วงจรควบคุมความเร็วมอเตอร์เหนี่ยวนำ 3 เฟส

ลองใช้เครื่องมือของเราเพื่อกำจัดปัญหา





ในโพสต์นี้เราจะพูดถึงการสร้างวงจรควบคุมความเร็วมอเตอร์เหนี่ยวนำ 3 เฟสแบบง่ายๆซึ่งสามารถใช้กับมอเตอร์เหนี่ยวนำเฟสเดียวหรือตามตัวอักษรสำหรับมอเตอร์ AC ประเภทใดก็ได้

เมื่อมันมาถึง การควบคุมความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำ โดยปกติจะใช้ตัวแปลงเมทริกซ์ซึ่งเกี่ยวข้องกับขั้นตอนที่ซับซ้อนมากมายเช่นตัวกรอง LC อาร์เรย์สวิตช์สองทิศทาง (โดยใช้ IGBT) เป็นต้น



สิ่งเหล่านี้ใช้เพื่อให้ได้สัญญาณ AC แบบสับในที่สุดซึ่งสามารถปรับรอบการทำงานได้โดยใช้วงจรไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ซับซ้อนสุดท้ายให้การควบคุมความเร็วมอเตอร์ที่ต้องการ

อย่างไรก็ตามเราสามารถทดลองและพยายามควบคุมความเร็วมอเตอร์เหนี่ยวนำ 3 เฟสให้สำเร็จโดยใช้แนวคิดที่ง่ายกว่ามากโดยใช้ ICs opto coupler เครื่องตรวจจับการข้ามศูนย์ขั้นสูง triac กำลังและวงจร PWM



ใช้ Zero Crossing Detector Opto Coupler

ต้องขอบคุณชุดออปโตคัปเปลอร์ MOC ซึ่งทำให้วงจรควบคุม triac มีความปลอดภัยและง่ายต่อการกำหนดค่าอย่างยิ่งและช่วยให้สามารถรวม PWM ที่ไม่ยุ่งยากสำหรับการควบคุมที่ต้องการได้

ในโพสต์ก่อนหน้านี้ฉันได้พูดถึงเรื่องง่ายๆ PWM วงจรควบคุมมอเตอร์สตาร์ทอ่อน ซึ่งใช้ MOC3063 IC เพื่อให้การสตาร์ทแบบนุ่มนวลที่มีประสิทธิภาพบนมอเตอร์ที่เชื่อมต่อ

ที่นี่เราใช้วิธีการเดียวกันในการบังคับใช้วงจรควบคุมความเร็วมอเตอร์เหนี่ยวนำ 3 เฟสที่เสนอภาพต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าสามารถทำได้อย่างไร:

ในรูปเราจะเห็นสามขั้นตอนตัวเชื่อมต่อ MOC opto ที่เหมือนกันซึ่งกำหนดค่าไว้ในโหมดควบคุม triac มาตรฐานและด้านอินพุตที่รวมเข้ากับ a วงจร IC 555 PWM อย่างง่าย .

วงจร MOC 3 วงจรได้รับการกำหนดค่าสำหรับจัดการอินพุต AC 3 เฟสและส่งแบบเดียวกันไปยังมอเตอร์เหนี่ยวนำที่ต่ออยู่

อินพุต PWM ที่ด้านควบคุม LED แยกของออปโปกำหนดอัตราส่วนการสับของอินพุต AC 3 เฟสซึ่งกำลังประมวลผลโดย MOC ICS

การใช้ IC 555 PWM Controller (Zero Voltage Switching)

นั่นหมายความว่าโดยการปรับ หม้อ PWM ที่เกี่ยวข้องกับ 555 IC สามารถควบคุมความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เอาต์พุตที่ขา # 3 มาพร้อมกับรอบการทำงานที่แตกต่างกันซึ่งจะเปลี่ยน triacs ของเอาต์พุตตามลำดับส่งผลให้ค่า AC RMS เพิ่มขึ้นหรือลดลงเท่าเดิม

การเพิ่ม RMS ผ่าน PWM ที่กว้างขึ้นทำให้ได้รับความเร็วที่สูงขึ้นบนมอเตอร์ในขณะที่การลด AC RMS ผ่าน PWM ที่แคบลงจะให้ผลในทางตรงกันข้ามนั่นคือทำให้มอเตอร์ทำงานช้าลงตามสัดส่วน

คุณลักษณะข้างต้นมีการใช้งานด้วยความแม่นยำและความปลอดภัยเป็นอย่างมากเนื่องจาก ICs ได้รับการกำหนดให้มีคุณสมบัติที่ซับซ้อนภายในมากมายซึ่งมีไว้สำหรับ ขับรถไตรแอกและโหลดอุปนัยหนัก เช่นมอเตอร์เหนี่ยวนำโซลีนอยด์วาล์วคอนแทครีเลย์โซลิดสเตตเป็นต้น

