Sterowanie inverterowe – istota regulacji systemów VRF |
Data dodania: 03.12.2012 | ||||
Nazwa systemów VRF w rozwinięciu brzmi Variable Refrigerant Flow, czyli zmienny przepływ czynnika. I rzeczywiście w systemach VRF praktycznie nie ma momentu w którym czynnik płynie w „nominalnej” wielkości. Obciążenie cieplne, wynikające z zysków, bardzo rzadko osiąga wartość obliczeniową – czyli maksymalną (statystycznie jedynie 3% czasu pracy urządzenia). W pozostałym czasie eksploatacji systemy pracują przy niepełnym obciążeniu. Aby jednak mogły pracować z wysoką efektywnością i bezpiecznie dla systemu chłodniczego, należy zmniejszać wydajność chłodniczą – najlepiej poprzez do-starczanie mniejszej ilości czynnika chłodniczego do wymienników. Gwarantuje to mniejsze obciążenie sprężarki, czyli mniejsze zużycie energii elektrycznej. Mniejszy przepływ czynnika pociąga za sobą oczywiście również konieczność zmniejszenia ilości energii cieplnej odbieranej przez skraplacz, czyli w praktyce zmniejszenie wydajności wentylatora skraplacza przez zmniejszenie obrotów silnika. Aby zrealizować te wszystkie zadania stosuje się sterowanie inverterowe. Sterowaniu inverterowemu w układach VRF podlegają sprężarki oraz wentylatory.
Co to jest inverter? Inverter jest słowem o znaczeniu przeciwnym do słowa przetwornica i jest urządzeniem, które powoduje zamianę prądu stałego na zmienny, zgodnie z poniższym:
Ogólnie urządzenia, które zmieniają wyjście (częstotliwość lub napięcie) nazywane są falownikami (inwertery). Rys. 1. Schemat blokowy invertera jednostki zewnętrznej układu VRF
Rys. 2. Przekształcenie napięcia
Rys. 3. Obwód podstawowy invertera 3-fazowego
Jak powyżej stwierdzono inverter jest urządzeniem do zmiany prądu stałego na przemienny. Ponieważ urządzenia są zasilane prądem sieciowym przemiennym, w związku z tym przekształcanie napięcia w urządzeniu ma charakter jak to zobrazowano na rysunku 2. W pierwszym etapie za pomocą mostka diodowe-go prąd przemienny zamieniamy na prąd stały. W drugim etapie za pomocą baterii kondensatorów następuje wygładzenie wartości napięcia z charakterystyki półsinusoidalnej na liniową zaś w trzecim etapie za pomocą układu tranzystorów następuje regulacja napięcia i sterownie obrotami silnika (rys. 3.). Poprzez zmianę cyklu WŁ.-WYŁ. przełącznika, można zmieniać obroty silnika z wymaganą częstotliwością. Jeśli zmienia się napięcie prądu stałego, zmianie ulega również napięcie wejściowe silnika. Praktycznie, silnik obracany jest za pomocą 6 tranzystorów. Zamiast przełącznika tranzystory są na przemian włączane i wyłączane. Regulacja napięcia odbywa się poprzez zastosowanie metody PWM (ang. Pulse-width modulation), czyli metody polegającej na zmianie szerokości impulsu. Dla silników prądu przemiennego AC Inverter silnik wymaga falowego sygnału wejściowego. Szerokość impulsu prądu stałego z przetwornicy, jak pokazano na rysunku, zmienia się i jest obcinana poprzez załączanie invertera. Obroty silnika sterowane są sygnałem pseudofalowym tworzonym przez dostosowywanie go do wymaganej średniej wartości napięcia (rys. 4.).Dla silników prądu stałego DC Inverter, dzięki wykorzystaniu silnika bezszczotkowego, szerokość impulsu prądu stałego z przetwornicy zmienia się i jest obcinana poprzez załączanie invertera. Obroty silnika sterowane są sygnałem przez dostosowanie ich do wymaganej średniej wartości napięcia. Różni się on od sygnału prądu przemiennego tym, że impulsy mają kształt fali o równym odstępie (rys. 5.). W silnikach sprężarek chłodniczych dodatkowo wykorzystuje się technologię sterowania PAM.
Dzięki wykorzystaniu silnika bezszczotkowego, obroty silnika sterowane są podaniem zmiennego napięcia od 140 V do 390 V prądu stałego bezpośrednio na uzwojenie silnika oraz przez urządzenie oddawcze napięcia składające się z dławika i elementu przełączającego (rys. 6.).
Rys. 4. Sterowanie PWM dla prądu AC
Rys. 5. Sterowanie PWM dla prądu DC
Rys. 6. Sterowanie PAM
Uzupełnienie systemu sterowania inverterowego stanowią elementy zabezpieczające:
1. Obwód zasilania
2. Obwód wykrywania prądu – jest to obwód, który zawsze wykrywa prąd wejściowy. Wejściem do mikroprocesora jest wartość porównywana z napięciem standardowym 5V, która wykrywa błąd transformatora prądowego tak, że prąd dostarczany od obwodu nie przekracza ustalonej wartości.
3. Mostek diodowy – wykonuje całkowite prostowanie napięcia prądu przemiennego, które przechodzi przez fi ltr poprawy współczynnika mocy.
4. Termistor – wykrywa przyrost temperatury w radiatorze i za-pobiega uszkodzeniu części elektronicznych w wyniku nad-miernego wzrostu temperatury.
5. Dławik – kształtuje falę prądu i usuwa zakłócenia.
6. Moduł filtra aktywnego - prąd wejściowy korygowany jest wewnątrz modułu za pomocą mikroprocesora oraz kompensującym obwodem przerywacza, a na wyjście podawana jest fala o współczynniku mocy 100%. Powoduje to zwiększanie współczynnika mocy i sterowanie przebiegiem harmonicznym prądu zasilania (rys. 7.):
Docelowe napięcie prądu stałego ustalane jest przez napięcie wejściowe inwertera i mnożone zależnie od wejściowego napięcia prądu stałego. Porównywany jest pomnożony prąd docelo-wy oraz prąd wejściowy. Porównana wartość jest zagęszcza-na na kształcie fali oscylatora w układzie porównującym PWM. Porównany sygnał steruje WŁĄCZANIEM i WYŁĄCZANIEM elementu przełączającego.
7. Kondensator wygładzający – wykorzystywany jest do usuwania tętnienia napięcia prądu stałego, które wychodzi z aktywnego filtra.
8. IPM (zintegrowany moduł zasilania) – składa się on z 6 tranzystorów i napędza silnik bardzo szybkim przełączaniem. Sygnał napędowy przekazywany jest z mikrokomputera do obwodu napędu i zmienia częstotliwość zasilania silnika (system PWM), w celu nadania mu obrotów.
Silnik prądu stałego (DC INVERTER) (..) |
POLECAMY WYDANIA SPECJALNE
-
Pompy ciepła 2023-2024
-
Pompy ciepła 2021-2022
-
Pompy ciepła 2022-2023
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023
-
Pompy ciepła 2020-2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020
-
Pompy ciepła 2019-2020
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019