Sirkuit VFD Drive Frekuensi Variabel Fase Tunggal

Postingan ini membahas rangkaian penggerak frekuensi variabel fase tunggal atau rangkaian VFD untuk mengendalikan kecepatan motor AC tanpa mempengaruhi spesifikasi operasionalnya.

Apa itu PKS

Motor dan beban induktif serupa lainnya secara khusus tidak 'suka' beroperasi dengan frekuensi yang mungkin tidak sesuai dengan spesifikasi pabrikannya, dan cenderung menjadi sangat tidak efisien jika dipaksa dalam kondisi abnormal seperti itu.

Misalnya, motor yang ditentukan untuk beroperasi dengan 60Hz mungkin tidak direkomendasikan untuk bekerja dengan frekuensi 50 Hz atau rentang lainnya.

Melakukan hal tersebut dapat menghasilkan hasil yang tidak diinginkan seperti pemanasan motor, kecepatan yang lebih rendah atau lebih tinggi dari yang dibutuhkan dan konsumsi yang sangat tinggi sehingga hal-hal menjadi sangat tidak efisien dan menurunkan masa pakai perangkat yang terhubung.

Namun mengoperasikan motor di bawah kondisi frekuensi input yang berbeda sering menjadi suatu keharusan dan dalam situasi seperti itu VFD atau rangkaian Drive frekuensi variabel dapat menjadi sangat berguna.

VFD adalah perangkat yang memungkinkan pengguna untuk mengontrol kecepatan motor AC dengan menyesuaikan frekuensi dan tegangan suplai input sesuai spesifikasi motor.

Ini juga berarti bahwa VFD memungkinkan kita untuk mengoperasikan motor AC apa pun melalui pasokan AC jaringan yang tersedia terlepas dari spesifikasi voltase dan frekuensinya, dengan menyesuaikan frekuensi dan voltase VFD yang sesuai sesuai spesifikasi motor.

Ini biasanya dilakukan dengan menggunakan kontrol yang diberikan dalam bentuk kenop variabel yang diskalakan dengan kalibrasi frekuensi yang berbeda.

Membuat PKS di rumah mungkin terdengar menjadi proposisi yang sulit, namun melihat desain yang disarankan di bawah ini menunjukkan bahwa bagaimanapun tidak terlalu sulit untuk membangun perangkat yang sangat berguna ini (yang dirancang oleh saya).

Operasi Sirkuit

Rangkaian ini pada dasarnya dapat dibagi menjadi dua tahap: Tahap driver setengah brige dan tahap generator logika PWM.

Tahap driver setengah jembatan menggunakan IC driver setengah jembatan IR2110 yang sendirian menangani tahap penggerak motor tegangan tinggi yang menggabungkan masing-masing dua mosfet sisi tinggi dan sisi rendah.

IC driver dengan demikian membentuk jantung sirkuit namun hanya membutuhkan beberapa komponen untuk mengimplementasikan fungsi penting ini.

Namun IC di atas akan membutuhkan logika tinggi dan logika rendah pada frekuensi untuk menggerakkan beban yang terhubung pada frekuensi tertentu yang diinginkan.

Sinyal logika input hi dan lo ini menjadi data operasi untuk IC driver dan harus menyertakan sinyal untuk menentukan frekuensi yang ditentukan serta PWM dalam fase dengan listrik AC.

Info di atas dibuat oleh tahap lain yang terdiri dari beberapa IC 555 dan penghitung dekade. IC 4017.

Kedua IC 555 bertanggung jawab untuk menghasilkan PWM gelombang sinus yang dimodifikasi sesuai dengan sampel AC gelombang penuh yang berasal dari output penyearah jembatan yang diturunkan.

IC4017 berfungsi sebagai generator logika keluaran tiang totem yang laju frekuensi bolak-baliknya menjadi parameter penentu frekuensi UTAMA dari rangkaian.

Frekuensi penentu ini diambil dari pin # 3 dari IC1yang juga memberi makan pin pemicu IC2 dan untuk membuat PWM yang dimodifikasi pada pin # 3 dari IC2.

PWM gelombang sinus yang dimodifikasi dipindai pada output dari IC 4017 sebelum memberi makan IR2110 untuk melapiskan 'cetakan' PWM yang dimodifikasi pada output dari driver jembatan setengah dan akhirnya untuk motor yang sedang dioperasikan.

Nilai Cx dan pot 180k harus dipilih atau disetel dengan tepat untuk memberikan frekuensi yang ditentukan dengan benar untuk motor.

Tegangan tinggi pada saluran pembuangan MOSFET sisi tinggi juga harus dihitung dengan tepat dan diturunkan dengan memperbaiki tegangan listrik AC yang tersedia setelah menaikkan atau menurunkannya sesuai spesifikasi motor.

Pengaturan di atas akan menentukan volt yang tepat per Hertz (V / Hz) untuk motor tertentu.

Tegangan suplai untuk kedua tahap dapat dibuat menjadi saluran umum, sama untuk koneksi ground.

TR1 adalah trafo 0-12V / 100mA stepped down yang menyediakan rangkaian dengan tegangan suplai operasi yang diperlukan.

Sirkuit Pengontrol PWM

Anda harus mengintegrasikan output dari IC 4017 dari diagram di atas ke input HIN dan LIN dari diagram berikut, dengan tepat. Juga, hubungkan dioda 1N4148 yang ditunjukkan pada diagram di atas dengan gerbang MOSFET sisi rendah seperti yang ditunjukkan pada diagram di bawah ini.

Pengemudi Motor Full Bridge

Memperbarui:

Desain VFD tunggal sederhana yang dibahas di atas dapat lebih disederhanakan dan ditingkatkan dengan menggunakan IC jembatan penuh osilasi otomatis IRS2453, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Di sini IC 4017 sepenuhnya dihilangkan karena driver ful bridge dilengkapi dengan tahap osilatornya sendiri, dan oleh karena itu tidak diperlukan pemicu eksternal untuk IC ini.

Menjadi desain jembatan penuh, kontrol keluaran ke motor memiliki kisaran penuh dari nol hingga penyesuaian kecepatan maksimum.

Pot pada pin # 5 dari IC 2 dapat digunakan untuk mengontrol kecepatan dan torsi motor melalui metode PWM.

Untuk kontrol kecepatan V / Hz, Rt / Ct yang terkait dengan IRS2453 dan R1 yang terkait dengan IC1 masing-masing dapat diubah (secara manual) untuk mendapatkan hasil yang sesuai.

Lebih Menyederhanakan

Jika Anda merasa bagian jembatan penuh berlebihan, Anda dapat menggantinya dengan rangkaian jembatan penuh berbasis P, N-MOSFET seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Driver frekuensi variabel ini menggunakan konsep yang sama kecuali seksi driver full-bridge yang menggunakan MOSFET saluran-P di sisi atas dan MOSFET saluran-N di sisi bawah.

Meskipun konfigurasi mungkin terlihat tidak efisien karena keterlibatan MOSFET saluran-P (karena peringkat RDSonnya yang tinggi), penggunaan banyak P-MOSFET paralel mungkin terlihat seperti pendekatan yang efektif untuk menyelesaikan masalah RDSon rendah.

Di sini 3 MOSFET digunakan secara paralel untuk perangkat saluran-P untuk memastikan pemanasan perangkat yang diminimalkan, setara dengan perangkat saluran-N.