اینورتر سه فاز با لینک DC و روشی برای کنترل آن. مدار کنترل اینورتر ولتاژ سه فاز ساده مدارهای ژنراتور توالی پالس سه فاز

سایت در حالت تست است. بابت هرگونه وقفه یا عدم دقت پوزش می طلبیم.
از شما می خواهیم که با استفاده از فرم بازخورد در مورد نادرستی ها و مشکلات برای ما بنویسید.

ژنراتور اصلی برای اینورتر سه فاز.

برای تامین برق دستگاه های مختلف خانگی و صنعتی به شبکه سه فاز جریان متناوب با فرکانس 200 یا 400 هرتز نیاز است. برای به دست آوردن چنین ولتاژی، در بیشتر موارد، از یک ژنراتور سه فاز الکترومکانیکی مناسب استفاده می شود که روتور آن توسط یک موتور الکتریکی تک فاز که از شبکه 220 ولت تغذیه می شود، به حرکت در می آید.

ژنراتور الکترونیکی پیشنهادی به ما این امکان را می دهد که این مشکل را با کارایی بهتر حل کنیم.

اگر نمودار ولتاژ سه فاز را بررسی کنید، می توانید سه سیگنال سینوسی را ببینید که به میزان 1/3 سیکل به صورت سری جابجا شده اند. اگر فرکانس 200 هرتز در نظر گرفته شود، دوره 5 میلی ثانیه است. بنابراین، 1/3 دوره برابر با 1.666 ... mS است. بنابراین، معلوم می شود که اگر یک ولتاژ تک فاز اولیه 200 هرتز داشته باشیم، آن را از دو خط تاخیری که به صورت سری به هم متصل شده اند، عبور دهیم، که هر کدام تاخیر 1.666.. mS را ایجاد می کنند، یک ولتاژ سه فاز به دست خواهیم آورد. یک فاز ولتاژ اصلی و دو فاز ولتاژ با خروجی خطوط تاخیر مربوطه است.

نمودار شماتیک دستگاهی که بر اساس این اصل عمل می کند در شکل نشان داده شده است. تمام سیگنال های منبع مستطیل شکل هستند، تبدیل آنها به سینوسی در اندوکتانس ترانسفورماتورهای خروجی T1-T3 رخ می دهد.

مولتی ویبراتور روی تراشه D1 پالس های مستطیلی با فرکانس 200 هرتز تولید می کند. این پالس ها به ورودی یک کلید ولتاژ بالا الکترونیکی در ترانزیستورهای VT1 و VT4 وارد می شوند که در خروجی آن سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور T1 روشن می شود. در نتیجه، یک ولتاژ پالسی 300 ولت به سیم پیچ عرضه می شود. EMF خود القایی این پالس ها را به شکلی نزدیک به سینوسی صاف می کند و یک ولتاژ متناوب با فرکانس 200 هرتز روی سیم پیچ ثانویه T1 تشکیل می شود. بنابراین، فاز "A" تشکیل می شود.

برای تشکیل فاز "B"، پالس‌هایی با فرکانس 200 هرتز از خروجی D1 به یک مدار تاخیری با ثابت زمانی برابر با 1.666 میلی‌ثانیه عرضه می‌شوند. از خروجی D1.2، یک ولتاژ پالسی که 1/3 فاز در مقایسه با ولتاژ خروجی D1.3 جابجا شده است، به کلید دوم ترانزیستور VT2 و VT5 که مشابه قبلی عمل می کند، عرضه می شود. در سیم پیچ ثانویه T1 فاز "B" وجود دارد.

سپس، از خروجی عنصر D2.2، ولتاژ پالس، که قبلاً 1/3 فاز جابجا شده است، به خط تاخیر دوم در عناصر D2.3 و D2.4 عرضه می شود، که در آن جابجایی دیگری به اندازه 1/3 فاز رخ می دهد. . پالس های خروجی عنصر D2.4 به سوئیچ سوم ترانزیستورهای VT3 و VT6 وارد می شود که در مدار کلکتور آن سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور T3 روشن است و ولتاژ متناوب فاز سوم در ثانویه آن آزاد می شود. سیم پیچی.

ریز مدارها: D1 - K561LE5، D2 -K561LP2. ریز مدارها ممکن است از سری K176 باشند، اما در این حالت ولتاژ تغذیه باید به 9 ولت (به جای 12 ولت) کاهش یابد. ترانزیستورهای KT604 را می توان با KT940 و ترانزیستورهای KT848 را با KT841 جایگزین کرد. ترانسفورماتورهای T1-T3 ترانسفورماتورهای یکسانی هستند که برای بدست آوردن ولتاژ مورد نیاز هنگامی که ولتاژ 220 ولت به سیم پیچ اولیه آنها اعمال می شود، طراحی شده اند. به عنوان مثال، اگر نیاز به ولتاژ سه فاز 36 ولت دارید، باید ترانسفورماتورهای 220 ولت / 36 ولت را برای برق مورد نیاز بگیرید. برای تغذیه ریز مدارها استفاده می شود

منبع ولتاژ تثبیت شده ثابت 12 ولت. ولتاژ +300 ولت با اصلاح ولتاژ شبکه 220 ولت با استفاده از یک پل دیودی به دست می آید، به عنوان مثال در دیودهای D242 یا سایر دیودهای قدرتمند با ولتاژ حداقل 300 ولت. صاف کردن ریپل با یک خازن 100 µF/360 ولت (مانند منبع تغذیه تلویزیون USCT) انجام می شود. این ولتاژ ثابت به نقطه "+300V" اعمال می شود.همچنین می توانید ولتاژ کمتری اعمال کنید و ولتاژهای خروجی نیز بر این اساس تغییر خواهند کرد.

