Погон променљиве фреквенције за индукциони мотор

Увод

Једнофазни асинхрони мотори се широко користе у уређајима и индустријским командама. Монофазни индукцијски мотор са трајним сплит кондензатором (ПСЦ) најједноставнији је и најчешће кориштен мотор ове врсте.

Дизајн, ПСЦ мотори су једносмерни, што значи да су дизајнирани да се окрећу у једном смеру. Додавањем или додатних намотаја, и спољних релеја и прекидача, или коришћењем зупчаних механизама, смер ротације се може променити. У овој идеји ћемо детаљно разговарати о начину управљања брзином ПСЦ мотора у оба смера помоћу микроконтролера ПИЦ16Ф72 и енергетске електронике.

Микроконтролер ПИЦ16Ф72 је одабран јер је један од најједноставнијих и најјефтинијих микроконтролера опште намене који Мицроцхип има у свом портфељу. Иако нема ПВМ-ове у хардверу за погон комплементарних ПВМ излаза са уметнутим мртвим опсегом, сви ПВМ-ови се генеришу у фирмваре-у помоћу тајмера и излаза на излазне пинове опште намене.

Шта је погон променљиве фреквенције?

Погонски систем променљиве фреквенције или ВФД је начин који омогућава контролу брзине асинхроног мотора применом променљиве фреквенције наизменичног напона напајања. Управљањем излазне фреквенције наизменичне струје, могуће је покретати мотор различитим брзинама на основу захтева. То су погони са подесивом брзином који се углавном користе у индустријским апликацијама као што су пумпе, вентилациони системи, лифтови, погони алатних машина итд. У основи је то систем за уштеду енергије. Стога је први захтев генерирање синусног таласа са различитим фреквенцијама за ВФД.

Која је технологија усвојена у ВФД?

Систем је тај који даје АЦ излаз са различитим фреквенцијама за контролу брзине мотора у складу са потребама. Једнофазни претварачи променљиве фреквенције су чешћи јер већина уређаја ради у монофазном напајању наизменичном струјом. Састоји се од пуњачног мостовског исправљача за претварање 230/110 В АЦ на приближно 300/150 В ДЦ. Излаз једносмерне струје из исправљача моста заглађује се кондензатором за заглађивање велике вредности како би се уклонили таласи наизменичне струје. Овај фиксни напон једносмерне струје се затим напаја у коло за генерисање фреквенције формирано од МОСФЕТ (транзистор са ефектом поља са оксидом од метала) / ИГБТ (биполарни транзистор са изолованим капијама). Овај МОСФЕТ / ИГБТ круг прима једносмерну струју и претвара га у АЦ са променљивом фреквенцијом за контролу брзине уређаја.

Промена фреквенције може се постићи коришћењем електронских кола или микроконтролера. Овај круг мења фреквенцију напона (ПВМ) примењеног на мрежни погон МОСФЕТ / ИГБТ кола. Тако се на излазу појављује наизменични напон различите фреквенције. Микроконтролер се може програмирати да мења фреквенцију излаза у складу са потребама.

ВФД систем:

Уређај са променљивом фреквенцијом има три дела попут мотора наизменичне струје, контролера и радног интерфејса.

Мотор наизменичне струје који се користи у ВФД је обично трофазни асинхрони мотор, иако је једнофазни мотор користи се у неким системима. Генерално се користе мотори дизајнирани за рад са фиксном брзином, али неки дизајни мотора нуде боље перформансе у ВФД од стандардног дизајна.

Део контролера је чврсто електронско коло претварача снаге за претварање наизменичне струје у једносмерну струју, а затим у квази синусни талас. Први део је одељак за претварач наизменичне и једносмерне струје који има пун таласни исправљачки мост, обично трофазни / једнофазни пуноталасни мост. Овај једносмерни ток се затим претвара у квази синусни наизменични напон помоћу склопног круга претварача. Овде се МОСФЕТ / ИГБТ транзистори користе за инвертовање једносмерне струје у наизменичну.

