Каковы различные типы частотных преобразователей?

Частотные преобразователи меняют, как часто электроэнергии потоки в соответствии с оборудованием. Эти устройства очень важны на фабриках, самолетах и ​​кораблях. Они помогают экономить энергию и поддерживать зеленые системы питания. Существует три основных типа: ротари, твердотельный и статический. Люди также группируют их по тому, как они работают, как они контролируются, и как они хранят энергию. Выбор правильного конвертера частот помогает компаниям сэкономить деньги и следовать правилам.

Технологии преобразователя частоты

Роторные частотные преобразователи

Роторные преобразователи частоты используют электродвигатели и генераторы вместе. Они меняют частоту электрической мощности. Эти машины имеют движущиеся части, которые связывают вход и вывод. Роторные преобразователи могут обрабатывать много мощности. Они хорошо работают в тяжелых местах, таких как железные дороги и тяжелые фабрики. Люди используют их там, где власть должна быть устойчивой и надежной.

Роторные преобразователи помогают сохранить силовые системы стабильными. Они используют энергию, хранящуюся в своих прядильных частях. Исследования показывают, что вращающиеся преобразователи разбиваются меньше, чем статические типы. Например, на железной дороге Швеции роторные преобразователи работали лучше и продолжались дольше. Но у них могут быть такие проблемы, как скручивание в шахте. Инженеры исправляют их с помощью специальных систем управления.

Ключевые функции:

• Обрабатывает много энергии и жесткой работы

• Надежный с меньшим количеством сбоев

• Нуждается в регулярном уходе из -за движущихся частей

Типичные приложения:

• Железные дороги

• Фабрики

• Электростанции

Твердовые частотные преобразователи

Твердовые преобразователи частоты используют электронные детали, такие как транзисторы и диоды. Они меняют частоту электричества. Эти преобразователи не имеют движущихся частей. Это делает их меньше, легче и легче заботиться. Твердовые преобразователи стали популярными в 1980-х годах. Теперь они много используются, особенно для мощности 400 Гц в Соединенных Штатах.

Твердовые частотные преобразователи стоят меньше покупки и запуска, чем типы ротариев. Они не делают выбросов и нуждаются в меньшем количестве места. Новые проекты используют Smart Control Systems. Они могут подключаться к сети для проверки в реальном времени и раннего ремонта. Инструменты искусственного интеллекта помогают угадать, как долго будут длиться эти конвертеры. Это делает их хорошими для зарядных устройств для электромобилей и систем зеленой энергии.

Ключевые функции:

• Маленький и легкий

• Нуждается в небольшом уходе и отсутствии выбросов

• Инструменты искусственного интеллекта помогают предсказать, как долго они продлятся

Типичные приложения:

• Аэропорты и самолеты

• Центры обработки данных

• Зеленые энергетические системы

Статические частотные преобразователи

Статические преобразователи частоты, иногда сгруппированные с твердотельными типами, используют электронику питания для изменения частот. У них нет движущихся частей. Эти преобразователи в настоящее время являются наиболее распространенным типом. В 2023 году они составили 68,2% рынка. Их дизайн фокусируется на том, чтобы быть надежным, эффективным и простым в заботе.

Тесты показывают, что статические частотные преобразователи могут запускать большие машины с меньшей мощностью. Они используют специальные фильтры, чтобы сократить электрический шум и лучше работать. Статические преобразователи также позволяют управлять силой запуска очень хорошо. Это помогает защитить машины.

Ключевые функции:

• Нет движущихся частей, очень надежных

• Нуждается в небольшом заботе

• Работает эффективно и хорошо контролирует

Типичные приложения:

• Фабрики

• Процесс промышленности

• Большие двигатели и насосы

ПРИМЕЧАНИЕ. Статические частотные преобразователи, в том числе преобразователи частоты 50 Гц, очень важны в современной отрасли. Они надежны и легко заботятся, поэтому многие компании выбирают их.

