Inlägget diskuterar en enfas frekvensomriktarkrets eller en VFD-krets för styrning av växelströmsmotor utan att påverka deras operativa specifikationer.
Vad är en VFD
Motorer och andra liknande induktiva belastningar 'gillar' inte specifikt att arbeta med frekvenser som kanske inte ligger inom deras tillverkningsspecifikationer och tenderar att bli mycket ineffektiva om de tvingas under sådana onormala förhållanden.
Till exempel kan en motor som specificeras för drift med 60Hz inte rekommenderas att arbeta med frekvenser på 50 Hz eller andra områden.
Om du gör det kan det ge oönskade resultat, såsom uppvärmning av motorn, lägre eller högre än de nödvändiga hastigheterna och onormalt hög förbrukning, vilket gör saker mycket ineffektiva och minskar livslängden på den anslutna enheten.
Drift av motorer under olika ingångsfrekvensförhållanden blir emellertid ofta en tvång och under sådana situationer kan en VFD eller en frekvensomformarkrets vara väldigt praktisk.
En VFD är en enhet som tillåter användaren att styra hastigheten på en växelströmsmotor genom att justera frekvensen och spänningen för ingångsförsörjningen enligt motorspecifikationerna.
Detta innebär också att en VFD tillåter oss att styra valfri växelströmsmotor genom alla tillgängliga nätströmförsörjningar oavsett dess spännings- och frekvensspecifikationer, genom att anpassa VFD-frekvensen och spänningen enligt motorspecifikationerna.
Detta görs normalt med hjälp av den givna kontrollen i form av en variabel ratt skalad med olika frekvenskalibrering.
Att göra en VFD hemma kanske låter som ett svårt förslag, men en titt på designen som föreslås nedan visar att det trots allt inte är så svårt att bygga den här mycket användbara enheten (designad av mig).
Kretsdrift
Kretsen kan i grunden delas in i två steg: Halvbrig drivsteg och PWM-logikgeneratorsteget.
Halvbroförare-steget använder halvbroföraren IC IR2110 som ensam tar hand om högspänningsmotordrivsteget som innehåller två höga respektive låga sidosamfetter.
Drivrutinen IC bildar således hjärtat i kretsen men kräver bara några få komponenter för att implementera denna viktiga funktion.
Ovanstående IC skulle emellertid behöva en hög logik och en låg logik i frekvenser för att driva den anslutna belastningen vid önskad specifik frekvens.
Dessa logiska signaler för hi och lo-ingång blir drivdata för förar-IC: n och måste inkludera signaler för att bestämma den angivna frekvensen såväl som PWM: er i fas med elnätet.
Ovanstående information skapas av ett annat steg bestående av ett par 555 IC-enheter och ett decennieräknare. IC 4017.
De två 555 IC: erna är ansvariga för att generera de modifierade sinus-PWM: erna som motsvarar hela vågens växelströmsprov härledda från en nedgången brygglikriktareutgång.
IC4017 fungerar som en totempolig utgångslogikgenerator vars alternerande frekvenshastighet blir kretsens parametern MAIN frekvensbestämning.
Denna bestämningsfrekvens plockas från stift nr 3 i IC1 som också matar ut IC2-utlösningsstiftet och för att skapa de modifierade PWM: erna vid stift nr 3 i IC2.
De modifierade sinusvåg-PWM: erna skannas vid utgångarna på 4017 IC innan de matar IR2110 för att överlagra exakt 'utskrift' av de modifierade PWM: erna vid utgången från halvbroföraren och slutligen för motorn som körs.
Cx och 180k potten bör väljas eller justeras på lämpligt sätt för att ge rätt specificerad frekvens för motorn.
Högspänningen vid avloppet på högsidamosfetten måste också beräknas på lämpligt sätt och härledas genom att rätta till den tillgängliga nätspänningen växelström efter att ha lämnat den på lämpligt sätt eller trappat ner den enligt motorspecifikationerna.
Ovanstående inställningar kommer att avgöra rätt volt per Hertz (V / Hz) för den specifika motorn.
Matningsspänningen för båda stegen kan göras till en gemensam ledning, samma för jordanslutningen.
TR1 är en nedgången 0-12V / 100mA transformator som förser kretsarna med de nödvändiga driftspänningarna.
PWM-styrkretsen
Du måste integrera utgångarna från IC 4017 från ovanstående diagram till HIN- och LIN-ingångarna i följande diagram, på lämpligt sätt. Anslut också de angivna 1N4148-dioderna i ovanstående diagram med MOSFET-grindarna på den nedre sidan som visas i nedanstående diagram.
Full Bridge Motor Driver
Uppdatering:
Den ovan diskuterade enkla enskilda VFD-designen kan förenklas och förbättras ytterligare genom att använda en självoscillerande fullbrygga IC IRS2453, som visas nedan:
Här elimineras IC 4017 fullständigt eftersom fulbryggföraren är utrustad med sitt eget oscillatorsteg och därför krävs ingen extern utlösning för denna IC.
Eftersom det är en hel brokonstruktion har utgångskontrollen till motorn ett helt intervall från noll till maximal hastighetsjustering.
Grytan vid stift nr 5 i IC 2 kan användas för att styra motorns varvtal och vridmoment genom PWM-metoden.
För V / Hz-hastighetskontroll kan Rt / Ct associerad med IRS2453 och R1 associerad med IC1 justeras (manuellt) för att få lämpliga resultat.
Förenkla ännu mer
Om du tycker att hela bryggavsnittet är överväldigande kan du ersätta det med en P, N-MOSFET-baserad fullbryggskrets enligt nedan. Denna drivrutin med variabel frekvens använder samma koncept förutom hela bryggdrivrutinen som använder P-kanal MOSFET på högsidan och N-kanal MOSFETS på lågsidan.
Även om konfigurationen kan se ineffektiv ut på grund av involvering av P-kanals MOSFET (på grund av deras höga RDSon-betyg), kan användningen av många parallella P-MOSFETs se ut som ett effektivt tillvägagångssätt för att lösa det låga RDSon-problemet.
Här används 3 MOSFETs parallellt för P-kanalanordningar för att säkerställa minimerad uppvärmning av enheterna, i nivå med N-kanalens motsvarigheter.
Tidigare: Hur man skyddar MOSFETs - Grunderna förklarade Nästa: I / V Tracker Circuit för Solar MPPT-applikationer
