kategoriler: Öne Çıkan Makaleler » Pratik Elektronik
Görüntülenme sayısı: 368329
Makaleye yorum: 5
Amatör frekans dönüştürücülerin şemaları
Üç fazlı bir motora güç vermek için ilk dönüştürücü devrelerinden biri 1999 tarihli 11 numaralı Radio dergisinde yayınlandı. Program geliştiricisi M. Mukhin o zamanlar 10. sınıf öğrencisiydi ve bir radyo çemberiyle uğraşıyordu.
Dönüştürücünün, baskılı devre kartlarını delmek için makinede kullanılan minyatür üç fazlı motor DID-5TA'ya güç sağlaması amaçlanmıştır. Bu motorun çalışma frekansının 400Hz ve besleme voltajının 27V olduğu unutulmamalıdır. Ek olarak, devrenin son derece basitleştirilmesini mümkün kılan motorun orta noktası (sargıları bir “yıldız” ile bağlarken) ortaya çıktı: sadece üç çıkış sinyali aldı ve her faz sadece bir çıkış anahtarı gerektirdi. Jeneratör devresi Şekil 1'de gösterilmiştir.
Diyagramdan da görebileceğiniz gibi, dönüştürücü üç bölümden oluşur: DD1 ... DD3 mikro devrelerinde üç fazlı sıralı puls üreteci-jeneratör, kompozit transistörlerde üç anahtar (VT1 ... VT6) ve elektrik motoru M1'in kendisi.
Şekil 2, jeneratör jeneratörü tarafından üretilen palsların zamanlama diyagramlarını göstermektedir. Ana osilatör DD1 yongasında yapılır. Direnç R2'yi kullanarak, istenen motor devrini ayarlayabilir ve belirli sınırlar içinde değiştirebilirsiniz. Devre hakkında daha ayrıntılı bilgi yukarıdaki kayıtta bulunabilir. Modern terminolojiye göre, bu tür jeneratörlere kontrolör denildiğine dikkat edilmelidir.
Resim 1
Şekil 2. Jeneratör darbelerinin zamanlama diyagramları.
Vitebsk bölgesi Novopolotsk kentinden A. Dubrovsky denetleyicisine dayanmaktadır. 220V AC ile çalışan bir motor için değişken frekanslı bir sürücünün tasarımı geliştirildi. Devre şeması Radio 2001 dergisinde yayınlandı. 4 numara.
Pratikte değişmeyen bu şemada, sadece gözden geçirilmiş kontrolör M. Mukhin şemasına göre kullanılır. DD3.2, DD3.3 ve DD3.4 elemanlarından gelen çıkış sinyalleri, elektrik motorunun bağlı olduğu A1, A2 ve A3 çıkış tuşlarını kontrol etmek için kullanılır. Diyagram A1 tuşunu gösterir, gerisi aynıdır. Cihazın tam bir diyagramı Şekil 3'te gösterilmektedir.
Şekil 3.
Motoru üç fazlı bir invertörün çıkışına bağlama
Motorun çıkış anahtarlarına bağlantısını tanımak için, Şekil 4'te gösterilen basitleştirilmiş bir diyagramı düşünmeye değer.
Resim 4
Şekilde V1 ... V6 tuşları ile kontrol edilen M motoru gösterilmektedir. Mekanik kontaklar şeklinde gösterilen devreyi basitleştirmek için yarı iletken elemanlar. Elektrik motoru, redresörden elde edilen sabit bir voltaj Ud ile beslenir (şekilde gösterilmemiştir). Bu durumda, V1, V3, V5 tuşlarına üst, V2, V4, V6 tuşlarına alt denir.
Üst ve alt anahtarların aynı anda, yani V1 & V6, V3 & V6, V5 & V2 çiftleriyle açılmasının tamamen kabul edilemez olduğu açıktır: bir kısa devre meydana gelecektir. Bu nedenle, böyle bir anahtar şemasının normal çalışması için, alt anahtar açıldığında, üst anahtarın zaten kapatılmış olması zorunludur. Bu amaçla, kontrolörler genellikle "ölü bölge" olarak adlandırılan bir duraklama oluşturur.
Bu duraklamanın büyüklüğü, güç transistörlerinin garantili olarak kapanmasını sağlayacak şekildedir. Bu duraklama yetersizse, üst ve alt tuşları aynı anda kısa bir süre açmak mümkündür. Bu, çıkış transistörlerinin ısınmasına neden olur ve genellikle arızalarına yol açar. Bu duruma akımlar denir.
