VFD-Schaltplan:VFD-Schaltpläne, Typen und wie man einen baut

Jeder Elektronik-Enthusiast ist schon einmal auf den Begriff VFD gestoßen. VFD ist die Abkürzung für Variable Frequency Drive, auch Variable Speed ​​Drives and Inverters genannt. Seine Hauptanwendung besteht darin, die Drehzahl eines Wechselstrommotors zu steuern. Einfach ausgedrückt handelt es sich um Motorsteuerungen, die die dem Elektromotor zugeführte Frequenz und Spannung basierend auf seinen spezifischen Anforderungen regeln. Im Allgemeinen sind die drei Hauptkomponenten eines VFD-Schaltplans der Gleichrichter, der Zwischenkreis und ein Wechselrichter.

Hier untersuchen wir das Konzept der VFD-Brückenschaltungen, die verschiedenen Abschnitte, Arten von VFD und ihre Vor- und Nachteile.

Ein kleiner Antrieb mit variabler Frequenz

1. Was ist der VFD-Schaltkreis und wie funktioniert er?

Wie oben erwähnt, sorgt der Antrieb mit variabler Frequenz dafür, dass eine AC-Motorspezifikation mit variablen Drehzahlen arbeitet. Sie sollten beachten, dass der Wechselstrommotor seine Geschwindigkeit ändert, indem er die Spannungsfrequenz ändert, mit der er betrieben wird. Dies impliziert, dass beim Anlegen einer Spannung von 50 Hz an einen Wechselstrommotor der Motor mit Nenndrehzahl läuft. Wenn die von Ihnen verwendete Eingangsspannung jedoch 50 Hz überschreitet, läuft der Motor schneller als die Nenndrehzahl. Wenn die von Ihnen zugeführte Spannungsfrequenz jedoch niedriger als 50 Hz ist, läuft der Motor langsam.

Gemäß dem VFD-Arbeitsprinzip ändert die elektronische Steuerung die an den Induktionsmotor gesendete Spannungsfrequenz. Mit der Erfindung eines fortschrittlichen Mikroprozessors arbeitet der VFD als austauschbares Gerät, das die Motordrehzahl steuert und ihn während der Auf- und Abarbeitungsbedingungen vor Überstrom schützt.

Die Antriebsschaltung mit variabler Frequenz garantiert den überschüssigen Strom vom Motor während des Betriebs, was dazu beiträgt, die Betriebskosten niedrig zu halten. Jetzt werden Sie feststellen, dass das VFD-Schema ist ein beliebter Ausgangstransistortyp, der für ein Steuersystem verwendet wird. Dieses elektrische Gerät, das die Wechselstromversorgungsfrequenz transformiert, die VFD-Schaltung, besteht aus drei Teilen. Diese Teile sind ein Vollweg-Brückengleichrichter, ein Zwischenkreis und ein Wechselrichter.

(Das Arbeitsprinzip einer Schaltung mit variabler Frequenz)

Grundlegendes Blockschaltbild eines dreiphasigen Frequenzumrichters

Drei signifikante Abschnitte bilden das Blockdiagramm eines VFD. Zu diesen Abschnitten gehören

• Der Stromumwandlungsbereich.
• Der Steuerteil des Mikroprozessors ist für die Steuerung der VFD-Operationen verantwortlich.
• Der Stromverbrauchsabschnitt ändert die Wechselspannung in Gleichspannung. Ändert auch den Gleichstrom zurück in eine 3-Phasen-Spannung.

(Ein Dreiphasen-Antrieb mit variabler Frequenz)

Der VFD-Schaltkreis besteht aus drei Teilen

Gleichrichter

Er regelt den ankommenden Drehstrom und wandelt ihn in Gleichstrom um. Einphasige VFDs mit geringer Leistung besitzen einphasige Gleichrichterschaltungen mit Dioden. Dennoch haben dreiphasige VFDs dreiphasige Gleichrichterschaltungen mit SCRs, da SCR für hohe positive Spannungen und Hochleistungsanwendungen günstig ist.

DC-Zwischenkreis/DC-Filter

Der DC-Kreis liefert eine glatte, verbesserte DC-Spannung. Es wird auch als DC-Link oder DC-Bus bezeichnet, der einige Kondensatoren und Induktivitäten umfasst. In diesem Abschnitt der astabilen VFD-Schaltung werden Welligkeitssegmente von den Ausgangspins in der DC-Versorgung eliminiert.

Wechselrichter

Ein Wechselrichter hilft beim Ein- und Ausschalten des Gleichstroms, wodurch der Motor eine pulsierende Spannung ähnlich dem Wechselstrom erhält. Die Wechselrate wird gesteuert, um die Frequenz des an den Motor angelegten simulierten Wechselstroms zu ändern. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da die primäre Funktion eines VFD-Schaltkreises von diesem Abschnitt abhängt und der VFD einen vollständig gesteuerten Wechselrichterschaltkreis verwendet. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der gesteuerten Wechselrichterschaltung die Wellenform der Ausgangswechselstromversorgung den Betrieb des Motors ermöglicht.

2. Verschiedene Arten des VFD

Drei Haupttypen von VFD sind VSI , CSI, und PWM.