IC ยังช่วยให้มั่นใจได้ว่าการทำงานที่แยกได้อย่างสมบูรณ์แบบสำหรับเวที DC ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้ทำการปรับเปลี่ยนได้โดยไม่ต้องกลัวไฟฟ้าช็อต

หลักการนี้ยังสามารถใช้ในการควบคุมความเร็วมอเตอร์เฟสเดียวได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้ MOC IC ตัวเดียวแทน 3

การออกแบบเป็นไปตามความเป็นจริง ไดรฟ์ triac ตามสัดส่วนเวลา ทฤษฎี. วงจร IC555 PWM ด้านบนอาจได้รับการปรับให้สร้างรอบการทำงาน 50% ที่ความถี่ที่สูงขึ้นมากในขณะที่วงจร PWM ด้านล่างอาจใช้เพื่อดำเนินการควบคุมความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำผ่านการปรับหม้อที่เกี่ยวข้อง

แนะนำให้ใช้ IC 555 นี้มีความถี่ค่อนข้างต่ำกว่าวงจร IC 555 ตัวบน ซึ่งอาจทำได้โดยการเพิ่มพิน # 6/2 ตัวเก็บประจุเป็นประมาณ 100nF

วงจรควบคุมความเร็วมอเตอร์เหนี่ยวนำโดยใช้ตัวเชื่อมต่อ opto ตัวตรวจจับการข้ามศูนย์

หมายเหตุ: การเพิ่มตัวเหนี่ยวนำที่เหมาะสมในซีรีส์ด้วยสายเฟสสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการควบคุมความเร็วของระบบได้อย่างมาก

เอกสารข้อมูลสำหรับ MOC3061

รูปคลื่นสมมติและการควบคุมเฟสโดยใช้แนวคิดข้างต้น:

วิธีการอธิบายข้างต้นในการควบคุมมอเตอร์เหนี่ยวนำ 3 เฟสนั้นค่อนข้างหยาบเนื่องจากมี ไม่มีการควบคุม V / Hz .

เพียงแค่ใช้การสลับเปิด / ปิดไฟหลักในอัตราที่แตกต่างกันเพื่อสร้างพลังงานเฉลี่ยให้กับมอเตอร์และควบคุมความเร็วโดยการเปลี่ยน AC เฉลี่ยนี้เป็นมอเตอร์

ลองนึกภาพว่าคุณเปิด / ปิดมอเตอร์ด้วยตนเอง 40 ครั้งหรือ 50 ครั้งต่อนาที นั่นจะส่งผลให้มอเตอร์ของคุณทำงานช้าลงจนถึงค่าเฉลี่ยสัมพัทธ์ แต่ก็เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง หลักการข้างต้นทำงานในลักษณะเดียวกัน

แนวทางทางเทคนิคเพิ่มเติมคือการออกแบบวงจรซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าสามารถควบคุมอัตราส่วน V / Hz ได้อย่างเหมาะสมและปรับให้เหมือนกันโดยอัตโนมัติขึ้นอยู่กับความเร็วของสลิปหรือความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า

สำหรับสิ่งนี้โดยทั่วไปเราใช้ขั้นตอนต่อไปนี้:

  1. วงจรขับ H-Bridge หรือ Full Bridge IGBT
  2. เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 3 เฟสสำหรับป้อนวงจรสะพานเต็ม
  3. โปรเซสเซอร์ V / Hz PWM

ใช้วงจรควบคุม IGBT แบบ Full Bridge

หากขั้นตอนการตั้งค่าของการออกแบบตาม Triac ข้างต้นดูน่ากลัวสำหรับคุณคุณสามารถลองใช้การควบคุมความเร็วมอเตอร์เหนี่ยวนำ PWM แบบเต็มสะพานดังต่อไปนี้:

การควบคุมมอเตอร์เหนี่ยวนำ 3 เฟสพร้อมวงจรสะพานเต็ม

วงจรที่แสดงในรูปด้านบนใช้ไดรเวอร์ฟูลบริดจ์ชิปตัวเดียว IC IRS2330 (เวอร์ชันล่าสุดคือ 6EDL04I06NT) ซึ่งมีคุณสมบัติทั้งหมดในตัวเพื่อตอบสนองการทำงานของมอเตอร์ 3 เฟสที่ปลอดภัยและสมบูรณ์แบบ

IC ต้องการเพียงอินพุตลอจิก 3 เฟสที่ซิงโครไนซ์ข้ามพิน HIN / LIN เพื่อสร้างเอาต์พุตการสั่น 3 เฟสที่ต้องการซึ่งในที่สุดก็ใช้สำหรับการใช้งานเครือข่าย IGBT แบบเต็มสะพานและมอเตอร์ 3 เฟสที่เชื่อมต่อ

