Frekans dönüştürücü nasıl çalışır?

Değişken frekanslı AC sürücünün ilk aşaması frekans dönüştürücüdür. Dönüştürücü, sıhhi tesisat sistemlerinde kullanılan çek valflere benzer şekilde altı diyottan oluşur. Akımın yalnızca bir yönde akmasına izin verirler: diyot sembolündeki okla gösterilen yön. Örneğin, faz A voltajı (tesisattaki basınca benzer voltaj) faz B veya C voltajından daha pozitif olduğunda, diyot açılır ve akımın akmasına izin verir. B fazı, A fazından daha pozitif hale geldiğinde, faz B diyotu açılacak ve faz A diyotu kapanacaktır. Aynısı veri yolunun negatif tarafındaki 3 diyot için de geçerli. Böylece her diyot açılıp kapandığında altı akım darbesi elde ederiz. Buna altı darbeli VFD denir ve mevcut frekans dönüştürücülerde standarttır.

Bir kondansatör ekleyerek DC barasındaki AC dalgalanmasını kaldırabiliriz. Kapasitörler, boru sistemlerindeki rezervuarlara veya akümülatörlere benzer şekilde çalışır. Bu kondansatör AC dalgalanmasını emer ve düzgün bir DC voltajı sağlar. DC barasındaki AC dalgalanması tipik olarak 3 volttan azdır. Bu nedenle, DC barasındaki voltaj yaklaşık 650VDC olur. Gerçek voltaj, değişken frekans dönüştürücü tarafından AC hattına beslenen voltaj seviyesine, güç sistemindeki voltaj dengesizliği seviyesine, motor yüküne, güç sistemi empedansına ve frekans dönüştürücü üzerindeki reaktörlere veya harmonik filtrelere bağlıdır.

AC'yi DC'ye dönüştüren bir diyot köprüsü dönüştürücüye bazen sadece dönüştürücü denir. DC'yi tekrar AC'ye dönüştüren bir dönüştürücü de bir dönüştürücüdür, ancak onu bir diyot dönüştürücüden ayırmak için genellikle bir invertör olarak adlandırılır. Endüstride, herhangi bir DC-AC dönüştürücüsüne invertör olarak atıfta bulunmak yaygın hale geldi.

İnverterdeki üst anahtarlardan birini kapattığımızda motorun fazı pozitif DC baraya bağlanır ve o fazdaki gerilim pozitif olur. Konvertördeki alt anahtarlardan birini kapattığımızda o faz negatif DC baraya bağlanır ve negatif olur. Bu nedenle motorun herhangi bir fazını istediğimiz zaman pozitif veya negatif yapabilir ve böylece istediğimiz frekansı üretebiliriz. Böylece herhangi bir aşamayı pozitif, negatif veya sıfır yapabiliriz.

VFD'nin çıkışı dikdörtgen bir dalga şeklidir. VFD'ler sinüzoidal bir çıkış üretmez. Bu dikdörtgen dalga formu, genel bir güç dağıtım sistemi için iyi bir seçim değildir, ancak bir elektrik motoru için tamamen yeterlidir.

Motor frekansını 30 Hz'e düşürmek isteseydik, inverter çıkış transistörlerini daha yavaş değiştirirdik. Ancak, frekansı 30Hz'e düşürürsek, V/Hz oranını korumak için voltajı da 240V'a düşürmemiz gerekir.

Buna darbe genişlik modülasyonu veya PWM denir. Valfleri yüksek hızda açıp kapatarak su borularındaki basıncı kontrol edebildiğimizi hayal edin. Bu, boru sistemleri için pek pratik olmasa da, VFD'ler için iyi çalışır. İlk yarım döngüde, voltajın zamanın yarısında AÇIK ve yarısında KAPALI olduğunu unutmayın. Yani ortalama voltaj 480V veya 240V'un yarısıdır. Darbe çıkışı ile VFD'nin çıkışında herhangi bir ortalama voltaj elde edebiliriz.