Şekil 3'te gösterilen devreye geri dönelim. Bu durumda, üst anahtarlar 1VT3 transistörler ve alt 1VT6 olanlardır. Alt tuşların kontrol cihazına ve kendi aralarında galvanik olarak bağlandığını görmek kolaydır.Bu nedenle, DD3.2 elemanının çıkışından 3 dirençler 1R1 ve 1R3 arasındaki kontrol sinyali doğrudan kompozit transistörün 1VT4 ... 1VT5'in tabanına beslenir. Bu kompozit transistör, alt anahtar sürücüsünden başka bir şey değildir. Tam olarak DD3, DD4 elemanlarından da A2 ve A3 kanallarının alt anahtar sürücüsünün kompozit transistörleri kontrol edilir. Her üç kanal da aynı doğrultucu ile çalışır. diyot köprüsünde VD2.
Ortak bir tel ve kontrol cihazı ile galvanik iletişimin üst anahtarları, bu nedenle, sürücüye ek olarak, 1VT1 ... 1VT2 kompozit transistörde, her bir kanala ek bir optokuplör 1U1 takılmak zorunda değildir. Bu devredeki çıkış optokuplör transistörü ayrıca ek bir invertörün işlevini de yerine getirir: DD3.2 elemanının çıkış 3'ü yüksek bir seviye olduğunda, 1VT3 üst anahtarının transistörü açıktır.
Her bir üst anahtar sürücüye güç vermek için ayrı bir doğrultucu 1VD1, 1C1 kullanılır. Her doğrultucu, devrenin bir dezavantajı olarak kabul edilebilecek ayrı bir transformatör sargısı ile çalışır.
Kapasitör 1C2, yaklaşık 100 mikrosaniyelik bir anahtar anahtarlama gecikmesi sağlar, optokuplör 1U1 aynı miktarı verir, böylece yukarıda belirtilen "ölü bölge" yi oluşturur.
Frekans regülasyonu yeterli mi?
Besleme alternatif voltajının frekansında bir azalma ile, motor sargılarının endüktif direnci düşer (sadece endüktif direnç formülünü hatırlayın), bu da sargılardaki akımda bir artışa ve sonuç olarak sargıların aşırı ısınmasına neden olur. Ayrıca, stator manyetik devresi doymuştur. Bu olumsuz sonuçlardan kaçınmak için, frekans azaldığında, motor sargılarındaki voltajın etkin değeri de azaltılmalıdır.
Amatör chastotnik'lerde problemi çözmenin bir yolunun, hareketli teması frekans regülatörünün değişken bir direnci ile mekanik bir bağlantısı olan LATR'nin yardımıyla bu en etkili değeri düzenlemesi önerildi. Bu yöntem makalede “Üç fazlı asenkron motorların hız kontrol cihazının sonlandırılması” S. Kalugin tarafından önerilmiştir. Journal of Radio 2002, No. 3, s.31.
Amatör koşullarda, mekanik montaj karmaşık ve en önemlisi güvenilmez hale geldi. 12 numaralı 2004 tarihli Radyo dergisinde Erivan'dan E. Muradkhanian tarafından bir ototransformer kullanmanın daha basit ve daha güvenilir bir yolu önerilmiştir. Bu cihazın şeması Şekil 5 ve 6'da gösterilmiştir.
220V şebeke gerilimi ototransformatöre T1 ve hareketli temasından doğrultucu köprüye VD1 bir C1, L1, C2 filtresi ile beslenir. Filtre çıkışında, motorun kendisine güç vermek için kullanılan değişken bir sabit voltaj Ureg elde edilir.
Resim 5
Direnç R1 üzerinden Ureg de KR1006VI1 çip üzerinde yapılan ana osilatör DA1'e verilir (ithal versiyon NE555). Bu bağlantının bir sonucu olarak, geleneksel bir kare dalga üreteci bir VCO'ya (voltaj kontrollü jeneratör) dönüşür. Bu nedenle, Ureg voltajındaki bir artışla, DA1 jeneratörünün frekansı da artar, bu da motor devrinde bir artışa yol açar. Ureg voltajında bir azalma ile, ana osilatörün frekansı da orantılı olarak azalır, bu da sargıların aşırı ısınmasını ve stator manyetik devresinin aşırı doygunluğunu önler.
Resim 6
Aynı dergi makalesinde, yazar bir ana transformatörün kullanımından kurtulmanıza izin veren bir ana osilatör çeşidi sunmaktadır. Jeneratör devresi Şekil 7'de gösterilmiştir.