در طول فرآیند راه اندازی، باید مقاومت R1 را انتخاب کنید، از فرکانس متر برای تنظیم فرکانس در پایه 10 D1 برابر با 200 هرتز استفاده کنید و سپس R2 و R3 را انتخاب کنید، از فاز متر برای تنظیم شیفت فاز روی 120 درجه استفاده کنید.

اگر یک ولتاژ سه فاز با فرکانس 400 هرتز مورد نیاز باشد، مقادیر عناصر به موارد زیر تغییر می کند: R1 = 178 کوهم، R2 = 60 کوهم، R3 = 60 کوم. تمام قطعات، به جز ترانزیستورهای خروجی و ترانسفورماتورها، بر روی یک برد مدار چاپی ساخته شده از فایبرگلاس یک طرفه نصب می شوند. ترانزیستورهای خروجی باید روی سینک های حرارتی با سطح حداقل 100 سانتی متر مربع نصب شوند.

نمایی از برد مدار چاپی منبع ولتاژ سه فاز

یکی از اولین مدارهای مبدل برای تغذیه موتور سه فاز در مجله رادیو شماره 11 در سال 1999 منتشر شد. توسعه دهنده این طرح، M. Mukhin، در آن زمان دانش آموز کلاس دهم بود و در یک باشگاه رادیویی مشغول به کار بود.

این مبدل برای تغذیه یک موتور سه فاز مینیاتوری DID-5TA در نظر گرفته شده بود که در ماشینی برای حفاری تخته های مدار چاپی استفاده می شد. لازم به ذکر است فرکانس کاری این موتور 400 هرتز و ولتاژ تغذیه 27 ولت می باشد. علاوه بر این، نقطه وسط موتور (هنگام اتصال سیم‌پیچ‌ها در یک ستاره) بیرون می‌آید، که این امکان را به شما می‌دهد تا مدار را بسیار ساده کنید: فقط سه سیگنال خروجی مورد نیاز بود و برای هر فاز فقط یک سوئیچ خروجی لازم بود. مدار ژنراتور در شکل 1 نشان داده شده است.

همانطور که از نمودار مشاهده می شود، مبدل از سه قسمت تشکیل شده است: یک مولد پالس توالی سه فاز روی ریز مدارهای DD1...DD3، سه کلید روی ترانزیستورهای کامپوزیت (VT1...VT6) و خود موتور الکتریکی M1.

شکل 2 نمودارهای زمان بندی پالس های تولید شده توسط مولد شکل را نشان می دهد. اسیلاتور اصلی بر روی تراشه DD1 ساخته شده است. با استفاده از مقاومت R2 می توانید سرعت موتور مورد نیاز را تنظیم کنید و همچنین آن را در محدوده خاصی تغییر دهید. اطلاعات بیشتر در مورد این طرح را می توانید در مجله فوق بیابید. لازم به ذکر است که بر اساس اصطلاحات مدرن، به چنین ژنراتور-شکل هایی، کنترل کننده می گویند.

تصویر 1.

شکل 2. نمودارهای زمان بندی پالس ژنراتور.

بر اساس کنترلر در نظر گرفته شده توسط A. Dubrovsky از Novopolotsk منطقه Vitebsk. طراحی یک درایو فرکانس متغیر برای موتوری که توسط یک شبکه AC 220 ولت تغذیه می‌شود، توسعه داده شد. نمودار دستگاه در سال 2001 در مجله Radio منتشر شد. شماره 4.

در این مدار عملاً بدون تغییر از کنترل کننده ای که بر اساس مدار M. Mukhin بحث شد استفاده می شود. سیگنال های خروجی از عناصر DD3.2، DD3.3 و DD3.4 برای کنترل کلیدهای خروجی A1، A2 و A3 استفاده می شود که موتور الکتریکی به آنها متصل است. نمودار کلید A1 را به طور کامل نشان می دهد، بقیه یکسان هستند. نمودار کامل دستگاه در شکل 3 نشان داده شده است.

شکل 3.

برای آشنایی با اتصال موتور به کلیدهای خروجی، لازم است نمودار ساده شده نشان داده شده در شکل 4 را در نظر بگیرید.

شکل 4.

