Circuit VFD de transmissió de freqüència variable monofàsica

El post analitza un circuit de transmissió de freqüència variable monofàsica o un circuit VFD per controlar el motor de CA accelerat sense afectar les seves especificacions operatives.

Què és un VFD

Els motors i altres càrregues inductives similars específicament no 'agraden' de funcionar amb freqüències que no estiguin dins de les seves especificacions de fabricació i tendeixen a ser molt ineficients si es veuen obligats a fer-ho en condicions tan anormals.

Per exemple, un motor especificat per funcionar amb 60Hz pot no ser recomanable per treballar amb freqüències de 50 Hz o altres rangs.

Si ho feu, es poden produir resultats indesitjables, com ara escalfar el motor, inferior o superior a la velocitat requerida i un consum anormalment alt, cosa que fa que les coses siguin molt ineficients i disminueixi la degradació de la vida del dispositiu connectat.

No obstant això, operar motors en diferents condicions de freqüència d'entrada sovint es converteix en una obligació i en aquestes situacions un circuit de transmissió VFD o de freqüència variable pot ser molt útil.

Un VFD és un dispositiu que permet a l'usuari controlar la velocitat d'un motor de CA ajustant la freqüència i el voltatge de l'alimentació d'entrada segons les especificacions del motor.

Això també significa que un VFD ens permet operar qualsevol motor de corrent altern a través de qualsevol subministrament de corrent altern disponible a la xarxa independentment de les seves especificacions de voltatge i freqüència, personalitzant adequadament la freqüència i el voltatge de VFD segons les especificacions del motor.

Normalment, això es fa utilitzant el control donat en forma de pom variable ajustat amb diferents calibracions de freqüència.

Fer un VFD a casa pot semblar una proposta difícil, tot i que fer una ullada al disseny suggerit a continuació demostra que al cap i a la fi no és tan difícil construir aquest dispositiu tan útil (dissenyat per mi).

Funcionament del circuit

El circuit es pot dividir fonamentalment en dues etapes: l’etapa de controlador mig briga i l’etapa del generador lògic PWM.

L'etapa de control de mig pont utilitza el controlador de mig pont IC IR2110, que individualment s'encarrega de l'etapa de conducció del motor d'alta tensió que incorpora dos mosquetes laterals alt i baix respectivament.

L’IC del controlador constitueix, doncs, el cor del circuit, però requereix només uns quants components per implementar aquesta funció crucial.

La CI anterior, però, necessitaria una lògica elevada i una lògica baixa en freqüències per conduir la càrrega connectada a la freqüència específica desitjada.

Aquests senyals lògics d'entrada d'alta i baixa es converteixen en les dades operatives de l'IC del controlador i han d'incloure senyals per determinar la freqüència especificada, així com els PWM en fase amb la xarxa de corrent altern.

La informació anterior es crea en una altra etapa que inclou un parell de 555 IC i un comptador de dècades. IC 4017.

Els dos 555 CI són els responsables de generar els PWM d’ona sinusoïdal modificats corresponents a la mostra de CA d’ona completa derivada d’una sortida de rectificador de pont reduït.

L'IC4017 funciona com un generador lògic de sortida de tòtem, la taxa de freqüència alterna es converteix en el paràmetre principal de freqüència del circuit.

Aquesta freqüència determinant s’arrenca del pin número 3 de l’IC1, que també alimenta el pin de desencadenament de l’IC2 i per crear els PWM modificats al pin número 3 de l’IC2.

Els PWM d'ona sinusoïdal modificats s'escanegen a les sortides de l'IC 4017 abans d'alimentar l'IR2110 per superposar la 'impressió' exacta dels PWM modificats a la sortida del controlador de mig pont i, en última instància, per al motor que s'utilitza.

Cx i els valors de pot de 180k s'han de seleccionar o ajustar adequadament per tal de proporcionar la freqüència especificada correcta per al motor.

L'alta tensió al drenatge del mosfet lateral alt també s'ha de calcular adequadament i derivar-la rectificant la tensió de corrent altern disponible després de pujar-la o baixar-la adequadament segons les especificacions del motor.

Els paràmetres anteriors determinaran els volts correctes per Hz (V / Hz) per al motor en particular.

La tensió d’alimentació de les dues etapes es pot convertir en una línia comuna, igual per a la connexió a terra.

TR1 és un transformador reduït de 0-12V / 100mA que proporciona als circuits les tensions d’alimentació de funcionament necessàries.

El circuit del controlador PWM

Haureu d’integrar adequadament les sortides de l’IC 4017 del diagrama anterior a les entrades HIN i ​​LIN del diagrama següent. A més, connecteu els díodes 1N4148 indicats al diagrama anterior amb les portes MOSFET del costat baix tal com es mostra al diagrama següent.

El controlador de motor Full Bridge

Actualització:

El disseny simple de VFD simple anteriorment comentat es pot simplificar i millorar encara més utilitzant un IC ple de pont oscil·latori auto IRS2453, com es mostra a continuació:

Aquí l’IC 4017 s’elimina completament, ja que el controlador de pont complet està equipat amb el seu propi escenari d’oscil·lador i, per tant, no es requereix cap activador extern per a aquest IC.

Al ser un disseny de pont complet, el control de sortida al motor té un rang complet de regulació de zero a màxima velocitat.

L'olla del pin número 5 de l'IC 2 es pot utilitzar per controlar la velocitat i el parell del motor mitjançant el mètode PWM.

Per al control de velocitat V / Hz, la Rt / Ct associada a l'IRS2453 i R1 associada a IC1 es pot ajustar (manualment) respectivament per obtenir els resultats adequats.

Simplificant encara més

Si trobeu que la secció de pont completa és aclaparadora, podeu substituir-la per un circuit de pont complet basat en P, N-MOSFET, tal com es mostra a continuació. Aquest controlador de freqüència variable utilitza el mateix concepte excepte la secció de controlador de pont complet que empra MOSFET de canal P al costat alt i MOSFET de canal N al costat baix.

Tot i que la configuració pot semblar ineficient a causa de la implicació dels MOSFET de canal P (a causa de la seva alta classificació RDSon), l’ús de molts P-MOSFET paral·lels podria semblar un enfocament eficaç per resoldre el problema de RDSon baix.

Aquí s’utilitzen 3 MOSFET en paral·lel per als dispositius de canal P per garantir un escalfament mínim dels dispositius, al mateix temps que els homòlegs de canal N.