VFD Schema's uitgelegd: Circuitdiagrammen, typen en een Variable Frequency Drive bouwen

Elke elektronica-enthousiasteling is het term VFD tegengekomen. VFD is de afkorting voor Variable Frequency Drive, ook wel Variable Speed Drives en Inverters genoemd. Het primaire gebruik is om de snelheid van een AC-motor te beheren. Simpel gezegd, zijn het motorcontrollers die de frequentie en spanning die aan de elektrische motor wordt geleverd regelen, gebaseerd op de specifieke vereisten. Over het algemeen zijn de drie hoofdcomponenten van een VFD-schema de gelijkrichter, de DC-link, en een omvormer.

Hier verkennen we het concept van de VFD-brugcircuits, de verschillende secties, typen VFD, en hun voor- en nadelen.

Een kleine Variable Frequency Drive

1. Wat is het VFD-circuit, en hoe werkt het?

Zoals hierboven vermeld, laat de Variable Frequency Drive een AC-motorspecificatie werken bij variabele snelheden. U moet opmerken dat de AC-motor zijn snelheid wisselt door de frequentie van de spanning die hem aandrijft te veranderen. Het impliceert dat wanneer u een spanning van 50Hz aan een AC-motor toepast, de motor op een nominale snelheid werkt. Echter, als de invoerspanning die u gebruikt 50 Hz overschrijdt, draait de motor sneller dan de nominale snelheid. Maar als de spanningsfrequentie die u levert lager is dan 50 Hz, werkt de motor langzamer.

In lijn met het VFD-werkprincipe, wijzigt de elektronische controller de spanningsfrequentie die naar de inductiemotor wordt gestuurd. Met de uitvinding van een geavanceerde microprocessor, werkt de VFD als een veranderlijk apparaat dat de motor snelheid regelt en deze beschermt tegen overstroom tijdens opstart- en afbouwcondities.

Het variable frequency drive circuit garandeert dat overmatige stroom van de motor tijdens het werken, wat helpt de nuttskosten laag te houden. Op dit moment zult u merken dat het VFD-schema een populair type uitgangstransistor is dat gebruikt wordt voor een regelsysteem. Dit elektrische apparaat dat de AC-voedingfrequentie transformeert, het VFD-circuit, bestaat uit drie delen. Deze delen zijn een volledige brug gelijkrichter, DC-link, en een omvormer.

(Het werkingsprincipe van een Variable Frequency Circuit)

Basiscircuit Blokdiagram van een Drie-fase VFD

Drie belangrijke secties vormen het blokdiagram van een VFD. Deze secties omvatten:

• Het vermogensconversiegebied.
• De controle sectie van de microprocessor die verantwoordelijk is voor de controle van de VFD-operaties.
• Het verbruikssectie verandert de AC-spanning naar DC. Ook verandert het de DC terug naar een 3-fase spanning.

(Een Drie-fase Variable Frequency Drive)

Het VFD-circuit bestaat uit drie delen

Gelijkrichter

Het regelt de binnenkomende drie-fase AC-stroom en transformeert deze naar DC. Enige-fase lage-vermogen VFDs bezitten enkele-fase gelijkrichtercircuits met diodes. Nog steeds hebben drie-fase VFDs drie-fase gelijkrichtercircuits met SCR's omdat SCR gunstig is voor hoge positieve spanningen en hoge vermogen toepassingen.

DC tussencircuit / DC filter

Het DC-circuit levert een gladde, verbeterde DC-spanning. Ook is het gelabeld als DC-Link of DC Bus die bestaat uit enkele condensatoren en inductoren. In deze sectie van het VFD astable circuit, worden golffragmenten van de uitgangspinnen in de DC-voorziening geëlimineerd.

Omvormer

Een omvormer helpt bij het aan en uitschakelen van de DC, wat ervoor zorgt dat de motor een pulserende spanning vergelijkbaar met AC verkrijgt. De wisselsnelheid wordt geregeld om de frequentie van de gesimuleerde AC die aan de motor wordt toegepast, te veranderen. Het is vitaal, aangezien de primaire werking van een VFD-circuit afhankelijk is van deze sectie, en VFD gebruikt een volledig gecontroleerd omvormercircuit. Samengevat, met het gecontroleerde omvormercircuit, stelt de golfvorm van de uitgangs AC-voorziening de motor in staat om te werken.

2. Verschillende typen van de VFD

Drie hoofdtypen van VFD zijn VSI, CSI, en PWM.