شکل یک موتور الکتریکی M را نشان می دهد که توسط کلیدهای V1...V6 کنترل می شود. برای ساده سازی مدار، عناصر نیمه هادی به صورت تماس های مکانیکی نشان داده می شوند. موتور الکتریکی توسط یک ولتاژ ثابت Ud دریافت شده از یکسو کننده (در شکل نشان داده نشده است) تغذیه می شود. در این حالت، کلیدهای V1، V3، V5 بالا و کلیدهای V2، V4، V6 پایین نامیده می شوند.

کاملاً واضح است که باز کردن همزمان کلیدهای بالا و پایین، یعنی در جفت های V1 و V6، V3 و V6، V5 و V2 کاملا غیرقابل قبول است: یک اتصال کوتاه رخ خواهد داد. بنابراین، برای عملکرد عادی چنین مدار کلیدی، لازم است تا زمانی که کلید پایین باز می شود، کلید بالایی قبلا بسته شده باشد. برای این منظور، کنترل کننده های کنترل یک مکث ایجاد می کنند که اغلب به آن "منطقه مرده" می گویند.

طول این مکث به گونه ای است که بسته شدن تضمینی ترانزیستورهای قدرت را تضمین می کند. اگر این مکث کافی نیست، می توان کلیدهای بالا و پایین را به طور همزمان باز کرد. این امر باعث گرم شدن ترانزیستورهای خروجی می شود که اغلب منجر به خرابی آنها می شود. این وضعیت از طریق جریان ها نامیده می شود.

بیایید به مدار نشان داده شده در شکل 3 برگردیم. در این مورد، کلیدهای بالایی ترانزیستورهای 1VT3 و کلیدهای پایینی 1VT6 هستند. به راحتی می توان دید که کلیدهای پایین به صورت گالوانیکی به دستگاه کنترل و به یکدیگر متصل هستند. بنابراین، سیگنال کنترل از خروجی 3 عنصر DD3.2 از طریق مقاومت های 1R1 و 1R3 به طور مستقیم به پایه ترانزیستور کامپوزیت 1VT4…1VT5 عرضه می شود. این ترانزیستور کامپوزیت چیزی جز یک درایور سوئیچ پایین نیست. دقیقاً به همین ترتیب ، عناصر DD3 ، DD4 ترانزیستورهای کامپوزیت درایورهای کلید پایین کانال های A2 و A3 را کنترل می کنند. هر سه کانال توسط یک رکتیفایر VD2 تغذیه می شوند.

کلیدهای بالایی اتصال گالوانیکی با سیم مشترک و دستگاه کنترل ندارند، بنابراین برای کنترل آنها علاوه بر درایور روی ترانزیستور کامپوزیت 1VT1...1VT2، لازم بود در هر کانال یک اپتوکوپلر 1U1 اضافی نصب شود. . ترانزیستور خروجی اپتوکوپلر در این مدار نیز عملکرد یک اینورتر اضافی را انجام می دهد: هنگامی که خروجی عنصر 3 DD3.2 زیاد است، ترانزیستور سوئیچ بالایی 1VT3 باز است.

برای تغذیه هر درایور سوئیچ بالایی، از یکسو کننده جداگانه 1VD1، 1C1 استفاده می شود. هر یکسو کننده توسط یک سیم پیچ جداگانه ترانسفورماتور تغذیه می شود که می تواند به عنوان یک نقطه ضعف مدار در نظر گرفته شود.

خازن 1C2 تأخیر سوئیچینگ حدود 100 میکروثانیه را فراهم می کند، همان مقدار توسط اپتوکوپلر 1U1 ارائه می شود و در نتیجه "منطقه مرده" فوق الذکر را تشکیل می دهد.

آیا تنظیم فرکانس کافی است؟

با کاهش فرکانس ولتاژ تغذیه AC، راکتانس القایی سیم‌پیچ‌های موتور کاهش می‌یابد (فقط فرمول راکتانس القایی را به خاطر بسپارید)، که منجر به افزایش جریان از طریق سیم‌پیچ‌ها و در نتیجه گرم شدن بیش از حد موتور می‌شود. سیم پیچ مدار مغناطیسی استاتور نیز اشباع می شود. برای جلوگیری از این پیامدهای منفی، هنگامی که فرکانس کاهش می یابد، مقدار موثر ولتاژ روی سیم پیچ های موتور نیز باید کاهش یابد.

یکی از راه های حل مشکل در ژنراتورهای فرکانس آماتور تنظیم این موثرترین مقدار با استفاده از یک LATR بود که کنتاکت متحرک آن با یک مقاومت متغیر تنظیم کننده فرکانس ارتباط مکانیکی داشت. این روش در مقاله S. Kalugin "تصحیح کنترل کننده سرعت موتورهای سه فاز ناهمزمان" توصیه شده است. مجله رادیو 1381، شماره 3، ص 31.

در شرایط آماتور، ساخت واحد مکانیکی دشوار و مهمتر از همه غیر قابل اعتماد بود. روش ساده تر و مطمئن تر برای استفاده از ترانسفورماتور توسط E. Muradkhanyan از ایروان در مجله "رادیو" شماره 12 2004 ارائه شده است. نمودار این دستگاه در شکل های 5 و 6 نشان داده شده است.

