Variabele frequentieaandrijving voor inductiemotor

Probeer Ons Instrument Voor Het Oplossen Van Problemen





Invoering

Eenfasige inductiemotoren worden veel gebruikt in apparaten en industriële besturingen. De eenfasige inductiemotor met permanente splitcondensator (PSC) is de eenvoudigste en meest gebruikte motor van dit type.

Door hun ontwerp zijn PSC-motoren unidirectioneel, wat betekent dat ze zijn ontworpen om in één richting te draaien. Door extra wikkelingen en externe relais en schakelaars toe te voegen, of door tandwielmechanismen te gebruiken, kan de draairichting worden gewijzigd. In dit idee zullen we in detail bespreken hoe de snelheid van een PSC-motor in beide richtingen kan worden geregeld met behulp van een PIC16F72-microcontroller en vermogenselektronica.




Er werd gekozen voor de PIC16F72-microcontroller omdat dit een van de eenvoudigste en goedkoopste microcontrollers voor algemeen gebruik is die Microchip in zijn portfolio heeft. Hoewel het niet beschikt over de PWM's in hardware om complementaire PWM-uitgangen aan te sturen met een dode band ingevoegd, worden alle PWM's gegenereerd in firmware met behulp van timers en uitgevoerd naar algemene uitgangspennen.

Wat is variabele frequentieaandrijving?

Variabele frequentieaandrijving of VFD is de manier waarop de snelheid van de inductiemotor kan worden geregeld door een variërende frequentie van de AC-voedingsspanning toe te passen. Door de AC-uitgangsfrequentie te regelen, is het mogelijk om de motor met verschillende snelheden aan te drijven op basis van de vereisten. Dit zijn frequentieregelaars die voornamelijk worden gebruikt in industriële toepassingen zoals pompen, ventilatiesystemen, liften, aandrijvingen voor werktuigmachines, enz. Het is in wezen een energiebesparend systeem. Daarom is de eerste vereiste om een ​​sinusgolf met verschillende frequenties voor VFD te genereren.



Wat is de technologie die wordt gebruikt in VFD?

Het is het systeem dat AC-output met variërende frequentie geeft om de snelheid van de motor te regelen volgens de behoeften. Eenfasige variabele frequentie-omvormers komen vaker voor, aangezien de meeste apparaten werken op een enkelfasige wisselstroomvoeding. Het bestaat uit een dubbelfasige bruggelijkrichter om 230/110 Volt wisselstroom om te zetten naar ongeveer 300/150 volt gelijkstroom. De output DC van de bruggelijkrichter wordt afgevlakt door een hoogwaardige afvlakcondensator om de rimpelingen van AC te verwijderen. Deze gelijkstroom met vaste spanning wordt vervolgens toegevoerd aan het frequentie-opwekkingscircuit dat is gevormd uit MOSFET- (metaaloxide veldeffecttransistor) / IGBT (geïsoleerde poort bipolaire transistor) transistors. Dit MOSFET / IGBT-circuit ontvangt de gelijkstroom en zet deze om in wisselstroom met variabele frequentie om de snelheid van het apparaat te regelen.

De frequentiewijziging kan worden bereikt met behulp van elektronische schakelingen of Microcontroller. Dit circuit varieert de frequentie van de spanning (PWM) die wordt toegepast op de poortaandrijving van het MOSFET / IGBT-circuit. Er verschijnt dus wisselspanning met verschillende frequentie aan de uitgang. De Microcontroller kan worden geprogrammeerd om de frequentie van de output naar behoefte te wijzigen.


Het VFD-systeem:

Het apparaat met variabele frequentie heeft drie onderdelen, zoals een AC-motor, een controller en een bedieningsinterface.

De AC-motor die in VFD wordt gebruikt, is over het algemeen een driefasige inductiemotor, ook al is deze eenfasig motor wordt in sommige systemen gebruikt. Over het algemeen worden motoren gebruikt die zijn ontworpen voor bedrijf met een vast toerental, maar sommige motorontwerpen bieden betere prestaties in VFD dan het standaardontwerp.

Het controllerdeel is het solide elektronische stroomomzettingscircuit om wisselstroom naar gelijkstroom en vervolgens naar quasi-sinusgolf wisselstroom om te zetten. Het eerste deel is het AC naar DC-omzettergedeelte met een dubbelfasige gelijkrichterbrug, meestal een driefasige / enkelfasige dubbelfasige brug. Deze tussenliggende gelijkstroom wordt vervolgens omgezet in een quasi-sinusvormige wisselstroom met behulp van het inverter-schakelcircuit. Hier worden MOSFET / IGBT-transistors gebruikt voor het inverteren van DC naar AC.