การควบคุมความเร็วในการฉีด PWM ใช้งานผ่านขั้นตอนไดรเวอร์ NPN / PNP ฮาล์ฟบริดจ์ 3 ขั้นตอนที่แยกกันควบคุมด้วยฟีด SPWM จากเครื่องกำเนิด IC 555 PWM ดังที่เห็นในการออกแบบก่อนหน้าของเรา ในที่สุดระดับ PWM นี้อาจใช้สำหรับควบคุมความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

ก่อนที่เราจะเรียนรู้วิธีการควบคุมความเร็วที่แท้จริงสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำก่อนอื่นเรามาทำความเข้าใจว่าระบบอัตโนมัติเป็นอย่างไร การควบคุม V / Hz สามารถทำได้โดยใช้วงจร IC 555 สองสามตัวดังที่กล่าวไว้ด้านล่าง

วงจรประมวลผล PWM อัตโนมัติ V / Hz (วงปิด)

ในส่วนข้างต้นเราได้เรียนรู้การออกแบบซึ่งจะช่วยให้มอเตอร์เหนี่ยวนำเคลื่อนที่ในอัตราที่กำหนดโดยผู้ผลิต แต่จะไม่ปรับตามอัตราส่วน V / Hz คงที่เว้นแต่ว่าโปรเซสเซอร์ PWM ต่อไปนี้จะรวมเข้ากับ H -Bridge PWM ฟีดอินพุต

วงจรประมวลผล PWM อัตโนมัติ V / Hz โดยใช้ IC 555

วงจรข้างต้นเป็นเรื่องง่าย เครื่องกำเนิด PWM โดยใช้ IC 555 . IC1 สร้างความถี่ PWM ซึ่งแปลงเป็นคลื่นสามเหลี่ยมที่พิน # 6 ของ IC2 ด้วยความช่วยเหลือของ R4 / C3

คลื่นสามเหลี่ยมเหล่านี้ถูกเปรียบเทียบกับการกระเพื่อมของคลื่นไซน์ที่พิน # 5 ของ IC2 ระลอกคลื่นตัวอย่างเหล่านี้ได้มาจากการแก้ไขไฟกระแสสลับ 3 เฟสให้เป็นระลอกกระแสสลับ 12V และป้อนให้กับพิน # 5 ของ IC2 สำหรับการประมวลผลที่จำเป็น

โดยการเปรียบเทียบรูปคลื่นทั้งสองมิติที่เหมาะสม SPWM ถูกสร้างขึ้น ที่พิน # 3 ของ IC2 ซึ่งจะกลายเป็น PWM ขับเคลื่อนสำหรับเครือข่าย H-bridge

วงจร V / Hz ทำงานอย่างไร

เมื่อเปิดสวิตช์ตัวเก็บประจุที่ขา # 5 เริ่มต้นด้วยการแสดงแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ที่พิน # 5 ซึ่งทำให้ค่า SPWM ต่ำสุดเป็น วงจร H-bridge ซึ่งจะช่วยให้มอเตอร์เหนี่ยวนำเริ่มทำงานด้วยการสตาร์ทแบบนุ่มนวลทีละน้อย

เมื่อตัวเก็บประจุนี้ชาร์จศักย์ที่พิน # 5 จะเพิ่มขึ้นซึ่งจะเพิ่ม SPWM ตามสัดส่วนและทำให้มอเตอร์ได้รับความเร็วทีละน้อย

นอกจากนี้เรายังสามารถเห็นวงจรป้อนกลับของเครื่องวัดวามเร็วซึ่งรวมเข้ากับพิน # 5 ของ IC2

นี้ เครื่องวัดวามเร็ว ตรวจสอบความเร็วโรเตอร์หรือความเร็วในการลื่นและสร้างแรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติมที่พิน # 5 ของ IC2

ขณะนี้เมื่อความเร็วของมอเตอร์เพิ่มขึ้นความเร็วในการลื่นจะพยายามซิงโครไนซ์กับความถี่ของสเตเตอร์และในกระบวนการนี้จะเริ่มได้รับความเร็ว

การเพิ่มขึ้นของใบเหนี่ยวนำนี้จะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของเครื่องวัดวามเร็วตามสัดส่วนซึ่งจะทำให้ IC2 เพิ่มขึ้น เอาต์พุต SPWM และสิ่งนี้จะเพิ่มความเร็วของมอเตอร์มากขึ้น

การปรับแต่งข้างต้นพยายามรักษาอัตราส่วน V / Hz ให้อยู่ในระดับที่ค่อนข้างคงที่จนกระทั่งในที่สุดเมื่อ SPWM จาก IC2 ไม่สามารถเพิ่มได้อีก

