Paano Gumawa ng isang 3 Phase VFD Circuit

Ang ipinakita na 3 phase VFD circuit ( dinisenyo ko ) ay maaaring magamit para sa pagkontrol ng bilis ng anumang tatlong yugto na brushing AC motor o kahit isang brushless AC motor. Ang ideya ay hiniling ni G. Tom

Gamit ang VFD

Ang ipinanukalang 3-phase VFD circuit ay maaaring ilapat sa pangkalahatan para sa karamihan sa 3-phase AC motors kung saan ang kahusayan sa regulasyon ay hindi masyadong kritikal.

Maaari itong partikular na magamit para sa pagkontrol bilis ng induction ng squirrel cage motor na may bukas na loop mode, at posibleng nasa closed loop mode na tatalakayin din sa susunod na bahagi ng artikulo.

Kinakailangan ang mga module para sa 3 Phase Inverter

Para sa pagdidisenyo ng ipinanukalang 3 phase VFD o variable frequency drive circuit ang mga sumusunod na pangunahing yugto ng circuit ay mahalagang kinakailangan:

1. PWM boltahe circuit circuit
2. 3 phase mataas na gilid / mababang bahagi ng H-bridge driver circuit
3. 3 Phase generator circuit
4. Boltahe sa frequency converter circuit para sa pagbuo ng V / Hz parameter.

Alamin natin ang mga detalye ng paggana ng mga yugto sa itaas sa tulong ng sumusunod na paliwanag:

Ang isang simpleng PWM voltage controller circuit ay maaaring masaksihan sa diagram na ibinigay sa ibaba:

Ang PWM Controller

Isinama ko na at ipinaliwanag ang paggana ng nasa itaas na yugto ng generator ng PWM na karaniwang dinisenyo para sa pagbuo ng magkakaibang output ng PWM sa kabuuan ng pin3 ng IC2 bilang tugon sa potensyal na inilapat sa pin5 ng parehong IC.

Ang preset na 1K na ipinakita sa diagram ay ang RMS control knob, na maaaring naaangkop na nababagay para sa pagkuha ng nais na proporsyonal na dami ng output voltage sa anyo ng PWMs sa pin3 ng IC2 para sa karagdagang pagproseso. Nakatakda ito upang makabuo ng isang kaukulang output na maaaring katumbas ng mains 220V o 120V AC RMS.

Ang H-Bridge Driver Circuit

Ang susunod na diagram sa ibaba ay nagpapakita ng isang solong chip H-bridge 3 phase driver circuit gamit ang IC IRS2330.

Ang disenyo ay mukhang deretsahan dahil ang karamihan sa mga pagkakumplikado ay hinahawakan ng mga chip na in-built sopistikadong circuitry.

Ang isang mahusay na kalkuladong 3 phase signal ay inilapat sa buong HIN1 / 2/3 at LIN1 / 2/3 na mga input ng IC sa pamamagitan ng yugto ng 3 phase generator generator.

Ang mga output ng IC IRS2330 ay maaaring makitang isinama sa 6 mosfets o IGBTs tulay network, na ang drains ay naaangkop na naka-configure sa motor na kailangang kontrolin.

Ang mababang bahagi ng mosfet / IGBT na pintuan ay isinama sa IC2 pin # 3 ng tinalakay sa itaas na yugto ng generator ng PWM para sa pagpapasimula ng pag-iniksyon sa PWM sa yugto ng mosfet ng tulay. Ang regulasyong ito sa huli ay tumutulong sa motor na makuha ang ninanais na bilis ayon sa mga setting (sa pamamagitan ng 1 k preset sa unang diagram).

Sa sumusunod na diagram nakikita namin ang kinakailangang 3 phase signal generator circuit.

Ang pag-configure ng 3-Phase Generator Circuit

Ang 3 phase generator ay itinayo sa paligid ng isang pares ng mga chips ng CMOS CD4035 at CD4009 na bumubuo ng tumpak na dimensyon na 3 phase signal sa mga ipinakita na pinout.

Ang dalas ng 3 phase signal ay nakasalalay sa mga naka-feed na orasan na dapat na 6 beses sa inilaan na 3 phase signal. Ibig sabihin, kung ang kinakailangang dalas ng 3 yugto ay 50 Hz, ang input na orasan ay dapat na 50 x 6 = 300 Hz.

Ipinapahiwatig din nito na ang mga orasan sa itaas ay maaaring iba-iba upang maiiba ang mabisang dalas ng driver ng IC na siya namang magiging responsable ng pag-iiba-iba ng dalas ng pagpapatakbo ng motor.

