Como fazer um circuito VFD trifásico »WikiUtil

O circuito trifásico do VFD apresentado (desenhado pelo meu) pode ser usado para controlar a velocidade de qualquer motor CA escovado trifásico ou mesmo de um motor CA sem escova. A ideia foi solicitada pelo Sr. Tom

Usando o VFD

O circuito VFD trifásico proposto pode ser aplicado universalmente para a maioria dos motores CA trifásicos, onde a eficiência da regulação não é muito crítica.

Ele pode ser usado especificamente para controlar a velocidade do motor de indução de gaiola de esquilo com um modo de circuito aberto e, possivelmente, também o modo de circuito fechado a ser discutido na parte posterior do artigo.

Módulos necessários para o inversor trifásico

Para projetar o VFD trifásico proposto ou o circuito de acionamento de frequência variável, as seguintes etapas fundamentais do circuito são essencialmente necessárias:

  1. Circuito controlador de tensão PWM
  2. Lado alto / lado baixo circuito do controlador da ponte de 3 fases H
  3. Circuito gerador trifásico
  4. Circuito conversor de tensão em frequência para gerar o parâmetro V / Hz.

Vamos aprender os detalhes operacionais das etapas anteriores com a ajuda da seguinte explicação:

Um circuito controlador de tensão PWM simples pode ser visto no diagrama a seguir:

como fazer um circuito vfd trifasico wikiutil

O controlador PWM

Já incorporei e expliquei a operação do estágio anterior do gerador PWM, que é basicamente projetado para gerar uma saída PWM variável através do pino3 do IC2 em resposta ao potencial aplicado no pino5 do mesmo IC.

O valor padrão de 1K mostrado no diagrama é o botão de controle RMS, que pode ser ajustado adequadamente para adquirir a quantidade proporcional desejada de tensão de saída PWM no pino3 do IC2 para processamento adicional. Isso está configurado para produzir uma saída correspondente que pode ser equivalente à grade RMS de 220V ou 120V AC.

O circuito controlador da ponte H

O diagrama a seguir mostra um circuito controlador trifásico de ponte H de chip único usando o IC IRS2330.

O design parece simples, pois a maioria das complexidades é tratada pelos sofisticados circuitos integrados dos chips.

Um sinal trifásico bem calculado é aplicado através das entradas HIN1 / 2/3 e LIN1 / 2/3 do IC através de um estágio gerador de sinal trifásico.

As saídas do IRS2330 IC podem ser vistas integradas a 6 mosfets ou redes de pontes IGBT, cujos drenos são configurados corretamente com o motor que precisa ser controlado.

As portas mosfet / IGBT do lado inferior são integradas ao pino nº 2 IC2 do estágio do circuito gerador PWM discutido acima para iniciar a injeção de PWM no estágio mosfet da ponte. Por fim, essa regulação ajuda o motor a obter a velocidade desejada de acordo com a configuração (através do valor padrão de 1 k no primeiro diagrama).

Manual trifásico do VFD

No diagrama a seguir, visualizamos o circuito gerador de sinal trifásico necessário.

1590418676 644 como fazer um circuito vfd trifasico wikiutil

Configuração do circuito gerador trifásico

O gerador trifásico é construído em torno de um par de chips CD4035 e CD4009 CMOS que geram sinais trifásicos de tamanho preciso através dos pinos mostrados.

A frequência dos sinais trifásicos depende dos relógios de entrada que devem ser 6 vezes o sinal trifásico previsto. Ou seja, se a frequência trifásica necessária for 50 Hz, o relógio de entrada deverá ser 50 x 6 = 300 Hz.

Isso também implica que os relógios acima podem variar para variar a frequência efetiva do controlador de IC, que por sua vez seria responsável pela variação da frequência de operação do motor.

No entanto, como a alteração de frequência acima precisa ser automática em resposta à tensão variável, um conversor de tensão em frequência se torna essencial. A próxima etapa analisa um circuito conversor de tensão em freqüência simples e preciso para a implementação necessária.

Como criar um relacionamento V / F constante

Geralmente, nos motores de indução, para manter a eficiência ideal da velocidade e do toque do motor, é necessário controlar a velocidade de escorregamento ou a velocidade do rotor, o que, por sua vez, é possível mantendo uma relação V / Hz. constante. Como o fluxo magnético do estator é sempre constante, independentemente da frequência de alimentação de entrada, a velocidade do rotor pode ser facilmente controlada mantendo a relação V / Hz constante.

Em um modo de malha aberta, isso pode ser feito mais ou menos, mantendo as taxas V / Hz padrão e implementando-a manualmente. Por exemplo, no primeiro diagrama, isso pode ser feito ajustando corretamente os R1 e 1K padrão. R1 determina a frequência e 1K ajusta o RMS da saída, portanto, ajustando corretamente os dois parâmetros, podemos exigir manualmente a quantidade necessária V / Hz.

No entanto, para obter um controle relativamente preciso do torque do motor e da velocidade do motor de indução, precisamos implementar uma estratégia de circuito fechado, na qual os dados da velocidade de escorregamento devem ser alimentados no circuito de processamento para o ajuste automático de a relação V / Hz para que esse valor permaneça sempre próximo da constante.