ولتاژ شبکه 220 ولت به اتوترانسفورماتور T1 و از کنتاکت متحرک آن به پل یکسو کننده VD1 با فیلتر C1، L1، C2 عرضه می شود. خروجی فیلتر یک ولتاژ ثابت متغیر Ureg تولید می کند که برای تغذیه خود موتور استفاده می شود.

شکل 5.

ولتاژ Ureg از طریق مقاومت R1 نیز به نوسانگر اصلی DA1، ساخته شده در ریزمدار KR1006VI1 (نسخه وارداتی) عرضه می شود. این اتصال یک مولد موج مربعی معمولی را به یک VCO (نوسانگر کنترل شده ولتاژ) تبدیل می کند. بنابراین با افزایش ولتاژ Ureg فرکانس ژنراتور DA1 نیز افزایش می یابد که منجر به افزایش دور موتور می شود. با کاهش ولتاژ Ureg، فرکانس ژنراتور اصلی نیز به نسبت کاهش می یابد، که از گرم شدن بیش از حد سیم پیچ ها و اشباع بیش از حد مدار مغناطیسی استاتور جلوگیری می کند.

شکل 6.

شکل 7.

ژنراتور بر روی ماشه دوم تراشه DD3 ساخته شده است که در نمودار به عنوان DD3.2 مشخص شده است. فرکانس توسط خازن C1 تنظیم می شود، تنظیم فرکانس توسط مقاومت متغیر R2 انجام می شود. همراه با تنظیم فرکانس، مدت زمان پالس در خروجی ژنراتور نیز تغییر می کند: با کاهش فرکانس، مدت زمان کاهش می یابد، بنابراین ولتاژ روی سیم پیچ های موتور کاهش می یابد. این اصل کنترل مدولاسیون عرض پالس (PWM) نامیده می شود.

در مدار آماتور مورد بررسی، قدرت موتور کم است، موتور توسط پالس های مستطیلی تغذیه می شود، بنابراین PWM کاملا ابتدایی است. در کاربردهای واقعی با توان بالا، PWM برای تولید ولتاژهای تقریباً سینوسی در خروجی، همانطور که در شکل 8 نشان داده شده است، و برای کار با بارهای مختلف طراحی شده است: در گشتاور ثابت، در توان ثابت و در بار فن.

شکل 8. شکل موج ولتاژ خروجی یک فاز یک اینورتر PWM سه فاز.

برق بخشی از مدار

ژنراتورهای فرکانس مارک مدرن دارای خروجی هایی هستند که به طور خاص برای کار در مبدل های فرکانس طراحی شده اند. در برخی موارد، این ترانزیستورها در ماژول ها ترکیب می شوند که به طور کلی عملکرد کل طراحی را بهبود می بخشد. این ترانزیستورها با استفاده از تراشه های درایور تخصصی کنترل می شوند. در برخی از مدل‌ها، درایورها در ماژول‌های ترانزیستور ساخته می‌شوند.

رایج ترین تراشه ها و ترانزیستورهایی که در حال حاضر استفاده می شوند، یکسو کننده بین المللی هستند. در مدار توصیف شده، استفاده از درایورهای IR2130 یا IR2132 کاملاً امکان پذیر است. یک بسته از چنین ریز مداری شامل شش درایور به طور همزمان است: سه درایور برای سوئیچ پایین و سه درایور برای بالا، که مونتاژ یک مرحله خروجی پل سه فاز را آسان می کند. علاوه بر عملکرد اصلی، این درایورها همچنین دارای چندین مورد اضافی مانند محافظت در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه هستند. اطلاعات دقیق تر در مورد این درایورها را می توان در برگه های داده تراشه های مربوطه یافت.

با وجود تمام مزایا، تنها ایراد این ریز مدارها قیمت بالای آنهاست، بنابراین نویسنده طرح مسیر متفاوت، ساده تر، ارزان تر و در عین حال قابل اجرا را در پیش گرفت: ریز مدارهای راننده تخصصی با ریز مدارهای تایمر یکپارچه KR1006VI1 (NE555) جایگزین شدند. ).

سوئیچ های خروجی روی تایمرهای انتگرال

اگر به شکل 6 برگردید، متوجه می شوید که مدار دارای سیگنال های خروجی برای هر یک از سه فاز است که به عنوان "H" و "B" تعیین شده اند. وجود این سیگنال ها به شما این امکان را می دهد که کلیدهای بالا و پایین را جداگانه کنترل کنید. این جداسازی اجازه می دهد تا مکثی بین تعویض کلیدهای بالا و پایین با استفاده از واحد کنترل و نه خود کلیدها، همانطور که در نمودار در شکل 3 نشان داده شده است، ایجاد شود.

نمودار کلیدهای خروجی با استفاده از ریز مدارهای KR1006VI1 (NE555) در شکل 9 نشان داده شده است. طبیعتاً برای یک مبدل سه فاز به سه نسخه از این کلیدها نیاز خواهید داشت.

شکل 9.

