhrif á viðnám ristarinnar.
Helsta aðferðin við breytir með stórum afköstum til að draga úr samhljómum er að nota margfeldi tækni: leggja margar ferningsbylgjur til að útrýma lægri samhljómum og fá þannig skrefbylgju nálægt sinunni. Því meiri margföldun, því nær sem bylgjulögunin er sinus, en því flóknari er hringrásarbyggingin. Til þess að ná fram lágum samhljómum og miklum aflstuðli nota breytir með litla getu venjulega díóða leiðréttingu og PWM höggun, oft kölluð aflstuðul leiðrétting (PEC). Meðal dæmigerðra hringrása má nefna boost-gerð, step-down gerð, buck-boost gerð og svo framvegis.
2. Rafsegultruflanir bæling
Aðgerðin til að leysa EMI er að vinna bug á of miklum straumhækkunarhraða di / dt og spennuhækkunarhraða du / dt sem birtast þegar kveikt er á og af rofabúnaðinum. Sem stendur er meiri gaumur gefinn að núllstraumskiptum (ZCS) og núllspennuskiptum (ZVS). ) Hringrás. leiðin er:
(1) Inductance er tengdur í röð við rofabúnaðinn, sem getur bælt di / dt þegar kveikt er á rofabúnaðinum, þannig að það er engin spenna og núverandi skörunarsvæði á tækinu og dregið úr tapinu áfram;
(2) Samhliða þéttar eru tengdir rofabúnaðinum, þegar slökkt er á tækinu, er hindrað að du / dt hækki og það er engin spenna og núverandi skörunarsvæði á tækinu, sem dregur úr rofatapi;
(3) Andhliða díóða eru tengd tækinu. Á díóða leiðni tímabilinu er rofi búnaðurinn í núll spennu og núll núverandi ástandi. Á þessum tíma er kveikt eða slökkt á drifbúnaðinum til að ná fram ZVS og ZCS aðgerðum.
Sem stendur inniheldur algengari hugbúnaðarskiptatækni PWM að hluta til ómun og taplausa snubber hringrás.
(2) Aflþáttarbætur
Snemma aðferðin er að nota samstilltan mótor, sem er samstilltur mótor sem sérstaklega er notaður til að framleiða hvarfgjafa. Það notar oförvun og undirörvun til að gefa frá sér mismunandi magn af rafrýmdri eða víddarvirkni. Hins vegar, vegna þess að það er rafmagnsvél sem snýst, er hávaði og tap mikið, rekstur og viðhald er líka flókið og viðbragðshraði er hægur. Þess vegna hefur það í mörgum tilfellum ekki tekist að uppfylla kröfur um skjót viðbragðsaflbætur.
Önnur aðferð er að nota kyrrstöðu viðbragðsstyrkstæki með mettaðri hvarfakút. Það hefur kosti truflunargerðar og hraðrar svörunarhraða, en vegna þess að kjarna hans þarf að segulmagna til mettaðs ástands er tapið og hávaðinn mikill og það eru nokkur sérstök vandamál varðandi ólínulegar hringrásir og það er ekki hægt að stilla það í áfanga til að bæta upp ójafnvægi álagsins. Þess vegna mistókst það að hernema almennu kyrrstöðu búnaðartækin.
Með stöðugri þróun rafrafmagnstækni hafa kyrrstæðar varabótatæki sem nota SCR, GTO og IGBT verið þróuð með skrefum. Meðal þeirra er truflanir var rafall mest yfirburði. Það hefur kostina af hraðri aðlögunarhraða og breitt vinnusvið og eftir að hafa tekið upp marga, fjölþrepa eða PWM tækni getur það dregið verulega úr samhljóðainnihaldi í uppbótarstraumnum. Meira um vert, að reactor og rafrýmdir íhlutir sem notaðir eru í kyrrstæða var rafallinn eru litlir, sem dregur verulega úr stærð og kostnaði tækisins. The truflanir hvarfgjafa rafall táknar þróun stefnu dynamic hvarfgjöf bætur tæki.
Fimm, lokaorð
Við teljum að rafræn tækni muni verða ein mikilvæg stoðtækni á 21. öldinni. Tíðni umbreytingartækni skipar mikilvæga stöðu á sviði raftækni. Undanfarin ár hefur þróun á sviði miðlungs spennu tíðni umbreytingar hraða reglugerðar og rafmagns tog dregið athygli. Með samþættingu alheimshagkerfisins og inngöngu lands míns í Alþjóðaviðskiptastofnunina munu aflrafeindatækni og tíðniviðskiptatækni landa míns hafa fordæmalausa þróunarmöguleika.