Hogyan készítsünk egy háromfázisú VFD áramkört

A bemutatott háromfázisú VFD áramkör ( általam tervezett ) bármely háromfázisú csiszolt váltakozó áramú motor vagy akár egy kefe nélküli váltakozó áramú motor fordulatszámának szabályozására használható. Az ötletet Tom úr kérte

A VFD használata

A javasolt háromfázisú VFD áramkör univerzálisan alkalmazható a legtöbb háromfázisú váltakozó áramú motorhoz, ahol a szabályozás hatékonysága nem túl kritikus.

Kifejezetten vezérlésre használható mókusketrec indukciós motor fordulatszáma nyitott hurok üzemmóddal, és esetleg zárt hurok üzemmóddal is, amelyet a cikk későbbi részében tárgyalunk.

Háromfázisú inverterhez szükséges modulok

A javasolt háromfázisú VFD vagy változó frekvenciájú meghajtó áramkör megtervezéséhez alapvetően a következő alapvető áramköri szakaszokra van szükség:

1. PWM feszültségszabályozó áramkör
2. 3 fázisú magas oldali / alacsony oldali H-híd meghajtó áramkör
3. 3 Fázisgenerátor áramkör
4. Feszültség és frekvenciaváltó áramkör a V / Hz paraméter előállításához.

Tanuljuk meg a fenti szakaszok működésének részleteit a következő magyarázat segítségével:

Egy egyszerű PWM feszültségszabályozó áramkör látható az alábbi ábrán:

A PWM vezérlő

Már beépítettem és elmagyaráztam a fenti PWM generátor szakasz működését, amelyet alapvetően arra terveztek, hogy változó PWM kimenetet generáljon az IC2 pin3-on keresztül, válaszul az ugyanazon IC pin5-nél alkalmazott potenciálra.

Az ábrán bemutatott 1K előre beállított érték az RMS vezérlőgomb, amelyet megfelelően beállíthatunk, hogy a kimeneti feszültség kívánt arányos mennyiségét PWM-ek formájában megszerezzük az IC2 3-as érintkezőjénél a további feldolgozáshoz. Ez úgy van beállítva, hogy megfelelő kimenetet állítson elő, amely egyenértékű lehet a hálózati 220V vagy 120V AC RMS-rel.

A H-Bridge vezetői áramkör

Az alábbi következő ábra egyetlen chipes H-híd 3 fázisú meghajtó áramkört mutat be az IRS2330 IC segítségével.

A tervezés egyszerűnek tűnik, mivel a legtöbb bonyolultságot a chipbe épített, kifinomult áramkörök kezelik.

Egy jól kiszámított háromfázisú jelet adunk az IC HIN1 / 2/3 és LIN1 / 2/3 bemenetein egy háromfázisú jelgenerátor fokozaton keresztül.

A. Kimenetei IC IRS2330 6 mosfettel vagy IGBT-hídhálózattal integrálva látható, amelyek lefolyói megfelelõen konfigurálva vannak a vezérlendõ motorral.

Az alacsony oldali mosfet / IGBT kapuk a fent tárgyalt PWM generátor áramkör fokozatának IC2 # 3 tűjével vannak integrálva, hogy elindítsák a PWM injekciót a híd mosfet szakaszába. Ez a szabályozás végső soron elősegíti a motor számára a kívánt sebesség elérését a beállításoknak megfelelően (az első diagram 1 k-ján előre beállított módon).

Az alábbi ábrán a szükséges 3 fázisú jelgenerátor áramkört szemléltetjük.

A háromfázisú generátor áramkör konfigurálása

A háromfázisú generátor néhány CMOS chip (CD4035 és CD4009) köré épül, amelyek pontosan méretezett 3 fázisú jeleket generálnak a bemutatott tűkön.

A 3 fázisú jelek frekvenciája a betáplált bemeneti óráktól függ, amelyeknek a tervezett 3 fázisú jelnek hatszorosának kell lenniük. Ez azt jelenti, hogy ha a szükséges 3 fázisú frekvencia 50 Hz, akkor a bemeneti órának 50 x 6 = 300 Hz-nek kell lennie.

Ez azt is magában foglalja, hogy a fenti órák változtathatók a vezető IC tényleges frekvenciájának megváltoztatása érdekében, ami viszont felelős lenne a motor működési frekvenciájának megváltoztatásáért.

Mivel azonban a fenti frekvenciaváltozásnak automatikusnak kell lennie a változó feszültségre reagálva, elengedhetetlenné válik a feszültség-frekvenciaváltó. A következő szakasz egy egyszerű pontos feszültség-frekvencia átalakító áramkört tárgyal a szükséges megvalósításhoz.

Hogyan hozhatunk létre állandó V / F arányt

Jellemzően az indukciós motorokban a motor fordulatszámának és nyomatékának optimális hatékonyságának fenntartása érdekében a csúszási sebességet vagy a rotor sebességét kell szabályozni, ami viszont állandó V / Hz arány fenntartásával válik lehetővé. Mivel az állórész mágneses fluxusa a bemeneti táplálási frekvenciától függetlenül mindig állandó, a rotor sebessége könnyen szabályozhatóvá válik a V / Hz arány állandó szinten tartása .

Nyílt hurok módban ez nagyjából megtehető az előre meghatározott V / Hz arány fenntartásával és manuális megvalósításával. Például az első diagramban ezt megtehetjük az R1 és az 1K előre beállított érték megfelelő beállításával. Az R1 meghatározza a frekvenciát, az 1K pedig a kimenet effektív értékét, ezért a két paraméter megfelelő beállításával kézileg érvényesíthetjük a szükséges V / Hz mennyiséget.

Az indukciós motor nyomatékának és fordulatszámának viszonylag pontos szabályozásához azonban zárt hurkú stratégiát kell megvalósítanunk, amelyben a csúszási sebesség adatait a feldolgozó áramkörbe kell juttatni a V / Hz arány automatikus beállításához, hogy ez az érték mindig körülbelül konstans közelében marad.

A zárt hurok visszacsatolásának megvalósítása

Az ezen az oldalon található első ábra megfelelően módosítható a zárt hurkú automatikus V / Hz szabályozás tervezéséhez, az alábbiak szerint:

A fenti ábrán az IC2 # 5-ös érintkezőjénél lévő potenciál határozza meg az SPWM szélességét, amely ugyanazon IC-nél a # 3-as tűnél keletkezik. Az SPWM-et úgy állítják elő, hogy összehasonlítjuk az 5-ös érintkező 12 V-os hullámmintáját az IC2 # 7-es érintkezőjén található háromszög hullámmal, és ezt táplálják az alacsony oldali mosfetekhez a motor vezérléséhez.

Kezdetben ez az SPWM valamilyen beállított szintre van beállítva (1K perset használatával), amely beindítja a háromfázisú híd alacsony oldali IGBT kapuit a rotor mozgásának elindítására a megadott névleges fordulatszám mellett.

Amint a rotor rotora forogni kezd, a csatlakoztatott fordulatszámmérő és a rotor mechanizmusa miatt további arányos feszültség alakul ki az IC2 # 5 érintkezőjénél, ez arányosan okozza az SPWM-ek szélesebbé válását, ami több feszültséget okoz a motor állórész tekercsében. Ez a rotor fordulatszámának további növekedését okozza, ami több feszültséget okoz az IC2 # 5-ös érintkezőjénél, és ez addig tart, amíg az SPWM egyenértékű feszültsége már nem képes növekedni, és az állórész rotor szinkronizálása el nem éri az egyensúlyi állapotot.

A fenti eljárás önbeállítást folytat a motor működési ideje alatt.

A fordulatszámmérő elkészítése és integrálása

Egy egyszerű fordulatszámmérő kialakítás látható a következő ábrán, amely integrálható a rotor mechanizmusába, így a forgási frekvencia képes táplálni a BC547 alapját.

Itt a rotor fordulatszám adatait összegyűjtjük egy hall effektus-érzékelőből vagy egy IR LED / Sensor hálózatból, és a T1 bázisára tápláljuk.

A T1 ezen a frekvencián oszcillál, és aktiválja az IC 555 monostabil áramkör megfelelő konfigurálásával készített fordulatszámmérő áramkört.

A fenti fordulatszámmérő kimenete arányosan változik a T1 bázisán lévő bemeneti frekvencia hatására.

Amint a frekvencia növekszik, a jobb szélső oldalon a D3 kimenet is növekszik, és fordítva, és segít a V / Hz arány viszonylag állandó szinten tartásában.

Hogyan lehet szabályozni a sebességet

A motor állandó sebességét V / F használatával a frekvencia bemenetének megváltoztatásával érhetjük el az IC 4035 óra bemenetén. Ezt úgy lehet elérni, hogy egy változó frekvenciát táplálunk az IC 555 astable áramkörből vagy bármely szokásos astable áramkörből az óra bemenetére. IC 4035.

A frekvencia megváltoztatása hatékonyan megváltoztatja a motor működési frekvenciáját, ami ennek megfelelően csökkenti a csúszási sebességet.

Ezt a fordulatszámmérő észleli, és a fordulatszámmérő arányosan csökkenti az IC2 # 5-ös érintkezőjénél rejlő potenciált, ami viszont arányosan csökkenti a motor SPWM-tartalmát, és ennek következtében a motor feszültsége csökken, biztosítva a motor fordulatszámának megfelelő korrekcióját szükséges V / F arány.

Házi készítésű V-F konverter

A fenti feszültségről frekvenciaváltóra áramkörben IC 4060-at használunk, és annak frekvenciafüggő ellenállását egy LED / LDR egységen keresztül befolyásoljuk a tervezett átalakításokhoz.

A LED / LDR szerelvény egy fénybiztos dobozba van zárva, és az LDR az IC 1M frekvenciafüggő ellenállása felett helyezkedik el.

Mivel az LDR / LDR válasz meglehetősen lineáris, az LDR LED-jének változó megvilágítása arányosan változó (növekvő vagy csökkenő) frekvenciát generál az IC pin3-on.

Az FSD vagy a fokozat V / Hz tartománya beállítható az 1M-es ellenállás vagy akár a C1-érték megfelelő beállításával.

A LED feszültség származik és világít a PWM-eken keresztül az első PWM áramkör szakaszából. Ez azt jelenti, hogy amint a PWM változik, a LED megvilágítása is változni fog, ami viszont arányosan növekvő vagy csökkenő frekvenciát eredményezne a fenti diagramban az IC 4060 3-as érintkezőjénél.

Az átalakító integrálása a VFD-vel

Ezt a változó frekvenciát az IC 4060-tól most egyszerűen integrálni kell a háromfázisú generátor IC CD4035 óra bemenetével.

A fenti szakaszok alkotják a 3 fázisú VFD áramkör elkészítésének fő összetevőit.

Most fontos lenne megvitatni az IGBT motorvezérlők ellátásához szükséges egyenáramú buszt és a teljes tervezési eljárásokat.

Az IGBT H-híd síneken alkalmazott DC busz úgy érhető el, hogy a rendelkezésre álló 3 fázisú hálózati bemenetet az alábbi áramköri konfigurációval kijavítja. Az IGBT DC BUS sínek a terhelésként jelölt pontokon vannak összekötve

Egyfázisú forrás esetén a kijavítás megvalósítható szabványos 4 diódás híd hálózati konfigurációval.

A javasolt háromfázisú VFD áramkör beállítása

Megtehető az alábbi utasítások szerint:

Az egyenáramú busz feszültségének az IGBT-kön történő alkalmazása után (csatlakoztatott motor nélkül) állítsa be a PWM 1k előre beállított értéket, amíg a síneken átmenő feszültség meg nem egyezik a motor kívánt feszültség-specifikációival.

Ezután állítsa be az IC 4060 1M előre beállított beállítást annak érdekében, hogy bármely IC IRS2330 bemenetet a kívánt helyes frekvenciaszintre állítsa be a motor adott specifikációi szerint.

A fenti eljárások befejezése után a megadott motort különböző feszültségszintekkel, V / Hz paraméterrel lehet csatlakoztatni és ellátni, és megerősíteni lehet a csatlakoztatott motoron keresztüli automatikus V / Hz működéseket.