Ako vyrobiť 3fázový obvod VFD

Prezentovaný 3fázový obvod VFD ( mnou navrhnute ) možno použiť na riadenie otáčok ktoréhokoľvek trojfázového jednosmerného motora s kefou alebo dokonca bezkartáčového striedavého motora. Túto myšlienku požadoval pán Tom

Pomocou VFD

Navrhovaný trojfázový obvod VFD možno univerzálne použiť pre väčšinu trojfázových striedavých motorov, kde účinnosť regulácie nie je príliš kritická.

Môže byť konkrétne použitý na riadenie rýchlosť indukčného motora veveričej klietky s režimom otvorenej slučky, a prípadne tiež v režime uzavretej slučky, o čom sa bude diskutovať v neskoršej časti článku.

Moduly požadované pre trojfázový invertor

Na návrh navrhovaného trojfázového obvodu VFD alebo frekvenčného meniča sú v zásade potrebné tieto základné stupne obvodu:

1. Obvod regulátora napätia PWM
2. Trojfázový budiaci obvod vysokej a nízkej strany H-mostíka
3. 3 Fázový generátorový obvod
4. Obvod meniča napätia na frekvenciu na generovanie parametra V / Hz.

Naučme sa funkčné podrobnosti vyššie uvedených fáz pomocou nasledujúceho vysvetlenia:

Na nasledujúcom diagrame môžete vidieť jednoduchý obvod regulátora napätia PWM:

Ovládač PWM

Už som začlenil a vysvetlil fungovanie vyššie uvedeného stupňa generátora PWM, ktorý je v podstate navrhnutý na generovanie premenlivého výkonu PWM cez pin3 IC2 v reakcii na potenciál použitý na pin5 toho istého IC.

1K predvoľbou zobrazenou na diagrame je ovládací gombík RMS, ktorý je možné vhodne upraviť na získanie požadovaného proporcionálneho množstva výstupného napätia vo forme PWM na pin3 IC2 pre ďalšie spracovanie. Toto je nastavené tak, aby produkovalo zodpovedajúci výstup, ktorý môže byť ekvivalentný sieťovému napätiu 220 V alebo 120 V str. RMS.

Vodičský okruh H-Bridge

Nasledujúca schéma uvedená nižšie zobrazuje 3fázový budiaci obvod H-mostu s jedným čipom využívajúci IC IRS2330.

Dizajn vyzerá priamočiaro, pretože väčšinu zložitostí riešia zabudované sofistikované obvody čipov.

Dobre vypočítaný trojfázový signál sa aplikuje na vstupy IC HIN1 / 2/3 a LIN1 / 2/3 cez stupeň generátora 3fázového signálu.

Výstupy IC IRS2330 je možné vidieť integrovanú so 6 mosfetmi alebo mostnou sieťou IGBT, ktorých odtoky sú vhodne nakonfigurované s motorom, ktorý je potrebné ovládať.

Brány MOSFET / IGBT na nízkej strane sú integrované s IC2 pinom # 3 vyššie diskutovaného stupňa obvodu generátora PWM na spustenie vstrekovania PWM do stupňa MOSFETu. Táto regulácia nakoniec pomáha motoru dosiahnuť požadovanú rýchlosť podľa nastavenia (prostredníctvom predvoľby 1 k v prvom diagrame).

Na nasledujúcom diagrame vizualizujeme požadovaný obvod generátora 3fázového signálu.

Konfigurácia okruhu 3-fázového generátora

Trojfázový generátor je skonštruovaný okolo niekoľkých čipov CMOS CD4035 a CD4009, ktoré generujú presne dimenzované trojfázové signály naprieč znázornenými vývodmi.

Frekvencia 3fázových signálov závisí od napájaných vstupných hodín, ktoré by mali byť 6-násobkom zamýšľaného 3fázového signálu. To znamená, že ak je požadovaná trojfázová frekvencia 50 Hz, mali by byť vstupné hodiny 50 x 6 = 300 Hz.

To tiež znamená, že vyššie uvedené hodiny by sa mohli meniť, aby sa menila efektívna frekvencia IC vodiča, ktorá by zase bola zodpovedná za zmenu prevádzkovej frekvencie motora.

Pretože však vyššie uvedená zmena frekvencie musí byť automatická v reakcii na meniace sa napätie, stáva sa nevyhnutným prevodník napätia na frekvenciu. Ďalšia fáza pojednáva o jednoduchom presnom obvode meniča napätia na frekvenciu pre požadovanú implementáciu.

Ako vytvoriť konštantný pomer V / F

Typicky v indukčných motoroch, aby sa udržala optimálna účinnosť otáčok motora a toque, je potrebné regulovať rýchlosť sklzu alebo rýchlosť rotora, čo je zase možné dosiahnuť udržaním konštantného pomeru V / Hz. Pretože magnetický tok statora je vždy konštantný bez ohľadu na vstupnú napájaciu frekvenciu, rýchlosť rotora sa dá ľahko ovládať pomocou udržiavanie konštantného pomeru V / Hz .

V režime otvorenej slučky to možno urobiť zhruba zachovaním vopred určených pomerov V / Hz a ich manuálnou implementáciou. Napríklad v prvom diagrame to možno urobiť vhodným nastavením predvoľby R1 a 1K. R1 určuje frekvenciu a 1K upravuje RMS výstupu, takže vhodným nastavením dvoch parametrov môžeme požadovanú hodnotu V / Hz vynútiť manuálne.

Aby sme však dosiahli relatívne presné riadenie krútiaceho momentu a otáčok indukčného motora, musíme implementovať stratégiu uzavretej slučky, pri ktorej je potrebné údaje o rýchlosti sklzu priviesť do procesného obvodu na automatické nastavenie pomeru V / Hz tak, aby toto hodnota vždy zostáva takmer konštantná.

Implementácia spätnej väzby uzavretej slučky

Prvý diagram na tejto stránke je možné vhodne upraviť na návrh automatickej regulácie uzavretej slučky V / Hz, ako je uvedené nižšie:

Na vyššie uvedenom obrázku určuje potenciál na kolíku # 5 IC2 šírku SPWM, ktorá sa generuje na kolíku # 3 toho istého IC. SPWM sa generujú porovnaním vzorky zvlnenia siete 12V na kolíku č. 5 s trojuholníkovou vlnou na kolíku č. 7 IC2, ktorý sa privádza do nízkofrekvenčných mosfetov pre riadenie motora.

Spočiatku je tento SPWM nastavený na určitú nastavenú úroveň (pomocou 1K persetu), ktorá spúšťa dolné bočné IGBT brány trojfázového mostíka na spustenie pohybu rotora pri špecifikovanej menovitej úrovni otáčok.

Len čo sa rotor rotora začne otáčať, pripojený tachometer s mechanizmom rotora spôsobí, že sa na kolíku # 5 IC2 vyvinie proporcionálne ďalšie množstvo napätia, čo proporcionálne spôsobí rozšírenie SPWM, čo spôsobí väčšie napätie statorových cievok motora. To spôsobí ďalšie zvýšenie otáčok rotora, ktoré spôsobí väčšie napätie na kolíku č. 5 IC2, a to pokračuje, kým sa ekvivalentné napätie SPWM už nedokáže zvýšiť a synchronizácia rotora statora dosiahne ustálený stav.

Vyššie uvedený postup pokračuje v samočinnom nastavovaní počas prevádzkových dôb motora.

Ako vyrobiť a integrovať tachometer

Na nasledujúcom diagrame je zrejmý jednoduchý dizajn tachometra, ktorý je možné integrovať do rotorového mechanizmu, aby frekvencia otáčania napájala základňu BC547.

Tu sa údaje o rýchlosti rotora zhromažďujú zo snímača Hallovho efektu alebo zo siete IR LED / senzorov a privádzajú sa na základňu T1.

T1 osciluje na tejto frekvencii a aktivuje obvod tachometra vyrobený vhodnou konfiguráciou monostabilného obvodu IC 555.