ریزمدارهای KR1006VI1 که مطابق مدار ماشه اشمیت متصل شده اند به عنوان درایور برای کلیدهای بالایی (VT1) و پایینی (VT2) استفاده می شود. با کمک آنها می توان جریان پالس گیت حداقل 200 میلی آمپر را بدست آورد که امکان کنترل نسبتاً مطمئن و سریع ترانزیستورهای خروجی را فراهم می کند.

ریز مدارهای کلیدهای DA2 پایینی با منبع تغذیه +12 ولت و بر این اساس با واحد کنترل اتصال گالوانیکی دارند، بنابراین از این منبع تغذیه می شوند. تراشه های سوئیچ بالایی را می توان به همان روشی که در شکل 3 نشان داده شده است با استفاده از یکسو کننده های اضافی و سیم پیچ های جداگانه روی ترانسفورماتور تغذیه کرد. اما این طرح از روش تغذیه ای متفاوت و به اصطلاح تقویت کننده استفاده می کند که معنای آن به شرح زیر است. ریزمدار DA1 انرژی را از خازن الکترولیتی C1 دریافت می کند که شارژ آن از طریق مدار اتفاق می افتد: +12V، VD1، C1، ترانزیستور باز VT2 (از طریق الکترودهای تخلیه - منبع)، "متداول".

به عبارت دیگر، شارژ خازن C1 زمانی اتفاق می افتد که ترانزیستور سوئیچ پایینی باز است. در این لحظه، ترمینال منفی خازن C1 عملاً به سیم مشترک متصل می شود (مقاومت بخش باز "منبع تخلیه" ترانزیستورهای اثر میدان قدرتمند هزارم اهم است!) که این امکان را فراهم می کند که آن را شارژ کن.

هنگامی که ترانزیستور VT2 بسته است، دیود VD1 نیز بسته می شود، شارژ خازن C1 تا باز شدن بعدی ترانزیستور VT2 متوقف می شود. اما شارژ خازن C1 برای تغذیه تراشه DA1 تا زمانی که ترانزیستور VT2 بسته است کافی است. طبیعتاً در این لحظه ترانزیستور سوئیچ بالایی در حالت بسته است. این مدار سوئیچ برق به قدری خوب بود که بدون تغییر در سایر طرح های آماتور استفاده می شود.

این مقاله فقط ساده ترین مدارهای اینورترهای سه فاز آماتور را در ریزمدارها با درجه یکپارچگی کم و متوسط مورد بحث قرار می دهد که همه چیز از آنجا شروع شد و حتی می توانید با استفاده از نمودار مدار به همه چیز "از داخل" نگاه کنید. طرح های مدرن تری ساخته شده است که نمودارهای آن نیز بارها در مجلات رادیو منتشر شده است.

واحدهای کنترل میکروکنترلر از نظر طراحی ساده تر از آنهایی هستند که مبتنی بر ریز مدارهای یکپارچه متوسط هستند؛ آنها دارای عملکردهای ضروری مانند محافظت در برابر اضافه بار و مدار کوتاه و برخی دیگر هستند. در این بلوک‌ها، همه چیز با استفاده از برنامه‌های کنترلی یا همان طور که معمولاً به آنها «سیستم‌افزار» می‌گویند، اجرا می‌شود. این برنامه ها هستند که تعیین می کنند واحد کنترل یک اینورتر سه فاز چقدر خوب یا ضعیف کار می کند.

مدارهای بسیار ساده کنترل کننده های اینورتر سه فاز در مجله "رادیو" 2008 شماره 12 منتشر شد. این مقاله "ژنراتور اصلی برای یک اینورتر سه فاز" نام دارد. نویسنده مقاله A. Dolgiy همچنین نویسنده یک سری مقالات در مورد میکروکنترلرها و بسیاری از طرح های دیگر است. این مقاله دو مدار ساده را روی میکروکنترلرهای PIC12F629 و PIC16F628 نشان می‌دهد.

سرعت چرخش در هر دو مدار با استفاده از کلیدهای تک قطبی به صورت مرحله ای تغییر می کند که در بسیاری از موارد عملی کاملاً کافی است. همچنین پیوندی وجود دارد که می توانید "سیستم افزار" آماده را بارگیری کنید، و علاوه بر این، یک برنامه ویژه که با آن می توانید پارامترهای "سیستم افزار" را به صلاحدید خود تغییر دهید. همچنین امکان کارکردن ژنراتورها در حالت "دمو" وجود دارد. در این حالت فرکانس ژنراتور 32 برابر کاهش می یابد که به شما امکان می دهد با استفاده از LED ها عملکرد ژنراتورها را به صورت بصری مشاهده کنید. توصیه هایی برای اتصال بخش برق نیز داده شده است.

اما، اگر نمی خواهید یک میکروکنترلر را برنامه ریزی کنید، موتورولا یک کنترلر هوشمند تخصصی MC3PHAC را منتشر کرده است که برای سیستم های کنترل موتور 3 فاز طراحی شده است. بر اساس آن، امکان ایجاد سیستم های درایو قابل تنظیم سه فاز ارزان قیمت که شامل تمام عملکردهای لازم برای کنترل و حفاظت است، وجود دارد. چنین میکروکنترلرهایی به طور فزاینده ای در لوازم خانگی مختلف، به عنوان مثال، در ماشین ظرفشویی یا یخچال استفاده می شود.

