Változtatható frekvenciaváltó az indukciós motorhoz

Bevezetés

Az egyfázisú indukciós motorokat széles körben használják a készülékekben és az ipari vezérlésben. A Permanent Split Capacitor (PSC) egyfázisú indukciós motor a legegyszerűbb és legszélesebb körben használt ilyen típusú motor.

Tervezése szerint a PSC motorok egyirányúak, ami azt jelenti, hogy egy irányba forognak. Akár extra tekercsek, külső relék és kapcsolók hozzáadásával, akár fogaskerék-mechanizmusok alkalmazásával megváltoztatható a forgásirány. Ebben az ötletben részletesen megvitatjuk, hogyan lehet a PSC motor fordulatszámát mindkét irányban szabályozni egy PIC16F72 mikrovezérlő és teljesítményelektronika segítségével.

A PIC16F72 mikrovezérlőt azért választották, mert ez az egyik legegyszerűbb és olcsó általános célú mikrokontroller, amelyet a Microchip tartalmaz a portfóliójában. Annak ellenére, hogy nincs hardveres PWM-je a kiegészítő PWM kimenetek meghajtására, behelyezett holt sávval, az összes PWM-et firmware-ben generálják időzítőkkel és kimenettel általános célú kimeneti csapokra.

Mi az a változó frekvenciás meghajtó?

A változó frekvenciás hajtás vagy a VFD lehetővé teszi az indukciós motor fordulatszámának szabályozását váltakozó áramú tápfeszültség alkalmazásával. A kimeneti váltakozó frekvencia vezérlésével lehetőség nyílik arra, hogy a motort a követelményeknek megfelelően különböző fordulatszámmal működtessük. Ezek állítható sebességű hajtások, amelyeket nagyrészt ipari alkalmazásokban használnak, mint például szivattyúk, szellőző rendszerek, liftek, szerszámgép-hajtások stb. Ez lényegében energiatakarékos rendszer. Ezért az első követelmény az, hogy különböző frekvenciájú szinuszhullámokat hozzunk létre a VFD számára.

Milyen technológiát alkalmaznak a VFD-ben?

Ez a rendszer változó frekvenciájú váltakozó áramú kimenetet ad a motor fordulatszámának az igényeknek megfelelő szabályozásához. Az egyfázisú változó frekvenciaváltók gyakoribbak, mivel a legtöbb eszköz egyfázisú váltakozó áramú tápellátásban dolgozik. Teljes hullámú híd-egyenirányítóból áll, amely 230/110 Volt váltakozó áramot kb. 300/150 volt DC-vé alakít át. A híd egyenirányító kimeneti egyenáramát egy nagy értékű simító kondenzátor simítja az AC hullámainak eltávolítására. Ezt az állandó feszültségű egyenáramot ezután a MOSFET (fém-oxid mező hatású tranzisztor) / IGBT (izolált kapu bipoláris tranzisztor) tranzisztorokból kialakított frekvenciageneráló áramkörbe vezetik. Ez a MOSFET / IGBT áramkör fogadja az egyenáramot, és változó frekvenciájú váltakozó áramúvá alakítja át az eszköz sebességének szabályozására.

A frekvenciaváltás elérhető elektronikus áramkörökkel vagy mikrokontrollerrel. Ez az áramkör megváltoztatja a MOSFET / IGBT áramkör kapuhajtására alkalmazott feszültség (PWM) frekvenciáját. Így változó frekvenciájú váltakozó feszültség jelenik meg a kimeneten. A mikrokontroller programozható úgy, hogy az igényeknek megfelelően változtassa meg a kimenet frekvenciáját.

A VFD rendszer:

A változó frekvenciájú eszköz három részből áll, mint például egy váltakozó áramú motor, egy vezérlő és egy működési interfész.

A VFD-ben használt AC motor általában háromfázisú indukciós motor, annak ellenére, hogy az egyfázisú motor egyes rendszerekben használják. Általában rögzített fordulatszámú üzemre tervezett motorokat használnak, de egyes motorok jobb teljesítményt nyújtanak VFD-ben, mint a szokásos kivitel.

A Vezérlő rész egy szilárd elektronikus áramátalakító áramkör, amely átalakítja az AC-t egyenárammá, majd kvázi szinuszos AC-vá. Az első rész az AC-DC átalakító szakasz, amelynek teljes hullámú egyenirányító hídja általában háromfázisú / egyfázisú teljes hullámú híd. Ezt az egyenáramú közbensőt az inverter kapcsoló áramköre segítségével kvázi szinuszhullámú AC-vé alakítják. Itt MOSFET / IGBT tranzisztorokat használnak a DC átalakítására az AC-re.