Implementação de feedback em malha fechada

O primeiro diagrama desta página pode ser modificado adequadamente para projetar a regulação V / Hz de malha fechada automática, como mostrado abaixo:

1590376909 235 circuito trifasico do controlador de velocidade do motor de inducao

Na figura acima, o potencial no pino nº 5 do IC2 determina a largura do SPWM que é gerado no pino nº 3 do mesmo IC. Os SPWMs são gerados comparando a amostra de ondulação da grade de 12V no pino 5 com a onda triangular no pino 7 do IC2, e isso é alimentado aos mosfets do lado inferior para controle do motor.

Inicialmente, esse SPWM é definido em um nível definido (usando 1K perset) que ativa as portas IGBT no lado inferior da ponte trifásica para iniciar o movimento do rotor no nível de velocidade nominal especificado.

Assim que o rotor do rotor começa a girar, o tacômetro conectado ao mecanismo do rotor causa uma quantidade adicional de tensão proporcional no pino nº 5 do IC2, fazendo com que os SPWMs se espalhem proporcionalmente e causem mais tensão no o estator do motor enrola. Isso causa um aumento adicional na velocidade do rotor, causando mais tensão no pino IC2 # 5, e continua até que a tensão SPWM equivalente não possa mais aumentar e o tempo do rotor do estator atinja um estado estável.

O procedimento acima continua com o autoajuste durante os períodos de operação do motor.

Como fazer e integrar o tacômetro

No diagrama a seguir, você pode ver um design simples de tacômetro, que pode ser integrado ao mecanismo do rotor, para que a frequência de rotação possa alimentar a base do BC547.

1590376909 355 circuito trifasico do controlador de velocidade do motor de inducao

Aqui, os dados de velocidade do rotor são coletados de um sensor de efeito Hall ou de uma rede IR LED / Sensor e alimentados à base T1.

T1 oscila nessa frequência e ativa o circuito do tacômetro feito configurando corretamente um circuito monoestável IC 555.

A saída do tacômetro acima varia proporcionalmente em resposta à frequência de entrada na base de T1.

À medida que a frequência aumenta, a tensão na extremidade direita da saída D3 também aumenta e vice-versa, e ajuda a manter a relação V / Hz em um nível relativamente constante.

Como controlar a velocidade

A velocidade do motor usando V / F constante pode ser alcançada alterando a entrada de frequência na entrada do relógio IC 4035. Isso pode ser conseguido alimentando uma frequência variável de um circuito estável do IC 555 ou de qualquer circuito estável padrão à entrada do relógio de IC 4035.

Alterar a frequência efetivamente altera a frequência de operação do motor, o que consequentemente reduz a velocidade de deslizamento.

O tacômetro detecta isso e o tacômetro reduz proporcionalmente o potencial no pino nº 5 do IC2, o que reduz proporcionalmente o conteúdo SPWM no motor e, consequentemente, reduz a tensão do motor, garantindo a variação de velocidade. o motor com a relação V / F correta necessária.

Um conversor caseiro de V para F

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Um IC 4060 é usado no circuito conversor de tensão para frequência acima e sua resistência dependente da frequência é influenciada por um conjunto de LEDs / LDRs para as conversões pretendidas.

O conjunto LED / LDR é selado dentro de uma caixa à prova de luz e o LDR é colocado através de um resistor dependente de frequência de 1M do IC.

Como a resposta LDR / LDR é bastante linear, a iluminação variável do LED no LDR gera uma frequência proporcionalmente variável (aumentando ou diminuindo) através do pino3 do IC.

A faixa FSD ou V / Hz do estágio pode ser configurada configurando adequadamente a resistência de 1M ou mesmo o valor de C1.

O LED tem tensão de ramificação e é iluminado pelos PWMs desde o primeiro estágio do circuito PWM. Isso implica que, conforme os PWMs variam, a iluminação do LED também varia, o que por sua vez resultaria em uma frequência proporcionalmente crescente ou decrescente no pino3 do IC 4060 no diagrama acima.

Integrando o conversor com VFD

Agora, essa frequência variável do IC 4060 precisa simplesmente ser integrada à entrada de relógio do gerador trifásico do IC CD4035.

As etapas anteriores formam os principais ingredientes para fazer um circuito VFD trifásico.

Agora, seria importante discutir o barramento CC necessário para fornecer os drivers do motor IGBT e os procedimentos de configuração para todo o projeto.

O barramento CC aplicado nos trilhos da ponte H IGBT pode ser obtido retificando a entrada de rede trifásica disponível usando a seguinte configuração de circuito. Os trilhos de barramento CC IGBT são conectados através dos pontos indicados como “carga”

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Para uma fonte monofásica, a retificação pode ser implementada usando a configuração de rede padrão de 4 diodos.

Como configurar o circuito VFD trifásico proposto

Isso pode ser feito de acordo com as seguintes instruções:

Depois de aplicar a tensão do barramento CC através dos IGBTs (sem o motor conectado), ajuste a predefinição PWM 1k até que a tensão nos trilhos seja igual às especificações de tensão do motor esperadas.

Em seguida, ajuste a predefinição do IC 4060 1M para ajustar qualquer uma das entradas do IRS2330 IC no nível de frequência correto exigido de acordo com as especificações do motor.

Depois de concluir os procedimentos acima, o motor especificado pode conectar e receber diferentes níveis de tensão, parâmetro V / Hz e ser confirmado para operação automática de V / Hz no motor conectado.



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

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