Типы частотных преобразователей по методу

AC-AC Частотный преобразователь

Частотный преобразователь AC-AC изменяет одно напряжение переменного тока и частоту в другую. Сначала он не превращает AC в DC. Этот преобразователь использует специальные переключатели, чтобы связать вход и вывод. Матричные преобразователи являются общим видом. Они используют сетку переключателей для управления потоком электроэнергии.

Преобразователи AC-AC хороши для управления скоростью двигателя. Они также помогают питание на фабриках. Эти преобразователи могут помочь отправить питание на средних расстояниях.

Новое исследование показало, что новый дизайн конвертера AC-AC работал с эффективностью 98%. У него был коэффициент мощности 0,97. Исследование также обнаружило низкое общее гармоническое искажение и меньшую потерю мощности. Это означает, что преобразователь экономит энергию и работает лучше с двигателями.

Преимущества:

• Высокая эффективность и коэффициент мощности

• Прямое преобразование, так меньше деталей

• Компактный размер

Недостатки:

• Сложная система управления

• Требует точного переключения

• Более высокая стоимость передовых дизайнов

Общее использование:

• Моторные диски

• Промышленные энергоснабжения

• Средне-дистанционная передача мощности

AC-DC-AC Частотный преобразователь

Частотный преобразователь AC-DC-AC сначала изменяет мощность переменного тока в DC. Затем он меняет DC обратно на AC с новой частотой и напряжением. Этот процесс использует выпрямитель и инвертор. Многие частотные преобразователи используют этот метод, особенно для приводов с переменной скоростью.

Преобразователи AC-DC-AC позволяют легко управлять напряжением и частотой. Это помогает запускать двигатели на разных скоростях. Они также делают качество электроэнергии лучше и более низкие капли напряжения.

Системы переменного тока могут изменить напряжение с помощью трансформаторов. Системы постоянного тока нуждаются в большем количестве шагов, и их труднее контролировать. Конвертеры AC-DC-AC более сложны, но иногда дают лучший контроль и эффективность.

Исследования показывают, что преобразователи AC-DC-AC могут улучшить качество мощности и исправить коэффициент мощности. Например, однофазный преобразователь AC-DC-AC может снизить ток трансформатора и сохранять выходное напряжение устойчивым. Эти преобразователи часто используются в непрерывных источниках питания и регуляторах напряжения.

Преимущества:

• Гибкое напряжение и контроль частоты

• Хорошо для дисков с переменной скоростью

• Может улучшить качество электроэнергии

Недостатки:

• Более сложный дизайн

• Более высокая стоимость из -за дополнительных деталей

• Требуется осторожное охлаждение и контроль

Общее использование:

• Двигательные диски с переменной скоростью

• Системы UPS

• Регуляторы напряжения

Совет: выберите правильный преобразователь частоты для работы. Конвертеры AC-AC лучше всего подходят для простых, прямых изменений. Преобразователи AC-DC-AC лучше, если вам нужно больше контроля и лучшего качества электроэнергии.

DC Link Energy Types

Тип напряжения преобразователь частоты

Частотный преобразователь типа напряжения использует ссылку постоянного тока с большим конденсатором для удержания энергии. Конденсатор сидит между выпрямителем и инвертором. Это помогает сгладить ток и сохраняет напряжение устойчивым. Это останавливает пики напряжения, которые могут повредить чувствительные детали. Например, в инверторах тяги конденсатор DC Link сокращает волну напряжения и обеспечивает безопасную систему.

Конденсатор DC Link также заставляет систему работать лучше и длиться дольше. В ветряных турбинах связь постоянного тока сглаживает напряжение постоянного тока, прежде чем он переходит к инвертору. Это устойчивое напряжение позволяет инвертору сделать чистый выход переменного тока. Конденсатор также снижает электрический шум и сохраняет высокое качество энергии.

