Mogu li sama sklopiti frekventne pretvarače? Princip rada i dijagram povezivanja pretvarača frekvencija

Prilično je teško proizvesti frekventne pretvarače od sebe, s obzirom da je neophodno vrlo dobro razumjeti moć elektronike i poluprovodničke tehnologije. Ali pre razmišljanja o dizajniranju ovog uređaja, morate saznati za koju svrhu se koriste. Takođe ćete morati znati koje su glavne komponente ovih elektronskih sistema.

Šta je frekventni pretvarač?

Svi znaju da mreža ima naizmeničnu struju i ima određenu frekvenciju. U Rusiji, standard je 50 Hertz. U nekim zapadnim zemljama, nešto drugačiji standard je 60 Hertz. Rad mnogih uređaja zavisi od frekvencije struje. Konvertori se koriste za snabdevanje asinhronih motora. Postoji mnogo razloga za korišćenje elektronskih sredstava. Na primjer, u industriji, invertor se široko koristi, jer njihova upotreba omogućava otklanjanje ogromnih mehanizama.

Ako je detaljnije, onda možete promeniti brzinu okretanja kaiša na transporteru pomoću menjača, koji se zasniva na nekom vrstu kutije brzine automobila. I može biti i mehaničko (koristeći nekoliko brzina) i varijatora. Ali mnogo efikasnije je promena u parametrima struje koja pokreće motor. Okrenite varijabilni otpornik da biste promenili brzinu rotacije transportera. I frekvencija se može promeniti u širokom opsegu.

Koje su osobine frekventnih pretvarača?

Osim toga, podešavanja pretvarača omogućavaju postizanje da će elektromotor postepeno postići zamah u roku od nekoliko sekundi. Vreme podešava korisnik pomoću programiranja funkcija pretvarača frekvencije. Slično tome, možete učiniti vrijeme zaustave motorne armature. Ovo vam omogućava smanjenje opterećenja na uređaju, što direktno utiče na njegov resurs.

Pored toga, za mala preduzeća koja nemaju sposobnost da se osiguraju trofaznom mrežom, ali potreba za njom je dostupna, korištenje frekventnih pretvarača je prava panacea. Postoji mnogo modela takvih uređaja koji su povezani na jednofaznu mrežu naizmenične struje, a tri su proizvedene na izlazu. Stoga je moguće uključiti elektromotor u uobičajenu utičnicu. I u ovom slučaju, neće izgubiti moć, njegov rad će biti tačan.

Energetske komponente pretvarača

U svim frekventnim pretvaračima koriste se moćni IGBT ili MOSFET. Oni su idealni za ovu vrstu posla. Montiraju se u odvojene module. Takav način instalacije može poboljšati performanse elektronskog uređaja. Ovi tranzistori rade u ključnom režimu, kontrola se vrši pomoću mikroprocesorskog sistema. Činjenica je da je sva kontrola niske struje, visokonaponsko prebacivanje nije potrebno. Stoga se može obezbediti pomoć najjednostavnijeg mikroprocesora.

Najčešće se koriste specijalni sklopovi serije IR2132 i IR2130. Oni se sastoje od šest vozača koji kontrolišu ključeve. Tri se koriste za donju, a tri za gornji. Takav sklop omogućava realizaciju jednostavne kaskade pretvarača frekvencije. Pored toga, ima nekoliko stepena zaštite. Na primer, iz kratkog spoja i preopterećenja. Detaljnije karakteristike svih elemenata možete naći u priručnicima. Ali sve energetske ćelije imaju ogroman nedostatak - visoki troškovi proizvoda.

Blok dijagram konvertora

Svaki frekventni pretvarač za motor ima u svom sastavu tri glavne jedinice - ispravljač, filteri, pretvarač. Ispostavlja se da se naizmenični napon prvo pretvara u konstantni napon, a zatim filtrira. Posle svega toga, ona je obrnuta promenljivoj. Ali postoji treća jedinica - mikroprocesorska kontrola pretvarača. I da budem precizniji, moćni IGBT-tranzistori. Ako se bavite frekvencijom, onda znate da na prednjoj tabli imaju nekoliko dugmadi za programiranje.

Uputstvo pretvarača frekvencije će vam reći kako da izvršite podešavanja svih funkcija. Ovo je vrlo složena stvar, pošto ima dosta postavki čak i na najjednostavnijem uređaju. Pored toga, elektronski uređaj vam omogućava da menjate brzinu obrtanja motora, prilagodite vreme ubrzanja i usporavanja, postoje nekoliko stepena zaštite. Na primjer, prilikom prekoračenja struje. Ako se koristi takav uređaj, nema potrebe za instaliranjem prekidača.

Blok ispravljača

U zavisnosti od namene pretvarača frekvencija, koriste se različite faze ispravljača. Varijanta napajanja može biti ili iz trofazne mreže ili iz jedne faze mreže. Ali na izlazu iz pretvarača u svakom slučaju je trofazni alternativni napon. Međutim, da bi se izvršila trenutna kontrola, potrebno je prvo ispraviti. Stvar je u tome što je prilično teško kontrolirati varijable - potrebno je koristiti velike reostate, što nije baš zgodno. Štaviše, sada vreme mikroelektronike i automatizacije, da primenjuju zastarele tehnologije, nije samo nerazumno, već i veoma neprofitabilno.

