كيف تصنع دائرة VFD ثلاثية الطور

كيف تصنع دائرة VFD ثلاثية الطور

دارة VFD ثلاثية الطور المقدمة ( من تصميمي ) للتحكم في سرعة أي محرك تيار متردد مصقول ثلاثي الأطوار أو حتى محرك تيار متردد بدون فرش. تم طلب الفكرة من قبل السيد توم



باستخدام VFD

يمكن تطبيق دائرة VFD المقترحة ثلاثية الطور عالميًا لمعظم محركات التيار المتردد ثلاثية الطور حيث لا تكون كفاءة التنظيم حرجة للغاية.

يمكن استخدامه على وجه التحديد للتحكم سرعة المحرك التعريفي قفص السنجاب مع وضع الحلقة المفتوحة ، وربما أيضًا في وضع الحلقة المغلقة والذي سيتم مناقشته في الجزء الأخير من المقالة.





الوحدات المطلوبة للعاكس ثلاثي الأطوار

لتصميم دائرة VFD ثلاثية الطور المقترحة أو دائرة محرك التردد المتغير ، فإن مراحل الدائرة الأساسية التالية مطلوبة بشكل أساسي:

  1. دائرة تحكم الجهد PWM
  2. 3 أطوار عالية الجانب / منخفض الجانب دائرة سائق H- جسر
  3. 3 دائرة مولد المرحلة
  4. الجهد إلى دارة محول التردد لتوليد معلمة V / Hz.

دعنا نتعلم تفاصيل أداء المراحل المذكورة أعلاه بمساعدة الشرح التالي:



يمكن رؤية دائرة تحكم جهد PWM بسيطة في الرسم البياني أدناه:

وحدة تحكم PWM

لقد قمت بالفعل بدمج وشرح طريقة عمل مرحلة مولد PWM المذكورة أعلاه والتي تم تصميمها أساسًا لتوليد مخرجات PWM متغيرة عبر pin3 من IC2 استجابةً للإمكانات المطبقة في pin5 من نفس IC.

الإعداد المسبق 1K الموضح في الرسم البياني هو مقبض التحكم RMS ، والذي يمكن تعديله بشكل مناسب للحصول على المقدار المناسب المطلوب من جهد الخرج في شكل PWMs عند pin3 من IC2 لمزيد من المعالجة. تم تعيين هذا لإنتاج مخرجات مقابلة قد تكون مكافئة للتيار الكهربائي 220 فولت أو 120 فولت AC RMS.

حلبة سائق H-Bridge

يوضح الرسم البياني التالي أدناه دائرة سائق ثلاثية الطور H-bridge أحادية الشريحة باستخدام IC IRS2330.

يبدو التصميم بسيطًا حيث يتم التعامل مع معظم التعقيدات بواسطة الدوائر المعقدة المدمجة في الرقائق.

يتم تطبيق إشارة ثلاثية الطور محسوبة جيدًا عبر مدخلات HIN1 / 2/3 و LIN1 / 2/3 من IC من خلال مرحلة مولد إشارة ثلاثية الطور.

نواتج IC IRS2330 يمكن رؤيتها مدمجة مع 6 mosfets أو شبكة جسر IGBTs ، والتي تم تكوين مصارفها بشكل مناسب مع المحرك الذي يحتاج إلى التحكم.

تم دمج بوابات mosfet / IGBT ذات الجانب المنخفض مع دبوس IC2 رقم 3 من مرحلة دائرة مولد PWM التي تمت مناقشتها أعلاه لبدء حقن PWM في مرحلة جسر mosfet. يساعد هذا التنظيم المحرك في النهاية على اكتساب السرعة المطلوبة وفقًا للإعدادات (عبر الإعداد المسبق 1 ك في الرسم التخطيطي الأول).

3 مراحل دليل VFD

في الرسم البياني التالي ، نتخيل دائرة مولد الإشارة ثلاثية الطور المطلوبة.

تكوين دائرة المولد ثلاثية الطور

تم إنشاء المولد ثلاثي الطور حول زوج من شرائح CMOS CD4035 و CD4009 والتي تولد إشارات ثلاثية الطور ذات أبعاد دقيقة عبر نقاط التوصيل الموضحة.

يعتمد تردد الإشارات ثلاثية الطور على ساعات الإدخال التي يجب أن تكون 6 أضعاف الإشارة ثلاثية الطور المقصودة. بمعنى ، إذا كان التردد المطلوب ثلاثي الأطوار هو 50 هرتز ، فيجب أن تكون ساعة الإدخال 50 × 6 = 300 هرتز.

هذا يعني أيضًا أن الساعات المذكورة أعلاه يمكن أن تتنوع من أجل تغيير التردد الفعال لمحرك IC الذي سيكون بدوره مسؤولاً عن تغيير تردد تشغيل المحرك.

