Príspevok pojednáva o jednofázovom obvode s variabilnou frekvenciou pohonu alebo obvode VFD na riadenie rýchlosti striedavého motora bez ovplyvnenia ich prevádzkových špecifikácií.
Čo je to VFD
Motory a iné podobné indukčné záťaže špecificky neradi pracujú s frekvenciami, ktoré by nemuseli byť v rámci ich výrobných špecifikácií, a majú tendenciu byť veľmi neefektívne, ak sú za takýchto neobvyklých podmienok nútení.
Napríklad motor určený na prevádzku pri 60 Hz nemusí byť odporúčaný pre prácu s frekvenciami 50 Hz alebo inými rozsahmi.
Môže to viesť k nežiaducim výsledkom, ako je napríklad zahriatie motora, nižšie alebo vyššie ako požadované rýchlosti a neobvykle vysoká spotreba, čo spôsobí, že veci budú veľmi neefektívne a dôjde k zníženiu životnosti pripojeného zariadenia.
Prevádzka motorov pri rôznych podmienkach vstupnej frekvencie sa však často stáva nutkaním a v takýchto situáciách môže byť obvod VFD alebo frekvenčný menič veľmi užitočný.
VFD je zariadenie, ktoré umožňuje používateľovi regulovať rýchlosť striedavého motora úpravou frekvencie a napätia vstupného napájania podľa špecifikácií motora.
To tiež znamená, že VFD nám umožňuje prevádzkovať akýkoľvek striedavý motor z ktoréhokoľvek dostupného sieťového napájacieho zdroja bez ohľadu na jeho špecifikácie napätia a frekvencie, a to vhodným prispôsobením frekvencie a napätia VFD podľa špecifikácií motora.
To sa zvyčajne robí pomocou daného ovládacieho prvku vo forme premenlivého gombíka so stupnicou s rôznou frekvenčnou kalibráciou.
Výroba VFD doma môže znieť ako zložitá ponuka, avšak pohľad na dizajn navrhnutý nižšie ukazuje, že nakoniec nie je také ťažké zostaviť toto veľmi užitočné zariadenie (mnou navrhnuté).
Prevádzka obvodu
Obvod sa dá zásadne rozdeliť do dvoch stupňov: polovičný stupeň budiča a stupeň PWM logického generátora.
Polovodičový budiaci stupeň využíva polovičný mostíkový ovládač IC IR2110, ktorý sa sám stará o pohonný stupeň vysokonapäťového motora s dvoma vysokofrekvenčnými a nízkofrekvenčnými mosfetmi.
Driver IC tak tvorí srdce obvodu, ale na implementáciu tejto rozhodujúcej funkcie vyžaduje iba niekoľko komponentov.
Vyššie uvedená IC by však potrebovala vysokú logiku a nízku logiku vo frekvenciách na poháňanie pripojenej záťaže na požadovanú špecifickú frekvenciu.
Tieto ahoj vstupné logické signály sa stávajú prevádzkovými údajmi vodiča IC a musia obsahovať signály na určenie špecifikovanej frekvencie, ako aj PWM vo fáze so sieťovým striedavým prúdom.
Vyššie uvedené informácie sú vytvorené ďalšou fázou pozostávajúcou z niekoľkých 555 integrovaných obvodov a počítadla dekády. IC 4017.
Dva 555 integrované obvody sú zodpovedné za generovanie modifikovaných sínusových vĺn PWM zodpovedajúcich vzorke striedavého prúdu s plnou vlnou odvodenej z výstupu zosilňovacieho usmerňovacieho mostíka.
IC4017 funguje ako výstupný logický generátor totemu, ktorého frekvencia striedavého kmitočtu sa stáva parametrom obvodu určujúcim HLAVNÚ frekvenciu.
Táto určujúca frekvencia je vytrhnutá z kolíka č. 3 IC1, ktorý tiež napája spúšťací kolík IC2, a na vytvorenie modifikovaných PWM na kolíku č. 3 IC2.
Modifikované sínusové vlny PWM sa skenujú na výstupoch IC 4017 pred napájaním IR2110, aby sa prekrývala presná „tlač“ modifikovaných PWM na výstup budiča polovičného mostíka a nakoniec pre prevádzkovaný motor.
Hodnoty Cx a 180k pot by mali byť vhodne vybrané alebo upravené tak, aby poskytovali správne zadanú frekvenciu pre motor.
Vysoké napätie na odtoku vysokofrekvenčného mosfetu sa musí tiež primerane vypočítať a odvodiť opravením dostupného sieťového napätia AC po jeho vhodnom zvýšení alebo znížení podľa špecifikácií motora.
Vyššie uvedené nastavenia určia správne volty na Hertz (V / Hz) pre konkrétny motor.
Napájacie napätie pre obidva stupne je možné vytvoriť na spoločnom vedení, rovnakom pre uzemnenie.
TR1 je stupňovitý transformátor 0-12V / 100mA, ktorý dodáva obvodom požadované prevádzkové napájacie napätie.
Obvod radiča PWM
Budete musieť primerane integrovať výstupy z IC 4017 z vyššie uvedeného diagramu do vstupov HIN a LIN nasledujúceho diagramu. Pripojte tiež označené diódy 1N4148 vo vyššie uvedenom diagrame s dolnými bočnými hradlami MOSFET, ako je to znázornené na nasledujúcom diagrame.
Vodič celého mosta
Aktualizácia:
Vyššie uvedený jednoduchý návrh jediného VFD je možné ďalej zjednodušiť a vylepšiť použitím samostatne oscilačného úplného mostíka IC IRS2453, ako je uvedené nižšie:
Tu je IC 4017 úplne vylúčený, pretože budič můstku ful je vybavený vlastným stupňom oscilátora, a preto pre tento IC nie je potrebné žiadne externé spúšťanie.
Keďže ide o konštrukciu s úplným mostíkom, riadenie výstupu do motora má celý rozsah nastavenia od nuly po maximálnu rýchlosť.
Hrniec na kolíku č. 5 IC 2 možno použiť na riadenie rýchlosti a krútiaceho momentu motora pomocou metódy PWM.
Pre riadenie rýchlosti V / Hz možno Rt / Ct spojené s IRS2453 a R1 spojené s IC1 vyladiť (ručne), aby sa dosiahli príslušné výsledky.
Zjednodušenie ešte viac
Ak zistíte, že celý mostný úsek je ohromujúci, môžete ho nahradiť úplným mostíkovým obvodom založeným na P, N-MOSFET, ako je uvedené nižšie. Tento ovládač s variabilnou frekvenciou používa rovnaký koncept okrem časti s úplným premostením, ktorá využíva MOSFETy s P-kanálom na vysokej strane a N-kanálové MOSFETY na nízkej strane.
Aj keď konfigurácia môže vyzerať neúčinne kvôli zapojeniu P-kanálových MOSFETov (kvôli ich vysokému hodnoteniu RDSon), použitie mnohých paralelných P-MOSFETov môže vyzerať ako efektívny prístup k riešeniu problému s nízkym RDSon.
Tu sa paralelne používajú 3 MOSFETy pre zariadenia s kanálom P, aby sa zabezpečilo minimalizované zahrievanie zariadení, na rovnakej úrovni ako s náprotivkami N-kanála.
Predchádzajúce: Ako chrániť MOSFET - vysvetlené základy Ďalej: I / V Tracker Circuit pre solárne MPPT aplikácie
