Pogon s spremenljivo frekvenco za asinhronski motor

Preizkusite Naš Instrument Za Odpravo Težav





Uvod

Enofazni asinhronski motorji se pogosto uporabljajo v napravah in industrijskih krmilnih napravah. Enofazni asinhronski motor s stalnim split kondenzatorjem (PSC) je najpreprostejši in najpogosteje uporabljen motor te vrste.

Po svoji zasnovi so motorji PSC enosmerni, kar pomeni, da so zasnovani tako, da se vrtijo v eno smer. Z dodajanjem dodatnih navitij ter zunanjih relejev in stikal ali z uporabo zobniških mehanizmov lahko smer vrtenja spremenite. V tej ideji bomo podrobno razpravljali o tem, kako z uporabo mikrokrmilnika PIC16F72 in močnostne elektronike nadzirati hitrost motorja PSC v obe smeri.




Mikrokrmilnik PIC16F72 je bil izbran, ker je eden najpreprostejših in najcenejših splošnih mikrokrmilnikov, ki jih ima Microchip v svojem portfelju. Čeprav v strojni opremi nima PWM-jev za pogon komplementarnih izhodov PWM z vstavljenim mrtvim pasom, se vsi PWM generirajo v vdelani programski opremi s pomočjo časovnikov in izhoda na splošne izhodne zatiče.

Kaj je pogon s spremenljivo frekvenco?

Variable Frequency Drive ali VFD je način, ki omogoča nadzor hitrosti asinhronega motorja z uporabo različnih frekvenc izmenične napajalne napetosti. Z uravnavanjem izhodne izmenične frekvence je mogoče motor poganjati z različnimi hitrostmi glede na zahteve. Gre za pogon z nastavljivo hitrostjo, ki se v veliki meri uporablja v industrijskih aplikacijah, kot so črpalke, prezračevalni sistemi, dvigala, pogoni obdelovalnih strojev itd. V bistvu gre za varčni sistem. Zato je prva zahteva ustvariti sinusni val z različnimi frekvencami za VFD.



Kakšna tehnologija je sprejeta v VFD?

Sistem daje izmenični izhod z različno frekvenco za nadzor hitrosti motorja glede na potrebe. Enofazni frekvenčni pretvorniki so pogostejši, saj večina naprav deluje v enofaznem napajalniku. Sestavljen je iz polnovalnega mostovnega usmernika za pretvorbo 230/110 V AC v približno 300/150 V DC. Izhodni enosmerni tok iz mostnega usmernika gladi visokokakovostni gladilni kondenzator, da odstrani valove izmeničnega toka. Ta enosmerna napetost se nato napaja v vezje za generiranje frekvence, sestavljeno iz tranzistorja z efektom polja MOSFET (poljski učinek kovinskega oksida) / IGBT (bipolarni tranzistor z izoliranimi vrati). To vezje MOSFET / IGBT sprejme enosmerni tok in ga pretvori v izmenični tok s spremenljivo frekvenco za nadzor hitrosti naprave.

Spremembo frekvence je mogoče doseči z uporabo elektronskih vezij ali mikrokrmilnika. To vezje spreminja frekvenco napetosti (PWM), ki se uporablja za pogon vrat vezja MOSFET / IGBT. Tako se na izhodu pojavi izmenična napetost z različno frekvenco. Mikrokrmilnik je mogoče programirati za spreminjanje frekvence izhoda glede na potrebe.


Sistem VFD:

Naprava s spremenljivo frekvenco ima tri dele, kot so izmenični motor, krmilnik in operacijski vmesnik.

AC motor, ki se uporablja v VFD, je običajno trifazni asinhronski motor, čeprav enofazni motor se uporablja v nekaterih sistemih. Običajno se uporabljajo motorji, zasnovani za delovanje s fiksno hitrostjo, vendar nekateri modeli motorjev ponujajo boljše delovanje v VFD kot standardni dizajn.

Del krmilnika je trdno vezje elektronskega pretvornika moči za pretvorbo izmeničnega toka v enosmerni tok in nato v izmenični val kvazi sinusnega vala. Prvi del je odsek pretvornika izmeničnega in enosmernega toka s polnovalnim usmerniškim mostom, ki je običajno trifazni / enofazni polnovalni most. Ta enosmerni vmesnik se nato s pretvorniškim vezjem pretvornika pretvori v izmenični val kvazi-sinusa. Tu se tranzistorji MOSFET / IGBT uporabljajo za pretvorbo enosmernega v izmenični tok.