Gayunpaman dahil ang pagbabago sa dalas sa itaas ay kailangang maging awtomatiko bilang tugon sa iba't ibang boltahe, ang isang boltahe sa dalas ng dalas ay nagiging mahalaga. Ang susunod na yugto ay tinatalakay ang isang simpleng tumpak na boltahe sa frequency converter circuit para sa kinakailangang pagpapatupad.

Paano Lumikha ng isang Constant V / F Ratio

Kadalasan sa mga motor na induction, upang mapanatili ang isang pinakamainam na kahusayan ng bilis ng motor at toque, ang bilis ng slip o ang bilis ng rotor ay kailangang kontrolin na sa gayon ay posible sa pamamagitan ng pagpapanatili ng pare-pareho na ratio ng V / Hz. Dahil ang stator magnetic flux ay palaging pare-pareho anuman ang dalas ng input ng supply, ang bilis ng rotor ay madaling kontrolin ng pagpapanatili ng pare-pareho ang ratio ng V / Hz .

Sa isang bukas na loop mode, magagawa ito nang magaspang sa pamamagitan ng pagpapanatili ng paunang natukoy na mga ratio ng V / Hz, at manu-manong pagpapatupad nito. Halimbawa sa unang diagram maaari itong gawin sa pamamagitan ng angkop na pag-aayos ng R1 at ang 1K preset. Tinutukoy ng R1 ang dalas at inaayos ng 1K ang RMS ng output, samakatuwid sa pamamagitan ng angkop na pag-aayos ng dalawang mga parameter maaari naming ipataw nang manu-mano ang kinakailangang halaga ng V / Hz.

Gayunpaman upang makakuha ng isang tumpak na kontrol ng isang induction motor torque at bilis, kailangan naming ipatupad ang isang nakasara na diskarte sa loop, kung saan ang data ng bilis ng slip ay kailangang pakainin sa circuit ng pagproseso para sa isang awtomatikong pagsasaayos ng ratio ng V / Hz upang ito ang halaga ay laging nananatiling malapit sa tungkol sa pare-pareho.

Pagpapatupad ng Closed Loop Feedback

Ang unang diagram sa pahinang ito ay maaaring nabago nang naaangkop para sa pagdidisenyo ng closed loop na awtomatikong regulasyon ng V / Hz tulad ng ipinakita sa ibaba:

Sa figure sa itaas, tinutukoy ng potensyal na pin # 5 ng IC2 ang lapad ng SPWM na nabuo sa pin # 3 ng parehong IC. Ang SPWM ay nabuo sa pamamagitan ng paghahambing ng mains 12V ripple sample sa pin # 5 na may tatsulok na alon sa pin # 7 ng IC2, at ito ay pinakain sa mga mababang gilid na mosfet para sa motor control.

Sa una ang SPWM na ito ay nakatakda sa ilang nababagay na antas (gamit ang 1K perset) na nagpapalitaw sa mababang gilid ng mga pintuang IGBT ng 3-phase na tulay para sa pagpapasimula ng kilusan ng rotor sa tinukoy na antas ng nominal na bilis.

Kaagad na nagsimulang umiikot ang rotor rotor, ang nakakabit na tachometer na may mekanismo ng rotor ay nagdudulot ng isang proporsyonal na karagdagang halaga ng boltahe na bumuo sa pin # 5 ng IC2, proporsyonal na ito ang nagiging sanhi ng mga SPWM na mas malawak na sanhi ng higit na boltahe sa mga stator coil ng motor. Ito ay sanhi ng karagdagang pagtaas sa bilis ng rotor na nagdudulot ng mas maraming boltahe sa pin # 5 ng IC2, at nagpapatuloy ito hanggang sa ang SPWM na katumbas na boltahe ay hindi na maaaring tumaas at ang stator rotor synchronization ay makamit ang isang matatag na estado.

Ang pamamaraan sa itaas ay nagpapatuloy sa pag-aayos ng sarili sa buong mga panahon ng pagpapatakbo ng motor.

Paano Gumawa at Isama ang Tachometer

Ang isang simpleng disenyo ng tachometer ay makikita sa sumusunod na diagram, maaari itong maisama sa mekanismo ng rotor tulad ng dalas ng pag-ikot ay maaring pakainin ang base ng BC547.

Narito ang data ng bilis ng rotor ay nakolekta mula sa isang sensor ng hall effect o isang IR LED / Sensor network at pinakain sa base ng T1.

Ang T1 ay oscillates sa dalas na ito at pinapagana ang tachometer circuit na ginawa ng naaangkop na pag-configure ng isang IC 555 monostable circuit.