به همراه کنترلر MC3PHAC، امکان استفاده از ماژول های برق آماده، به عنوان مثال IRAMS10UP60A که توسط International Rectifier ساخته شده است، وجود دارد. ماژول ها شامل شش کلید برق و یک مدار کنترل هستند. جزئیات بیشتر در مورد این عناصر را می توان در اسناد برگه داده آنها یافت که یافتن آنها در اینترنت بسیار آسان است.

موضوع تغذیه موتور الکتریکی سه فاز از شبکه تک فاز جدید نیست، اما همچنان مرتبط است. امروز ما یک راه حل فنی دیگر برای مشکل را برای خوانندگان خود آورده ایم. برای ساده کردن ژنراتور اصلی - اساس یک اینورتر سه فاز که برق چنین موتوری را تامین می کند - نویسنده مقاله استفاده از میکروکنترلر را پیشنهاد می کند.
در سال های اخیر، مجله "رادیو" بسیاری از اینورترهای سه فاز را توصیف کرده است - مبدل های ولتاژ تک فاز مستقیم یا متناوب به سه فاز. این دستگاه ها به طور معمول برای تغذیه موتورهای الکتریکی سه فاز ناهمزمان در غیاب شبکه سه فاز طراحی شده اند. بسیاری از آنها به شما امکان می دهند با تغییر فرکانس ولتاژ تغذیه، سرعت شفت موتور را تنظیم کنید.
علاوه بر گره های خروجی قدرتمندی که مستقیماً به موتور متصل می شوند، همه اینورترها حاوی یک ژنراتور اصلی هستند که توالی پالس های چند فازی لازم برای عملکرد این گره ها را تولید می کند. چنین ژنراتوری که بر روی تراشه های منطقی استاندارد مونتاژ شده است، یک دستگاه نسبتاً پیچیده است. به ویژه پیچیده تر این است که هنگام تنظیم فرکانس پالس، نیاز به تغییر چرخه کاری آنها طبق یک قانون خاص (برای حفظ جریان در سیم پیچ های موتور الکتریکی تغذیه شده از اینورتر در محدوده قابل قبول) است. اغلب استفاده از تنظیم همزمان این پارامترها با یک مقاومت متغیر دوگانه معمولی اجازه نمی دهد رابطه مورد نظر با درجه دقت کافی حفظ شود.
تمام این مشکلات را می توان به راحتی با استفاده از یک میکروکنترلر (MK) حل کرد. مدار اسیلاتور اصلی (شکل 1) تا حد نهایی ساده شده است و تمام خصوصیات آن در نرم افزار پیاده سازی شده است. در اینجا عناصر U1.1-U6.1 دیودهای اپتوکوپلرهای ترانزیستوری را منتشر می کنند که ژنراتور را با واحدهای اینورتر قدرتمند متصل می کند. جریان از دیودهای U1.1، U3.1 و U5.1 در فواصل زمانی عبور می کند که کلیدهای "بالایی" (طبق نمودار) فازهای A، B و C به ترتیب باید باز باشند و از طریق دیودهای U2.1 می گذرد. ، U4.1، U6.1، زمانی که کلیدهای "پایین" این فازها باید باز شوند. مقادیر جریان عبوری از دیودهای ساطع کننده را می توان با انتخاب مقاومت های R3-R5 تغییر داد، اما آنها نباید از 25 میلی آمپر مجاز برای MK تجاوز کنند.
در قسمت قدرتمند اینورتر که از نوسانگر اصلی جدا شده است، پالس هایی با قطبیت لازم برای کنترل کلیدها با استفاده از واحدهای ساخته شده مطابق مدارهای نشان داده شده در شکل تولید می شود. 2 (الف - مثبت، ب - منفی). در اینجا Up.2 فوتوترانزیستورهای اپتوکوپلرهای U1-U6 هستند (شکل 1 را ببینید). ولتاژ تغذیه Upit و مقدار مقاومت R1 بسته به نوع کلیدهای قدرتمند مورد استفاده در اینورتر و درایورهای آنها انتخاب می شود.

