Enfaset variabel frekvensdrev VFD-kredsløb

Enfaset variabel frekvensdrev VFD-kredsløb

Indlægget diskuterer et enkeltfaset drevkredsløb med variabel frekvens eller et VFD-kredsløb til styring af vekselstrømsmotor uden at påvirke deres operationelle specifikationer.



Hvad er en VFD

Motorer og andre lignende induktive belastninger 'kan' ikke lide 'at køre med frekvenser, der muligvis ikke er inden for deres produktionsspecifikationer, og har tendens til at blive meget ineffektive, hvis de tvinges til under sådanne unormale forhold.

For eksempel kan en motor, der er specificeret til drift med 60Hz, ikke anbefales at arbejde med frekvenser på 50 Hz eller andre områder.





Dette kan producere uønskede resultater såsom opvarmning af motoren, lavere eller højere end de krævede hastigheder og unormalt højt forbrug, hvilket gør tingene meget ineffektive og nedsætter levetidens forringelse af den tilsluttede enhed.

Imidlertid bliver betjening af motorer under forskellige indgangsfrekvensforhold ofte en tvang, og under sådanne situationer kan en VFD eller et variabelt frekvensdrevskredsløb blive meget praktisk.



En VFD er en enhed, der giver brugeren mulighed for at kontrollere hastigheden på en vekselstrømsmotor ved at justere frekvensen og spændingen på indgangsforsyningen i henhold til motorspecifikationerne.

Dette betyder også, at en VFD tillader os at betjene en hvilken som helst vekselstrømsmotor gennem enhver tilgængelig vekselstrømsforsyning, uanset dens spændings- og frekvensspecifikationer, ved passende at tilpasse VFD-frekvensen og spændingen i henhold til motorspecifikationerne.

Dette gøres normalt ved hjælp af den givne kontrol i form af en variabel knap, der skaleres med forskellig frekvenskalibrering.

At lave en VFD derhjemme kan lyde som et svært forslag, men et kig på nedenstående design viser, at det trods alt ikke er så svært at bygge denne meget nyttige enhed (designet af mig).

Kredsløb

Kredsløbet kan grundlæggende opdeles i to faser: Halvbrige førertrin og PWM-logikgeneratorstrinet.

Halvbrodriverfasen bruger halvbrodriver IC IR2110, som alene håndterer højspændingsmotordrivtrinnet med henholdsvis to høje og lave sidemosfeter.

Driver IC danner således hjertet i kredsløbet, men kræver kun få komponenter til implementering af denne afgørende funktion.

Ovenstående IC ville dog have brug for en høj logik og en lav logik i frekvenser til at drive den tilsluttede belastning ved den ønskede specifikke frekvens.

Disse logiske signaler til hi og lo-indgang bliver driftsdata for driver-IC'et og skal omfatte signaler til bestemmelse af den specificerede frekvens såvel som PWM'er i fase med lysnettet.

Ovenstående info er oprettet af en anden fase, der består af et par 555 IC'er og en tiårs tæller. IC 4017.

De to 555 IC'er er ansvarlige for at generere de modificerede PWM'er for sinusbølger svarende til AC-prøven med fuld bølge afledt af et nedbrudt ensretterudgangssignal.

IC4017 fungerer som en totempol-outputlogikgenerator, hvis alternerende frekvensrate bliver kredsløbets MAIN-frekvensbestemmelsesparameter.

Denne bestemmende frekvens plukkes fra pin nr. 3 i IC1, som også føder IC2-triggerpinden ud og til oprettelse af de modificerede PWM'er ved pin nr. 3 i IC2.

De modificerede sinusbølge-PWM'er scannes ved udgangene på 4017 IC, før IR2110 tilføres for at overlejre nøjagtig 'udskrivning' af de modificerede PWM'er ved udgangen af ​​halvbrodriveren og i sidste ende for den motor, der kører.

Cx og 180k potværdierne skal vælges eller justeres korrekt for at give den korrekte specificerede frekvens for motoren.

Højspændingen ved afløbet af den høje sidemosfet skal også beregnes korrekt og afledes ved at rette den tilgængelige netspænding vekselstrøm efter passende at have trukket den op eller trukket den ned ifølge motorens specifikationer.

Ovenstående indstillinger bestemmer de korrekte volt pr. Hertz (V / Hz) for den bestemte motor.

Forsyningsspændingen for begge trin kan gøres til en fælles ledning, den samme for jordforbindelsen.

TR1 er en trappet ned 0-12V / 100mA transformer, der forsyner kredsløbene med de krævede driftsforsyningsspændinger.

PWM-controller kredsløb

Du bliver nødt til at integrere udgangene fra IC 4017 fra ovenstående diagram til HIN- og LIN-indgangene i følgende diagram, passende. Forbind også de angivne 1N4148-dioder i ovenstående diagram med MOSFET-porte på den lave side som vist i nedenstående diagram.

Full Bridge Motor Driver

Opdatering:

Ovenstående diskuterede enkle enkelt VFD-design kan yderligere forenkles og forbedres ved anvendelse af en selvoscillerende fuldbro IC IRS2453, som vist nedenfor:

Her er IC 4017 fuldstændigt elimineret, da fulbro-driveren er udstyret med sin egen oscillatortrin, og derfor kræves ingen ekstern udløsning for denne IC.

At være et komplet brodesign har outputkontrollen til motoren et fuldt interval på nul til maksimal hastighedsjustering.

Potten ved pin nr. 5 i IC 2 kan bruges til at kontrollere motorens hastighed og drejningsmoment gennem PWM-metoden.

For V / Hz-hastighedskontrol kan Rt / Ct, der er forbundet med IRS2453 og R1, der er forbundet med IC1, tilpases henholdsvis (manuelt) for at få passende resultater.

Forenkling af endnu mere

Hvis du finder det fulde broafsnit overvældende, kan du erstatte det med et P, N-MOSFET-baseret fuldbrokredsløb som vist nedenfor. Denne driver med variabel frekvens bruger det samme koncept undtagen fuldbro-driver-sektionen, der anvender P-kanal MOSFET'er på den høje side og N-kanal MOSFETS på den lave side.

Selvom konfigurationen muligvis ser ineffektiv ud på grund af involvering af P-kanal MOSFET'er (på grund af deres høje RDSon-rating), kan brugen af ​​mange parallelle P-MOSFET'er se ud som en effektiv tilgang til løsning af det lave RDSon-problem.

Her bruges 3 MOSFET'er parallelt til P-kanal enheder for at sikre minimeret opvarmning af enhederne, på niveau med N-kanal modstykker.




Forrige: Sådan beskyttes MOSFET - forklaret grundlæggende Næste: I / V Tracker Circuit til Solar MPPT Applications