Der VSI

Unter diesen dreien ist der VSI (Voltage-Source-Inverter) der gebräuchlichste Typ. Der Betrieb eines VSI erfordert die Umwandlung des Wechselstromsignals in Gleichstrom durch eine einfache Diodenbrücke und einen Kondensator, um Energie zu speichern. Der Wechselrichter verwendet dann die reservierte Leistung, um die Steuerung zu schalten, um die gewünschte Ausgabe zu liefern. Zweifellos bringt die Verwendung des VSI Vor- und Nachteile mit sich.

(Eine dreiphasige Spannungsquellen-Wechselrichterschaltung (VSI)

Vorteile

• Die Herstellung und Installation des VSI sind kostengünstig.
• Zusätzlich nutzt es mehrere Motorsteuerungseinrichtungen, die mit dem einzelnen VSI-Typ VFD verbunden werden können.
• Es besitzt einen guten Geschwindigkeitsbereich.
• Das Design ist einfach und nicht komplex.

Nachteile

• Die Ausgangsfrequenz erzeugt Geräusche unterschiedlicher Art.
• Als Ergebnis des Cogging-Effekts ruckt die Lastmotorfläche während Start- und Stoppsituationen.
• Aufgrund einer kontrollierten oder verringerten Motordrehzahl, was zu einem schlechten Leistungsfaktor führt.

Current Source Inverter (CSI)

Der CSI (Current Source Inverter) liefert im Gegensatz zum VSI einen glatten Spannungsausgang über Pin3. Die CSI-Typbildung ist strom- statt spannungsabhängig. Vorangehend können Sie im CSI die SCR-Brücke anstelle des Diodenbrückengleichrichters verwenden. Als Alternative zu Kondensatoren verwenden wir Induktivitäten, um die Ausgangsenergie für eine gleichmäßige Stromausgabe zu analysieren. Außerdem ist das CSI in der Lage, Rechteckwellen des Stroms bereitzustellen.

(Current Source Inverter)

Vorteile

• Zunächst unterstützt es einen Induktionsmotor mit höherer Leistung, wenn der VSI nicht ausreicht.
• Im Vergleich zu VSI hat es eine höhere Zuverlässigkeit.
• Vor allem besitzt es eine hervorragende Regenerationsfähigkeit.

Nachteile

• Meistens erzeugt es einen schlechten Leistungsfaktor.
• Außerdem tritt ein Rasteffekt auf, der die Motorwelle beim Laufen erschüttern könnte.
• Schließlich ist es nicht für den Betrieb mit mehreren Motoren geeignet.

Pulsweitenmodulation (PWM)

Der PWM-Typ (Pulsweitenmodulation) ist ebenfalls eine verbesserte Version. Mit der spannungsgesteuerten PWM-Schaltung können die VFDs einen stabilen Spannungsausgang liefern, der mit einem Frequenzverhältnis beibehalten wird. Die PWM-Spannungsreglerschaltung verwendet einen zusätzlichen Regler, um die konstante und richtige Basisversorgungsspannung und -stromstärke der Last bereitzustellen.

Vorteile

• Kein Verstopfen oder Ruckeln und bietet einen großen Geschwindigkeits- und Regelbereich.
• Außerdem gibt es konstante Leistung bei sehr hoher Energieeffizienz.
• Es umfasst verschiedene Arten von Schaltungsschutz.

Nachteile

• Design und Implementierung sind etwas komplex.
• Es erzeugt störendes Rauschen in der Phasentreiberschaltung.
• Schließlich erfordert es zusätzliche Hardware und ist eine kostspielige Lösung.

Wie erstelle ich eine dreiphasige VFD-Schaltung

(Ein Elektromotor )

Ein typisches Systemdiagramm mit variabler Frequenz.

Wir benötigen Folgendes, um eine dreiphasige VFD-Schaltung herzustellen:

• PWM-Spannungsreglerschaltung: Die PWM-Generatorstufe erzeugt eine sich ändernde PWM-Ausgabe über Pin 3 von IC2 als Reaktion auf die Spannung, die an Pin 5 desselben IC angelegt wird.
• 3-Phasen-H-Brückenschaltung: Eine 3-Phasen-Signalerzeugungsstufe legt ein gut berechnetes 3-Phasen-Signal an die Eingänge HIN1/2/3 und LIN1/2/3 des IC.
• 3-Phasen-Signalgeneratorschaltung: Die Eingangsfrequenz der dreiphasigen Signale bestimmt die in das System gesendeten Takte. Was normalerweise das Sechsfache des beabsichtigten Dreiphasensignals sein sollte. Anders ausgedrückt:Wenn die gewünschte Drehstromfrequenz 100 Hz beträgt, sollte der Eingangstakt 100 x 6 =600 Hz betragen.
• Spannungs-Frequenz-Konverter-Schaltung zur Erzeugung von V/Hz-Parametern.

https://youtu.be/TAFDX301Qrk (Bau eines Antriebs mit variabler Frequenz)

Schlussfolgerung

Insgesamt benötigen wir für die zusätzliche Steuerung des AC-Frequenzumrichterkreises und den Betrieb des AC-Motors mit variabler Drehzahl den Variable Frequency Drive (VFD). Die Effizienz des VFD hängt allein von seiner Art, Reichweite und Qualität ab. Daher sollten Ingenieure nach den Besten suchen und diese nutzen, um großartige Ergebnisse zu erzielen. Haben Sie weitere Fragen zur Konfiguration des VFD-Schaltkreises? Kommentieren Sie unten oder kontaktieren Sie uns.