Ang output mula sa itaas na tachometer ay magkakaiba-iba ayon sa tugon sa dalas ng pag-input sa base ng T1.

Tulad ng dalas na tumataas ang boltahe sa matinding kanang bahagi ng D3 output ay tumataas din at kabaligtaran, at tumutulong na panatilihin ang ratio ng V / Hz sa isang medyo pare-pareho na antas.

Paano makontrol ang Bilis

Ang bilis ng motor na gumagamit ng pare-pareho na V / F ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagbabago ng input ng dalas sa input ng orasan ng IC 4035. Maaari itong makamit sa pamamagitan ng pagpapakain ng isang variable na dalas mula sa isang IC 555 astable circuit o anumang karaniwang astable circuit sa input ng orasan ng IC 4035.

Ang pagbabago ng dalas ay mabisang binabago ang dalas ng pagpapatakbo ng motor na tumutugma sa pagbaba ng bilis ng slip.

Ito ay napansin ng tachometer, at ang tachometer ay katimbang na binabawasan ang potensyal sa pin # 5 ng IC2 na proporsyonal na binabawasan ang nilalaman ng SPWM sa motor, at dahil dito ang boltahe para sa motor ay nabawasan, tinitiyak ang pagkakaiba-iba ng bilis ng motor na may wasto kinakailangang ratio ng V / F.

Isang Homemade V to F Converter

Sa boltahe sa circuit ng converter ng dalas sa itaas ay ginagamit ang isang IC 4060 at ang resistensya na umaasa sa dalas ay naiimpluwensyahan ng isang LED / LDR na pagpupulong para sa inilaan na mga conversion.

Ang pagpupulong ng LED / LDR ay selyadong sa loob ng isang light proof box, at ang LDR ay nakaposisyon sa isang 1M frequency dependant resistor ng IC.

Dahil ang tugon ng LDR / LDR ay medyo linear, ang iba't ibang pag-iilaw ng LED sa LDR ay bumubuo ng isang proporsyonal na magkakaiba (pagtaas o pagbawas) dalas sa pin3 ng IC.

Ang FSD o ang saklaw ng V / Hz ng yugto ay maaaring itakda sa pamamagitan ng naaangkop na pag-set up ng 1M risistor o kahit na ang halaga ng C1.

Ang LED ay boltahe ay nagmula at nag-iilaw sa pamamagitan ng PWMs mula sa unang yugto ng PWM circuit. Ipinapahiwatig nito na habang magkakaiba ang mga PWM, ang pag-iilaw ng LED ay magkakaiba din kung saan ay magbubunga ng proporsyonal na pagtaas o pagbawas ng dalas sa pin3 ng IC 4060 sa nasa itaas na diagram.

Pagsasama ng Converter sa VFD

Ang iba't ibang dalas na ito mula sa IC 4060 ngayon ay kailangan lamang na isama sa 3 phase generator IC CD4035 na input ng orasan.

Ang mga yugto sa itaas ay bumubuo ng pangunahing mga sangkap para sa paggawa ng isang 3 phase VFD circuit.

Ngayon, mahalagang pag-usapan patungkol sa DC BUS na kinakailangan para sa pagbibigay ng mga motor control na IGBT at pag-set up ng mga pamamaraan para sa buong disenyo.

Ang DC BUS na inilapat sa buong IGBT H-bridge rails ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagwawasto ng magagamit na 3 phase mains input gamit ang sumusunod na pagsasaayos ng circuit. Ang mga riles ng IGBT DC BUS ay konektado sa mga puntong ipinahiwatig bilang 'pagkarga'

Para sa isang solong pinagmulan ng phase ang pagwawasto ay maaaring maipatupad gamit ang standard na 4 diode bridge network configure.

Paano I-set up ang ipinanukalang 3 phase VFD circuit

Maaari itong gawin ayon sa mga sumusunod na tagubilin:

Matapos ilapat ang boltahe ng bus ng DC sa mga IGBT (nang walang koneksyon sa motor) ayusin ang PWM 1k preset hanggang ang boltahe sa mga daang-bakal ay magiging katumbas ng inilaan na mga boltahe ng motor boltahe.

Susunod na ayusin ang presetang IC 4060 1M upang maiayos ang alinman sa mga pag-input ng IC IRS2330 sa kinakailangang tamang antas ng dalas ayon sa ibinigay na mga pagtutukoy ng motor.

Matapos makumpleto ang mga pamamaraan sa itaas, ang tinukoy na motor ay maaaring konektado at maibigay sa iba't ibang mga antas ng boltahe, parameter ng V / Hz at nakumpirma para sa isang awtomatikong pagpapatakbo ng V / Hz sa nakakonektang motor.