ومع ذلك ، نظرًا لأن تغيير التردد أعلاه يجب أن يكون تلقائيًا استجابة للجهد المتغير ، يصبح محول الجهد إلى التردد ضروريًا. تناقش المرحلة التالية جهدًا دقيقًا بسيطًا لدائرة محول التردد للتنفيذ المطلوب.

كيفية إنشاء نسبة V / F ثابتة

عادةً في المحركات الحثية ، من أجل الحفاظ على الكفاءة المثلى لسرعة المحرك وقوسه ، يجب التحكم في سرعة الانزلاق أو سرعة الدوار والذي يصبح بدوره ممكنًا من خلال الحفاظ على نسبة V / Hz ثابتة. نظرًا لأن التدفق المغناطيسي للجزء الثابت دائمًا ما يكون ثابتًا بغض النظر عن تردد إمداد الإدخال ، يصبح من السهل التحكم في سرعة الدوار الحفاظ على نسبة V / هرتز ثابتة .

في وضع الحلقة المفتوحة ، يمكن القيام بذلك تقريبًا عن طريق الحفاظ على نسب V / Hz المحددة مسبقًا ، وتنفيذها يدويًا. على سبيل المثال في الرسم التخطيطي الأول يمكن القيام بذلك عن طريق ضبط الإعداد المسبق R1 و 1K بشكل مناسب. يحدد R1 التردد ويقوم 1K بضبط RMS للإخراج ، وبالتالي من خلال ضبط المعلمتين بشكل مناسب يمكننا فرض المقدار المطلوب V / Hz يدويًا.

ومع ذلك ، للحصول على تحكم دقيق نسبيًا في عزم دوران المحرك التعريفي وسرعته ، يتعين علينا تنفيذ استراتيجية الحلقة المغلقة ، حيث يلزم إدخال بيانات سرعة الانزلاق إلى دائرة المعالجة من أجل الضبط التلقائي لنسبة V / Hz بحيث يتم ذلك تظل القيمة دائمًا قريبة من الثابت.

تنفيذ ملاحظات الحلقة المغلقة

يمكن تعديل الرسم التخطيطي الأول في هذه الصفحة بشكل مناسب لتصميم تنظيم V / Hz التلقائي للحلقة المغلقة كما هو موضح أدناه:

في الشكل أعلاه ، تحدد الإمكانية عند الطرف رقم 5 من IC2 عرض SPWM الذي يتم إنشاؤه عند الطرف رقم 3 من نفس IC. يتم إنشاء SPWM من خلال مقارنة عينة تموج التيار الكهربائي بجهد 12 فولت عند الدبوس رقم 5 مع موجة مثلثة عند الدبوس رقم 7 من IC2 ، ويتم تغذية هذا بالموسفات ذات الجانب المنخفض للتحكم في المحرك.

في البداية ، تم ضبط SPWM هذا على مستوى مُعدَّل (باستخدام 1K بيرسيت) والذي يؤدي إلى تشغيل بوابات IGBT منخفضة الجانب للجسر ثلاثي الأطوار لبدء حركة الدوار عند مستوى السرعة الاسمي المحدد.

بمجرد أن يبدأ الدوار الدوار بالدوران ، يتسبب مقياس سرعة الدوران المرفق بآلية الدوار في زيادة مقدار الجهد الإضافي المتناسب عند الطرف رقم 5 من IC2 ، وهذا يتسبب بشكل متناسب في زيادة اتساع SPWM مما يتسبب في مزيد من الجهد لفائف الجزء الثابت للمحرك. يؤدي هذا إلى زيادة أخرى في سرعة الدوار مما يؤدي إلى مزيد من الجهد عند الطرف رقم 5 من IC2 ، ويستمر هذا حتى يصبح الجهد المكافئ لـ SPWM غير قادر على الزيادة ويصل تزامن الجزء المتحرك للجزء الثابت إلى حالة مستقرة.

يستمر الإجراء أعلاه في الضبط الذاتي طوال فترات تشغيل المحرك.

كيفية صنع ودمج مقياس سرعة الدوران

يمكن رؤية تصميم بسيط لمقياس سرعة الدوران في الرسم البياني التالي ، ويمكن دمج ذلك مع آلية الدوار مثل التردد الدوراني قادر على تغذية قاعدة BC547.

هنا يتم جمع بيانات سرعة الدوار من مستشعر تأثير القاعة أو شبكة IR LED / المستشعر ويتم تغذيتها إلى قاعدة T1.

يتذبذب T1 عند هذا التردد وينشط دائرة مقياس سرعة الدوران التي يتم إجراؤها عن طريق التكوين المناسب لدائرة IC 555 أحادية الاستقرار.

