Mainīgas frekvences piedziņa asinhronajam motoram

Ievads

Vienfāzes asinhronie motori tiek plaši izmantoti ierīcēs un rūpnieciskajā kontrolē. Permanent Split Capacitor (PSC) vienfāzes asinhronais motors ir vienkāršākais un visplašāk izmantotais šāda veida motors.

Pēc konstrukcijas PSC motori ir vienvirziena, kas nozīmē, ka tie ir paredzēti rotācijai vienā virzienā. Pievienojot vai nu papildu tinumus, un ārējos relejus un slēdžus, vai arī izmantojot pārnesumu mehānismus, var mainīt rotācijas virzienu. Šajā idejā mēs detalizēti apspriedīsim, kā kontrolēt PSC motora ātrumu abos virzienos, izmantojot PIC16F72 mikrokontrolleru un jaudas elektroniku.

Mikrokontrolleris PIC16F72 tika izvēlēts tāpēc, ka tas ir viens no vienkāršākajiem un lētākajiem vispārējas nozīmes mikrokontrolleriem, kurus Microchip piedāvā savā portfelī. Lai gan tam nav PWM aparatūrā, lai vadītu papildu PWM izejas ar ievietotu mirušo joslu, visi PWM tiek ģenerēti programmaparatūrā, izmantojot taimerus un izvadi uz vispārējas nozīmes izejas tapām.

Kas ir mainīgā frekvences piedziņa?

Mainīgas frekvences piedziņa vai VFD ir veids, kas ļauj kontrolēt asinhronā motora ātrumu, izmantojot mainīgu maiņstrāvas barošanas sprieguma frekvenci. Kontrolējot izejas maiņstrāvas frekvenci, ir iespējams vadīt motoru ar dažādu ātrumu, pamatojoties uz prasībām. Tie ir regulējama ātruma piedziņa, ko galvenokārt izmanto rūpnieciskos nolūkos, piemēram, sūkņos, ventilācijas sistēmās, liftos, darbgaldu piedziņās utt. Būtībā tā ir enerģijas taupīšanas sistēma. Tāpēc pirmā prasība ir radīt sinusoidālu viļņu ar dažādām frekvencēm VFD.

Kāda ir VFD pieņemtā tehnoloģija?

Tā ir sistēma, kas nodrošina maiņstrāvas izeju ar dažādu frekvenci, lai kontrolētu motora ātrumu atbilstoši vajadzībām. Vienfāzes mainīgā frekvences pārveidotāji ir biežāk sastopami, jo lielākā daļa ierīču strādā vienfāzes maiņstrāvas padevē. Tas sastāv no pilna viļņa tilta taisngrieža, lai pārveidotu 230/110 voltu maiņstrāvu par aptuveni 300/150 voltu līdzstrāvu. Tilta taisngrieža izejas līdzstrāva tiek izlīdzināta ar augstas vērtības izlīdzināšanas kondensatoru, lai noņemtu maiņstrāvas viļņus. Pēc tam šī fiksētā sprieguma līdzstrāva tiek ievadīta frekvences ģenerēšanas ķēdē, kas izveidota no MOSFET (metāla oksīda lauka efekta tranzistora) / IGBT (izolētā vārtu bipolārā tranzistora) tranzistoriem. Šī MOSFET / IGBT shēma saņem līdzstrāvu un pārveido to ar mainīgu frekvenci maiņstrāvā, lai kontrolētu ierīces ātrumu.

Frekvences maiņu var panākt, izmantojot elektroniskās shēmas vai mikrokontrolleru. Šī shēma maina sprieguma (PWM) frekvenci, kas tiek piemērota MOSFET / IGBT ķēdes vārtu piedziņai. Tādējādi izejā parādās mainīgas frekvences maiņstrāvas spriegums. Mikrokontrolleru var ieprogrammēt, lai mainītu izejas frekvenci atbilstoši vajadzībām.

VFD sistēma:

Mainīgas frekvences ierīcei ir trīs daļas, piemēram, maiņstrāvas motors, kontrolieris un darbības interfeiss.

Maiņstrāvas motors, ko izmanto VFD, parasti ir trīsfāzu asinhronais motors, kaut arī vienfāzes dzinējs tiek izmantots dažās sistēmās. Parasti tiek izmantoti motori, kas paredzēti darbībai ar fiksētu ātrumu, taču daži motora modeļi VFD nodrošina labāku sniegumu nekā standarta dizains.

Kontroliera daļa ir cietā elektroniskā strāvas pārveidotāja ķēde, lai pārveidotu maiņstrāvu par līdzstrāvu un pēc tam par gandrīz sinusoidālo viļņu maiņstrāvu. Pirmā daļa ir maiņstrāvas līdz līdzstrāvas pārveidotāja sekcija ar pilna viļņa taisngrieža tiltu, parasti trīs fāžu / vienfāzes pilna viļņa tiltu. Pēc tam šis līdzstrāvas starpposms tiek pārveidots par gandrīz sinusoidālo viļņu maiņstrāvu, izmantojot invertora komutācijas ķēdi. Šeit MOSFET / IGBT tranzistori tiek izmantoti līdzstrāvas maiņai AC.