Одељак претварача претвара једносмерну струју у три канала наизменичне струје за погон трофазног мотора. Одељак контролера такође може бити дизајниран да пружи побољшани фактор снаге, мање хармонијско изобличење и ниску осетљивост на улазне пролазне наизменичне струје.

Управљање волтима / Хз:

Командно коло регулише фреквенцију испоручене наизменичне струје на мотор путем волти по херц-у. Мотор наизменичне струје захтева променљиви примењени напон када се фреквенција мења да би се добио наведени момент. На пример, ако је мотор дизајниран да ради у 440 волти на 50Хз, тада се наизменична струја примењена на мотор мора смањити на пола (220 волти) када се фреквенција промени на пола (25Хз). Овај пропис заснован је на волтима / Хз. У горе наведеном случају, однос је 440/50 = 8,8 В / Хз.

Остале методе управљања напоном:

Поред управљања волтс / Хз, напредније методе попут директне контроле обртног момента или ДТЦ, Модулација ширине импулса свемирског вектора (СВПВМ) , итд. такође се користе за контролу брзине мотора. Контролом напона у мотору може се прецизно контролисати магнетни ток и обртни моменат. У ПВМ методи, претварачи претварача производе квази синусни талас кроз серију уских импулса са псеудо синусно променљивим трајањем импулса.

Оперативни интерфејс:

Овај одељак омогућава кориснику да покрене / заустави мотор и да подеси брзину. Остали садржаји укључују вожњу уназад мотором, пребацивање између ручне и аутоматске контроле брзине итд. Радни интерфејс се састоји од панела са дисплејом или индикаторима и бројила за приказ брзине мотора, примењеног напона итд. Генерално је обезбеђен сет прекидача на тастатури за контролу система.

Уграђени -Меки почетак:

У обичном асинхроном мотору, укљученом помоћу прекидача наизменичне струје, повучена струја је много већа од номиналне вредности и може се повећавати са повећаним убрзањем терета да би постигла пуну брзину мотора.

С друге стране, у ВФД мотору, у почетку се примењује ниски напон на ниској фреквенцији. Ова фреквенција и напон се повећавају контролисаном брзином да би убрзали оптерећење. Ово развија готово већи обртни моменат од номиналне вредности мотора.

ВФД комутација мотора :

Фреквенција и напони се прво смањују на контролисани ниво, а затим се смањују све док не постану нула и мотор се искључи.

Апликациони круг за контролу брзине једнофазног асинхроног мотора

Приступ је релативно лак што се тиче круга напајања и управљачког круга. На улазној страни користе се удвостручивачи напона, а на излазној страни Х-мост или двофазни претварач, као што је приказано на слици 2. Један крај главног и стартног намотаја повезан је са сваким полу-мостом и остали крајеви су повезани са неутралном тачком напајања наизменичном струјом.

Управљачко коло захтева четири ПВМ-а са два комплементарна пара са довољним мртвим опсегом између комплементарних излаза. Мртве опсеге ПВМ су ПВМ0-ПВМ1 и ПВМ2-ПВМ3. ПИЦ16Ф72 нема ПВМ-ове дизајниране у хардверу да производе на начин који нам је потребан. Што се тиче ВФ, једносмерна магистрала се синтетише променом фреквенције и амплитуде. Ово ће дати два синусна напона ван фазе.

Ако напон примењен на главни намотај заостаје за почетним намотајем за 90 степени, мотор ради у једном (тј. Напред) смеру. Ако желимо да променимо смер ротације, напон који се примењује на главни намотај је да спроводи почетни намотај.

Надам се да сте добили идеју о погону променљиве фреквенције за асинхрони мотор из горњег чланка. па ако имате питања у вези са овим концептом или електричним и електронски пројекат молимо вас да оставите одељак коментара испод.