Kako napraviti 3-fazni VFD krug

Predstavljeni trofazni VFD krug ( dizajnirao sam ja ) može se koristiti za kontrolu brzine bilo kojeg trofaznog četkanog motora naizmjenične struje ili čak motora bez izmjene. Ideju je zatražio gospodin Tom

Korištenje VFD-a

Predloženi trofazni VFD krug može se univerzalno primijeniti za većinu trofaznih motora naizmjenične struje gdje regulacijska učinkovitost nije previše kritična.

Može se posebno koristiti za kontrolu brzina vrtnje motora asinkronog kaveza s načinom otvorene petlje, a možda i u načinu zatvorene petlje, o čemu će biti riječi u kasnijem dijelu članka.

Moduli potrebni za 3-fazni pretvarač

Za projektiranje predloženog trofaznog VFD ili pogonskog kruga s promjenjivom frekvencijom u osnovi su potrebne sljedeće temeljne faze kruga:

1. Krug regulatora napona PWM
2. Trofazni krug vozača H-mosta visoke / donje strane
3. 3-fazni krug generatora
4. Sklop pretvarača napona u frekvenciju za generiranje parametra V / Hz.

Naučimo detalje funkcioniranja gore navedenih faza uz pomoć sljedećeg objašnjenja:

Jednostavnom krugu PWM regulatora napona može se svjedočiti na donjem dijagramu:

PWM kontroler

Već sam uključio i objasnio funkcioniranje gornjeg stupnja PWM generatora koji je u osnovi dizajniran za generiranje različitog PWM izlaza na pin3 IC2 kao odgovor na potencijal primijenjen na pin5 istog IC.

Unaprijed postavljena vrijednost 1K prikazana na dijagramu je RMS kontrolna tipka, koja se može prikladno prilagoditi za postizanje željene proporcionalne količine izlaznog napona u obliku PWM-a na pin3 IC2 za daljnju obradu. Ovo je postavljeno tako da proizvodi odgovarajući izlaz koji može biti ekvivalentan mrežnom efektivnom naponu od 220 V ili 120 V AC.

Krug upravljačkog sklopa H-mosta

Sljedeći dijagram u nastavku prikazuje jednočipni H-most 3-fazni upravljački krug koji koristi IC IRS2330.

Dizajn izgleda jednostavno, jer većinu složenosti rješavaju ugrađeni čipovi, sofisticirani sklopovi.

Dobro izračunat 3-fazni signal primjenjuje se preko ulaza HIN1 / 2/3 i LIN1 / 2/3 IC-a kroz fazu generatora 3-faznog signala.

Izlazi programa IC IRS2330 može se vidjeti integrirano sa 6 MOSFET-ova ili IGBT-ovih mreža mostova, čiji su odvodi prikladno konfigurirani s motorom kojim treba upravljati.

Donji bočni mosfet / IGBT vrata integrirani su s IC2 pinom br. 3 gore spomenutog stupnja kruga PWM generatora za pokretanje ubrizgavanja PWM-a u stup mosfet-a mosta. Ova regulacija u konačnici pomaže motoru da postigne željenu brzinu prema postavkama (putem 1 k unaprijed postavljenog na prvom dijagramu).

Na slijedećem dijagramu vizualiziramo potrebni 3-fazni krug generatora signala.

Konfiguriranje 3-faznog kruga generatora

Trofazni generator izgrađen je oko nekoliko CMOS čipova CD4035 i CD4009 koji generiraju točno dimenzionirane 3-fazne signale kroz prikazane pinoute.

Frekvencija 3-faznih signala ovisi o napajanim ulaznim satovima koji bi trebali biti 6 puta veći od predviđenog 3-faznog signala. Znači, ako je potrebna 3-fazna frekvencija 50 Hz, ulazni takt trebao bi biti 50 x 6 = 300 Hz.

