Jednofazni VFD krug s promjenjivom frekvencijom

U članku se govori o jednofaznom upravljačkom krugu s promjenjivom frekvencijom ili VFD krugu za upravljanje brzinom motora naizmjenične struje bez utjecaja na njihove radne specifikacije.

Što je VFD

Motori i druga slična induktivna opterećenja posebno ne 'vole' raditi s frekvencijama koje možda nisu u okviru njihovih proizvodnih specifikacija, te postaju puno neučinkoviti ako se na njih primoraju u takvim abnormalnim uvjetima.

Na primjer, motor specificiran za rad sa 60Hz možda se neće preporučiti za rad s frekvencijama od 50 Hz ili drugim opsezima.

To može dovesti do neželjenih rezultata, poput zagrijavanja motora, nižeg ili većeg od potrebnih brzina i abnormalno velike potrošnje, što stvari čini vrlo neučinkovitima i smanjuje vijek trajanja povezanog uređaja.

Međutim, rad motora pod različitim uvjetima ulazne frekvencije često postaje prisila i u takvim situacijama VFD ili pogonski krug s promjenjivom frekvencijom mogu postati vrlo korisni.

VFD je uređaj koji omogućava korisniku da kontrolira brzinu motora izmjeničnog napona podešavanjem frekvencije i napona ulaznog napajanja prema specifikacijama motora.

To također znači da VFD omogućava rad s bilo kojim motorom naizmjenične struje putem bilo kojeg dostupnog mrežnog napajanja, bez obzira na njegove specifikacije napona i frekvencije, prikladnim prilagođavanjem frekvencije i napona VFD prema specifikacijama motora.

To se obično radi pomoću zadane kontrole u obliku promjenjivog gumba skaliranog s različitim kalibracijama frekvencije.

Izrada VFD-a kod kuće može zvučati kao težak prijedlog, međutim pogled na dolje predloženi dizajn pokazuje da ipak nije tako teško izgraditi ovaj vrlo koristan uređaj (koji sam dizajnirao ja).

Kružni rad

Krug se u osnovi može podijeliti u dvije faze: stupanj napona brigea i stupanj PWM logičkog generatora.

Stupanj polumostovog pogonskog sklopa koristi polupokretački upravljački program IC IR2110 koji se samostalno brine za visokonaponski pogonski stupanj koji uključuje dva visokofrekventna i nisko bočna mosfeta.

Stoga upravljački sklop čini srce kruga, a za provedbu ove ključne funkcije zahtijeva samo nekoliko komponenata.

Gore navedeni IC trebao bi, međutim, imati visoku i malu logiku u frekvencijama za pogon povezanog opterećenja na željenoj specifičnoj frekvenciji.

Ovi ulazni i lo ulazni logički signali postaju radni podaci za upravljački program IC i moraju sadržavati signale za određivanje određene frekvencije, kao i PWM-ove u fazi s mrežnim naizmjeničnim naponom.

Gornje informacije stvorene su u drugoj fazi koja obuhvaća nekoliko 555 IC-a i brojač desetljeća. IC 4017.

Dvije 555 IC-a odgovorne su za generiranje modificiranih PWM-a sinusnog vala koji odgovaraju punovalnom uzorku izmjenične struje izvedenom iz stepeničenog izlaza mostovskog ispravljača.

IC4017 funkcionira kao logički generator izlaza totemskog pola čija izmjenična brzina postaje glavni parametar kruga u određivanju GLAVNE frekvencije.

Ova određujuća frekvencija izvučena je iz pina br. 3 IC1, koji također dovodi IC2 okidački okidač i za stvaranje modificiranih PWM-ova na pinu 3 p. IC2.

Modificirani PWM sinusnog vala skeniraju se na izlazima 4017 IC prije napajanja IR2110 kako bi se nadgradio točan 'ispis' modificiranih PWM-a na izlazu pokretača polumosta i na kraju za motor koji se upravlja.

Vrijednosti Cx i 180k pot treba odgovarajuće odabrati ili prilagoditi kako bi se osigurala točno navedena frekvencija za motor.

Visoki napon na odvodu visokofrekventnog mosfet-a također se mora prikladno izračunati i izvesti ispravljanjem raspoloživog mrežnog napona izmjeničnog napona nakon odgovarajućeg pojačavanja ili spuštanja prema specifikacijama motora.

Gornje postavke odredit će točne volte po hercu (V / Hz) za određeni motor.

Napon napajanja za oba stupnja može se pretvoriti u zajednički vod, isti za priključak uzemljenja.

TR1 je silazni transformator 0-12V / 100mA koji opskrbljuje krugove potrebnim radnim naponima napajanja.

Krug PWM kontrolera

Morat ćete na odgovarajući način integrirati izlaze s IC 4017 iz gornjeg dijagrama na ulaze HIN i ​​LIN sljedećeg dijagrama. Također, spojite naznačene diode 1N4148 u gornjem dijagramu s donjim bočnim MOSFET vratima kao što je prikazano na donjem dijagramu.

Vozač punog mosta

Ažuriraj:

Gore spomenuti jednostavni pojedinačni VFD dizajn može se dodatno pojednostaviti i poboljšati korištenjem samo oscilirajućeg punog mosta IC IRS2453, kao što je prikazano u nastavku:

Ovdje je IC 4017 potpuno eliminiran, budući da je pokretač punog mosta opremljen vlastitim stupnjem oscilatora, pa stoga za ovaj IC nije potrebno vanjsko aktiviranje.

Budući da je izvedba punog mosta, izlazna kontrola motora ima cijeli raspon prilagodbe od nula do maksimalne brzine.

Posuda na zatiču br. 5 IC 2 može se koristiti za upravljanje brzinom i obrtnim momentom motora pomoću PWM metode.

Za kontrolu brzine V / Hz Rt / Ct povezani s IRS2453 i R1 povezani s IC1 mogu se podesiti (ručno) radi dobivanja odgovarajućih rezultata.

Pojednostavljujući još više

Ako vam se čini da je cijeli dio mosta neodoljiv, možete ga zamijeniti P-N-MOSFET-ovim krugom punog mosta kao što je prikazano u nastavku. Ovaj upravljački program s promjenjivom frekvencijom koristi isti koncept, osim odjeljka upravljačkog sklopa s punim mostom koji koristi MOSFET-ove s P-kanalima na visokoj strani i MOSFET-ove s N-kanalom na donjoj strani.

Iako konfiguracija može izgledati neučinkovito zbog sudjelovanja MOSFET-ova P-kanala (zbog njihove visoke RDSon ocjene), upotreba mnogih paralelnih P-MOSFET-ova mogla bi izgledati kao učinkovit pristup za rješavanje problema niskog RDSon-a.

Ovdje se paralelno koriste 3 MOSFET-a za uređaje s P-kanalima kako bi se osiguralo minimalizirano zagrijavanje uređaja, usporedno s N-kanalnim kolegama.