Présentation du système VFD DC Link : Hub énergétique et prise en charge technologique clé pour les variateurs de fréquence

Dans un système d'entraînement à fréquence variable (VFD), le circuit intermédiaire, en tant que composant principal reliant l'unité de redressement avant-et l'unité d'onduleur arrière-, assume plusieurs fonctions telles que la mise en mémoire tampon d'énergie, la stabilisation de tension et la suppression des harmoniques. Il s'agit d'un sous-système clé déterminant la fiabilité et la qualité de l'alimentation du fonctionnement du VFD. Essentiellement, il redresse l'alimentation CA en alimentation CC, la stocke et la régule, fournissant une alimentation CC stable et contrôlable à l'étage de l'onduleur, obtenant ainsi une régulation précise de la vitesse et du couple du moteur.

Les composants de base d'un système de liaison CC comprennent un circuit redresseur, un condensateur de bus CC (ou une unité de stockage d'énergie par inductance) et les circuits de filtrage, de protection et de surveillance correspondants. Le circuit redresseur utilise souvent un redressement à diode non contrôlé ou des schémas de redressement à thyristors/IGBT contrôlés. Le premier a une structure simple et un faible coût, adapté aux scénarios avec de faibles exigences en matière de facteur de puissance d'entrée ; ce dernier peut améliorer le facteur de puissance et supprimer les harmoniques grâce au contrôle de phase, mais augmente la complexité du système. La tension continue pulsée émise par le redresseur est filtrée par le condensateur du bus CC pour former une tension continue relativement stable, fournissant de l'énergie au pont onduleur.

La fonction principale du circuit intermédiaire est avant tout la conservation de l'énergie. En raison des différences de synchronisation entre les sorties du redresseur et de l'onduleur (par exemple, l'énergie inverse générée lors du freinage par récupération du moteur), le condensateur du bus CC peut absorber ou libérer des différences de puissance instantanées, empêchant ainsi les fluctuations drastiques de tension CC d'affecter la stabilité de l'onduleur. Deuxièmement, en concevant rationnellement la valeur et la topologie du condensateur du bus, les harmoniques côté entrée - peuvent être efficacement supprimées, réduisant ainsi la pollution du réseau électrique. En particulier dans les scénarios industriels avec plusieurs VFD fonctionnant en parallèle, une conception de filtrage unifiée pour le circuit intermédiaire peut améliorer considérablement la qualité globale de l'alimentation du système.

En termes de caractéristiques techniques, la stabilité de la tension du circuit intermédiaire affecte directement les performances de sortie du VFD. Une tension de bus excessive peut endommager le module onduleur par surtension, tandis qu'une tension insuffisante peut entraîner un couple de sortie insuffisant, voire un arrêt. Par conséquent, les VFD modernes sont généralement équipés de circuits de surveillance et de protection de la tension continue, déclenchant des mécanismes tels que la réduction de fréquence, l'arrêt ou la dissipation d'énergie (par exemple, l'activation de la résistance de freinage) lorsque la tension dépasse un seuil. De plus, pour le traitement de l'énergie régénérative, certains systèmes haut de gamme introduisent des unités de rectification ou de rétroaction actives avant -(AFE) pour inverser l'énergie de freinage en rétroaction CA qui est en phase et en fréquence avec le réseau électrique, améliorant ainsi l'efficacité énergétique et réduisant les pertes de chaleur.

La conception du circuit intermédiaire nécessite une prise en compte approfondie des caractéristiques de la puissance d'entrée, de l'inertie de la charge, de la fréquence de freinage et des conditions environnementales. Par exemple, les charges à inertie élevée- nécessitent des condensateurs de bus plus gros pour absorber l'énergie régénérative ; les environnements à haute -température nécessitent l'utilisation de condensateurs résistants aux hautes-températures et de structures de dissipation thermique optimisées. Avec l'application de dispositifs semi-conducteurs à large bande interdite, la fréquence de commutation et l'efficacité des liaisons CC continuent de s'améliorer, tandis que la taille et le coût sont progressivement optimisés, ce qui les rend plus largement utilisés dans les nouveaux entraînements énergétiques, la fabrication intelligente et le contrôle de vitesse de précision.

En tant que « hub énergétique » des VFD, le système de liaison CC permet une adaptation flexible entre l'alimentation CA et la charge du moteur grâce aux effets synergiques de rectification, de filtrage, de stockage d'énergie et de protection, fournissant ainsi un support technique indispensable pour le fonctionnement efficace, stable et intelligent des systèmes d'entraînement industriels modernes.