VFD (biến tần) là gì?
VFD là từ viết tắt của “ Variable Frequency Drive ”, thường được gọi là biến tần. VFD còn hoàn toàn có thể được gọi là bộ kiểm soát và điều chỉnh dòng xoay chiều ( AC drive ), bộ kiểm soát và điều chỉnh tần số, bộ điều tốc, bộ kiểm soát và điều chỉnh vận tốc ( VSD – variable speed drive ), bộ biến hóa tần số ( VFI – variable frequency inverter ), … Bất kể tên gọi nào, VFD là một loại bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ truyền động và điều khiển và tinh chỉnh động cơ điện. VFD trấn áp vận tốc và mô-men xoắn của động cơ để phân phối nhu yếu của ứng dụng bằng cách đổi khác tần số và nguồn điện áp. Tần số được link trực tiếp với RPM của động cơ ; tần số càng cao, số RPM càng lớn .
Cấu tạo biến tần VFD
Hai tính năng chính của biến tần là hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh vận tốc và năng lực khởi động / dừng mềm. Hai tính năng này làm cho VFD trở thành một bộ điều khiển và tinh chỉnh can đảm và mạnh mẽ để tinh chỉnh và điều khiển động cơ AC. VFD hầu hết gồm có bốn phần : chỉnh lưu, link DC trung gian ( DC Bus ), nghịch lưu và mạch tinh chỉnh và điều khiển .
Chỉnh lưu
Nó quy đổi nguồn AC được cấp từ nguồn điện lưới thành nguồn DC. Phần này hoàn toàn có thể là một chiều hoặc hai chiều dựa trên ứng dụng được sử dụng giống như hoạt động giải trí bốn phần tư của động cơ. Nó sử dụng điốt, SCR, transistor hoặc những thiết bị chuyển mạch điện tử khác .
Nếu nó sử dụng điốt, nguồn DC đầu ra quy đổi không tinh chỉnh và điều khiển được trong khi sử dụng SCR, nguồn ra DC sẽ đổi khác khi tinh chỉnh và điều khiển cổng. Cần tối thiểu sáu điốt để quy đổi ba pha, thế cho nên bộ chỉnh lưu được coi là bộ chuyển đổi sáu xung .
DC Bus
Nguồn DC từ phần chỉnh lưu được đưa vào phần link DC ( DC Bus ). Phần này gồm có tụ điện và cuộn cảm để làm phẳng những gợn sóng và tích trữ nguồn DC. Chức năng chính của link DC là nhận, tàng trữ và cung ứng nguồn DC .
Nghịch lưu
Phần này ( nghịch lưu – biến tần – inverter ) gồm có những thiết bị chuyển mạch điện tử như transistor, thyristor, IGBT, v.v. Nó nhận nguồn DC từ DC Bus và quy đổi thành AC và rồi được đưa đến động cơ. Nó sử dụng những kỹ thuật điều chế như điều chế độ rộng xung để biến hóa tần số đầu ra để tinh chỉnh và điều khiển vận tốc của động cơ .
Mạch điều khiển
Nó gồm có một bộ vi giải quyết và xử lý và triển khai những công dụng khác nhau như điều khiển và tinh chỉnh, thông số kỹ thuật thiết lập, cảnh báo nhắc nhở lỗi và thiết lập những giao thức truyền thông online tiếp xúc. Nó nhận tín hiệu phản hồi từ động cơ như tham chiếu vận tốc hiện tại và theo đó kiểm soát và điều chỉnh tỷ suất điện áp trên tần số ( V / Hz ) để điều khiển và tinh chỉnh vận tốc động cơ .
Nguyên lý hoạt động của biến tần
Giai đoạn tiên phong biến tần AC ( VFD ) đóng vai trò là bộ chuyển đổi ( bộ chỉnh lưu ). Bộ chuyển đổi gồm có sáu điốt, tương tự như như van một chiều được sử dụng trong mạng lưới hệ thống ống nước. Chúng được cho phép dòng điện chỉ chạy theo một chiều hướng ; hướng được hiển thị theo như hình mũi tên trong hình tượng diode. Ví dụ, bất kỳ khi nào điện áp pha A ( điện áp tương tự như như áp suất trong mạng lưới hệ thống ống nước ) dương hơn điện áp pha B hoặc C, thì điốt đó sẽ mở và được cho phép dòng điện chạy qua. Khi pha B trở nên tích cực dương hơn pha A, thì diode pha B sẽ mở và diode pha A sẽ đóng. Điều này cũng đúng so với 3 điốt ở phía tích cực âm của Bus. Do đó, nhận được sáu “ xung ” hiện tại khi mỗi diode mở và đóng. Đây được gọi là “ six-pulse VFD ”, là thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho những biến tần hiện tại .