Инженеры выбирают конденсаторы DC Link, глядя на несколько вещей. К ним относятся, сколько заряда он может удерживать, сколько пульсного тока он может принять, его рейтинг напряжения и как долго он длится. Они часто используют различные типы конденсаторов вместе для лучших результатов. В таблице ниже показаны важные вещи о конденсаторах DC Link:

Тип тока преобразователя частоты

Конвертер частоты тока использует индуктор в ссылке постоянного тока для хранения энергии в качестве тока. Этот дизайн сохраняет текущий устойчивый и контролирует, как он течет к инвертору. Индуктор помогает остановить скачки питания и сокращать волну тока. Конвертеры текущего типа хороши для большой мощности и завода.

Новые исследования показывают, что современные преобразователи типа тока используют специальные полупроводники, такие как SIC и гибридные переключатели. Эти изменения заставляют их работать лучше и упаковывать больше мощности в меньшем пространстве. Например, исследование высокочастотных преобразователей с гибридными переключателями показало лучшее охлаждение и меньшую потерю энергии. Инженеры также используют специальные индукторы для более низких потерь вихревого тока, что помогает конвертеру оставаться прохладными и хорошо работать.

Конвертеры текущего типа могут работать на очень высоких частотах, иногда до сотен килохерца. Это означает меньшие части и лучшую производительность. В реальных энергосистемах, таких как подключения к берегу корабля, преобразователи типа тока помогают соответствовать частотам мощности и безопасно обрабатывать большие нагрузки.

Частотный инвертор постоянного тока может использовать либо напряжение, либо хранилище энергии тока, в зависимости от того, что ему нужно делать. Выбор меняет размер преобразователя, насколько хорошо он работает и как долго он длится.

Методы управления преобразователем частоты

V/F управление

Контроль V/F также называется управлением Volts-Per-Hertz. Он сохраняет напряжение и частоту в том же соотношении. Этот метод хорош для простых моторных заданий. Люди используют его в фанатах, насосах и конвейерах. Инженеры любят управление V/F, потому что его легко использовать. Ему не нужны специальные датчики. Это помогает двигателям работать на разных скоростях. Но он не может очень хорошо контролировать крутящий момент. Таким образом, это не лучше для жесткой работы.

Векторный контроль

Векторный контроль иногда называют полевым контролем. Он использует математику для контроля скорости и крутящего момента. Этот метод проверяет положение и ток двигателя. Векторный контроль дает быстрые и точные результаты. Это работает, даже если нагрузка быстро меняется. Фабрики используют его для роботов, кранов и лифтов. Это хорошо, когда вам нужен сильный и точный моторный контроль.

Дифференциальный контроль частоты

Дифференциальный контроль частоты изменяет частоту выходной частоты по мере необходимости. Он смотрит на разницу между тем, что вы хотите, и тем, что вы получаете. Это помогает сохранить систему устойчивой, когда все меняется быстро. Электростанции и большие сетки используют этот метод. Это помогает сбалансировать энергоснабжение и предложение. Инженеры проверяют, насколько частота и изменение напряжения. Они также смотрят на то, как быстро реагирует система. Они также проверяют резервную силу.

Шин и связанные с ними методы

Модуляция ширины импульса (ШИМ) использует быстрые переключатели для управления напряжением и частотой. Другие методы, такие как SPWM, SVPWM и PAM, работают аналогичным образом. Шинь изменяет, насколько широкий каждый импульс напряжения. Это помогает контролировать мощность. Исследования показывают, что выбор правой частоты ШИМ экономит энергию. Это также делает систему работать лучше. Например, новый контроллер заставил систему реагировать намного быстрее. Это также понизило ток. Синхронный ШИМ сделал крутящий момент лучше, а двигатели тише. Инженеры обнаружили, что частота ШИМ около 1 кГц лучше всего подходит для многих дисков.

СОВЕТ: ШИМ и его расширенные типы помогают преобразователям работать тихо и прохладно. Они также облегчают контроль скорости и крутящего момента в электродвигателях.

Типы частотного инвертора по применению

Низкое напряжение и высокое напряжение

Инверторы с низким напряжением используются в домах и малых предприятиях. Они также работают в легкой промышленности. Эти инверторы подключаются к сеткам с низким напряжением. Они обычно обрабатывают нагрузки менее 6 кВт. Они должны следовать строгим правилам контроля напряжения. Они часто используют реактивную силу, чтобы сохранить сетку устойчивой. Эффективность лучше при более низких уровнях напряжения постоянного тока. Это соответствует тому, что нужно большинству домов и малых предприятий. Высоковольные частотные инверторы предназначены для крупных заводов и электростанций. Они также используются в тяжелой промышленности. Эти инверторы управляют большими нагрузками. Они должны иметь дело с более сложными изменениями напряжения и коэффициента мощности. Оба типа помогают соответствовать источнику питания с тем, что нужно каждому месту.

Совет: выберите низковольтные или высоковольтные инверторы на основе размера нагрузки и типа сетки.

Однофазный и трехфазный

Однофазные инверторы дают мощность небольшим нагрузкам. Они используются для таких вещей, как домашние приборы и небольшие машины. Они используют однофазный вход AC. Это делает их простыми и дешевыми. Трехфазные инверторы питают большие машины и заводское оборудование. Они используют трехфазный AC. Это дает более плавную бег и лучшую обработку нагрузки. В таблице ниже показаны основные различия:

Общее назначение и высокая производительность

Инверторы общего назначения созданы для обычных рабочих мест на заводе. Они дают базовый контроль. Они хорошо работают для насосов, поклонников и конвейеров. Высокопроизводительные инверторы предназначены для жесткой работы в самолетах, военных и тяжелой промышленности. Эти инверторы дают расширенный контроль и больше власти. Они также работают в более широких частотных диапазонах. Например, высокопроизводительные модели могут подняться до 400 Гц или более. Инверторы общего назначения обычно остаются около 50-60 Гц. Фабрики выбирают высокопроизводительные инверторы для точной скорости и контроля крутящего момента.

Высокочастотный, IGBT, MOSFET

Части внутри инверторов влияют на то, как они работают. Инверторы на основе IGBT хороши для напряжения более 400 В. Они работают лучше всего на частотах ниже 100 кГц. Они могут справиться с большим количеством энергии и оставаться прохладными. Инверторы на основе MOSFET лучше на высоких частотах и ​​более низких напряжениях. Это делает их великолепными для переключения источников питания и быстрой электроники. Высокочастотные инверторы используют эти детали для обеспечения чистой, устойчивой мощности в лабораториях и исследованиях. Они также используются в аэрокосмической промышленности. Инженеры выбирают правильную часть на основе напряжения, частоты и задания.

Примечание. Исследования показывают, что такие вещи, как напряжение, ток и температура, помогают сортировать и улучшать производительность инвертора. Машинное обучение теперь помогает наблюдать и заставлять инверторы лучше работать на солнечных заводах и в других местах.

Знание о типах частотных преобразователей помогает людям выбрать правильный. Каждый тип лучше всего подходит для определенных работ. Люди должны думать о том, что им нужно, и местных правилах перед покупкой. Эксперты могут помочь с трудными проектами. Новая технология делает эти устройства лучше и проще в использовании.

Часто задаваемые вопросы

Что делает частотный преобразователь?

Частотный преобразователь меняет, как часто течет электричество. Это позволяет машинам работать на правильной скорости или мощности. Фабрики и дома используют их для экономии энергии. Они также помогают защитить оборудование от повреждений.

Чем трансформатор роторного частоты отличается от твердотельного типа?

Роторный преобразователь частот имеет движущиеся части, такие как двигатели и генераторы. Твердовой преобразователь использует электронные детали и не имеет движущихся кусочков. Типы вращения могут обрабатывать больше мощности. Твердые типы меньше и легче ухаживать.

Где люди чаще всего используют конвертеры частот?

Люди используют частотные преобразователи на фабриках, поездах, кораблях и самолетах. Они также помогают в центрах обработки данных и систем зеленой энергии. Эти устройства поддерживают работу машин и помогают сэкономить энергию.

Могут ли частотные преобразователи помочь сэкономить энергию?

Да, частотные преобразователи помогают экономить энергию. Они позволяют двигателям и машинах работать так быстро, как это необходимо. Это сокращает потраченную впустую энергию и снижает счета за электричество.