Bộ chuyển đổi tần số hoạt động như thế nào?

Giai đoạn đầu tiên của ổ đĩa xoay chiều tần số thay đổi là bộ biến tần. Bộ chuyển đổi bao gồm sáu điốt, tương tự như các van kiểm tra được sử dụng trong hệ thống ống nước. Chúng cho phép dòng điện chỉ chạy theo một hướng: hướng được chỉ định bởi mũi tên trong ký hiệu diode. Ví dụ, bất cứ khi nào điện áp pha A (điện áp tương tự như áp suất trong hệ thống ống nước) dương hơn điện áp pha B hoặc C, thì diode sẽ mở ra và cho phép dòng điện chạy qua. Khi pha B trở nên dương hơn pha A, diode pha B sẽ mở và diode pha A sẽ đóng. Điều tương tự cũng xảy ra với 3 điốt ở cực âm của xe buýt. Vì vậy, chúng tôi nhận được sáu xung dòng điện khi mỗi đi-ốt bật và tắt. Đây được gọi là VFD sáu xung và nó là tiêu chuẩn trên các bộ biến tần hiện tại.

Chúng ta có thể loại bỏ gợn AC trên bus DC bằng cách thêm một tụ điện. Tụ điện hoạt động theo cách tương tự như bình chứa hoặc bình tích áp trong hệ thống đường ống. Tụ điện này hấp thụ gợn AC và cung cấp điện áp DC mượt mà. Ripple AC trên bus DC thường nhỏ hơn 3 volt. Do đó, điện áp trên DC bus trở thành khoảng 650VDC. Điện áp thực tế phụ thuộc vào mức điện áp được cấp vào đường dây AC bởi biến tần, mức độ mất cân bằng điện áp trên hệ thống điện, tải động cơ, trở kháng của hệ thống điện và bất kỳ cuộn kháng hoặc bộ lọc sóng hài nào trên bộ biến tần.

Bộ chuyển đổi cầu điốt chuyển đổi AC thành DC đôi khi chỉ được gọi là bộ chuyển đổi. Bộ chuyển đổi DC ngược thành AC cũng là bộ chuyển đổi, nhưng để phân biệt với bộ chuyển đổi diode, nó thường được gọi là bộ nghịch lưu. Trong công nghiệp, người ta thường gọi bất kỳ bộ chuyển đổi DC-AC nào là một biến tần.

Khi chúng ta đóng một trong các công tắc trên cùng của biến tần, pha của động cơ được kết nối với thanh cái DC dương và điện áp trên pha đó trở nên dương. Khi chúng ta đóng một trong các công tắc dưới cùng trong bộ chuyển đổi, pha đó được kết nối với bus DC âm và chuyển sang âm. Do đó, chúng ta có thể làm cho bất kỳ pha nào của động cơ dương hoặc âm theo ý muốn, và do đó tạo ra bất kỳ tần số nào chúng ta muốn. Vì vậy, chúng ta có thể làm cho bất kỳ giai đoạn nào trở nên tích cực, tiêu cực hoặc bằng không.

Đầu ra của VFD là dạng sóng hình chữ nhật. VFD không tạo ra đầu ra hình sin. Dạng sóng hình chữ nhật này không phải là một lựa chọn tốt cho hệ thống phân phối điện chung, nhưng hoàn toàn phù hợp với động cơ điện.

Nếu chúng ta muốn giảm tần số động cơ xuống 30 Hz, thì chúng ta chỉ cần chuyển các bóng bán dẫn đầu ra của biến tần chậm hơn. Tuy nhiên, nếu chúng ta giảm tần số xuống 30Hz, thì chúng ta cũng phải giảm điện áp xuống 240V để duy trì tỷ lệ V/Hz.

Điều này được gọi là điều chế độ rộng xung hoặc PWM. Hãy tưởng tượng chúng ta có thể kiểm soát áp suất trong đường ống nước bằng cách bật và tắt van ở tốc độ cao. Mặc dù điều này không thực tế lắm đối với các hệ thống đường ống, nhưng nó hoạt động tốt đối với VFD. Lưu ý rằng trong nửa chu kỳ đầu tiên, điện áp BẬT một nửa thời gian và TẮT một nửa thời gian. Vì vậy, điện áp trung bình là một nửa của 480V hoặc 240V. Với đầu ra xung, chúng ta có thể nhận được bất kỳ điện áp trung bình nào ở đầu ra của VFD.