Giả sử rằng biến tần đang hoạt động giải trí trên mạng lưới hệ thống điện 480V. Định mức 480V là “ rms ” ( root mean squared ). Các cực lớn trên mạng lưới hệ thống 480V là 679V. Như bạn hoàn toàn có thể thấy, bus VFD có điện áp một chiều với gợn sóng xoay chiều. Điện áp chạy trong khoảng chừng từ 580V đến 680V .
Chúng ta hoàn toàn có thể vô hiệu gợn sóng AC trên bus DC bằng cách thêm một tụ điện. Tụ điện hoạt động giải trí theo kiểu tựa như như một bể chứa hoặc bộ tích góp trong mạng lưới hệ thống ống nước. Tụ điện này hấp thụ gợn sóng xoay chiều và cung ứng điện áp một chiều phẳng. Độ gợn sóng AC trên bus DC thường nhỏ hơn 3 Volts. Do đó, điện áp trên bus DC trở thành “ giao động ” 650VDC. Điện áp thực tiễn sẽ phụ thuộc vào vào mức điện áp của dòng AC cấp cho biến tần, mức độ mất cân đối điện áp trên mạng lưới hệ thống điện, tải động cơ, trở kháng của mạng lưới hệ thống điện và bất kể cuộn kháng hoặc bộ lọc sóng hài nào trên biến tần .
Bộ chuyển đổi cầu diode quy đổi AC-sang-DC ( bộ chỉnh lưu ). Bộ chuyển đổi quy đổi từ một chiều trở lại xoay chiều ( bộ nghịch lưu ), tuy nhiên để phân biệt với bộ chuyển đổi diode, nó thường được gọi là “ inverter ”. Nó đã trở nên phổ cập trong ngành khi coi bất kỳ bộ quy đổi DC-sang-AC nào như một bộ biến tần ( inverter ) hay AC drive .
Khi tất cả chúng ta đóng một trong những chuyển mạch trên cùng trong bộ chuyển đổi, pha đó của động cơ được liên kết với bus một chiều dương và điện áp trên pha đó trở thành dương. Khi tất cả chúng ta đóng một trong những chuyển mạch dưới cùng trong bộ chuyển đổi, pha đó được liên kết với bus một chiều âm và trở thành âm. Do đó, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể làm cho bất kể pha nào trên động cơ trở nên dương hoặc âm theo ý muốn và do đó hoàn toàn có thể tạo ra bất kể tần số nào mà tất cả chúng ta muốn. Vì vậy, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể làm cho bất kể pha nào là cực dương, cực âm hoặc bằng không .
Lưu ý rằng đầu ra từ VFD là dạng sóng “ hình chữ nhật ”. VFD không tạo ra đầu ra hình sin. Dạng sóng hình chữ nhật này sẽ không phải là lựa chọn tốt cho những mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển chung, nhưng trọn vẹn tương thích cho động cơ .
Nếu tất cả chúng ta muốn giảm tần số động cơ xuống 30 Hz, thì tất cả chúng ta chỉ cần chuyển những transistor đầu ra của biến tần hoạt động giải trí chậm hơn. Nhưng, nếu tất cả chúng ta giảm tần số xuống 30 Hz, thì tất cả chúng ta cũng phải giảm điện áp xuống 240V để duy trì tỷ suất V / Hz ( xem phần trình diễn Lý thuyết tinh chỉnh và điều khiển Động cơ bằng VFD để biết thêm về điều này ). Làm thế nào tất cả chúng ta sẽ giảm điện áp nếu điện áp duy nhất mà tất cả chúng ta có là 650VDC ?