Resim 7
Jeneratör DD3 yongasının ikinci tetiğinde yapılır, şemada DD3.2 olarak adlandırılır. Frekans kondansatör C1 tarafından ayarlanır, frekans bir değişken direnç R2 tarafından kontrol edilir. Frekans kontrolü ile birlikte, jeneratör çıkışındaki darbe süresi de değişir: azalan frekans ile süre azalır, böylece motor sargılarındaki voltaj düşer. Bu kontrol prensibine darbe genişlik modülasyonu (PWM) denir.
Söz konusu amatör devrede, motor gücü küçüktür, motor dikdörtgen darbelerle güçlendirilmiştir, bu nedenle PWM oldukça ilkeldir. Gerçekte endüstriyel frekans dönüştürücüler yüksek güçlü PWM, Şekil 8'de gösterildiği gibi çıkışta neredeyse sinüzoidal voltaj üretmek ve çeşitli yüklerle çalışma gerçekleştirmek için tasarlanmıştır: sabit torkta, sabit güçte ve fan yükünde.
Şekil 8. PWM'li üç fazlı bir invertörün bir fazının çıkış voltajının şekli.
Devrenin güç kısmı
Modern markalı chastotniklerin bir çıktısı var MOSFET veya IGBT Güç Transistörlerifrekans dönüştürücülerde çalışmak için özel olarak tasarlanmıştır. Bazı durumlarda, bu transistörler genellikle tüm yapının performansını artıran modüller halinde birleştirilir. Bu transistörler özel sürücü mikro devreleri kullanılarak kontrol edilir. Bazı modellerde, transistör modüllerine entegre sürücüler mevcuttur.
Şu anda, en yaygın yongalar ve transistörler Uluslararası Doğrultucu'dur. Açıklanan şemada, IR2130 veya IR2132 sürücülerini kullanmak oldukça mümkündür. Böyle bir çip durumunda, aynı anda altı sürücü vardır: üç anahtar için üç, üst anahtar için üç, bu da üç fazlı bir köprü çıkış aşamasının monte edilmesini kolaylaştırır. Ana işleve ek olarak, bu sürücüler birkaç ek sürücü içerir, örneğin aşırı yüklere ve kısa devrelere karşı koruma. Bu sürücüler hakkında daha ayrıntılı bilgi, ilgili yongaların Veri Sayfası teknik açıklamalarında bulunabilir.
Tüm avantajlarla birlikte, bu mikro devrelerin tek dezavantajı yüksek fiyatıdır, bu nedenle tasarımın yazarı farklı, daha basit, daha ucuz ve aynı zamanda uygulanabilir bir şekilde gitti: özel sürücü mikro devreleri, entegre zamanlayıcı çipleri КР1006ВИ1 (NE555) ile değiştirildi.
Tümleşik Zamanlayıcılardaki Çıkış Tuşları
Şekil 6'ya dönersek, devrenin üç fazın her biri için “H” ve “B” olarak gösterilen çıkış sinyallerine sahip olduğunu görebiliriz. Bu sinyallerin varlığı, üst ve alt tuşların ayrı ayrı kontrol edilmesini sağlar. Bu ayırma, Şekil 3'teki şemada gösterildiği gibi, üst ve alt tuşların tuşlar yerine kontrol birimi kullanılarak anahtarlanması arasında bir duraklama oluşturmanıza olanak tanır.
KR1006VI1 (NE555) mikro devreleri kullanan çıkış anahtarlarının yerleşimi Şekil 9'da gösterilmektedir. Doğal olarak, üç fazlı bir dönüştürücü için bu tür anahtarların üç kopyası gerekecektir.
Resim 9
Üst (VT1) ve alt (VT2) tuşlarının sürücüleri olarak, Schmidt tetik şemasına göre dahil edilen KR1006VI1 mikro devreleri kullanılır. Onların yardımıyla, çıkış transistörlerinin yeterince güvenilir ve hızlı bir şekilde kontrol edilmesini mümkün kılan, en az 200 mA'lık bir darbe kapısı akımı elde etmek mümkündür.
Alt anahtarlar DA2'nin yongaları + 12V güç kaynağı ve buna bağlı olarak kontrol ünitesi ile galvanik iletişime sahiptir, bu nedenle bu kaynaktan güç alırlar. Üst anahtarların mikroçipleri, ek doğrultucular ve transformatör üzerindeki ayrı sargılar kullanılarak Şekil 3'te gösterildiği gibi çalıştırılabilir. Ancak bu şemada, anlamı aşağıdaki gibi farklı, "tempolu" bir beslenme yöntemi kullanılır. DA1 mikro devresi, yükü devre boyunca gerçekleşen elektrolitik kapasitör C1'den güç alır: + 12V, VD1, C1, açık bir transistör VT2 (elektrotlar aracılığıyla kaynaktır), “ortak”.