To također implicira da bi se gornji satovi mogli mijenjati kako bi se varirala efektivna frekvencija upravljačkog programa, što bi zauzvrat bilo odgovorno za promjenu radne frekvencije motora.

Međutim, budući da gornja promjena frekvencije mora biti automatska kao odgovor na promjenjivi napon, pretvarač napona u frekvenciju postaje bitan. Sljedeća faza govori o jednostavnom i preciznom krugu pretvarača napona u frekvenciju za potrebnu implementaciju.

Kako stvoriti konstantni omjer V / F

Tipično u indukcijskim motorima, da bi se održala optimalna učinkovitost brzine i okretaja motora, treba kontrolirati brzinu klizanja ili brzinu rotora, što zauzvrat postaje moguće održavanjem konstantnog omjera V / Hz. Budući da je magnetski tok statora uvijek konstantan bez obzira na ulaznu frekvenciju napajanja, brzina rotora postaje lako kontrolirana održavajući konstantu omjera V / Hz .

U načinu otvorene petlje to se može učiniti približno održavanjem unaprijed određenih omjera V / Hz i njihovom ručnom primjenom. Na primjer, u prvom dijagramu to se može učiniti prikladnim podešavanjem R1 i 1K postavke. R1 određuje frekvenciju, a 1K prilagođava efektivnu vrijednost izlaza, pa prikladnim podešavanjem dva parametra možemo ručno primijeniti potrebnu količinu V / Hz.

Međutim, da bismo dobili relativno preciznu kontrolu zakretnog momenta i brzine vrtnje asinhronog motora, moramo provesti strategiju zatvorene petlje, pri čemu se podaci o brzini klizanja trebaju poslati u procesorski krug za automatsko podešavanje omjera V / Hz tako da ovo vrijednost uvijek ostaje približno konstantna.

Implementacija zatvorene petlje povratne informacije

Prvi dijagram na ovoj stranici može se prikladno izmijeniti za projektiranje automatske regulacije V / Hz zatvorene petlje, kao što je prikazano dolje:

Na gornjoj slici potencijal na pinu 5 IC2 određuje širinu SPWM-a koji se generira pin 3 br. Istog IC-a. SPWM se generiraju uspoređivanjem uzorka mreškanja od 12 V na zatiču # 5 s valom trokuta na zatiču # 7 IC2, i on se dovodi na niskonaponske mosfets-e za upravljanje motorom.

U početku je ovaj SPWM postavljen na neku prilagođenu razinu (pomoću 1K perseta) što pokreće donje bočne IGBT vrata 3-faznog mosta za pokretanje kretanja rotora pri navedenoj nominalnoj razini brzine.

Čim se rotor rotora počne okretati, pričvršćeni tahometar s mehanizmom rotora uzrokuje razvijanje proporcionalne dodatne količine napona na zavoju br. 5 IC2, što proporcionalno uzrokuje širenje SPWM-a uzrokujući veći napon na zavojnicama statora motora. To uzrokuje daljnje povećanje brzine rotora uzrokujući veći napon na zavoju br. 5 IC2, i to nastavlja sve dok ekvivalentni napon SPWM više ne bude u stanju povećavati se i sinkronizacija rotora statora postigne stabilno stanje.

Gornji postupak nastavlja se sa samoprilagođavanjem kroz radna razdoblja motora.

Kako izraditi i integrirati tahometar

Jednostavni dizajn brojača okretaja može se vidjeti na sljedećem dijagramu, to bi moglo biti integrirano s mehanizmom rotora, tako da rotacijska frekvencija može napajati bazu BC547.

Ovdje se podaci o brzini rotora prikupljaju od Hall-ovog senzora efekta ili IR LED / senzorske mreže i dovode na bazu T1.

T1 oscilira na ovoj frekvenciji i aktivira krug tahometra napravljen odgovarajućom konfiguracijom monostabilnog kruga IC 555.