سوئیچ SA1 (نگاه کنید به شکل 1) یکی از چهار مقدار فرکانس ولتاژ سه فاز را انتخاب می کند. در نسخه برنامه پیوست شده به مقاله (فایل G3F629.HEX) دو عدد از آنها کمتر از اسمی (50 هرتز) و یکی بالاتر است. مدت زمان پالس های تولید شده در فرکانس های اسمی و افزایش یافته اندکی کمتر از نیم چرخه تکرار آنها است که باز شدن همزمان سوئیچ های "بالایی" و "پایین" همان فاز را حذف می کند. کاهش فرکانس نسبت به اسمی با افزایش مکث بین پالس ها حاصل می شود که مدت زمان آن مانند فرکانس اسمی باقی می ماند. این امر دامنه ثابت پالس های جریان در سیم پیچ های موتور را تضمین می کند و از اشباع مدار مغناطیسی آن جلوگیری می کند. اگر نیازی به تغییر فرکانس نباشد، سوئیچ SA1 و دیودهای VD1، VD2 حذف می شوند (دستگاه پالس هایی با فرکانس تکرار 50 هرتز تولید می کند). به جای PIC12F629 MK، می توانید از PIC12F675 استفاده کنید.
مدار یک ژنراتور مشابه در PIC16F628 MK در شکل نشان داده شده است. 3. مزیت اصلی آن نسبت به آنچه قبلاً مورد بحث قرار گرفت، توانایی اتصال یک تشدید کننده کوارتز خارجی ZQ1 به MK و افزایش فرکانس سیگنال های تولید شده متناسب با نسبت فرکانس های تشدید کننده و نوسان ساز داخلی MK است. 4 مگاهرتز). به عنوان مثال، با فرکانس تشدید کننده 20 مگاهرتز، حداکثر فرکانس ولتاژ سه فاز به 88.5x20/4 = 442.5 هرتز می رسد (در اینجا 88.5 هرتز حداکثر فرکانس قابل تنظیم در فرکانس ژنراتور ساعت MK است - داخلی یا با تشدید کننده کوارتز خارجی - 4 مگاهرتز). اگر نیازی به افزایش فرکانس نباشد، تشدید کننده کوارتز ZQ1 و خازن های C1، C2 (در شکل 3 به صورت خطوط چین نشان داده شده است) نصب نمی شوند، و MK برای کار از نوسانگر RC داخلی پیکربندی شده است. برای این پیکربندی دستگاه است که نسخه برنامه G3F628.HEX پیوست شده به مقاله طراحی شده است. بدون تغییر در مدار و برنامه، می توان PIC16F628 را با PIC16F628A یا PIC16F648A جایگزین کرد.

جداسازی نوری اسیلاتور اصلی و اجزای قدرتمند اینورتر سه فاز در این مورد ارائه نشده است، اما سازماندهی آن با اتصال دیودهای ساطع کننده اپتوکوپلرها به یک جفت خروجی از هر فاز مطابق مدار نشان داده شده در شکل آسان است. . 4. علاوه بر جداسازی، چنین طراحی مداری همچنین تضمین می کند که کلیدهای "بالایی" و "پایین" هر فاز به طور همزمان باز نخواهند شد (در همان سطوح ولتاژ در خروجی های MC، جریانی از دیودهای ساطع کننده وجود ندارد. و در سطوح مختلف ولتاژ، فقط یکی از آنها جریان دارد).
اگر مقادیر فرکانس پالس پیش فرض و چرخه وظیفه ثبت شده در برنامه MK به دلایلی مناسب نباشد، می توان آنها را تغییر داد (و در نسخه PIC16F628 MK، می توانید قطبیت پالس های خروجی را نیز تغییر دهید). برای این منظور، برنامه کامپیوتری "تنظیم یک ژنراتور سه فاز" (G3F.exe) در نظر گرفته شده است که پس از راه اندازی آن، پنجره نشان داده شده در شکل بر روی صفحه نمایشگر نمایش داده می شود. 5.

راه اندازی با انتخاب MK که برنامه تنظیم شده برای آن در نظر گرفته شده است شروع می شود. سپس، در صورت لزوم، مقادیر فرکانس پالس های تولید شده و چرخه وظیفه آنها را که در جدول نشان داده شده است تغییر دهید (مقابل چرخه وظیفه، که در ادبیات انگلیسی "چرخه وظیفه" نامیده می شود). این کار با استفاده از دکمه های جهت دار موجود در ستون های مربوطه جدول انجام می شود. مقادیر "غیر گرد" هستند؛ آنها با گسست ارائه شده در برنامه MK تغییر می کنند. محدودیت های تغییر فرکانس در هر موقعیت سوئیچ SA1 با مقادیر تعیین شده برای موقعیت های آن با اعداد کمتر و بالاتر محدود می شود. بالاترین فرکانس قابل تنظیم در فرکانس مولد ساعت MK 4 مگاهرتز، همانطور که قبلا ذکر شد، 88.5 هرتز است، کمترین آن 8.02 هرتز است.
مقدار چرخه کار را می توان به صورت دستی از صفر (بدون پالس) تا 98.33٪ تغییر داد (مکث بین پالس هایی که کلیدهای "بالا" و "پایین" را باز می کنند حداقل است). اگر روی دکمه صفحه "Automatic" کلیک کنید، چرخه کار برای موقعیت سوئیچ SA1 مربوط به فرکانس اسمی (که "نام" تعیین شده است) به عنوان پایه در نظر گرفته می شود. برای فرکانس بالاتر از فرکانس اسمی، ضریب یکسان تنظیم می شود و در زیر آن به نسبت فرکانس کاهش می یابد. توجه داشته باشید که هر موقعیت سوئیچ را می توان به عنوان اسمی در نظر گرفت - فقط با ماوس در کنار شماره آن "کلیک کنید".