Đây được gọi là điều chế độ rộng xung ( PWM ). Hãy tưởng tượng rằng tất cả chúng ta hoàn toàn có thể trấn áp áp suất trong đường nước bằng cách bật và tắt van ở vận tốc cao. Mặc dù điều này sẽ không trong thực tiễn cho những mạng lưới hệ thống ống nước, tuy nhiên nó rất khả thi với VFD. Chú ý rằng trong nửa chu kỳ luân hồi tiên phong, điện áp BẬT 50% thời hạn và TẮT 50% thời hạn. Như vậy, điện áp trung bình là một nửa của 480V hoặc 240V. Bằng cách tạo xung đầu ra, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể đạt được bất kể điện áp trung bình nào trên đầu ra của VFD .
Ưu điểm khi sử dụng biến tần
1- Giảm mức tiêu thụ năng lượng và chi phí năng lượng
Trong trường hợp ứng dụng không cần chạy ở vận tốc tối đa, bạn hoàn toàn có thể cắt giảm ngân sách nguồn năng lượng bằng cách điều khiển và tinh chỉnh động cơ bằng VFD, được cho phép bạn kiểm soát và điều chỉnh vận tốc của thiết bị tinh chỉnh và điều khiển động cơ với nhu yếu tải. Hệ thống động cơ điện tiêu thụ hơn 65 % điện năng tiêu thụ trong ngành công nghiệp thời nay. Tối ưu hóa mạng lưới hệ thống điều khiển và tinh chỉnh động cơ với VFD hoàn toàn có thể giảm tiêu thụ nguồn năng lượng trong cơ sở tới 70 %. Ngoài ra, sử dụng VFDs hoàn toàn có thể nâng cao chất lượng loại sản phẩm và giảm chi phí sản xuất. Những quyền lợi này khi phối hợp lại sẽ hoàn vốn góp vốn đầu tư cho những VFD .
2- Điều khiển động cơ mềm và hiệu quả
Vận hành động cơ của bạn ở vận tốc hiệu suất cao nhất cho ứng dụng của bạn hoàn toàn có thể giảm lỗi, do đó tăng mức sản xuất và tăng lệch giá. Ví dụ, những VFD hoạt động giải trí trơn tru hơn được cho phép băng tải và dây đai hoàn toàn có thể vô hiệu hiện tượng kỳ lạ giật khi khởi động, được cho phép thông lượng cao hơn .
3- Kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm bảo trì
Đảm bảo trấn áp động cơ tối ưu sẽ giúp thiết bị hoạt động giải trí lâu hơn và giảm thời hạn chết do bảo dưỡng. Vì VFD tối ưu hóa việc trấn áp tần số và điện áp của động cơ, VFD phân phối năng lực bảo vệ tốt hơn cho động cơ của bạn khỏi những yếu tố như quá tải nhiệt điện, bảo vệ pha, dưới điện áp, quá áp, v.v. Khởi động tải bằng VFD bảo vệ động cơ hoặc động cơ tải từ “ cú sốc tức thì ” trên đường khởi đầu ; khởi động trơn tru giúp vô hiệu mức độ mòn lớn của đai, bánh răng và ổ trục. Và quyền lợi bổ trợ là giảm và / hoặc vô hiệu búa nước trải qua những chu kỳ luân hồi tăng cường và giảm tốc mềm mịn và mượt mà .
Phân loại biến tần (VFD)
Kích thước
Phân khúc thị trường VFD được chia thành năm khoanh vùng phạm vi size được xác lập bởi hiệu suất ( KW hoặc HP ) của VFD. Trong khi nghiên cứu và điều tra thị trường toàn thế giới về VFD gồm có những VFD siêu nhỏ, nhỏ và tầm trung, thì điều tra và nghiên cứu thị trường về VFD hiệu suất cao gồm có VFD tầm trung, lớn và siêu lớn .
