VFD-schema:VFD-circuitdiagrammen, typen en hoe er een te bouwen

Elke elektronische liefhebber is de term VFD wel eens tegengekomen. VFD is de afkorting voor Variable Frequency Drive, ook wel Variable Speed ​​Drives and Inverters genoemd. Het primaire gebruik is om de snelheid van een AC-motor te regelen. Simpel gezegd, het zijn motorcontrollers die de frequentie en spanning regelen die aan de elektromotor worden geleverd, op basis van zijn specifieke vereisten. Over het algemeen zijn de drie belangrijkste componenten van een VFD-schema de gelijkrichter, de DC-link en een omvormer.

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

Een kleine aandrijving met variabele frequentie

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

Zoals hierboven vermeld, zorgt de aandrijving met variabele frequentie ervoor dat een AC-motorspecificatie bij variabele snelheden werkt. Houd er rekening mee dat de AC-motor zijn snelheid afwisselt door de spanningsfrequentie te wijzigen die wordt gebruikt om hem te laten werken. Dit houdt in dat wanneer u een spanning van 50 Hz op een AC-motor toepast, de motor met een nominaal toerental werkt. Als de ingangsspanning die u gebruikt echter hoger is dan 50 Hz, loopt de motor sneller dan het nominale toerental. Maar als de door u geleverde spanningsfrequentie lager is dan 50 Hz, werkt de motor langzaam.

In overeenstemming met het VFD-werkprincipe, verandert 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 snelheid van de motor regelt en beschermt tegen overstroom tijdens op- en afwerkomstandigheden.

Het aandrijfcircuit met variabele frequentie garandeert dat er een te hoge stroom van de motor komt tijdens het gebruik, wat helpt om de energiekosten laag te houden. Op dit moment zult u merken dat het VFD-schema is een populair type uitgangstransistor dat wordt gebruikt voor een besturingssysteem. Dit elektrische apparaat dat de frequentie van de AC-voeding transformeert, het VFD-circuit, bestaat uit drie delen. Deze onderdelen zijn een dubbelfasige bruggelijkrichter, DC-link en een omvormer.

(Het werkingsprincipe van een circuit met variabele frequentie)

Basiscircuitblokschema van een driefasige VFD

Drie belangrijke secties vormen het blokschema van een VFD. Deze secties omvatten

• Het gebied voor stroomconversie.
• Het besturingsgedeelte van de microprocessor is verantwoordelijk voor de besturing van de VFD-bewerkingen.
• Het gedeelte over stroomverbruik verandert de wisselspanning in gelijkstroom. Verandert ook de gelijkstroom terug naar een driefasige spanning.

(Een driefasige aandrijving met variabele frequentie)

Het VFD-circuit bestaat uit drie delen

Gelijkrichter

Het regelt de binnenkomende driefasige wisselstroom en zet deze om in gelijkstroom. Enkelfasige VFD's met laag vermogen hebben enkelfasige gelijkrichtercircuits die gebruik maken van diodes. Toch hebben driefasige VFD's driefasige gelijkrichtercircuits die SCR's gebruiken, omdat SCR gunstig is voor hoge positieve spanningen en toepassingen met hoog vermogen.

DC-tussenkring/DC-filter

Het DC-circuit levert een soepele, verbeterde DC-spanning. Het wordt ook aangeduid als een DC-Link of DC-bus die enkele condensatoren en inductoren bevat. In dit gedeelte van het astabiele VFD-circuit worden rimpelsegmenten van de uitgangspinnen in de DC-voeding geëlimineerd.

Omvormer

Een omvormer helpt bij het in- en uitschakelen van de DC, waardoor de motor een pulserende spanning krijgt die vergelijkbaar is met AC. De afwisselingssnelheid wordt geregeld om de frequentie van de gesimuleerde wisselstroom die op de motor wordt toegepast te wijzigen. Dit is van vitaal belang, aangezien de primaire werking van een VFD-circuit afhankelijk is van deze sectie, en VFD een volledig gecontroleerd invertercircuit gebruikt. Samenvattend, met het gecontroleerde invertercircuit, zorgt de golfvorm van de AC-uitgangsvoeding ervoor dat de motor kan werken.

2. Verschillende soorten VFD

Drie hoofdtypen VFD zijn VSI , CSI, en PWM.

De VSI

Van deze drie is de VSI (voltage-source inverter) het meest voorkomende type. De werking van een VSI vereist de omzetting van een AC-signaal in DC door een eenvoudige diodebrug en een condensator om energie te reserveren. De omvormer gebruikt dan het gereserveerde vermogen om de besturing te schakelen om de gewenste output te geven. Het gebruik van de VSI brengt ongetwijfeld voor- en nadelen met zich mee.