يختلف الإخراج من مقياس سرعة الدوران أعلاه بشكل متناسب وفقًا لتردد الإدخال عند قاعدة T1.

مع ارتفاع التردد ، يرتفع خرج D3 في أقصى الجانب الأيمن أيضًا والعكس صحيح ، ويساعد في الحفاظ على نسبة V / Hz إلى مستوى ثابت نسبيًا.

كيف تتحكم في السرعة

يمكن تحقيق سرعة المحرك باستخدام V / F الثابت عن طريق تغيير إدخال التردد عند إدخال الساعة لـ IC 4035. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق تغذية تردد متغير من دائرة IC 555 المستقرة أو أي دائرة ثابتة قياسية إلى مدخل الساعة IC 4035.

يؤدي تغيير التردد إلى تغيير تردد التشغيل للمحرك بشكل فعال مما يقلل من سرعة الانزلاق.

يتم الكشف عن ذلك بواسطة مقياس سرعة الدوران ، ويقلل مقياس سرعة الدوران بشكل متناسب من الإمكانات عند الدبوس رقم 5 من IC2 والذي بدوره يقلل بشكل متناسب محتوى SPWM على المحرك ، وبالتالي يتم تقليل الجهد الكهربائي للمحرك ، مما يضمن تباين سرعة المحرك مع الصحيح نسبة V / F المطلوبة.

محول محلي الصنع من V إلى F

في دائرة محول الجهد إلى التردد أعلاه ، يتم استخدام IC 4060 وتتأثر المقاومة المعتمدة على التردد من خلال مجموعة LED / LDR للتحويلات المقصودة.

يتم إغلاق مجموعة LED / LDR داخل صندوق مقاوم للضوء ، ويتم وضع LDR عبر المقاوم الذي يعتمد على التردد 1M من IC.

نظرًا لأن استجابة LDR / LDR خطية إلى حد ما ، فإن الإضاءة المتغيرة للمصباح LED على LDR تولد ترددًا متغيرًا نسبيًا (متزايدًا أو متناقصًا) عبر pin3 من IC.

يمكن ضبط نطاق FSD أو V / Hz للمرحلة عن طريق إعداد المقاوم 1M بشكل مناسب أو حتى قيمة C1.

الصمام هو جهد مشتق ومضاء من خلال PWMs من مرحلة الدائرة الأولى PWM. إنه يعني أنه مع اختلاف PWM ، ستختلف إضاءة LED أيضًا والتي بدورها ستؤدي إلى زيادة أو تناقص التردد بشكل متناسب عند pin3 من IC 4060 في الرسم البياني أعلاه.

دمج المحول مع VFD

هذا التردد المتغير من IC 4060 يحتاج الآن ببساطة إلى التكامل مع مدخل ساعة IC CD4035 للمولد ثلاثي الطور.

تشكل المراحل المذكورة أعلاه المكونات الرئيسية لعمل دائرة VFD ثلاثية الطور.

الآن ، سيكون من المهم مناقشة ما يتعلق بـ DC BUS المطلوب لتزويد وحدات التحكم في محرك IGBT وإجراءات الإعداد للتصميم بأكمله.

يمكن الحصول على DC BUS المطبق عبر قضبان جسر H IGBT عن طريق تصحيح مدخلات التيار الكهربائي ثلاثي الطور المتاح باستخدام تكوين الدائرة التالي. يتم توصيل قضبان IGBT DC BUS عبر النقاط المشار إليها باسم 'تحميل'

بالنسبة لمصدر أحادي الطور ، يمكن تنفيذ التصحيح باستخدام التكوين القياسي لشبكة جسر الصمام الثنائي 4.

كيفية إعداد دائرة VFD ثلاثية الطور المقترحة

يمكن عمل ذلك حسب التعليمات التالية:

بعد تطبيق جهد ناقل التيار المستمر عبر IGBTs (بدون توصيل المحرك) ، اضبط الإعداد المسبق PWM 1k حتى يصبح الجهد عبر القضبان مساويًا لمواصفات جهد المحرك المقصودة.

بعد ذلك ، اضبط الإعداد المسبق IC 4060 1M لضبط أي من مدخلات IC IRS2330 إلى مستوى التردد الصحيح المطلوب وفقًا لمواصفات المحرك المحددة.

بعد اكتمال الإجراءات المذكورة أعلاه ، قد يتم توصيل المحرك المحدد وتزويده بمستويات جهد مختلفة ، ومعلمة V / Hz وتأكيدها لعمليات V / Hz التلقائية على المحرك المتصل.




السابق: كيفية بناء دائرة ضوء تنمو التالي: استكشاف دائرة مطهر المياه