Nhiều VFD có dải công suất hoạt động rất rộng. Ví dụ, một số nhà sản xuất cung cấp một biến thể của cùng một kiểu VFD hoạt động từ dải đến cao. Các nhà sản xuất có thể cung cấp một loạt các sản phẩm được chia thành nhiều phân khúc. Vì các mô hình như vậy có thể trải dài các phân đoạn kilowatt khác nhau, chúng tôi đã phân loại các VFD này vào một phân đoạn thích hợp nhất của chúng để tránh tính lặp lại.
| Kích thước | KW | HP |
| Siêu nhỏ | ||
| Nhỏ | 5 – 40 | 6 – 50 |
| Trung bình | 41 – 200 | 51 – 250 |
| Lớn | 201 – 600 | 251 – 750 |
| Rất lớn | > 600 | > 750 |
Chế độ điều khiển
Volts / Hertz ( Hz ), chính sách tinh chỉnh và điều khiển động cơ truyền thống cuội nguồn, ngăn sự bão hòa từ trường của động cơ bằng cách duy trì tỷ suất V / Hz không đổi. Ở vận tốc thấp, điện áp thấp cung ứng dòng điện từ hóa ít hơn, dẫn đến mất mô-men xoắn. Một hạn chế khác là tinh chỉnh và điều khiển V / Hz không đúng với sự biến hóa độ trượt giữa rôto và stato với tần số và tải. Các nhà sản xuất những loại sản phẩm truyền tải điện cơ với biến tần, thường cung ứng bánh răng và dây đai để phân phối những nhu yếu về mô-men xoắn vận tốc thấp .
Các chính sách điều khiển và tinh chỉnh khắc phục được những hạn chế của điều khiển và tinh chỉnh V / Hz là tinh chỉnh và điều khiển vectơ từ thông vòng kín và tinh chỉnh và điều khiển vectơ không cảm ứng vòng hở. Với trước đây, một cảm ứng, ví dụ điển hình như bộ encoder trên trục động cơ, phân phối một thước đo độ trượt để trấn áp vận tốc. Với loại thứ hai, cảm ứng dòng điện tích hợp sẵn ( không có cảm ứng bên ngoài ) phân phối thông tin để điều khiển và tinh chỉnh. Trong cả hai trường hợp, VFD bù cho nhu yếu dòng điện từ hóa và trượt dựa trên quy mô ứng dụng nội bộ về đặc tính của động cơ, nhưng phản hồi là từ bộ encoder bên ngoài hoặc cảm ứng dòng tích hợp. Các chính sách này nhu yếu kiểm soát và điều chỉnh những hiệu ứng, ví dụ điển hình như độ trễ thời hạn của tải có quán tính cao. Các VFD tự động hóa kiểm soát và điều chỉnh xử lý nhu yếu này mà không cần can thiệp bằng tay thủ công .
Điện áp đầu vào
Điện áp nguồn vào là đặc thù dễ phân biệt của VFD vì hiệu suất được phân phối đổi khác đáng kể theo điện áp. Do đó, việc phân loại VFD theo điện áp trong nghiên cứu và điều tra này xem xét những khoanh vùng phạm vi chính : 115V đến 240V, 380V đến 400V, 460V đến 480V và 560V đến 690V .
Cấu hình Bus
VFD quy đổi nguồn vào AC thành DC để tạo ra điện áp và tần số đầu ra thiết yếu. Đối với những ứng dụng tương quan đến một số lượng lớn biến tần ( ví dụ điển hình như băng tải hoặc sản xuất sợi tổng hợp ), có những biến tần được phong cách thiết kế cho một bộ nguồn DC lớn duy nhất, được gọi chung là Bus DC hay DC Bus. Điều này làm giảm ngân sách và sử dụng nguồn năng lượng phanh tái tạo tốt hơn so với truyền động độc lập. Việc phân đoạn này giúp hiểu rõ hơn về đồ thị sử dụng thông số kỹ thuật bus .
Phần cứng, phần mềm và dịch vụ
Phân khúc thị trường VFD về phần cứng ( phần cứng VFD và phần cứng ngoại vi ), ứng dụng và dịch vụ ( gồm có những tương hỗ dự án Bất Động Sản và MRO / phụ tùng và dịch vụ khác ) để cạnh tranh đối đầu tốt hơn so với những mẫu sản phẩm khác trên thị trường. “ Phần cứng VFD ” là những VFD dưới dạng thiết bị độc lập. Nó gồm có những tính năng và tính năng được lập trình trước, cũng như những tùy chọn hoàn toàn có thể lập trình .
