Pogon promjenjive frekvencije za asinhroni motor

Uvod

Jednofazni indukcijski motori intenzivno se koriste u uređajima i industrijskim upravljačkim sklopovima. Jednofazni indukcijski motor s trajnim split kondenzatorom (PSC) najjednostavniji je i najčešće korišten motor ove vrste.

Dizajn su PSC motori jednosmjerni, što znači da su dizajnirani za okretanje u jednom smjeru. Dodavanjem dodatnih namota i vanjskih releja i sklopki ili korištenjem zupčastih mehanizama može se promijeniti smjer vrtnje. U ovoj ćemo ideji detaljno razgovarati o načinu upravljanja brzinom PSC motora u oba smjera pomoću mikrokontrolera PIC16F72 i energetske elektronike.

Mikrokontroler PIC16F72 odabran je jer je jedan od najjednostavnijih i jeftinih mikrokontrolera opće namjene koji Microchip ima u svom portfelju. Iako nema PWM-ove u hardveru za pogon komplementarnih PWM izlaza s umetnutim mrtvim pojasom, svi PWM-ovi se generiraju u firmware-u pomoću tajmera i izlaza na izlazne pinove opće namjene.

Što je pogon promjenjive frekvencije?

Pogon promjenjive frekvencije ili VFD način je koji omogućuje upravljanje brzinom asinhronog motora primjenom različite frekvencije izmjeničnog napona. Upravljanjem izlazne izmjenične frekvencije moguće je pokretati motor različitim brzinama na temelju zahtjeva. To su pogoni s podesivom brzinom koji se uglavnom koriste u industrijskim primjenama poput pumpi, ventilacijskih sustava, dizala, pogona alatnih strojeva itd. To je u osnovi sustav uštede energije. Stoga je prvi zahtjev generiranje sinusnog vala s različitim frekvencijama za VFD.

Koja je tehnologija usvojena u VFD-u?

Sustav daje izmjeničnu snagu s različitim frekvencijama za kontrolu brzine motora u skladu s potrebama. Jednofazni pretvarači frekventne frekvencije češći su jer većina uređaja radi u jednofaznom opskrbi izmjeničnom strujom. Sastoji se od ispravljača mostova s ​​punim valom za pretvorbu 230/110 V izmjenične struje u približno 300/150 V DC. Izlaz istosmjerne struje iz ispravljača mosta zaglađuje se visoko vrijednim kondenzatorom za zaglađivanje kako bi se uklonilo mreškanje izmjeničnog napona. Taj se istosmjerni napon fiksnog napona zatim dovodi u krug za generiranje frekvencije formiran od MOSFET (tranzistor s efektom polja s metalnim oksidom) / IGBT (bipolarni tranzistor s izoliranim vratima). Ovaj krug MOSFET / IGBT prima istosmjernu struju i pretvara je u izmjeničnu s promjenjivom frekvencijom za kontrolu brzine uređaja.

Promjena frekvencije može se postići pomoću elektroničkih sklopova ili mikrokontrolera. Ovaj krug mijenja frekvenciju napona (PWM) koji se primjenjuje na pogon vrata MOSFET / IGBT kruga. Tako se na izlazu pojavljuje izmjenični napon različite frekvencije. Mikrokontroler se može programirati za promjenu frekvencije izlaza prema potrebama.

VFD sustav:

Uređaj s promjenjivom frekvencijom ima tri dijela poput AC motora, kontrolera i radnog sučelja.

Motor naizmjenične struje koji se koristi u VFD općenito je trofazni indukcijski motor, iako je jednofazni motor koristi se u nekim sustavima. Obično se koriste motori dizajnirani za rad s fiksnom brzinom, ali neki dizajni motora nude bolje performanse u VFD od standardnog dizajna.

Dio upravljača je čvrsti krug elektroničkog pretvarača snage za pretvaranje izmjeničnog u istosmjerni, a zatim u kvazi sinusni val. Prvi je dio pretvarača izmjeničnog i istosmjernog napona koji ima punovalni ispravljački most, obično trofazni / jednofazni punovalni most. Taj se istosmjerni istosmjerni signal pretvara u izmjenični kvazi sinusni val pomoću sklopnog kruga pretvarača. Ovdje se MOSFET / IGBT tranzistori koriste za pretvaranje istosmjerne u izmjeničnu struju.

Odjeljak pretvarača pretvara istosmjernu struju u tri kanala izmjeničnog napona za pogon trofaznog motora. Odjeljak kontrolera također može biti dizajniran tako da daje poboljšani faktor snage, manje harmonijsko izobličenje i nisku osjetljivost na ulazne prijelazne promjene.

Upravljanje voltima / Hz:

Krug regulatora regulira frekvenciju isporučene izmjenične struje na motor putem volta po herc načinu upravljanja. Motor naizmjenične struje zahtijeva promjenjivi primijenjeni napon kada se frekvencija mijenja kako bi se dobio navedeni moment. Primjerice, ako je motor dizajniran za rad u 440 volti na 50Hz, tada se izmjenični napon primijenjen na motor mora smanjiti na pola (220 volti) kada se frekvencija promijeni na pola (25Hz). Ova se regulacija temelji na voltima / Hz. U gore navedenom slučaju omjer je 440/50 = 8,8 V / Hz.

Ostale metode upravljanja naponom:

Osim upravljanja volts / Hz, naprednije metode poput izravne kontrole zakretnog momenta ili DTC, Modulacija širine impulsa svemirskog vektora (SVPWM) , itd. također se koriste za kontrolu brzine motora. Kontrolom napona u motoru može se precizno kontrolirati magnetski tok i moment. U PWM metodi, pretvarači pretvarača proizvode kvazi sinusni val kroz niz uskih impulsa s pseudo sinusnim promjenljivim trajanjem impulsa.

Operacijsko sučelje:

Ovaj odjeljak omogućuje korisniku pokretanje / zaustavljanje motora i podešavanje brzine. Ostali sadržaji uključuju vožnju unatrag motorom, prebacivanje između ručne i automatske regulacije brzine itd. Radno sučelje sastoji se od ploče s prikazom ili indikatorima i brojila za prikaz brzine motora, primijenjenog napona itd. Općenito se isporučuje skup prekidača na tipkovnici za kontrolu sustava.

Ugrađeni -Meki početak:

U običnom asinhronom motoru, uključenom pomoću izmjeničnog prekidača, povučena struja je mnogo veća od nazivne vrijednosti i može se povećavati s povećanim ubrzanjem tereta da bi postigla punu brzinu motora.

S druge strane, u VFD motoru kontrolira se početno niski napon na niskoj frekvenciji. Ova frekvencija i napon povećavaju se kontroliranom brzinom kako bi ubrzali opterećenje. To razvija gotovo veći zakretni moment od nazivne vrijednosti motora.

VFD komutacija motora :

Frekvencija i primijenjeni napon prvo se smanjuju na kontroliranu razinu, a zatim se smanjuju sve dok ne postanu nula i motor se isključi.

Krug za primjenu za kontrolu brzine jednofaznog indukcijskog motora

Pristup je relativno lagan što se tiče kruga napajanja i upravljačkog kruga. Na ulaznoj strani koriste se udvostručivači napona, a na izlaznoj strani H-most ili dvofazni pretvarač, kao što je prikazano na slici 2. Jedan kraj glavnog i početnog namota spojen je na svaki polu-most i ostali su krajevi spojeni na neutralnu točku izmjeničnog napajanja.

Upravljački krug zahtijeva četiri PWM-a s dva komplementarna para s dovoljnim mrtvim pojasom između komplementarnih izlaza. Mrtve trake PWM-a su PWM0-PWM1 i PWM2-PWM3. PIC16F72 nema PWM-ove dizajnirane u hardveru za izlaz na način koji nam treba. Što se tiče VF, istosmjerna sabirnica se sintetizira mijenjanjem frekvencije i amplitude. To će dati dva napona sinusa izvan faze.

Ako napon primijenjen na glavni namot zaostaje za početnim namotom za 90 stupnjeva, motor radi u jednom (tj. Naprijed) smjeru. Ako želimo promijeniti smjer rotacije, tada je napon primijenjen na glavni namot voditi početni namot.

Nadam se da ste iz gornjeg članka dobili ideju o pogonu promjenjive frekvencije za asinhroni motor. pa ako imate pitanja u vezi s ovim konceptom ili električnim i elektronički projekt molimo vas da ostavite odjeljak za komentare u nastavku.