Odsek pretvornika pretvori enosmerni tok v tri kanale izmeničnega toka za pogon trifaznega motorja. Odsek krmilnika je lahko zasnovan tudi tako, da daje izboljšan faktor moči, manj harmoničnega popačenja in nizko občutljivost na vhodne prehodne tokove.

Nadzor voltov / Hz:

Krmilno vezje regulira frekvenco dobavljenega izmeničnega toka do motorja prek krmilne volte na herc. AC motor potrebuje spremenljivo napetost, kadar se frekvenca spremeni, da doseže določen navor. Na primer, če je motor zasnovan tako, da deluje pri 440 voltov pri 50 Hz, je treba AC, ki deluje na motor, zmanjšati na polovico (220 voltov), ​​ko se frekvenca spremeni na polovico (25 Hz). Ta uredba temelji na voltih / Hz. V zgornjem primeru je razmerje 440/50 = 8,8 V / Hz.

Spremenljiva frekvencaDruge metode nadzora napetosti:

Poleg nadzora voltov / Hz, naprednejše metode, kot sta neposredni nadzor navora ali DTC, Modulacija impulzne širine vesoljskega vektorja (SVPWM) itd se uporabljajo tudi za nadzor hitrosti motorja. Z uravnavanjem napetosti v motorju je mogoče natančno nadzorovati magnetni tok in navor. Pri PWM metodi pretvorniška stikala proizvajajo kvazi sinusni val skozi vrsto ozkih impulzov s Pseudo sinusno spremenljivim trajanjem impulzov.

Operacijski vmesnik:

Ta razdelek omogoča uporabniku, da vklopi / ustavi motor in prilagodi hitrost. Drugi objekti vključujejo vzvratno vožnjo motorja, preklapljanje med ročnim in samodejnim uravnavanjem hitrosti itd. Operacijski vmesnik je sestavljen iz plošče z zaslonom ali indikatorji in števci za prikaz hitrosti motorja, uporabljene napetosti itd. za nadzor sistema.

Vgrajen -Mehki zagon:

V navadnem asinhronskem motorju, vklopljenem z izmeničnim stikalom, je porabljeni tok veliko višji od nazivne vrednosti in se lahko s povečanim pospeševanjem obremenitve poveča, da doseže polno hitrost motorja.

Po drugi strani pa se v motorju, ki ga krmili VFD, na začetku uporablja nizka napetost pri nizki frekvenci. Ta frekvenca in napetost naraščata z nadzorovano hitrostjo za pospešitev obremenitve. To razvije skoraj več navora kot je nazivna vrednost motorja.

Komunikacija motorja VFD :

Frekvenca in uporabljena napetost se najprej zmanjšata na nadzorovano raven in nato še naprej padata, dokler ne postane nič in se motor izklopi.

Uporabno vezje za nadzor hitrosti enofaznega asinhronskega motorja

Kar zadeva napajalno in krmilno vezje, je pristop razmeroma enostaven. Na vhodni strani se uporabljajo podvojniki napetosti, na izhodni strani pa H-most ali dvofazni pretvornik, kot je prikazano na sliki 2. En konec glavnega in zagonskega navitja je povezan z vsakim polovičnim mostom in drugi konci so priključeni na nevtralno točko napajalnika.

Krmilno vezje zahteva štiri PWM-je z dvema komplementarnima paroma z zadostnim mrtvim pasom med komplementarnimi izhodi. PWM mrtve pasove so PWM0-PWM1 in PWM2-PWM3. PIC16F72 nima PWM-jev, zasnovanih v strojni opremi, da oddajajo tako, kot potrebujemo. Glede VF se enosmerno vodilo sintetizira s spreminjanjem frekvence in amplitude. To bo dalo dve sinusni napetosti iz faze.

Če napetost na glavnem navitju zaostaja za začetnim navitjem za 90 stopinj, motor teče v eno (tj. Naprej) smer. Če želimo spremeniti smer vrtenja, je napetost, ki deluje na glavno navitje, voditi začetno navitje.

Upam, da imate idejo o spremenljivo frekvenčnem pogonu za asinhronski motor iz zgornjega članka. torej, če imate kakršna koli vprašanja glede tega koncepta ali električnega in elektronski projekt prosimo, pustite spodnji odsek za komentarje.

Pogon PSC z mostom H