Het omvormergedeelte converteert DC naar drie AC-kanalen om de driefasemotor aan te drijven. De controller-sectie kan ook worden ontworpen om een ​​verbeterde arbeidsfactor, minder harmonische vervorming en een lage gevoeligheid voor AC-ingangstransiënten te geven.

Volt / Hz sturing:

Het controllercircuit regelt de frequentie van de geleverde wisselstroom naar de motor via de volt per hertz-regelmethode. AC-motor vereist een variabele toegepaste spanning wanneer de frequentie verandert om het gespecificeerde koppel te geven. Als de motor bijvoorbeeld is ontworpen om te werken in 440 volt bij 50 Hz, moet de AC die op de motor wordt toegepast, worden teruggebracht tot de helft (220 volt) wanneer de frequentie verandert naar de helft (25 Hz). Deze regeling is gebaseerd op de Volt / Hz. In het bovenstaande geval is de verhouding 440/50 = 8,8 V / Hz.

Variabele frequentieAndere methoden voor spanningsregeling:

Naast volt / Hz-regeling, meer geavanceerde methoden zoals directe koppelregeling of DTC, Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) , enz. worden ook gebruikt om de snelheid van de motor te regelen. Door de spanning in de motor te regelen, kunnen de magnetische flux en het koppel nauwkeurig worden geregeld. In de PWM-methode produceren de inverterschakelaars een quasi-sinusgolf door een reeks smalle pulsen met pseudo-sinusvormige variërende pulsduur.

Operationele interface:

In dit gedeelte kan de gebruiker de motor starten / stoppen en de snelheid aanpassen. Andere faciliteiten zijn onder meer het omkeren van de motor, schakelen tussen handmatige en automatische snelheidsregeling, enz. De bedieningsinterface bestaat uit een paneel met display of indicatoren en meters voor het weergeven van de snelheid van de motor, aangelegde spanning, enz. Over het algemeen wordt een set toetsenbordschakelaars meegeleverd voor het besturen van het systeem.

Ingebouwde zachte start:

In een gewone inductiemotor, ingeschakeld met behulp van een AC-schakelaar, is de opgenomen stroom veel hoger dan de nominale waarde en kan deze toenemen met de toegenomen versnelling van de belasting om het volledige toerental van de motor te bereiken.

Aan de andere kant wordt in een VFD-gestuurde motor aanvankelijk een lage spanning bij een lage frequentie toegepast. Deze frequentie en spanning nemen met een gecontroleerde snelheid toe om de belasting te versnellen. Dit ontwikkelt bijna meer koppel dan de nominale waarde van de motor.

VFD-motorcommutatie

De frequentie en de aangelegde spanning worden eerst verlaagd tot een gecontroleerd niveau en vervolgens verlaagd totdat deze nul wordt en de motor wordt uitgeschakeld.

Applicatiecircuit om de snelheid van eenfasige inductiemotor te regelen

De aanpak is relatief eenvoudig wat het stroomcircuit en het stuurcircuit betreft. Aan de ingangszijde worden spanningsverdubbelaars gebruikt en aan de uitgangszijde wordt een H-brug of 2-fase omvormer gebruikt zoals weergegeven in figuur 2. Een uiteinde van de hoofd- en startwikkeling is verbonden met elke halve brug en de andere uiteinden zijn verbonden met het neutrale punt van de AC-voeding.

Het stuurcircuit vereist vier PWM's met twee complementaire paren met een voldoende dode band tussen de complementaire uitgangen. De dode banden van PWM zijn PWM0-PWM1 en PWM2-PWM3. De PIC16F72 heeft geen PWM's die in de hardware zijn ontworpen om uit te voeren zoals we nodig hebben. Wat VF betreft, wordt de gelijkstroombus gesynthetiseerd door de frequentie en amplitude te variëren. Dit geeft twee sinusspanningen uit fase.

Als de spanning die op de hoofdwikkeling wordt toegepast 90 graden achterblijft bij de startwikkeling, draait de motor in één richting (d.w.z. voorwaarts). Als we de draairichting willen veranderen, is de spanning die op de hoofdwikkeling wordt toegepast om de startwikkeling te geleiden.

Ik hoop dat je uit het bovenstaande artikel een idee hebt gekregen over de frequentieregelaar voor de inductiemotor. dus als u vragen heeft over dit concept of de elektrische en elektronisch project laat de opmerkingen hieronder.

PSC Drive met een H-Bridge