Variable Frequency Drive para sa Induction Motor

Panimula

Ang mga solong-phase induction motor ay malawakang ginagamit sa mga kagamitan sa bahay at pang-industriya. Ang Permanent Split Capacitor (PSC) single-phase induction motor ay ang pinakasimpleng at pinaka-malawak na ginagamit na motor ng ganitong uri.

Sa pamamagitan ng disenyo, ang mga motor ng PSC ay unidirectional, na nangangahulugang idinisenyo ang mga ito upang paikutin sa isang direksyon. Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng alinmang labis na paikot-ikot, at panlabas na mga relay at switch, o sa pamamagitan ng paggamit ng mga mekanismo ng gear, ang direksyon ng pag-ikot ay maaaring mabago. Sa ideyang ito, tatalakayin namin nang detalyado, kung paano makontrol ang bilis ng isang motor na PSC sa parehong direksyon gamit ang isang PIC16F72 microcontroller at power electronics.

Ang PIC16F72 microcontroller ay napili sapagkat ito ay isa sa pinakasimpleng at murang gastos na microcontrollers ng pangkalahatang layunin na mayroon ang Microchip sa kanyang portfolio. Kahit na wala itong mga PWM sa hardware upang humimok ng mga pantulong na output ng PWM na may ipinasok na patay na banda, lahat ng PWM ay nabuo sa firmware gamit ang mga timer at output sa mga pin na pangkalahatang layunin na output.

Ano ang Variable Frequency Drive?

Ang Variable Frequency Drive o VFD ay ang paraan na nagbibigay-daan sa pagkontrol ng bilis ng induction motor sa pamamagitan ng paglalapat ng iba't ibang dalas ng boltahe ng suplay ng AC. Sa pamamagitan ng pagkontrol sa dalas ng output AC, posible na magmaneho ng motor sa iba't ibang mga bilis batay sa mga kinakailangan. Ang mga ito ay madaling iakma ang bilis ng pagmamaneho na higit na ginagamit sa mga pang-industriya na aplikasyon tulad ng mga sapatos na pangbabae, mga sistema ng bentilasyon, mga elevator, drive ng tool ng makina, atbp Ito ay mahalagang isang sistemang nakakatipid ng enerhiya. Samakatuwid ang unang kinakailangan ay upang makabuo ng isang sine alon na may iba't ibang mga frequency para sa VFD.

Ano ang teknolohiya na pinagtibay sa VFD?

Ito ang system na nagbibigay ng output ng AC na may iba't ibang dalas upang makontrol ang bilis ng motor alinsunod sa mga pangangailangan. Ang mga Single Phase Variable Frequency Inverter ay mas karaniwan dahil ang karamihan sa mga aparato ay gumagana sa Single-phase AC supply. Ito ay binubuo ng isang full-wave tulay na tagatama upang i-convert ang 230/110 Volt AC sa humigit-kumulang 300/150 volt DC. Ang output DC mula sa tulay na tagatuwid ay pinadulas ng isang mataas na halaga na pagpapakinis ng kapasitor upang alisin ang mga ripples ng AC. Ang nakapirming boltahe DC na ito ay pagkatapos ay pinakain sa dalas na bumubuo ng circuit na nabuo ng MOSFET (Metal oxide field effect transistor) / IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor) transistors. Ang MOSFET / IGBT circuit na ito ay tumatanggap ng DC at ginawang ito sa AC na may variable frequency upang makontrol ang bilis ng aparato.

Makakamit ang pagbabago ng dalas gamit ang mga electronic circuit o Microcontroller. Ang circuit na ito ay nag-iiba-iba ng dalas ng boltahe (PWM) na inilapat sa drive ng gate ng MOSFET / IGBT circuit. Sa gayon AC boltahe ng iba't ibang dalas ay lilitaw sa output. Maaaring maprograma ang Microcontroller upang mabago ang dalas ng output ayon sa mga pangangailangan.

Ang VFD System:

Ang Variable Frequency Device ay may tatlong bahagi tulad ng isang AC motor, isang Controller, at isang interface ng Pagpapatakbo.

Ang AC motor na ginamit sa VFD sa pangkalahatan ay isang tatlong-phase induction motor kahit na ang solong-phase makina ay ginagamit sa ilang mga system. Ang mga motor na idinisenyo para sa pagpapatakbo ng bilis na bilis ay karaniwang ginagamit, ngunit ang ilang mga disenyo ng motor ay nag-aalok ng mas mahusay na pagganap sa VFD kaysa sa karaniwang disenyo.

Ang bahagi ng Controller ay ang solidong electronic power converter circuit upang i-convert ang AC sa DC at pagkatapos ay sa quasi sine wave AC. Ang unang bahagi ay ang seksyon ng converter ng AC hanggang DC na mayroong isang buong-alon na tulay na tagatama na karaniwang isang tatlong yugto / solong yugto ng buong tulay ng alon. Ang intermediate na DC na ito ay nai-convert sa quasi sine wave AC gamit ang inverter switching circuit. Dito ginagamit ang MOSFET / IGBT transistors para sa pag-invert ng DC sa AC.

