Как сделать 3-фазную схему ЧРП

Представленная 3-х фазная схема частотно-регулируемого привода ( разработан мной ) может использоваться для управления скоростью любого трехфазного электродвигателя переменного тока с щеткой или даже бесщеточного электродвигателя переменного тока. Идею попросил мистер Том

Использование VFD

Предложенная 3-фазная схема частотно-регулируемого привода может универсально применяться для большинства 3-фазных двигателей переменного тока, где эффективность регулирования не слишком важна.

Его можно специально использовать для управления скорость асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с режимом разомкнутого контура и, возможно, также в режиме замкнутого контура, который будет обсуждаться в более поздней части статьи.

Модули, необходимые для 3-фазного инвертора

Для проектирования предлагаемой схемы трехфазного частотно-регулируемого привода или частотно-регулируемого привода по существу необходимы следующие основные этапы схемы:

1. Схема регулятора напряжения ШИМ
2. Трехфазная схема драйвера H-моста с высокой / низкой стороны
3. Схема 3-фазного генератора
4. Схема преобразователя напряжения в частоту для генерации параметра В / Гц.

Давайте узнаем детали функционирования вышеперечисленных этапов с помощью следующего пояснения:

Простую схему ШИМ-контроллера напряжения можно увидеть на схеме, приведенной ниже:

ШИМ-контроллер

Я уже включил и объяснил функционирование вышеуказанного каскада генератора ШИМ, который в основном предназначен для генерации переменного выходного сигнала ШИМ на выводе 3 микросхемы IC2 в ответ на потенциал, приложенный к выводу 5 той же микросхемы.

Предустановка 1K, показанная на схеме, представляет собой ручку управления среднеквадратичным значением, которую можно соответствующим образом отрегулировать для получения желаемой пропорциональной величины выходного напряжения в форме ШИМ на выводе 3 микросхемы IC2 для дальнейшей обработки. Он настроен на создание соответствующего выходного сигнала, который может быть эквивалентен среднеквадратическому напряжению сети 220 В или 120 В переменного тока.

Схема драйвера H-моста

На следующей схеме ниже показана схема трехфазного драйвера H-моста с одной микросхемой, использующая микросхему IRS2330.

Дизайн выглядит незамысловатым, так как большинство сложностей решаются встроенными в микросхемы сложными схемами.

Хорошо рассчитанный трехфазный сигнал подается на входы HIN1 / 2/3 и LIN1 / 2/3 ИС через каскад генератора трехфазных сигналов.

Выходы Микросхема IRS2330 можно увидеть интегрированным с 6 МОП-транзисторами или мостовой сетью БТИЗ, стоки которых соответствующим образом сконфигурированы с двигателем, которым необходимо управлять.

Затворы МОП-транзистора / БТИЗ нижнего уровня интегрированы с выводом № 3 IC2 описанного выше каскада схемы генератора ШИМ для инициирования инжекции ШИМ в каскад мостового МОП-транзистора. Это регулирование в конечном итоге помогает двигателю набрать желаемую скорость в соответствии с настройками (с помощью предустановки 1 k на первой диаграмме).

На следующей схеме мы визуализируем требуемую схему генератора трехфазных сигналов.

Настройка схемы 3-фазного генератора

Трехфазный генератор построен на паре КМОП-микросхем CD4035 и CD4009, которые генерируют трехфазные сигналы с точными размерами по показанным выводам.

Частота трехфазных сигналов зависит от поданных входных тактовых импульсов, которые должны в 6 раз превышать предполагаемый трехфазный сигнал. Это означает, что если требуемая 3-фазная частота составляет 50 Гц, тактовая частота на входе должна быть 50 x 6 = 300 Гц.

Это также подразумевает, что указанные выше тактовые импульсы могут изменяться, чтобы изменять эффективную частоту ИС драйвера, которая, в свою очередь, будет отвечать за изменение рабочей частоты двигателя.

Однако, поскольку вышеуказанное изменение частоты должно происходить автоматически в ответ на изменяющееся напряжение, преобразователь напряжения в частоту становится важным. На следующем этапе обсуждается простая точная схема преобразователя напряжения в частоту для требуемой реализации.

Как создать постоянное соотношение V / F

Обычно в асинхронных двигателях, чтобы поддерживать оптимальную эффективность скорости и момента вращения двигателя, необходимо контролировать скорость скольжения или скорость ротора, что, в свою очередь, становится возможным при поддержании постоянного отношения В / Гц. Поскольку магнитный поток статора всегда постоянен независимо от входной частоты питания, скорость ротора легко регулируется с помощью поддержание постоянного отношения В / Гц .

В режиме разомкнутого контура это можно сделать грубо, поддерживая заранее определенные отношения В / Гц и реализуя это вручную. Например, на первой диаграмме это можно сделать, соответствующим образом отрегулировав предустановку R1 и 1K. R1 определяет частоту, а 1K регулирует среднеквадратичное значение выходного сигнала, поэтому, соответствующим образом регулируя два параметра, мы можем вручную установить требуемую величину В / Гц.

Однако, чтобы получить относительно точное управление крутящим моментом и скоростью асинхронного двигателя, мы должны реализовать стратегию замкнутого контура, в которой данные о скорости скольжения должны подаваться в схему обработки для автоматической регулировки отношения В / Гц, чтобы это значение всегда остается примерно постоянным.