ณ จุดนี้ความเร็วในการลื่นและความเร็วของสเตเตอร์จะได้รับสถานะคงที่และจะคงไว้จนกว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าหรือความเร็วในการลื่น (เนื่องจากโหลด) จะไม่เปลี่ยนแปลง ในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงวงจรตัวประมวลผล V / Hz จะมีผลอีกครั้งและเริ่มปรับอัตราส่วนเพื่อรักษาการตอบสนองที่เหมาะสมที่สุดของความเร็วมอเตอร์เหนี่ยวนำ

เครื่องวัดวามเร็ว

วงจรเครื่องวัดวามเร็ว ยังสามารถสร้างได้ในราคาถูกโดยใช้วงจรง่ายๆต่อไปนี้และรวมเข้ากับขั้นตอนวงจรที่อธิบายไว้ข้างต้น:

วิธีการใช้งานการควบคุมความเร็ว

ในย่อหน้าข้างต้นเราเข้าใจกระบวนการควบคุมอัตโนมัติที่สามารถทำได้โดยการรวมไฟล์ ข้อเสนอแนะเครื่องวัดวามเร็ว ไปยังวงจรควบคุม SPWM ที่ควบคุมอัตโนมัติ

ตอนนี้เรามาเรียนรู้กันว่าความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำสามารถควบคุมได้อย่างไรโดยการเปลี่ยนความถี่ซึ่งในที่สุดจะบังคับให้ SPWM ลดลงและรักษาอัตราส่วน V / Hz ที่ถูกต้อง

แผนภาพต่อไปนี้อธิบายขั้นตอนการควบคุมความเร็ว:

ที่นี่เราจะเห็นวงจรกำเนิดไฟฟ้า 3 เฟสโดยใช้ IC 4035 ซึ่งความถี่ในการเปลี่ยนเฟสสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนอินพุตนาฬิกาที่ขา # 6

สัญญาณ 3 เฟสถูกนำไปใช้กับประตู IC 4049 เพื่อสร้างฟีด HIN, LIN ที่จำเป็นสำหรับเครือข่ายไดรเวอร์แบบ full -bridge

นี่หมายความว่าการเปลี่ยนความถี่สัญญาณนาฬิกาของ IC 4035 อย่างเหมาะสมทำให้เราสามารถเปลี่ยนความถี่ 3 เฟสของมอเตอร์เหนี่ยวนำได้อย่างมีประสิทธิภาพ

สิ่งนี้ดำเนินการผ่านวงจร IC 555 astable แบบง่ายซึ่งป้อนความถี่ที่ปรับได้ที่พิน # 6 ของ IC 4035 และอนุญาตให้ปรับความถี่ผ่านหม้อ 100K ที่แนบมา ต้องคำนวณตัวเก็บประจุ C เพื่อให้ช่วงความถี่ที่ปรับได้นั้นอยู่ในข้อกำหนดที่ถูกต้องของมอเตอร์เหนี่ยวนำที่เชื่อมต่อ

เมื่อหม้อความถี่แตกต่างกันความถี่ที่มีประสิทธิภาพของมอเตอร์เหนี่ยวนำก็จะเปลี่ยนไปด้วยซึ่งจะเปลี่ยนความเร็วของมอเตอร์ด้วย

ตัวอย่างเช่นเมื่อความถี่ลดลงทำให้ความเร็วของมอเตอร์ลดลงซึ่งจะทำให้เอาต์พุตของเครื่องวัดวามเร็วลดแรงดันไฟฟ้าตามสัดส่วน

การลดลงตามสัดส่วนของเอาต์พุตเครื่องวัดวามเร็วจะบังคับให้ SPWM แคบลงและจะดึงเอาท์พุทแรงดันไฟฟ้าไปยังมอเตอร์ตามสัดส่วน

การดำเนินการนี้จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าอัตราส่วน V / Hz จะยังคงอยู่ในขณะที่ควบคุมความเร็วมอเตอร์เหนี่ยวนำผ่านการควบคุมความถี่

คำเตือน: แนวคิดข้างต้นได้รับการออกแบบโดยใช้สมมติฐานทางทฤษฎีเท่านั้นโปรดดำเนินการด้วยความระมัดระวัง

หากคุณมีข้อสงสัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับการออกแบบตัวควบคุมความเร็วมอเตอร์เหนี่ยวนำ 3 เฟสคุณสามารถโพสต์สิ่งเดียวกันผ่านความคิดเห็นของคุณได้




คู่ของ: วิธีออกแบบวงจรเครื่องสำรองไฟ (UPS) ถัดไป: การเปิด / ปิดโหลดสำรองสองรายการด้วย IC 555