Ang seksyon ng inverter ay nagko-convert sa DC sa tatlong mga channel ng AC upang himukin ang three-phase motor. Ang seksyon ng Controller ay maaari ding idisenyo upang mabigyan ang pinabuting factor ng kuryente, hindi gaanong maharmonya pagbaluktot at mababang pagkasensitibo sa pag-input ng mga transient ng AC.

Pagkontrol ng Volts / Hz:

Kinokontrol ng circuit circuit ang dalas ng ibinibigay na AC sa motor sa pamamagitan ng volts per hertz control method. Ang AC motor ay nangangailangan ng variable na inilapat na boltahe kapag nagbago ang dalas upang maibigay ang tinukoy na metalikang kuwintas. Halimbawa, kung ang motor ay idinisenyo upang gumana sa 440 volts sa 50Hz, kung gayon ang AC na inilapat sa motor ay dapat na mabawasan sa kalahati (220 volts) kapag ang dalas ay nagbago sa kalahati (25Hz). Ang regulasyong ito ay batay sa Volts / Hz. Sa kaso sa itaas, ang ratio ay 440/50 = 8.8 V / Hz.

Iba pang mga pamamaraan ng pagkontrol sa boltahe:

Bukod sa pagkontrol ng Volts / Hz, mas advanced na mga pamamaraan tulad ng Direct Torque Control o DTC, Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) , atbp ay ginagamit din upang makontrol ang bilis ng motor. Sa pamamagitan ng pagkontrol sa boltahe sa motor, ang magnetic fluks at metalikang kuwintas ay maaaring kontrolin nang tumpak. Sa pamamaraang PWM, ang mga switch ng inverter ay gumagawa ng isang quasi sine wave sa pamamagitan ng isang serye ng makitid na pulso na may iba't ibang tagal ng pulso na Pseudo sinusoidal.

Operating Interface:

Pinapayagan ng seksyon na ito ang gumagamit na simulan / ihinto ang motor at upang ayusin ang bilis. Ang iba pang mga pasilidad ay kinabibilangan ng pag-reverse ng motor, paglipat sa pagitan ng manu-manong at awtomatikong pagkontrol ng bilis, atbp. Ang operating interface ay binubuo ng isang panel na may display o mga tagapagpahiwatig at metro para sa pagpapakita ng bilis ng motor, inilapat na boltahe, atbp. para sa pagkontrol sa system.

Inbuilt -Soft Start,

Sa isang ordinaryong induction motor, nakabukas gamit ang isang AC switch, ang kasalukuyang iginuhit ay mas mataas kaysa sa na-rate na halaga at maaaring tumaas sa pagtaas ng bilis ng pag-load upang makamit ang buong bilis ng motor.

Sa kabilang banda sa isang motor na kinokontrol ng VFD, sa una ay mababa ang boltahe sa mababang dalas ang inilalapat. Ang dalas at boltahe na ito ay nagdaragdag sa isang kontroladong rate upang mapabilis ang pag-load. Bumubuo ito ng halos higit na metalikang kuwintas kaysa sa na-rate na halaga ng motor.

VFD Motor Commutation :

Ang dalas at inilapat na boltahe ay unang nabawasan sa isang kontroladong antas at pagkatapos ay patuloy na bumababa hanggang sa maging zero at ang motor ay tumigil.

Application Circuit upang makontrol ang bilis ng Single Phase Induction Motor

Ang diskarte ay medyo madali hangga't ang power circuit at control circuit ay nababahala. Sa bahagi ng pag-input, ginagamit ang mga doble ng boltahe at sa gilid ng output isang H-bridge, o 2-phase inverter, ay ginagamit tulad ng ipinakita sa Larawan 2. Ang isang dulo ng pangunahing at simulang paikot-ikot na konektado sa bawat kalahating tulay at ang iba pang mga dulo ay konektado sa walang kinikilingan point ng AC power supply.

Nangangailangan ang control circuit ng apat na PWM na may dalawang pantulong na pares na may sapat na patay na banda sa pagitan ng mga pantulong na output. Ang mga patay na banda ng PWM ay PWM0-PWM1 at PWM2-PWM3. Ang PIC16F72 ay walang mga PWM na dinisenyo sa hardware upang ma-output ang paraang kailangan namin. Tungkol sa VF, ang dc bus ay na-synthesize ng pag-iiba ng dalas at amplitude. Magbibigay ito ng dalawang volt volt sa labas ng phase.

Kung ang boltahe na inilapat sa pangunahing paikot-ikot ay nagsisimula ang paikot-ikot na 90 degree, ang motor ay tumatakbo sa isang direksyon (ibig sabihin, pasulong). Kung nais naming baguhin ang direksyon ng pag-ikot kung gayon ang boltahe na inilapat sa pangunahing paikot-ikot ay upang isagawa ang pagsisimula ng paikot-ikot.

Inaasahan kong mayroon kang isang ideya tungkol sa variable frequency drive para sa induction motor mula sa itaas na artikulo. kaya kung mayroon kang anumang mga query sa konsepto na ito o sa elektrikal at elektronikong proyekto mangyaring iwanan ang seksyon ng mga komento sa ibaba.