Enfaset variabel frekvensdrev VFD-krets

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





Innlegget diskuterer en enfaset variabel frekvensomformerkrets eller en VFD-krets for å kontrollere vekselstrømsmotor uten å påvirke deres operasjonelle spesifikasjoner.

Hva er en VFD

Motorer og andre lignende induktive belastninger 'liker' ikke spesifikt å operere med frekvenser som kanskje ikke er innenfor deres produksjons spesifikasjoner, og har en tendens til å bli mye ineffektive hvis de blir tvunget til under slike unormale forhold.



For eksempel kan en motor spesifisert for drift med 60Hz ikke anbefales å arbeide med frekvenser på 50 Hz eller andre områder.

Å gjøre dette kan gi uønskede resultater som oppvarming av motoren, lavere eller høyere enn de nødvendige hastighetene og unormalt høyt forbruk, noe som gjør ting veldig ineffektive og reduserer levetidens forringelse av den tilkoblede enheten.



Imidlertid blir driftsmotorer under forskjellige inngangsfrekvensforhold ofte en tvang, og under slike situasjoner kan en VFD eller en variabel frekvensdrevkrets bli veldig nyttig.

En VFD er en enhet som lar brukeren kontrollere hastigheten til en vekselstrømsmotor ved å justere frekvensen og spenningen til inngangsforsyningen i henhold til motorspesifikasjonene.

Dette betyr også at en VFD tillater oss å betjene hvilken som helst vekselstrømsmotor gjennom en hvilken som helst tilgjengelig vekselstrømforsyning, uavhengig av spennings- og frekvensspesifikasjoner, ved å tilpasse VFD-frekvensen og spenningen i henhold til motorspesifikasjonene.

Dette gjøres normalt ved å bruke den gitte kontrollen i form av en variabel knott skalert med annen frekvenskalibrering.

Å lage en VFD hjemme kan høres ut som et vanskelig forslag, men en titt på designet som er foreslått nedenfor viser at det tross alt ikke er så vanskelig å bygge denne veldig nyttige enheten (designet av meg).

Kretsdrift

Kretsen kan i prinsippet deles inn i to trinn: Halvstort drivertrinn og PWM-logikkgeneratorstrinnet.

Halvbro-driver-trinnet bruker halvbro-driver IC IR2110, som alene tar seg av høyspent motor-trinn som inneholder henholdsvis to høyside- og lavsidemosfeter.

Driver IC danner således hjertet i kretsen, men krever bare noen få komponenter for å implementere denne viktige funksjonen.

Ovennevnte IC vil imidlertid trenge en høy logikk og en lav logikk i frekvenser for å drive den tilkoblede belastningen med ønsket spesifikk frekvens.

Disse logiske signaler for hi og lo-inngang blir driftsdata for driver-IC og må inkludere signaler for å bestemme den spesifiserte frekvensen så vel som PWM-er i fase med strømnettet.

Ovennevnte informasjon er opprettet av et annet trinn bestående av et par 555 IC-er og en tiårsteller. IC 4017.

De to 555 IC-ene er ansvarlige for å generere de modifiserte sinusbølge-PWM-ene som tilsvarer fullbølge-vekselstrømprøven, avledet fra en trappet ned bro-likeretterutgang.

IC4017 fungerer som en totempolet utgangslogikkgenerator hvis vekslende frekvens blir MAIN frekvensbestemmelsesparameter for kretsen.

Denne avgjørende frekvensen blir plukket fra pinne nr. 3 i IC1 som også mater IC2-utløserpinnen ut og for å lage de modifiserte PWM-ene på pinne nr. 3 i IC2.

De modifiserte sinusbølge-PWM-ene blir skannet ved utgangene til 4017 IC før de mates IR2110 for å overlappe nøyaktig 'utskrift' av de modifiserte PWM-ene ved utgangen fra halvbrodriveren og til slutt for motoren som er i drift.

Cx og 180k pottenes verdier bør velges riktig eller justeres for å gi riktig spesifisert frekvens for motoren.

Høyspenningen ved avløpet til høysidemosfetten må også beregnes riktig og avledes ved å rette på den tilgjengelige nettspenningen AC etter å ha trappet den opp eller trappet den ned i henhold til motorspesifikasjonene.

Ovennevnte innstillinger vil bestemme de riktige voltene per Hertz (V / Hz) for den aktuelle motoren.

Forsyningsspenningen for begge trinnene kan gjøres til en felles linje, den samme for jordforbindelsen.

TR1 er en trappet ned 0-12V / 100mA transformator som gir kretsene de nødvendige driftsforsyningene.

PWM-kontrollerkretsen

Du må integrere utgangene fra IC 4017 fra diagrammet ovenfor til HIN- og LIN-inngangene i følgende diagram, riktig. Koble også de angitte 1N4148-diodene i diagrammet ovenfor med MOSFET-portene på den lave siden som vist i diagrammet nedenfor.

Full Bridge Motor Driver

Oppdater:

Ovennevnte enkle enkelt VFD-design kan forenkles og forbedres ytterligere ved å bruke en selvoscillerende fullbro IC IRS2453, som vist nedenfor:

Her er IC 4017 fullstendig eliminert siden fulbro-driveren er utstyrt med sin egen oscillatortrinn, og det er derfor ikke nødvendig med noen utløsende trigger for denne IC.

Å være en full brodesign har utgangskontrollen til motoren et komplett utvalg av null til maksimal hastighetsjustering.

Gryten på pinne nr. 5 på IC 2 kan brukes til å kontrollere motorens hastighet og dreiemoment gjennom PWM-metoden.

For V / Hz hastighetskontroll kan Rt / Ct assosiert med IRS2453 og R1 assosiert med IC1 henholdsvis justeres (manuelt) for å få passende resultater.

Forenkle enda mer

Hvis du synes hele brodelen er overveldende, kan du erstatte den med en P, N-MOSFET-basert fullbro-krets som vist nedenfor. Denne driveren med variabel frekvens bruker det samme konseptet, bortsett fra fullbro-driverdelen som benytter P-kanal MOSFET på den høye siden og N-kanal MOSFETS på den lave siden.

Selv om konfigurasjonen kan se ineffektiv ut på grunn av involvering av P-kanal MOSFET (på grunn av deres høye RDSon-rangering), kan bruken av mange parallelle P-MOSFET-er se ut som en effektiv tilnærming for å løse det lave RDSon-problemet.

Her brukes 3 MOSFET-er parallelt for P-kanalinnretningene for å sikre minimert oppvarming av enhetene, på nivå med N-kanals kolleger.




Forrige: Hvordan beskytte MOSFETs - forklart grunnleggende Neste: I / V Tracker Circuit for Solar MPPT Applications