Indukcinio variklio kintamo dažnio pavara

Įvadas

Vienfaziai asinchroniniai varikliai plačiai naudojami prietaisuose ir pramoniniame valdyme. Vienfazis asinchroninis nuolatinio padalijimo kondensatoriaus (PSC) asinchroninis variklis yra paprasčiausias ir plačiausiai naudojamas tokio tipo variklis.

Pagal konstrukciją PSC varikliai yra vienakrypčiai, o tai reiškia, kad jie skirti sukti viena kryptimi. Pridedant papildomas apvijas, išorines reles ir jungiklius arba naudojant pavarų mechanizmus, galima pakeisti sukimosi kryptį. Šioje idėjoje mes išsamiai aptarsime, kaip valdyti PSC variklio greitį į abi puses, naudojant PIC16F72 mikrovaldiklį ir galios elektroniką.

PIC16F72 mikrovaldiklis buvo pasirinktas todėl, kad tai yra vienas paprasčiausių ir pigiausių bendrosios paskirties mikrovaldiklių, kuriuos „Microchip“ turi savo portfelyje. Nors jis neturi aparatinėje įrangoje esančių PWM, kad būtų galima valdyti papildomus PWM išėjimus su įterpta negyva juosta, visi PWM generuojami programinės įrangos programoje naudojant laikmačius ir išvedami į bendrosios paskirties išvesties kaiščius.

Kas yra kintamo dažnio pavara?

Kintamo dažnio pavara arba VFD yra būdas, leidžiantis valdyti asinchroninio variklio greitį, taikant kintamą kintamosios srovės maitinimo įtampą. Valdant išėjimo kintamosios srovės dažnį, galima variklį vairuoti skirtingu greičiu, atsižvelgiant į reikalavimus. Tai reguliuojamo greičio pavara, dažniausiai naudojama pramonėje, tokioje kaip siurbliai, vėdinimo sistemos, liftai, staklių pavaros ir kt. Tai iš esmės energiją taupanti sistema. Todėl pirmasis reikalavimas yra generuoti sinusinę bangą skirtingais dažniais VFD.

Kokia yra VFD pritaikyta technologija?

Tai sistema, suteikianti kintamosios srovės išėjimą kintančiu dažniu, kad valdytų variklio greitį pagal poreikius. Vienfaziai kintamo dažnio keitikliai yra dažnesni, nes dauguma prietaisų dirba vienfaziu kintamosios srovės maitinimo šaltiniu. Jį sudaro visos bangos tilto lygintuvas, skirtas 230/110 voltų kintamajai srovei paversti maždaug 300/150 voltų nuolatine srove. Tilto lygintuvo išėjimo nuolatinė srovė išlyginama didelės vertės išlyginamuoju kondensatoriumi, kad būtų pašalinti kintamosios srovės bangelės. Ši pastovi įtampa nuolat tiekiama į dažnio generavimo grandinę, sudarytą iš MOSFET (metalo oksido lauko tranzistoriaus) / IGBT (izoliuoto vartų bipolinio tranzistoriaus) tranzistorių. Ši MOSFET / IGBT grandinė priima nuolatinę srovę ir paverčia ją kintamu dažniu kintama, kad valdytų prietaiso greitį.

Dažnio pokytį galima pasiekti naudojant elektronines grandines arba mikrovaldiklį. Ši grandinė keičia įtampos (PWM) dažnį, taikomą MOSFET / IGBT grandinės vartų pavarai. Taigi išėjime atsiranda įvairaus dažnio kintamosios srovės įtampa. Mikrovaldiklį galima užprogramuoti taip, kad jis pakeistų išvesties dažnį pagal poreikius.

VFD sistema:

Kintamo dažnio įrenginį sudaro trys dalys, pavyzdžiui, kintamosios srovės variklis, valdiklis ir valdymo sąsaja.

VFD naudojamas kintamosios srovės variklis paprastai yra trifazis asinchroninis variklis, nors ir vienfazis variklis yra naudojamas kai kuriose sistemose. Paprastai naudojami varikliai, suprojektuoti veikti fiksuoto greičio režimu, tačiau kai kurie variklių dizainai užtikrina geresnį VFD veikimą nei standartinis.

Valdiklio dalis yra tvirta elektroninio maitinimo keitiklio grandinė, skirta kintamajai srovei paversti nuolatine, o paskui - beveik sinusine banga. Pirmoji dalis yra kintamosios ir nuolatinės srovės keitiklio dalis, turinti visos bangos lygintuvo tiltą, paprastai trijų fazių / vienos fazės visos bangos tiltą. Tada šis nuolatinės srovės tarpininkas, naudojant keitiklio perjungimo grandinę, paverčiamas beveik sinusine banga AC. Čia MOSFET / IGBT tranzistoriai naudojami invertuojant nuolatinę įtampą į kintamąja srove.