Invertera sekcija pārveido līdzstrāvu par trim maiņstrāvas kanāliem, lai darbinātu trīsfāzu motoru. Controller sadaļu var arī veidot tā, lai nodrošinātu uzlabotu jaudas koeficientu, mazāk harmonisku traucējumu un zemu jutību pret ieejas maiņstrāvas pārejām.

V / Hz kontrolējot:

Regulatora ķēde regulē motora padotās maiņstrāvas frekvenci, izmantojot voltu uz hercu vadības metodi. Maiņstrāvas motoram ir nepieciešams mainīgs pielietotais spriegums, kad mainās frekvence, lai iegūtu norādīto griezes momentu. Piemēram, ja motors ir paredzēts darbam ar 440 voltiem pie 50Hz, tad motoram pieliktā maiņstrāva jāsamazina līdz pusei (220 volti), kad frekvence mainās uz pusi (25Hz). Šis regulējums ir balstīts uz voltu / Hz. Iepriekš minētajā gadījumā attiecība ir 440/50 = 8,8 V / Hz.

Citas sprieguma regulēšanas metodes:

Papildus voltu / Hz kontrolei tiek izmantotas modernākas metodes, piemēram, tiešā griezes momenta kontrole vai DTC, Kosmosa vektora impulsa platuma modulācija (SVPWM) , utt tiek izmantoti arī, lai kontrolētu motora ātrumu. Kontrolējot motora spriegumu, var precīzi kontrolēt magnētisko plūsmu un griezes momentu. PWM metodē invertora slēdži rada gandrīz sinusoidālu viļņu caur virkni šauru impulsu ar dažādu pseido sinusoidālu impulsu ilgumu.

Darbības saskarne:

Šī sadaļa ļauj lietotājam iedarbināt / apturēt motoru un pielāgot ātrumu. Citas iespējas ietver motora atpakaļgaitas pārslēgšanu, pārslēgšanos starp manuālo un automātisko ātruma kontroli utt. Darbības interfeiss sastāv no paneļa ar displeju vai indikatoriem un skaitītājiem, kas parāda motora ātrumu, piemēroto spriegumu utt. Parasti tiek nodrošināts tastatūras slēdžu komplekts. sistēmas kontrolei.

Iebūvēts - Soft Start:

Parastajā asinhronajā motorā, kas ieslēgts, izmantojot maiņstrāvas slēdzi, uzņemtā strāva ir daudz augstāka par nominālo vērtību un var palielināties, palielinoties slodzes paātrinājumam, lai sasniegtu pilnu motora apgriezienu skaitu.

No otras puses, VFD kontrolētā motorā sākotnēji tiek izmantots zems spriegums zemā frekvencē. Šī frekvence un spriegums palielinās kontrolētā ātrumā, lai paātrinātu slodzi. Tas attīsta gandrīz lielāku griezes momentu nekā motora nominālā vērtība.

VFD motora komutācija :

Frekvence un pielietotais spriegums vispirms tiek samazināts līdz kontrolētam līmenim un pēc tam tiek samazināts, līdz tas kļūst nulle un motors izslēdzas.

Lietošanas shēma vienfāzes asinhronā motora ātruma kontrolei

Pieeja ir salīdzinoši vienkārša, ciktāl tas attiecas uz strāvas ķēdi un vadības ķēdi. Ieejas pusē tiek izmantoti sprieguma divkāršotāji, bet izejas pusē tiek izmantots H-tilts vai 2-fāžu invertors, kā parādīts 2. attēlā. Galvenā un sākuma tinuma viens gals ir savienots ar katru pustiltu un citi gali ir pievienoti maiņstrāvas avota neitrālajam punktam.

Vadības shēmai nepieciešami četri PWM ar diviem komplementāriem pāriem ar pietiekamu mirušo joslu starp komplementārajām izejām. PWM mirušās joslas ir PWM0-PWM1 un PWM2-PWM3. PIC16F72 nav PWM, kas paredzēti aparatūrā, lai izvadītu mums nepieciešamo. Kas attiecas uz VF, līdzstrāvas kopne tiek sintezēta, mainot frekvenci un amplitūdu. Tas dos divus sinusa spriegumus ārpus fāzes.

Ja galvenajam tinumam uzliktais spriegums atpaliek no sākuma tinuma par 90 grādiem, motors darbojas vienā (t.i., uz priekšu) virzienā. Ja mēs vēlamies mainīt rotācijas virzienu, tad galvenajam tinumam piemērotais spriegums ir sākuma tinuma vadīšana.

Es ceru, ka jums ir ideja par asinhronā motora mainīgās frekvences piedziņu no iepriekš minētā raksta. tāpēc, ja jums ir kādi jautājumi par šo koncepciju vai elektrisko un elektroniskais projekts lūdzu, atstājiet komentāru sadaļu zemāk.