Az inverter szakasz a DC-t három váltakozó áramú csatornává alakítja a háromfázisú motor meghajtására. A vezérlő szakasz úgy is megtervezhető, hogy jobb teljesítménytényezőt, kevesebb harmonikus torzítást és alacsony érzékenységet biztosítson a bemenő váltakozó áramú tranziensekre.

Volt / Hz vezérlés:

A vezérlő áramkör szabályozza a motor váltóáramának frekvenciáját a volt / hertz szabályozási módszerrel. A váltóáramú motor változó alkalmazott feszültséget igényel, amikor a frekvencia változik, hogy megkapja a megadott nyomatékot. Például, ha a motort úgy tervezték, hogy 440 voltban, 50 Hz-en működjön, akkor a motorra alkalmazott váltakozó áramot felére (220 volt) kell csökkenteni, ha a frekvencia felére változik (25 Hz). Ez a szabályozás a Volt / Hz-en alapul. A fenti esetben az arány 440/50 = 8,8 V / Hz.

Egyéb feszültségszabályozási módszerek:

A volt / Hz vezérlés mellett olyan fejlettebb módszerek, mint a közvetlen nyomatékszabályozás vagy a hibakód, Térvektor impulzusszélesség-moduláció (SVPWM) , stb. is használják a motor fordulatszámának szabályozására. A motor feszültségének szabályozásával a mágneses fluxus és a nyomaték pontosan szabályozható. A PWM módszerben az inverter kapcsolók kvázi szinuszhullámot produkálnak keskeny impulzusok sorozatán keresztül, Pseudo szinuszos változó impulzus-időtartammal.

Működési felület:

Ez a szakasz lehetővé teszi a felhasználó számára a motor beindítását / leállítását és a sebesség beállítását. Egyéb lehetőségek közé tartozik a motor tolatása, a kézi és az automatikus fordulatszám-szabályozás közötti váltás stb. a rendszer vezérléséhez.

Beépített -Soft Start:

Egy közönséges indukciós motorban, amelyet váltakozó áramú kapcsolóval kapcsolnak be, a felvett áram sokkal nagyobb, mint a névleges érték, és a terhelés fokozott gyorsulásával növekedhet a motor teljes fordulatszámának elérése érdekében.

Másrészt egy VFD által vezérelt motorban kezdetben alacsony feszültséget alkalmaznak alacsony frekvencián. Ez a frekvencia és feszültség szabályozott sebességgel növekszik a terhelés felgyorsítása érdekében. Ez majdnem nagyobb nyomatékot fejleszt, mint a motor névleges értéke.

VFD motoros kommutáció :

A frekvenciát és az alkalmazott feszültséget először szabályozott szintre csökkentik, majd folyamatosan csökkentik, amíg nulla lesz és a motor leáll.

Alkalmazási áramkör az egyfázisú indukciós motor fordulatszámának szabályozásához

A megközelítés viszonylag egyszerű, ami az áramkört és a vezérlő áramkört illeti. A bemeneti oldalon feszültség-duplázókat, a kimeneti oldalon pedig H-hidat vagy 2-fázisú invertert használunk, amint az a 2. ábrán látható. a többi vég az AC tápegység semleges pontjához van csatlakoztatva.

A vezérlő áramkör négy PWM-t igényel, két komplementer párral, megfelelő kompressziós sávval a komplementer kimenetek között. A PWM holt sávjai a PWM0-PWM1 és a PWM2-PWM3. A PIC16F72 nem rendelkezik olyan hardverben tervezett PWM-ekkel, amelyek a kívánt módon tudnának kimenni. Ami a VF-et illeti, az egyenáramú buszt a frekvencia és az amplitúdó változtatásával szintetizálják. Ez két szinuszfeszültséget ad fázison kívül.

Ha a főtekercsre alkalmazott feszültség 90 fokkal elmarad a kezdő tekercselésnél, akkor a motor egy (azaz előre) irányban jár. Ha meg akarjuk változtatni a forgás irányát, akkor a fő tekercsre alkalmazott feszültség az indító tekercs vezetését jelenti.

Remélem, hogy a fenti cikkből van ötlete az indukciós motor változó frekvenciájú hajtásáról. tehát ha bármilyen kérdése van ezzel a koncepcióval vagy az elektromos és elektronikus projekt kérjük, hagyja meg az alábbi megjegyzések részt.