(Een driefasig spanningsbronomvormercircuit (VSI)

Voordelen

• De productie en installatie van de VSI zijn kosteneffectief.
• Bovendien maakt het gebruik van meerdere motorbesturingsfaciliteiten die kunnen worden aangesloten op de enkele VSI-type VFD.
• Het heeft een goed snelheidsbereik.
• Het ontwerp is eenvoudig en niet ingewikkeld.

Nadelen

• De uitgangsfrequentie genereert verschillende soorten geluiden.
• Als gevolg van het cogging-effect schokt het gezicht van de belastingsmotor tijdens start- en stopsituaties.
• Vanwege een gecontroleerde of verlaagde motorsnelheid, resulterend in een slechte arbeidsfactor.

Current source inverter (CSI)

De CSI (current source inverter), in tegenstelling tot de VSI, zorgt voor een gelijkmatige uitgangsspanning over pin3. De formatie van het CSI-type is afhankelijk van stroom in plaats van spanning. Voorafgaand aan de CSI kunt u de SCR-brug gebruiken in plaats van de diodebruggelijkrichter. Als alternatief voor condensatoren gebruiken we inductoren om de uitgangsenergie te analyseren voor een soepele stroomuitgang. De CSI is ook in staat om blokgolven van stroom te leveren.

(Huidige bronomvormer)

Voordelen

• Om te beginnen ondersteunt het een inductiemotor met hoger vermogen waar VSI niet voldoende is.
• Het heeft een hogere betrouwbaarheid in vergelijking met VSI.
• Bovenal bezit het een uitstekend regeneratievermogen.

Nadelen

• Meestal genereert het een slechte arbeidsfactor.
• Het ervaart ook een cogging-effect dat de motoras kan schudden tijdens het draaien.
• Ten slotte is het niet geschikt voor gebruik met meerdere motoren.

Pulsbreedtemodulatie (PWM)

Het PWM-type (pulsbreedtemodulatie) is ook een verbeterde versie. Met het PWM-spanningsgestuurde circuit kunnen de VFD's een stabiele uitgangsspanning leveren die wordt gehandhaafd met een frequentieverhouding. Het PWM-spanningsregelaarcircuit gebruikt een extra regelaar om de stabiele en juiste basisvoedingsspanning en -stroom van de belasting te leveren.

Voordelen

• Geen verstopping of schokkend effect, en biedt een breed snelheids- en bedieningsknopbereik.
• Ook is er constant vermogen met een zeer hoge energie-efficiëntie.
• Het omvat verschillende soorten circuitbeveiliging.

Nadelen

• Er is enige complexiteit met betrekking tot ontwerp en implementatie.
• Het genereert storende ruis in het fasestuurcircuit.
• Ten slotte vereist het extra hardware en is het een kostbare oplossing.

Hoe maak je een driefasig VFD-circuit

(Een elektromotor)

Een typisch systeemdiagram met variabele frequentie.

We hebben het volgende nodig om een ​​driefasig VFD-circuit te maken:

• PWM-spanningsregelaarcircuit: De PWM-generatortrap genereert een veranderende PWM-uitgang over pin 3 van IC2 als reactie op de spanning die wordt toegepast op pin 5 van hetzelfde IC.
• 3 fase H-brug circuit: Een driefasige signaalgenererende fase past een goed berekend driefasig signaal toe over de HIN1/2/3- en LIN1/2/3-ingangen van de IC.
• 3-fasen signaalgeneratorcircuit: De ingangsfrequentie van de driefasige signalen bepaalt de klokken die naar het systeem worden gestuurd. Wat normaal gesproken zes keer het beoogde driefasige signaal zou moeten zijn. Anders gezegd, als de gewenste driefasige frequentie 100 Hz is, moet de ingangsklok 100 x 6 =600 Hz zijn.
• Spanning naar frequentieomvormercircuit voor het produceren van een V/Hz-parameter.

https://youtu.be/TAFDX301Qrk (Een aandrijving met variabele frequentie bouwen)

Conclusie

Al met al hebben we voor de extra besturing van het AC-frequentieomvormercircuit en de werking van de AC-motor bij variabele snelheid de Variable Frequency Drive (VFD) nodig. De efficiëntie van de VFD hangt uitsluitend af van het type, bereik en kwaliteit. Daarom moeten ingenieurs het allerbeste zoeken en gebruiken voor geweldige resultaten. Heeft u nog vragen over de configuratie van het VFD-circuit? Reageer hieronder of neem contact met ons op.