VFD DC Link-systeemoverzicht: Energy Hub en belangrijke technologische ondersteuning voor frequentieregelaars

In een VFD-systeem (Variable Frequency Drive) vervult de DC-tussenkring, als kerncomponent die de voor-gelijkrichtereenheid en de-achterinvertereenheid verbindt, meerdere functies, zoals energiebuffering, spanningsstabilisatie en harmonische onderdrukking. Het is een belangrijk subsysteem dat de betrouwbaarheid en voedingskwaliteit van de VFD-werking bepaalt. In wezen zet het wisselstroom om in gelijkstroom, slaat het op en regelt het, waardoor een stabiele en regelbare gelijkstroomvoeding naar de invertertrap wordt geleverd, waardoor een nauwkeurige regeling van het motortoerental en koppel wordt bereikt.

De basiscomponenten van een DC-tussenkringsysteem omvatten een gelijkrichtcircuit, een DC-buscondensator (of inductor-energieopslageenheid) en bijbehorende filter-, beschermings- en bewakingscircuits. Het gelijkrichtcircuit maakt vaak gebruik van ongecontroleerde diode-gelijkrichting of gecontroleerde thyristor/IGBT-gelijkrichtingsschema's. De eerste heeft een eenvoudige structuur en lage kosten, geschikt voor scenario's met lage eisen aan de ingangsvermogensfactor; deze laatste kunnen de arbeidsfactor verbeteren en harmonischen onderdrukken door middel van fasecontrole, maar verhogen de systeemcomplexiteit. De pulserende gelijkspanningsuitgang van de gelijkrichter wordt gefilterd door de DC-buscondensator om een ​​relatief stabiele gelijkspanning te vormen, die energie levert aan de inverterbrug.

De kernfunctie van de DC-tussenkring is vooral energiebuffering. Vanwege de timingverschillen tussen de gelijkrichter- en inverteruitgangen (bijvoorbeeld omgekeerde energie die wordt gegenereerd tijdens het regeneratief remmen van de motor), kan de DC-buscondensator onmiddellijke vermogensverschillen absorberen of vrijgeven, waardoor wordt voorkomen dat drastische DC-spanningsschommelingen de stabiliteit van de inverter beïnvloeden. Ten tweede kunnen, door de waarde en de topologie van de buscondensator op een rationele manier te ontwerpen, harmonischen aan de ingangszijde- effectief worden onderdrukt, waardoor de vervuiling van het elektriciteitsnet wordt verminderd. Vooral in industriële scenario's waarin meerdere VFD's parallel werken, kan een uniform filterontwerp voor de DC-link de algehele stroomkwaliteit van het systeem aanzienlijk verbeteren.

Wat de technische kenmerken betreft, heeft de stabiliteit van de DC-tussenkringspanning rechtstreeks invloed op de uitgangsprestaties van de VFD. Een te hoge busspanning kan overspanningsschade aan de invertermodule veroorzaken, terwijl een onvoldoende spanning kan leiden tot onvoldoende uitgangskoppel of zelfs tot uitschakeling. Daarom zijn moderne VFD's over het algemeen uitgerust met gelijkspanningsbewakings- en beveiligingscircuits, die mechanismen activeren zoals frequentiereductie, uitschakeling of energiedissipatie (bijvoorbeeld het activeren van de remweerstand) wanneer de spanning een drempel overschrijdt. Bovendien introduceren sommige geavanceerde systemen voor de verwerking van regeneratieve energie actieve front{6}}end (AFE) rectificatie- of feedbackeenheden om remenergie om te zetten in AC-feedback die in fase en frequentie is met het elektriciteitsnet, waardoor de energie-efficiëntie wordt verbeterd en warmteverlies wordt verminderd.

Het ontwerp van de DC-tussenkring vereist een uitgebreide overweging van de kenmerken van het ingangsvermogen, de traagheid van de belasting, de remfrequentie en de omgevingsomstandigheden. Voor belastingen met hoge- traagheid zijn bijvoorbeeld grotere buscondensatoren nodig om regeneratieve energie te absorberen; Omgevingen met hoge-temperaturen vereisen het gebruik van condensatoren die bestand zijn tegen hoge-temperaturen en geoptimaliseerde structuren voor warmtedissipatie. Met de toepassing van halfgeleiderapparaten met een brede-bandafstand blijven de schakelfrequentie en efficiëntie van DC-verbindingen verbeteren, terwijl de omvang en de kosten geleidelijk worden geoptimaliseerd, waardoor ze op grotere schaal worden gebruikt in nieuwe energieaandrijvingen, intelligente productie en nauwkeurige snelheidsregeling.

Als de ‘energiehub’ van VFD’s bereikt het DC-linksysteem een ​​flexibele afstemming tussen wisselstroom en motorbelasting door de synergetische effecten van gelijkrichting, filtering, energieopslag en bescherming, waardoor onmisbare technische ondersteuning wordt geboden voor de efficiënte, stabiele en intelligente werking van moderne industriële aandrijfsystemen.