Цепь однофазного частотно-регулируемого привода VFD

В сообщении обсуждается однофазная схема частотно-регулируемого привода или схема частотно-регулируемого привода для управления скоростью двигателя переменного тока, не влияя на их рабочие характеристики.

Что такое ЧРП

Двигатели и другие подобные индуктивные нагрузки, в частности, «не любят» работать с частотами, которые могут выходить за рамки их производственных спецификаций, и имеют тенденцию становиться очень неэффективными, если вынуждены делать это в таких ненормальных условиях.

Например, двигатель, предназначенный для работы с частотой 60 Гц, может быть не рекомендован для работы с частотами 50 Гц или другими диапазонами.

Это может привести к нежелательным результатам, таким как нагрев двигателя, более низкие или высокие скорости, чем требуемые, и чрезмерно высокое потребление, что делает вещи очень неэффективными и сокращает срок службы подключенного устройства.

Однако работа двигателей при различных условиях входной частоты часто становится вынужденной, и в таких ситуациях частотно-регулируемый привод или схема привода с переменной частотой могут стать очень удобными.

ЧРП - это устройство, которое позволяет пользователю управлять скоростью двигателя переменного тока, регулируя частоту и напряжение входного источника питания в соответствии со спецификациями двигателя.

Это также означает, что частотно-регулируемый привод позволяет нам управлять любым двигателем переменного тока через любую доступную сеть переменного тока, независимо от его характеристик напряжения и частоты, путем соответствующей настройки частоты и напряжения частотно-регулируемого привода в соответствии со спецификациями двигателя.

Обычно это делается с использованием данного элемента управления в виде регулируемой ручки, масштабируемой с помощью калибровки другой частоты.

Создание ЧРП дома может показаться сложной задачей, однако взгляд на конструкцию, предложенную ниже, показывает, что, в конце концов, собрать это очень полезное устройство (разработанное мной) не так уж и сложно.

Схема работы

Принципиально схему можно разделить на два каскада: каскад полупроводникового драйвера и каскад логического генератора ШИМ.

В каскаде драйвера полумоста используется микросхема драйвера полумоста IR2110, которая в одиночку заботится о каскаде двигателя высокого напряжения, включая два МОП-транзистора с высокой и низкой стороны соответственно.

Таким образом, микросхема драйвера является сердцем схемы, но для реализации этой важной функции требуется всего несколько компонентов.

Однако вышеуказанная ИС потребует высокой логики и низкой логики по частотам для управления подключенной нагрузкой на желаемой конкретной частоте.

Эти входные логические сигналы высокого и низкого уровня становятся рабочими данными для ИС драйвера и должны включать в себя сигналы для определения заданной частоты, а также ШИМ в фазе с сетевым переменным током.

Приведенная выше информация создается другим каскадом, состоящим из пары 555 микросхем и декадного счетчика. IC 4017.

Две микросхемы 555 отвечают за генерацию модифицированных синусоидальных ШИМ, соответствующих полнополупериодной выборке переменного тока, полученной с выхода понижающего мостового выпрямителя.

IC4017 функционирует как логический генератор на выходе тотемного полюса, чья переменная частота становится параметром, определяющим ОСНОВНУЮ частоту схемы.

Эта определяющая частота снимается с контакта №3 IC1, который также питает триггерный контакт IC2, и для создания модифицированных ШИМ на контакте №3 IC2.

Модифицированные синусоидальные ШИМ сканируются на выходах микросхемы 4017 перед подачей на IR2110, чтобы наложить точную «печать» модифицированных ШИМ на выходе полумостового драйвера и, в конечном итоге, для двигателя, который работает.

Значения потенциалов Cx и 180k должны быть соответствующим образом выбраны или отрегулированы, чтобы обеспечить правильную заданную частоту для двигателя.

Высокое напряжение на стоке МОП-транзистора высокого напряжения также должно быть рассчитано соответствующим образом и получено путем выпрямления доступного переменного напряжения сети после соответствующего повышения или понижения в соответствии со спецификациями двигателя.

Вышеуказанные настройки определяют правильное значение вольт на герц (В / Гц) для конкретного двигателя.

Напряжение питания для обеих ступеней может быть объединено в общую линию, аналогичную заземлению.

TR1 - это понижающий трансформатор 0–12 В / 100 мА, который обеспечивает схемы необходимыми рабочими напряжениями питания.

Схема контроллера ШИМ

Вам нужно будет соответствующим образом интегрировать выходы IC 4017 из вышеприведенной схемы на входы HIN и LIN на следующей диаграмме. Кроме того, подключите указанные диоды 1N4148 на схеме выше с затворами полевого МОП-транзистора нижнего уровня, как показано на схеме ниже.

Драйвер двигателя полного моста

Обновлять:

Обсуждаемая выше простая конструкция с одним ЧРП может быть дополнительно упрощена и улучшена за счет использования автоколебательной полной мостовой ИС IRS2453, как показано ниже:

Здесь полностью исключена микросхема IC 4017, поскольку драйвер полного моста оснащен собственным каскадом генератора, и поэтому для этой микросхемы не требуется внешнего запуска.

Будучи полностью мостовой конструкцией, выходной регулятор двигателя имеет полный диапазон регулировки скорости от нуля до максимальной.

Гнездо на выводе № 5 микросхемы IC 2 можно использовать для управления скоростью и крутящим моментом двигателя с помощью метода ШИМ.

Для управления скоростью V / Hz Rt / Ct, связанные с IRS2453 и R1, связанные с IC1, могут быть соответственно настроены (вручную) для получения соответствующих результатов.

Еще больше упрощаем

Если вы обнаружите, что полная секция моста перегружает вас, вы можете заменить ее полной мостовой схемой на основе P, N-MOSFET, как показано ниже. Этот драйвер переменной частоты использует ту же концепцию, за исключением секции драйвера полного моста, в которой используются полевые МОП-транзисторы с каналом P на верхней стороне и полевые МОП-транзисторы с N-каналом на нижней стороне.

Хотя конфигурация может выглядеть неэффективной из-за использования полевых МОП-транзисторов с P-каналом (из-за их высокого рейтинга RDSon), использование множества параллельных полевых МОП-транзисторов с P-каналом может показаться эффективным подходом для решения проблемы с низким уровнем RDSon.

Здесь 3 полевых МОП-транзистора используются параллельно для устройств с P-каналом, чтобы обеспечить минимальный нагрев устройств, наравне с N-канальными аналогами.