Nhiều nhà cung cấp không bán VFD lập trình sẵn mà chỉ làm phần cứng. Các sản phẩm khác được bán với VFD được gọi là phần cứng và phụ kiện ngoại vi khi giá trị của chúng nhỏ so với giá trị của VFD. Phần cứng và phụ kiện ngoại vi có thể bao gồm các thành phần hệ thống điều khiển, vỏ, hệ thống cáp và các hạng mục, chẳng hạn như bộ lọc sóng hài không có trong biến tần. Tuy nhiên, phần cứng và phụ kiện ngoại vi không bao gồm các mặt hàng được bán riêng, chẳng hạn như thiết bị đóng cắt, PAC, PLC, động cơ hoặc các thành phần cơ khí, chẳng hạn như bánh răng, ly hợp và phanh.
Khi người dùng sử dụng VFD, họ tập trung chuyên sâu vào tính năng cốt lõi, họ ngày càng tin cậy vào những nhà sản xuất VFD có phân phối dịch vụ dính kèm. Ngoài những dịch vụ huấn luyện và đào tạo, thiết lập và quản lý và vận hành, người dùng mong đợi nghĩa vụ và trách nhiệm về Bảo hành, bảo trì đơn lẻ hoặc quản trị key dự án Bất Động Sản, kỹ thuật ứng dụng và tăng trưởng ứng dụng tùy chỉnh để kiểm soát và điều chỉnh VFD theo nhu yếu của riêng họ. Người sử dụng VFD cũng mong đợi những chương trình bảo dưỡng và tăng cấp do nhà phân phối tương hỗ để bảo vệ khoản góp vốn đầu tư của họ .
Các hãng sản xuất biến tần VFD phổ biến
Các hãng sản xuất, cung ứng biến tần VFD được biết đến trên thị trường việt nam như :
- Đức: Siemens, Rexroth, Lenze
- Đan mạch: Danfoss
- Nhật bản: Mitsubishi, Yaskawa, Fuji, Omron, Panasonic, Hitachi, Toshiba, Nidec
- Thụy sỹ: ABB
- Pháp: Schneider
- Mỹ: Allen Bradley (rockwell), Emerson, Parker, Sew-Eurodrive
- Israel: Unitronics
- Hàn quốc: LS
- Đài loan: Delta, Shihlin,
- Trung quốc: INVT, Kinco, Sinovo, Goodwe, Growatt, Sungrow, Inovance, Veichi, Gtake, Frecon, V&T, Powtran, Sinee, Delixi, Senlan, Enc, Zoncn, Sunfar, Sumo,..
Các câu hỏi thường gặp về VFD?
VFD là gì ?VFD ( Variable Frequency Drive ) hay còn gọi là biến tần. Ngoài ra, VFD còn có những tên gọi khác như : bộ kiểm soát và điều chỉnh dòng xoay chiều ( AC drive ), bộ kiểm soát và điều chỉnh tần số, bộ điều tốc, bộ kiểm soát và điều chỉnh vận tốc ( VSD – variable speed drive ), bộ biến hóa tần số ( VFI – variable frequency inverter ). v.v.
VFD được phân loại như thế nào ?VFD được phân loại rất phong phú, tựa chung tất cả chúng ta hoàn toàn có thể phân loại VFD dựa trên những tiêu chuẩn : theo kích cỡ, theo chính sách điều khiển và tinh chỉnh, theo điện áp nguồn vào, theo thông số kỹ thuật bus, theo phần cứng / ứng dụng / dịch vụ, v.v.
Có những hãng sản xuất biến tần ( VFD ) phổ cập nào ?Có thể kể đến như : Siemens, Rexroth, Lenze ( Đức ) ; Danfoss ( Đan mạch ) ; ABB ( Thụy sỹ ) ; Allen Bradley “ rockwell ”, Emerson, Parker, Sew-Eurodrive ( Mỹ ) ; Schneider ( Pháp ) ; Tập đoàn Mitsubishi, Yaskawa, Fuji, Omron, Panasonic, Hitachi, Toshiba, Nidec ( Nhật ) ; LS ( Hàn quốc ) ; Unitronics ( Israel ) ; Delta, Shihlin ( Đài loan ) ; INVT, Kinco, Sinovo, Goodwe, Growatt, Sungrow, Inovance, Veichi, Gtake, Frecon, V&T, Powtran, Sinee, Delixi, Senlan, Enc, Zoncn, Sunfar, Sumo, .. ( Trung quốc ). v.v.
5
1
vote
Article Rating