Реализация обратной связи по замкнутому циклу

Первую диаграмму на этой странице можно соответствующим образом изменить для проектирования автоматического регулирования В / Гц с обратной связью, как показано ниже:

На приведенном выше рисунке потенциал на выводе № 5 IC2 определяет ширину SPWM, который генерируется на выводе № 3 той же IC. SPWM генерируются путем сравнения выборки пульсаций напряжения сети 12 В на выводе № 5 с треугольной волной на выводе № 7 микросхемы IC2, которая подается на МОП-транзисторы нижнего уровня для управления двигателем.

Первоначально этот SPWM устанавливается на некотором отрегулированном уровне (с использованием 1K perset), который запускает вентили IGBT нижней стороны 3-фазного моста для инициирования движения ротора на заданном уровне номинальной скорости.

Как только ротор ротора начинает вращаться, подключенный к нему тахометр с роторным механизмом вызывает пропорциональное увеличение напряжения на выводе # 5 IC2, это пропорционально приводит к расширению SPWM, вызывая большее напряжение на обмотках статора двигателя. Это вызывает дальнейшее увеличение скорости ротора, вызывая большее напряжение на выводе № 5 IC2, и это продолжается до тех пор, пока эквивалентное напряжение SPWM не перестанет увеличиваться и синхронизация ротора статора не достигнет установившегося состояния.

Вышеупомянутая процедура автоматически регулируется в течение всего периода эксплуатации двигателя.

Как сделать и интегрировать тахометр

На следующей схеме можно увидеть простую конструкцию тахометра, он может быть интегрирован с роторным механизмом, чтобы частота вращения могла питать основание BC547.

Здесь данные о скорости ротора собираются с датчика Холла или сети ИК-светодиодов / датчиков и передаются на базу T1.

T1 колеблется на этой частоте и активирует цепь тахометра, созданную путем соответствующей настройки моностабильной цепи IC 555.

Выходной сигнал вышеупомянутого тахометра изменяется пропорционально входной частоте на базе T1.

По мере увеличения частоты напряжение на крайнем правом выходе D3 также увеличивается, и наоборот, что помогает поддерживать отношение В / Гц на относительно постоянном уровне.

Как контролировать скорость

Скорость двигателя с использованием постоянного напряжения / частоты может быть достигнута путем изменения частотного входа на входе синхронизации IC 4035. Это может быть достигнуто путем подачи переменной частоты от нестабильной схемы IC 555 или любой стандартной нестабильной схемы на вход синхронизации IC 4035.

Изменение частоты эффективно изменяет рабочую частоту двигателя, что соответственно снижает скорость скольжения.

Это обнаруживается тахометром, и тахометр пропорционально снижает потенциал на выводе # 5 IC2, что, в свою очередь, пропорционально снижает содержание SPWM на двигателе, и, следовательно, напряжение двигателя уменьшается, обеспечивая изменение скорости двигателя с правильным требуемое соотношение V / F.

Самодельный конвертер V в F

В приведенной выше схеме преобразователя напряжения в частоту используется микросхема IC 4060, и на ее частотно-зависимое сопротивление влияет узел светодиода / LDR для предполагаемых преобразований.

Узел LED / LDR запечатан внутри светонепроницаемой коробки, а LDR размещен на резисторе, зависящем от частоты 1 МОм на ИС.

Поскольку реакция LDR / LDR довольно линейна, изменяющееся свечение светодиода на LDR генерирует пропорционально изменяющуюся (увеличивающую или уменьшающуюся) частоту на выводе 3 ИС.

FSD или диапазон В / Гц каскада можно установить, соответствующим образом настроив резистор 1M или даже значение C1.

Светодиод указывает на то, что напряжение выводится и светится через ШИМ от первого каскада схемы ШИМ. Это означает, что по мере изменения ШИМ освещение светодиода также будет изменяться, что, в свою очередь, приведет к пропорциональному увеличению или уменьшению частоты на выводе 3 IC 4060 на приведенной выше диаграмме.

Интеграция преобразователя с VFD

Эта изменяющаяся частота от IC 4060 теперь просто должна быть интегрирована с входом синхронизации трехфазного генератора IC CD4035.

Вышеупомянутые этапы составляют основные ингредиенты для создания 3-фазной схемы частотно-регулируемого привода.

Теперь было бы важно обсудить шину постоянного тока, необходимую для питания контроллеров двигателей IGBT, и процедуры настройки для всей конструкции.

Шина постоянного тока, подключенная к рельсам H-моста IGBT, может быть получена путем выпрямления доступного трехфазного сетевого входа с использованием следующей конфигурации схемы. Шины IGBT DC BUS подключаются к точкам, обозначенным как «нагрузка».

Для однофазного источника выпрямление может быть реализовано с использованием стандартной конфигурации сети с 4 диодными мостами.

Как настроить предлагаемую 3-фазную схему ЧРП

Это можно сделать в соответствии со следующими инструкциями:

После подачи напряжения на шину постоянного тока на IGBT (без подключенного двигателя) отрегулируйте предустановку PWM 1k до тех пор, пока напряжение на шинах не станет равным заданным характеристикам напряжения двигателя.

Затем отрегулируйте предустановку IC 4060 1M, чтобы настроить любой из входов IC IRS2330 на требуемый правильный уровень частоты в соответствии с заданными характеристиками двигателя.

После завершения вышеуказанных процедур указанный двигатель может быть подключен и запитан с разными уровнями напряжения, параметром В / Гц и подтвержден для автоматических операций В / Гц на подключенном двигателе.