Inverterio sekcija konvertuoja nuolatinę srovę į tris kintamosios srovės kanalus, kad būtų galima valdyti trifazį variklį. Valdiklio skyrius taip pat gali būti suprojektuotas taip, kad užtikrintų didesnį galios koeficientą, mažiau harmoninių iškraipymų ir mažą jautrumą įvesties kintamosios srovės pereinamiesiems procesams.

Voltų / Hz valdymas:

Valdiklio grandinė reguliuoja variklio tiekiamos kintamosios srovės dažnį per voltų per hercą valdymo metodą. Kintamosios srovės varikliui reikalinga kintama įtampa, kai dažnis keičiasi, kad gautų nurodytą sukimo momentą. Pavyzdžiui, jei variklis suprojektuotas veikti 440 voltų įtampa 50Hz dažniu, tada varikliui naudojama kintamoji srovė turi būti sumažinta iki pusės (220 voltų), kai dažnis pasikeičia į pusę (25Hz). Šis reguliavimas pagrįstas voltais / Hz. Minėtu atveju santykis yra 440/50 = 8,8 V / Hz.

Kiti įtampos reguliavimo metodai:

Be voltų / Hz valdymo, pažangesni metodai, tokie kaip tiesioginis sukimo momento valdymas arba DTC, Erdvės vektoriaus impulso pločio moduliacija (SVPWM) ir kt. taip pat naudojami variklio greičiui reguliuoti. Reguliuojant variklio įtampą, galima tiksliai kontroliuoti magnetinį srautą ir sukimo momentą. Taikant PWM metodą, keitiklio jungikliai sukuria beveik sinuso bangą per siaurų impulsų seriją su skirtingomis Pseudo sinusoidės impulsų trukmėmis.

Valdymo sąsaja:

Šis skyrius leidžia vartotojui įjungti / išjungti variklį ir reguliuoti greitį. Kiti patogumai apima variklio atbulinę eigą, perjungimą tarp rankinio ir automatinio greičio valdymo ir kt. Valdymo sąsają sudaro skydelis su ekranu arba indikatoriais ir skaitikliai, rodantys variklio greitį, veikiančią įtampą ir kt. Paprastai pateikiamas klaviatūros jungiklių rinkinys. sistemos valdymui.

Integruotas - „Soft Start“:

Paprastame asinchroniniame variklyje, įjungtame naudojant kintamosios srovės jungiklį, ištraukiama srovė yra daug didesnė už nominalią vertę ir gali padidėti padidėjus apkrovos pagreičiui, kad būtų pasiektas visas variklio greitis.

Kita vertus, VFD valdomame variklyje iš pradžių naudojama žema įtampa žemu dažniu. Šis dažnis ir įtampa didėja valdomu greičiu, kad pagreitėtų apkrova. Tai sukuria beveik didesnį sukimo momentą nei vardinė variklio vertė.

VFD variklio komutacija :

Dažnis ir naudojama įtampa pirmiausia sumažinami iki kontroliuojamo lygio, o po to mažėja tol, kol jie tampa nuliai ir variklis išsijungia.

Taikymo grandinė vienfazio asinchroninio variklio greičiui valdyti

Maitinimo grandinės ir valdymo grandinės atžvilgiu požiūris yra gana lengvas. Įvesties pusėje naudojami įtampos dvigubinimo įtaisai, o išėjimo pusėje - H tiltas arba 2 fazių keitiklis, kaip parodyta 2 paveiksle. Vienas pagrindinių ir pradinių apvijų galas yra prijungtas prie kiekvieno pusės tilto ir kiti galai yra prijungti prie neutralaus kintamosios srovės maitinimo taško.

Valdymo grandinei reikalingi keturi PWM su dviem komplementariomis poromis, tarp kurių tarp papildomų išėjimų yra pakankamai negyvos juostos. PWM negyvosios juostos yra PWM0-PWM1 ir PWM2-PWM3. PIC16F72 neturi aparatinėje įrangoje sukurtų PWM, kad būtų galima išgauti taip, kaip mums reikia. Kalbant apie VF, nuolatinės srovės magistralė sintezuojama keičiant dažnį ir amplitudę. Tai duos dvi sinusines įtampas iš fazės.

Jei pagrindinei apvijai pritaikyta įtampa vėluoja pradinę apviją 90 laipsnių kampu, variklis veikia viena (t. Y. Į priekį) kryptimi. Jei norime pakeisti sukimosi kryptį, tada pagrindinei apvijai pritaikyta įtampa turi paleidimo apviją.

Tikiuosi, kad iš minėto straipsnio turite idėją apie asinchroninio variklio kintamo dažnio pavarą. taigi, jei turite kokių nors klausimų dėl šios koncepcijos ar elektros ir elektroninis projektas palikite komentarų skiltį žemiau.