Başka bir deyişle, C1 kondansatörü üzerindeki yük, alt anahtar transistörü açıkken meydana gelir. Şu anda, kapasitör C1'in eksi terminali ortak kabloya neredeyse kısa devre yapar (açık alanın direnci - güçlü alan etkili transistörlerin kaynak bölümü Ohm'in binde biridir!), Bu da şarj etmeyi mümkün kılar.
Transistör VT2 kapalıyken, VD1 diyotu da kapanacak, C1 kapasitörünün şarjı, transistör VT2'nin bir sonraki açıklığına kadar duracaktır.Ancak transistör VT2 kapalıyken DA1 yongasına güç vermek için C1 kapasitörünün şarjı yeterlidir. Doğal olarak, şu anda, üst anahtarın transistörü kapalı durumda. Güç anahtarlarının bu şeması, diğer amatör tasarımlarda değişiklik yapılmadan uygulandığı kadar iyi olduğu ortaya çıktı.
Bu makalede, amatör üç fazlı invertörlerin, her şeyin başladığı küçük ve orta dereceli entegrasyon mikro devreleri üzerindeki en basit şemaları ve devreyi kullanarak içeriden her şeyi bile düşünebileceğiniz tartışılmaktadır. Daha modern tasarımlar yapılır mikrodenetleyiciler kullanarak, çoğunlukla PIC serisiprogramları da Radyo dergilerinde tekrar tekrar yayınlanmıştır.
Şemaya göre mikrodenetleyici kontrol üniteleri, orta derecede entegrasyon mikro devrelerinden daha basittir, gerekli fonksiyonlara sahiptirler. sorunsuz motor çalıştırma, aşırı yüklere, kısa devrelere ve diğerlerine karşı koruma. Bu bloklarda, her şey kontrol programları pahasına veya "bellenim" olarak adlandırılır. Üç fazlı bir invertörün kontrol ünitesi tam olarak bu programlara bağlı olacaktır.
Üç fazlı invertör kontrolörleri için oldukça basit devreler Radio 2008 No. 12 dergisinde yayınlanmaktadır. Makale "Üç fazlı invertör için ana osilatör" olarak adlandırılmaktadır. Makalenin yazarı ayrıca mikrodenetleyiciler ve diğer birçok tasarım hakkında bir dizi makalenin yazarıdır. Makale, PIC12F629 ve PIC16F628 mikrodenetleyicileri üzerinde iki basit devre sunmaktadır.
Her iki şemadaki dönme sıklığı, birçok pratik durumda oldukça yeterli olan tek kutuplu anahtarların yardımıyla kademeli olarak değiştirilir. Ayrıca hazır "bellenimi" indirebileceğiniz bir bağlantı ve dahası, kendi isteğinize bağlı olarak "bellenim" parametrelerini değiştirebileceğiniz özel bir program da vardır. Jeneratör modu "demo" operasyonu da mümkündür. Bu modda, jeneratörün frekansı 32 kat azaltılır, bu da jeneratörlerin çalışmasını gözlemlemek için LED'lerin görsel olarak kullanılmasına izin verir. Ayrıca, güç ünitesini bağlamak için öneriler sağlar.
Ancak, mikrodenetleyici programlamaya katılmak istemiyorsanız, Motorola 3 fazlı motor kontrol sistemleri için tasarlanmış özel bir akıllı denetleyici MC3PHAC yayınladı. Temel olarak, kontrol ve koruma için gerekli tüm fonksiyonları içeren ayarlanabilir üç fazlı bir sürücünün ucuz sistemleri oluşturmak mümkündür. Bu tür mikrodenetleyiciler, çeşitli bulaşık makinelerinde, örneğin bulaşık makinelerinde veya buzdolaplarında giderek daha fazla kullanılmaktadır.
MC3PHAC kontrol cihazı ile komple hazır güç modülleri kullanmak mümkündür, örneğin International Rectifier tarafından geliştirilen IRAMS10UP60A. Modüller altı güç anahtarı ve bir kontrol devresi içerir. Bu öğeler hakkında daha fazla bilgi için İnternet'te bulunması kolay olan Veri Sayfası belgelerine bakın.
Boris Aladyshkin
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: