Hvordan lage en 3-faset VFD-krets

Den presenterte 3-fasede VFD-kretsen ( designet av meg ) kan brukes til å kontrollere hastigheten til hvilken som helst trefaset børstet vekselstrømsmotor eller til og med en børsteløs vekselstrømsmotor. Ideen ble bedt om av Mr. Tom

Bruke VFD

Den foreslåtte 3-fasede VFD-kretsen kan brukes universelt for de fleste 3-fasede vekselstrømsmotorer der reguleringseffektiviteten ikke er for kritisk.

Den kan brukes spesielt til å kontrollere ekorn bur induksjon motorhastighet med en åpen sløyfemodus, og muligens også i lukket sløyfemodus som vil bli diskutert i den senere delen av artikkelen.

Moduler som kreves for 3-fase inverter

For utforming av den foreslåtte 3-fasede VFD- eller variabelfrekvensdrivkretsen er følgende grunnleggende kretstrinn i det vesentlige nødvendige:

1. PWM spenningsregulator krets
2. 3-faset H-bro-driverkrets med høy side / lav side
3. 3 Fase generator krets
4. Spenning til frekvensomformerkrets for å generere V / Hz-parameter.

La oss lære funksjonene i de ovennevnte trinnene ved hjelp av følgende forklaring:

En enkel PWM-spenningsregulatorkrets kan sees i diagrammet nedenfor:

PWM-kontrolleren

Jeg har allerede innlemmet og forklart funksjonen til ovennevnte PWM-generatortrinn, som i utgangspunktet er utformet for å generere en varierende PWM-utgang over pin3 av ​​IC2 som svar på potensialet som brukes på pin5 av samme IC.

1K-forhåndsinnstillingen vist i diagrammet er RMS-kontrollknappen, som kan justeres riktig for å oppnå den ønskede proporsjonale mengden utgangsspenning i form av PWMer ved pin3 av ​​IC2 for videre behandling. Dette er satt til å produsere en tilsvarende utgang som kan tilsvare strømnettet 220V eller 120V AC RMS.

H-Bridge Driver Circuit

Det neste diagrammet nedenfor viser en enkelt-chip H-bro 3-fas driverkrets ved hjelp av IC IRS2330.

Designet ser greit ut, da de fleste av kompleksitetene håndteres av chips innebygde sofistikerte kretsløp.

Et godt beregnet 3-fasesignal påføres HIN1 / 2/3 og LIN1 / 2/3-inngangene til IC gjennom et 3-fase signalgeneratorstrinn.

Utgangene til IC IRS2330 kan sees integrert med 6 mosfeter eller IGBT-bronettverk, hvis avløp er riktig konfigurert med motoren som må kontrolleres.

Mosfet / IGBT-portene på den lave siden er integrert med IC2-pinnen nr. 3 i det ovenfor omtalte PWM-generatorkretsstadiet for å initiere PWM-injeksjonen i bromosfetstadiet. Denne reguleringen hjelper til slutt motoren med å oppnå ønsket hastighet i henhold til innstillingene (via 1 k forhåndsinnstilt i det første diagrammet).

I det følgende diagrammet visualiserer vi den nødvendige 3-fase signalgeneratorkretsen.

Konfigurere 3-fase generatorkretsen

3-fasegeneratoren er konstruert rundt et par CMOS-brikker CD4035 og CD4009 som genererer nøyaktig dimensjonerte 3-fasesignaler over de viste pinouts.

Frekvensen til 3-fasesignalene avhenger av de inngående klokkene som skal være 6 ganger det tiltenkte 3-fasesignalet. Betydning, hvis den nødvendige 3-fasefrekvensen er 50 Hz, bør inngangsklokken være 50 x 6 = 300 Hz.

Det antyder også at de ovennevnte klokkene kan varieres for å variere den effektive frekvensen til driver-IC, som igjen vil være ansvarlig for å variere motorens driftsfrekvens.

Men siden den ovennevnte frekvensendringen må være automatisk som svar på den varierende spenningen, blir en spenning til frekvensomformer viktig. Neste trinn diskuterer en enkel nøyaktig spennings- til frekvensomformerkrets for den nødvendige implementeringen.

Hvordan lage et konstant V / F-forhold

Vanligvis i induksjonsmotorer, for å opprettholde en optimal effektivitet av motorhastigheten og token, må sklihastigheten eller rotorhastigheten styres, noe som igjen blir mulig ved å opprettholde et konstant V / Hz-forhold. Siden statorens magnetiske strømning alltid er konstant, uavhengig av inngangsforsyningsfrekvensen, blir rotorhastigheten lett kontrollerbar av opprettholde V / Hz-forholdet konstant .

I en åpen sløyfemodus kan dette gjøres omtrent ved å opprettholde forhåndsbestemte V / Hz-forhold, og implementere det manuelt. For eksempel i det første diagrammet kan dette gjøres ved å justere R1 og 1K forhåndsinnstillingen. R1 bestemmer frekvensen og 1K justerer RMS for utgangen, derfor ved å justere de to parametrene på passende måte kan vi håndheve den nødvendige mengden V / Hz manuelt.

For å få en relativt nøyaktig kontroll av et induksjonsmoment og hastighet, må vi implementere en lukket sløyfestrategi, hvor glidhastighetsdataene må mates til prosesseringskretsen for automatisk justering av V / Hz-forholdet slik at dette verdien forblir alltid nær konstant.

Implementering av Closed Loop Feedback

Det første diagrammet på denne siden kan modifiseres passende for utforming av lukket sløyfe automatisk V / Hz-regulering som vist nedenfor:

I figuren ovenfor bestemmer potensialet ved pinne nr. 5 av IC2 bredden på SPWM som genereres ved pinne nr. 3 av samme IC. SPWM genereres ved å sammenligne 12V rippleprøven på stift nr. 5 med trekantbølgen på stift nr. 7 på IC2, og denne mates til de lave sidemyggene for motorstyringen.

I utgangspunktet er denne SPWM satt til noe justert nivå (ved bruk av 1K perset) som utløser IGBT-portene på den lave siden av 3-fasebroen for å starte rotorbevegelsen ved det spesifiserte nominelle hastighetsnivået.

Så snart rotorrotoren begynner å rotere, forårsaker det påmonterte turtelleren med rotormekanismen en proporsjonal ekstra mengde spenning til å utvikle seg ved stift nr. 5 av IC2, og dette fører til at SPWM-ene proporsjonalt blir bredere og forårsaker mer spenning til motorens statorspiraler. Dette forårsaker ytterligere økning i rotorhastigheten og forårsaker mer spenning ved pin nr. 5 på IC2, og dette fortsetter til SPWM-ekvivalent spenning ikke lenger er i stand til å øke og statorrotorsynkroniseringen oppnår en jevn tilstand.

Fremgangsmåten ovenfor fortsetter med selvjustering gjennom motorens driftsperioder.

Hvordan lage og integrere turteller

En enkel turtellerutforming kan sees i følgende diagram, dette kan integreres med rotormekanismen slik at rotasjonsfrekvensen er i stand til å mate basen til BC547.

Her samles rotorhastighetsdataene fra en halleffektføler eller et IR LED / sensornettverk og blir matet til basen av T1.

T1 svinger med denne frekvensen og aktiverer turtellerkretsen laget ved å konfigurere en IC 555 monostabil krets på riktig måte.

Utgangen fra ovenstående turteller varierer proporsjonalt som respons på inngangsfrekvensen ved basen av T1.

Når frekvensen stiger, øker også spenningen på høyre side D3-utgang og omvendt, og hjelper til med å holde V / Hz-forholdet til et relativt konstant nivå.

Hvordan kontrollere hastighet

Motorens hastighet ved bruk av konstant V / F kan oppnås ved å endre frekvensinngangen ved klokkeinngangen til IC 4035. Dette kan oppnås ved å mate en variabel frekvens fra en IC 555 astabel krets eller en hvilken som helst standard astabel krets til klokkeinngangen til IC 4035.

Endring av frekvens endrer effektivt driftsfrekvensen til motoren, som tilsvarende senker sklihastigheten.

Dette blir oppdaget av turtelleren, og turtelleren reduserer proporsjonalt potensialet ved pinne nr. 5 på IC2, som igjen reduserer SPWM-innholdet proporsjonalt på motoren, og følgelig reduseres spenningen for motoren, noe som sikrer motorhastighetsvariasjon med riktig nødvendig V / F-forhold.

En hjemmelaget V til F-omformer

I den ovennevnte spennings- til frekvensomformerkretsen brukes en IC 4060 og dens frekvensavhengige motstand påvirkes av en LED / LDR-enhet for de tiltenkte konverteringene.

LED / LDR-enheten er forseglet i en lyssikker boks, og LDR er plassert over en 1 M frekvensavhengig motstand på IC.

Siden LDR / LDR-responsen er ganske lineær, genererer den varierende belysningen av LED på LDR en proporsjonalt varierende (økende eller avtagende) frekvens over pin3 på IC.

FSD- eller V / Hz-området på scenen kan stilles inn ved å sette opp 1M-motstanden eller til og med C1-verdien på riktig måte.

LED-en er at spenningen er avledet og belyst gjennom PWM-ene fra det første PWM-kretsstrinnet. Det antyder at når PWM-ene varierer, vil LED-belysningen også variere, noe som igjen vil gi opphav til en proporsjonalt økende eller avtagende frekvens ved pin3 på IC 4060 i diagrammet ovenfor.

Integrering av omformeren med VFD

Denne varierende frekvensen fra IC 4060 må nå bare integreres med 3-fasegenerator IC CD4035 klokkeinngang.

Ovennevnte trinn utgjør hovedingrediensene for å lage en 3-faset VFD-krets.

Nå ville det være viktig å diskutere om DC BUS som kreves for å levere IGBT-motorstyringene og sette opp prosedyrer for hele designet.

DC BUS påført over IGBT H-broskinnene kan oppnås ved å korrigere den tilgjengelige 3-fase strøminngangen ved hjelp av følgende kretskonfigurasjon. IGBT DC BUS-skinnene er koblet på tvers av punktene som er angitt som 'last'

For en enfaset kilde kan utbedringen implementeres ved å bruke standard 4 diodebro nettverkskonfigurasjon.

Hvordan sette opp den foreslåtte 3-fasede VFD-kretsen

Det kan gjøres i henhold til følgende instruksjoner:

Etter å ha påført DC-busspenningen over IGBT-ene (uten at motoren er tilkoblet), justerer du PWM 1k forhåndsinnstilt til spenningen over skinnene blir lik de tiltenkte motorspenningsspesifikasjonene.

Juster deretter IC 4060 1M-forhåndsinnstillingen for å justere noen av IC IRS2330-inngangene til ønsket riktig frekvensnivå i henhold til de gitte motorspesifikasjonene.

Etter at prosedyrene ovenfor er fullført, kan den spesifiserte motoren kobles til og forsynes med forskjellige spenningsnivåer, V / Hz-parameter og bekreftes for automatiske V / Hz-operasjoner over den tilkoblede motoren.