Výstup z vyššie uvedeného tachometra sa proporcionálne líši v závislosti od vstupnej frekvencie na základni T1.

Keď frekvencia stúpa, napätie na krajnej pravej strane tiež stúpa a výstup D3 stúpa a naopak a pomáha udržiavať pomer V / Hz na relatívne konštantnej úrovni.

Ako ovládať rýchlosť

Rýchlosť motora používajúceho konštantné V / F možno dosiahnuť zmenou frekvenčného vstupu na hodinovom vstupe IC 4035. To sa dá dosiahnuť napájaním premenlivej frekvencie z astabilného obvodu IC 555 alebo z ľubovoľného štandardného astabilného obvodu na hodinový vstup IC 4035.

Účinnou zmenou frekvencie sa zmení pracovná frekvencia motora, ktorá zodpovedajúcim spôsobom zníži rýchlosť preklzu.

Toto zistí tachometer a otáčkomer proporcionálne znižuje potenciál na kolíku # 5 na IC2, čo zase proporcionálne znižuje obsah SPWM v motore, a následne sa znižuje napätie pre motor, čím sa zabezpečí správna zmena otáčok motora požadovaný pomer V / F.

Domáci prevodník V na F

Vo vyššie uvedenom obvode meniča napätia na frekvenciu sa používa IC 4060 a jeho frekvenčne závislý odpor je ovplyvnený zostavou LED / LDR pre zamýšľané konverzie.

Zostava LED / LDR je utesnená vo vnútri nepriepustnej skrinky a LDR je umiestnená cez 1M frekvenčne závislý rezistor IC.

Pretože odozva LDR / LDR je dosť lineárna, generujúce sa osvetlenie LED na LDR generuje proporcionálne kolísajúcu (zvyšujúcu alebo klesajúcu) frekvenciu na kolíku 3 IC.

Rozsah FSD alebo V / Hz stupňa je možné nastaviť vhodným nastavením rezistora 1M alebo dokonca hodnoty C1.

LED je napätie, ktoré je odvodené a osvetlené cez PWM z prvého stupňa obvodu PWM. Znamená to, že keď sa PWM budú meniť, bude sa tiež meniť osvetlenie LED, čo by zase viedlo k proporcionálnemu zvyšovaniu alebo znižovaniu frekvencie na kolíku 3 IC 4060 na vyššie uvedenom diagrame.

Integrácia prevodníka s VFD

Túto premenlivú frekvenciu od IC 4060 teraz treba jednoducho integrovať do trojfázového generátora hodinového vstupu IC CD4035 generátora.

Vyššie uvedené stupne tvoria hlavné zložky pre výrobu trojfázového obvodu VFD.

Teraz by bolo dôležité diskutovať o DC BUS potrebnej pre napájanie motorových radičov IGBT a o postupoch nastavenia celej konštrukcie.

Jednosmernú zbernicu použitú na koľajniciach mostíka H IGBT je možné získať usmernením dostupného 3fázového sieťového vstupu pomocou nasledujúcej konfigurácie obvodu. Lišty IGBT DC BUS sú spojené v bodoch označených ako „záťaž“

Pre jednofázový zdroj môže byť náprava implementovaná pomocou štandardnej konfigurácie siete so 4 diódovými mostíkmi.

Ako nastaviť navrhovaný 3fázový obvod VFD

Môžete to urobiť podľa nasledujúcich pokynov:

Po pripojení napätia DC zbernice na IGBT (bez pripojeného motora) upravte predvoľbu PWM 1k, kým sa napätie na koľajniciach nerovná požadovaným parametrom napätia motora.

Ďalej upravte predvoľbu IC 4060 1M, aby ste upravili ktorýkoľvek zo vstupov IC IRS2330 na požadovanú správnu úroveň frekvencie podľa daných špecifikácií motora.

Po dokončení vyššie uvedených postupov môže byť špecifikovaný motor pripojený a napájaný rôznymi úrovňami napätia, parametrom V / Hz a potvrdený pre automatické operácie V / Hz nad pripojeným motorom.