فیلدهای "Clock Generator" و "Pulse Polarity" که در زیر جدول حالت های عملکرد ژنراتور قرار دارند، تنها زمانی فعال هستند که میکروکنترلر PIC16F628 انتخاب شده باشد. در اولین آنها نوع مولد ساعت انتخاب شده و در صورت لزوم فرکانس آن مشخص می شود. در مرحله دوم، قطبیت پالس های خروجی به طور جداگانه برای کانال های کنترل کلیدهای "بالا" و "پایین" تنظیم می شود. لطفاً توجه داشته باشید که هنگام استفاده از ایزوله نوری طبق طرح نشان داده شده در شکل 4، قطبیت پالس ها می تواند هر باشد، اما باید یکسان باشد.در موارد دیگر بسته به ویژگی های اجزای قدرتمند اینورتر انتخاب می شود.
پس از اتمام تنظیم تمام مقادیر مورد نیاز، روی کلید نرم افزار "ایجاد فایل HEX" کلیک کنید. پنجره ای باز می شود که در آن باید نام این فایل را مشخص کنید (برنامه G3F.HEX را پیشنهاد می کند)، مکان روی هارد کامپیوتر که در آن نوشته می شود و سپس روی دکمه "ذخیره" روی صفحه کلیک کنید. تنها چیزی که باقی می ماند این است که فایل ایجاد شده را در حافظه برنامه MK بارگیری کنید.

در پایان، بیایید در مورد آیتم "دمو" موجود در پنجره برنامه پیکربندی ژنراتور صحبت کنیم. اگر آن را بررسی کنید، نسخه ای از برنامه با مقادیر فرکانس پالس های تولید شده 32 برابر نسبت به موارد نشان داده شده کاهش می یابد. اگر در یک ژنراتور مونتاژ شده طبق نمودار شکل 1، آن را در MK بارگذاری کنید، که به جای دیودهای ساطع کننده اپتوکوپلرها، مجموعه LED DLA/6GD به آن متصل است (شکل 6)، می توانید فلاش های متناوب شش LED واقع در آن را در اطراف محیط ببینید که تقلید از چرخش روتور یک موتور سه فاز است. این طرح را می توان به عنوان اسباب بازی یا یادگاری استفاده کرد. مجموعه LED را می توان با شش LED تکی جایگزین کرد. آنهایی که از رنگ های درخشندگی مختلف برخوردارند، با نصب آنها بر روی تخته ای با ابعاد مناسب.
ادبیات
1. Dubrovsky A. کنترل کننده سرعت موتورهای سه فاز ناهمزمان. - رادیو، 1380، شماره 4، س 42، 43.
2. Kalugin S. اصلاح کنترل کننده سرعت موتورهای سه فاز ناهمزمان. - رادیو، 1381، N9 3، ص. 31.
3. Naryzhny V. منبع تغذیه موتور الکتریکی سه فاز از شبکه تک فاز با کنترل سرعت. - رادیو، 1382، شماره 12، ص. 35-37.
4. مرادخانیان ای. اینورتر کنترل شده برای تغذیه موتور سه فاز. - رادیو، 1383، شماره 12، ص. 37، 38.
مواد برگرفته از:مجله رادیو 1387 شماره 12

برنامه آرشیو شده، سیستم عامل و کد منبع

(دانلود: 2447)

ژنراتور، که نمودار آن در شکل 1 نشان داده شده است، می تواند کاربردهای مختلفی پیدا کند مبدل هاولتاژ تک فاز به سه فاز. ساده تر از مواردی است که در آن توضیح داده شده است.

برنج. 1 مدار مولد پالس سه فاز

دستگاه شامل ژنراتورپالس های ساعت DD1.1...DD1.3، درایور DD2 و اینورتر DD1.4...DD1.6. فرکانس ساعت ژنراتورفرکانس 6 برابر بیشتر از حد مورد نیاز را انتخاب کنید ولتاژ سه فازو با استفاده از فرمول تقریبی محاسبه می شود

شکل دهنده بر روی یک شیفت رجیستر متصل شده بر اساس مدار تقسیم کننده فرکانس مخالف به 6 ساخته شده است. در خروجی های 1، 3 و 5 (پایه های 5، 6، 13)

برنج. 2 سیگنال خروجی ژنراتور پالس سه فاز

DD2 پالس های مستطیلی را تولید می کند که به اندازه 1/3 پریود جابه جا شده اند و چرخه کاری 2 دارند. اینورترهای DD1.4...DD1.6 برای جداسازی به خروجی های DD2 متصل می شوند. سیگنال های خروجی ژنراتور در شکل 2 نشان داده شده است.

A. ROMANCHUK

ادبیات

1. ریز مدارهای دیجیتال محبوب Shilo V.L. - رادیو و ارتباطات، 1368، ص60.

2. Ilyin A. اتصال مصرف کننده های سه فاز به مدار تک فاز. - رادیو آماتور، 1377، ن10، ص26.

3. Kroer Yu سه فاز 200 هرتز از 50 هرتز. - رادیو آماتور، 1378، ن10، ص21.

4. اینورتر سه فاز Pyshkin V. - رادیو، 1379، ن2، ص35.