De VSI

Onder deze drie is de VSI (voltage-source inverter) het meest voorkomende type. De werking van een VSI vereist de conversie van AC-signaal naar DC door een eenvoudige diodbrug en een condensator om energie op te slaan. De omvormer gebruikt dan de opgeslagen energie om de schakelcontrole te geven voor de gewenste uitgang. Ongetwijfeld gaat het gebruik van de VSI gepaard met voor- en nadelen.

(Een drie-fase Voltage Source Inverter Circuit (VSI)

Voordelen

• De productie en installatie van de VSI zijn kosteneffectief.
• Daarnaast gebruikt het meerdere motorbesturingsfaciliteiten die met de enkele VSI-type VFD kunnen verbinden.
• Het bezit een goed snelheidsbereik.
• Het ontwerp is eenvoudig en niet complex.

Nadelen

• De uitgangsfrequentie genereert ruis van verschillende typen.
• Als gevolg van het cogging-effect, ervaart de lastmotor rucken tijdens start- en stop situaties.
• Vanwege een gecontroleerde of verlaagde motortoer, resulterend in een slecht vermogensfactor.

Stroombroeginverter (CSI)

De CSI (current source inverter), in tegenstelling tot de VSI, levert een gladde spanninguitgang over pin3. De CSI-type formatie is afhankelijk van stroom in plaats van spanning. Voorafgaand, in de CSI, kunt u de SCR-brug gebruiken in plaats van de diodbrug gelijkrichter. Als alternatief voor condensatoren, gebruiken we inductoren om de uitgangsenergie te analyseren voor gladde stroomuitgang. Ook is de CSI in staat om vierkante golven van stroom te leveren.

(Current Source Inverter)

Voordelen

• Om te beginnen, het ondersteunt een hogere pk inductiemotor waar VSI niet adequaat is.
• Het heeft een hogere betrouwbaarheid vergeleken met VSI.
• Bovenal, het bezit een uitstekende regeneratieve capaciteit.

Nadelen

• Meestal genereert het een slechte vermogensfactor.
• Ook ervaart het een cogging-effect dat de motoras kan schudden tijdens het draaien.
• Ten slotte, is het niet geschikt voor multi-motor operatie.

Pulsbreedtemodulatie (PWM)

De PWM-type (pulsbreedtemodulatie) is ook een verbeterde versie. Met de PWM-spanningsgecontroleerde circuit, kunnen VFDs een stabiele spanninguitgang geven die gehandhaafd wordt met een frequentieverhouding. De PWM-spanningscontroller circuit gebruikt een extra regelaar om de last's stabiele en juiste basisvoorzieningsspanning en -stroom te leveren.

Voordelen

• Geen verstoppingen of ruck-effect, en biedt een wijd snelheids- en regelaarbereik.
• Ook is er constant vermogen met zeer hoge energie-efficiëntie.
• Het omvat verschillende typen circuitbescherming.

Nadelen

• Er is enige complexiteit betreffende ontwerp en implementatie.
• Het genereert storende ruis in de fase-stuurcircuit.
• Ten slotte, vereist het extra hardware en is een kostbare oplossing.

Hoe een drie-fase VFD-circuit te maken

(Een elektrische motor)

Een typisch Variable Frequency Systeem Diagram.

We hebben het volgende nodig om een drie-fase VFD-circuit te maken:

• PWM-spanningscontroller circuit: De PWM-generatorfase genereert een veranderlijke PWM-uitgang over pin 3 van IC2 als reactie op de spanning toegepast aan pin 5 van dezelfde IC.
• 3-fase H-brug circuit: Een 3-fase signaalgenererende fase past een goed berekend 3-fase signaal toe over de IC's HIN1/2/3 en LIN1/2/3 ingangen.
• 3-fase signaalgenerator circuit: De invoerfrequentie van de drie-fase signalen bepaalt de klokken die in het systeem worden gestuurd. Wat meestal, zou zes keer de beoogde drie-fase signaal moeten zijn. Om het anders te zeggen, als de gewenste drie-fase frequentie 100 Hz is, zou de invoerklok 100 x 6 = 600 Hz moeten zijn.
• Spanning naar frequentie omzetter circuit voor het produceren van V/Hz parameter.

https://youtu.be/TAFDX301Qrk (Een Variable Frequency Drive bouwen)

Conclusie

Kortom, voor de additionele controle van de AC-frequentieomzettercircuit en de werking van de AC-motor bij variabele snelheid, vereisen we de Variable Frequency Drive (VFD). De efficiëntie van de VFD hangt af van zijn type, bereik, en kwaliteit. Daarom moeten ingenieurs zoeken naar en het allerbeste gebruiken voor geweldige resultaten. Heeft u nog vragen over de VFD-circuitconfiguratie? Reageer hieronder of neem contact met ons op.