Izlaz iz gornjeg tahometra proporcionalno varira kao odgovor na ulaznu frekvenciju u bazi T1.

Kako frekvencija raste, napon na krajnjoj desnoj strani D3 izlaz također raste i obrnuto, i pomaže održati omjer V / Hz na relativno konstantnoj razini.

Kako kontrolirati brzinu

Brzina motora pomoću konstantnog V / F može se postići mijenjanjem frekvencijskog ulaza na satnom ulazu IC 4035. To se može postići dodavanjem promjenjive frekvencije iz stabilnog kruga IC 555 ili bilo kojeg standardnog nestabilnog kruga na satni ulaz IC 4035.

Promjena frekvencije učinkovito mijenja radnu frekvenciju motora što u skladu s tim smanjuje brzinu klizanja.

To otkriva tahometar, a tahometar proporcionalno smanjuje potencijal na zatiču br. 5 IC2, što zauzvrat proporcionalno smanjuje sadržaj SPWM-a na motoru, a posljedično se i napon za motor smanjuje, osiguravajući promjenu brzine motora s ispravnom potreban omjer V / F.

Domaći pretvarač V u F

U gore navedenom krugu pretvarača napona u frekvenciju koristi se IC 4060 i na njegov otpor ovisan o frekvenciji utječe kroz sklop LED / LDR za predviđene pretvorbe.

Sklop LED / LDR zapečaćen je unutar svjetlosno otporne kutije, a LDR je postavljen preko 1M otpornika IC-a ovisnog o frekvenciji.

Budući da je LDR / LDR odgovor prilično linearan, različito osvjetljenje LED-a na LDR-u generira proporcionalno varirajuću (povećavajuću ili opadajuću) frekvenciju na pin3 IC-a.

FSD ili raspon V / Hz stupnja mogu se postaviti odgovarajućim podešavanjem 1M otpora ili čak vrijednosti C1.

LED je napon koji se izvodi i osvjetljava preko PWM-ova iz prvog stupnja PWM kruga. To implicira da će se promjena PWM-a mijenjati i LED osvjetljenje što će zauzvrat dovesti do proporcionalno povećavajuće ili opadajuće frekvencije na pin3 IC 4060 u gornjem dijagramu.

Integriranje pretvarača s VFD-om

Ovu frekvenciju koja se razlikuje od IC 4060 sada jednostavno treba integrirati s 3-faznim ulaznim taktom IC CD4035 generatora.

Gornje faze tvore glavne sastojke za izradu 3-faznog VFD kruga.

Sada bi bilo važno razgovarati o istosmjernoj sabirnici koja je potrebna za opskrbu IGBT kontrolera motora i postupcima postavljanja za cjelokupni dizajn.

Istosmjerna sabirnica primijenjena na IGBT vodilicama H-mosta može se dobiti ispravljanjem raspoloživog trofaznog mrežnog ulaza pomoću sljedeće konfiguracije kruga. IGBT istosmjerne sabirnice su povezane preko točaka označenih kao 'opterećenje'

Za jednofazni izvor ispravljanje se može provesti pomoću standardne konfiguracije mreže s 4 diode.

Kako postaviti predloženi trofazni VFD krug

To se može učiniti prema sljedećim uputama:

Nakon primjene napona istosmjerne sabirnice na IGBT-ove (bez priključenog motora) podesite unaprijed postavljenu PWM 1k dok napon na vodilicama ne postane jednak predviđenim specifikacijama napona motora.

Zatim prilagodite unaprijed postavljenu postavku IC 4060 1M kako biste bilo koji od ulaza IC IRS2330 prilagodili potrebnoj ispravnoj razini frekvencije prema zadanim specifikacijama motora.

Nakon završetka gore navedenih postupaka, navedeni motor može se spojiti i isporučiti s različitim razinama napona, parametrom V / Hz i potvrditi za automatske radnje V / Hz preko povezanog motora.