Версія ПЗ 5-40. Що нового?
Версія ПЗ 5-40. Що нового?
ПЗ 5-40. Основні відмінності.
Вже більше року ми випускаємо перетворювачі частоти з новою версією програмного забезпечення (версія ПЗ 5-40). Додано підтримку однофазних двигунів, стабілізацію струму в режимі гальмування постійним струмом, захист від пропадання однієї фази на вході для ПЧ з трифазним живленням. На перший погляд, відмінності від колишніх версій здадуться незначними. Але насправді під капотом частотних перетворювачів відбулися дуже серйозні зміни. Насамперед вони пов’язані з використанням теплового захисту силового модуля з урахуванням математичної моделі реального времени. Які переваги це надає? Розберемо детальніше.
У перетворювачах версії 5-00, крім стандартного швидкодіючого захисту від коротких замикань, був використаний обчислювальний захист струму з плаваючим порогом, який залежав від декількох параметрів (середньоквадратичного струму навантаження, температури силового модуля, частоти ШІМу та поточної вихідної частоти). Це дозволяло завжди утримувати силовий модуль у сфері безпечної роботи. Наприклад, навіть значне перегрів перетворювача при навантаженнях вище номіналу не призводило до ризику виходу з ладу, а лише тимчасово знижував граничну перевантажувальну здатність. За численними відгуками споживачів ці перетворювачі дуже важко вивести з ладу навіть у важких умовах експлуатації. Однак такий “непробивний” захист мав і негативні сторони. Алгоритм розраховував середній перегрів всіх напівпровідникових приладів у модулі і не враховував, що кожен із шести IGBT транзисторів та шести силових діодів у будь-який момент часу нагрівається за своїм. Захист був налаштований так, щоб був певний запас на цю нерівномірність, і це не дозволяло вичавити з силового модуля все, на що він здатний за потужністю. У версії ПЗ 5-40 реалізовано новий підхід. Температура кожного з дванадцяти вбудованих модуль силових приладів обчислюється окремо в реальному часі з набагато більш високою точністю, що дозволило підвищити короткочасну перевантажувальну здатність перетворювачів до 2-2.8 крат від номіналу без зниження їх надійності. Конкретна цифра залежить від моделі перетворювача, але всі моделі вона значно підвищена порівняно з версією 5-00. Чому температуру напівпровідників доводиться обчислювати і не можна її просто виміряти? Справа в тому, що на кожен напівпровідниковий кристал встановити термодатчик дуже складно у зв’язку з необхідністю ізолювати його від високої напруги, тому виробники зазвичай ставлять один датчик, що вимірює середню температуру всього модуля. На малюнку 1 показаний результат обчислення миттєвої температури діодів і транзисторів однієї фази силового модуля нашого перетворювача потужністю 11кВт, що працює під навантаженням на частоті 1Гц при температурі навколишнього середовища 50 градусів. Як бачимо, температура напівпровідникових приладів змінюється періодично, причому пікова температура транзисторів перевищує середню приблизно 20 градусів. У той час як при вихідній частоті 50Гц (малюнок 2) це перевищення становить всього 4 градуси, що дозволяє значно підняти допустимий струм перетворювача в цьому режимі без ризику вивести модуль з ладу через перегрівання.
Експлуатація нашої продукції споживачами за умов воєнного часу поставила нові завдання. У зв’язку з нестабільним електропостачанням виробничих підприємств багато користувачів стали застосовувати всілякі резервні джерела (автономні генератори, пристрої автоматичного перемикання запасної лінії, тимчасову електропроводку недостатньої потужності). У деяких випадках робота наших перетворювачів від таких джерел не була стабільною, призводила до помилок та аварійних відключень. Особливо небезпечна для перетворювачів старих версій ситуація, коли електроживлення зникає, а потім відразу з’являється, поки конденсатори в частотному перетворювачі ще не встигли витратити заряд. У цьому випадку подача живлення супроводжувалася сильним кидком струму, що іноді призводило до спрацьовування автоматичних вимикачів і навіть виходу ПЧ з ладу. В інструкціях на багато імпортних частотних перетворювачів прямо вказано, що забороняється повторне подання живлення на частотник до повного розряду його конденсаторів. Для вирішення цієї проблеми було переглянуто алгоритм керування зарядним реле в наших перетворювачах, що дозволило забезпечити надійний запуск і, при необхідності, рестарт при короткочасних відключеннях електроживлення. Також у багатьох виникали проблеми за недостатньої потужності електромережі. Якщо під навантаженням живлення просаджувалося настільки, що перетворювач не міг забезпечити в двигуні чистий синусоїдальний струм, він аварійно вимикався з помилкою Er20. У новій версії перетворювачі допускають роботу з трохи спотвореною синусоїдою на виході, що дозволяє не зупиняти аварійний привід навіть за дуже значного зниження вхідної напруги. Але слід зазначити, що звичайні перетворювачі частоти без корпоратора PFC досить чутливі до спотворення форми синусоїди в електромережі. Спотворення у вигляді плоских вершин може спостерігатися при великій кількості працюючих на одній фазі електронних пристроїв з мостовими випрямлячами, наприклад тих же ПЧ, або коли використовується недостатньо потужне джерело, наприклад бензогенератор. У цьому випадку напруга в мережі замість синусоїди більше схожа на трапецію із плоскими вершинами (Мал.3)
Звичайним мультиметром можна побачити лише незначне зниження напруги, оскільки він вимірює середньоспрямоване значення. А насправді ПЧ від такого живлення не може забезпечити необхідний рівень напруги в DC шині і відключається помилково навіть при незначному збільшенні навантаження. Раніше за таких умов могли надійно працювати лише перетворювачі з PFC коректором (CFM210P). Зараз завдяки новому програмному забезпеченню безаварійно працюють і звичайні перетворювачі, хоча і з деяким зниженням тягових характеристик. Тепер поговоримо про однофазні двигуни. Це тема, що давно наболіла, а з приходом війни її актуальність сильно підвищилася. У наших клієнтів в експлуатації знаходиться значний парк усілякої виробничої та побутової техніки, деяка частина з якої оснащена однофазними двигунами. Рішення запустити ці двигуни від ПЧ може бути зумовлене не лише бажанням регулювати обороти, а й, наприклад, необхідністю позбавити джерело живлення від пускових струмів, які асинхронних двигунів, як відомо, можуть багаторазово перевищувати номінальні. Наявність значних пускових струмів унеможливлює прямий запуск від бензинового генератора обладнання з потужними асинхронними моторами. На допомогу приходить ПЛ. Але слід пам’ятати, що звичайний перетворювач частоти з однофазним живленням і виходом 3х220В фізично не може забезпечити регулювання обертів будь-якого однофазного двигуна у всьому діапазоні без втрати моменту, що крутить, на деяких ділянках. Залежно від схеми підключення погіршення роботи двигуна спостерігатиметься або на низьких або на високих оборотах, тому схему потрібно вибирати в залежності від завдань. Як варіант, можна використовувати перетворювач частоти CFM310S, що підвищує, і трипровідне підключення двигуна. У цьому випадку номінальний момент, що крутить, буде забезпечений у всьому діапазоні і навіть трохи вище, до частоти 60Гц. Докладніше читайте в інструкції. У багатьох випадках взагалі доцільно замінити мотор на трифазний того ж габариту, що забезпечить кращу тягу у всьому діапазоні, та до того ж дозволить обійтися менш потужним перетворювачем частоти. Особливості підключення однофазних двигунів описані в розділі FAQ, особливо складних випадках можна проконсультуватися по телефону з нашими інженерами. Ми постійно працюємо над підвищенням якості нашої продукції. Починаючи з версії 5-40, впроваджено автоматизоване калібрування та тестування перетворювачів за більш ніж 50 пунктами на новому комп’ютерному стенді, створеному нашими інженерами. Після завершення всіх перевірок комп’ютер видає висновок про придатність перетворювача до подальшого збирання (мал. 4).
Після закінчення складальних операцій усі перетворювачі проходять обкатку з реальним двигуном протягом години під номінальним навантаженням. Це значно знижує ймовірність надходження у продаж перетворювачів із прихованими дефектами, а також вплив людського фактора на якість продукції.
Ми впевнені, що перетворювачі частоти АС-привід версії 5.40 займуть гідне місце на ринку і зможуть вирішити більшість завдань користувачів з управління механізмами з асинхронним приводом.