Da bi se ispravila izmenjena trofazna struja koristi se elektronski uređaj koji se sastoji od šest poluprovodničkih dioda. Oni su uključeni u mostni krug, ispostavlja se da svaki par dioda služi za ispravljanje jedne faze. Na izlazu iz ispravljačke jedinice postoji konstantni napon, njegova vrijednost je jednaka onoj koja prelazi na ulaz. U ovoj fazi, sve transformacije su završene, nema kontrole nad ovim blokom. U slučaju da se napajanje napaja iz jedne faze, dovoljna je kaskada ispravljača, čak i sa jedne diode. Ali efikasnije je korišćenje četiri mosta.

Filter jedinica

Ovaj modul se koristi za filtriranje DC napona. Najjednostavnija verzija jedinice je induktor, uključen u pauzu ruke plus. Između polova uključen je elektrolitički kondenzator. Ima jednu funkciju - da se oslobodi varijabilne komponente. Stvar je u tome što ispravljač ne može u potpunosti da se otarasi pulsacije. Ostaje mala komponenta naizmenične struje koja može dati značajne smetnje u toku rada.

Da bi se uzelo u obzir princip filtera, neophodno je izvršiti analizu zamjenom elemenata. Kada se radi pod DC uslovima, induktivnost zamenjuje otpor, kondenzator se zamenjuje prekidom u krugu. Ali kada se primjenjuje napajanje naizmeničnom strujom, kapacitivnost se zamjenjuje otpornošću. Shodno tome, cela varijabilna komponenta nestaje, pošto u ovom slučaju dođe do kratkog spoja. Teško je razumjeti ovo, neophodno je razumjeti teorijske osnove elektrotehnike. Međutim, frekventni pretvarač 3 faze se ne može uraditi bez ovoga.

Inverzorska kaskada

I ovde počinje najinteresantnije - korištenje moćnih IGBT-tranzistora. Kontroliše ih mikroprocesorski sistem, performanse čitavog frekventnog pretvarača zavise od kvaliteta njihovog funkcionisanja. Takav krug konvertora napona se široko koristi. Zapravo, pomoću tranzistora moći možete invertirati bilo koji napon. Ukupno se koristi šest najčešćih elemenata - po dve za svaku fazu. Frekventni pretvarač 220 volti proizvodi u svakoj fazi u odnosu na nulu.

Da bi se oslobodili pojavljivanja reverznog napona, neophodno je koristiti poluprovodničke diode. One se prebacuju između kolektora i emitera tranzistora snage. Kontrola se vrši na ulazu baze. Kao što je ranije pomenuto, frekventni pretvarači, proizvedeni sami, imaju dva tranzistora po fazi u kaskadi invertora. Uključite svoje pn-krugove u nizu. Srednja faza svakog ramena se uklanja. U prodaji su gotovinski moduli, oni imaju priključke za napajanje jednosmernog napona, kao i tri kontakta za uklanjanje trofazne izmenične struje. Pored toga, postoji i konektor za povezivanje kontrolnog sistema mikrokontrolera.

Kontrola mikroprocesora

Koriste se za promenu brzine pretvarača osovine motora, napon čija je osnovna frekvencija 50 Hz, može se promeniti amplitudom u širokom opsegu. Konkretnije, od nule do frekvencije koju mikroprocesor može pružiti. Poslednji zahtev je glavni - moguće je povezati više uređaja. Kada dizajnirate pretvarač, napon čija frekvencija varira sa promenljivom otpornošću mora da kontroliše procesor. Odabrano je pažljivo, mora imati dovoljan broj ulazno-izlaznih portova.

Moguće je malo komplikovati sistem povezivanjem LCD ekrana na mikrokontroler. Ne zahteva visoku boju, dovoljno monohromatsku, kao kod jednostavnih kalkulatora. Tasteri za programiranje su takođe povezani sa I / O portovima. Tako možete napraviti jednostavni pretvarač frekvencije. Cena svih elemenata neće biti više od dve hiljade rubalja. Ali cena pretvarača snage 200-750 watts varira u rasponu od 6500 do 12000 rubalja. To zavisi od proizvođača i mogućnosti uređaja.

Kućište za uređaj

Frekventni pretvarači, proizvedeni sami, moraju imati pouzdano kućište. To zavisi ne samo od jednostavne upotrebe, već i od efikasnosti. Baza je izrađena od aluminijuma. Razlog za korišćenje ovog materijala je potreba za visokokvalitetnim hlađenjem. U radu, IGBT-modul postaje veoma vruć, a temperatura se povećava i za poluprovodničke diode. I stvarno nije bitno ako je frekventni pretvarač 380 ili imate 220 volti.

Ostatak tela je napravljen od plastike. Neophodno je da svi elementi snage budu sakriveni, tako da ne postoji slučajan kontakt visokonaponskih priključaka tokom rada. U prednjem dijelu potrebno je obezbediti rupu za LCD ekran i dugmad. Odvojeno, na pogodnom mestu, postavljen je varijabilni otpornik. Kada programirate mikrokontroler, potrebno je uzeti u obzir da ovaj otpor menja frekvenciju izlazne struje.

Elementi za razmjenu toplote sistema

Posebnu pažnju treba posvetiti uklanjanju toplote. Što je moćniji uređaj koji se razvija, pouzdaniji sistem za hlađenje bi trebao biti. Kao što je gore navedeno, podloga mora biti izrađena od aluminijuma. Krug konvertera napona mora obezbediti zaštitu od pregrevanja. U tu svrhu, potrebno je bušiti rupu u kućištu, ugrađen je senzor temperature. Sa njim, signal se napaja preko odgovarajućeg uređaja na mikrokontroler. Ako je maksimalna temperatura prekoračena, opterećenje mora biti prekinuto. Shodno tome, modul tranzistora za napajanje je isključen.

Da bi se poboljšao prenos toplote, moraju se koristiti ventilatori. Njihova lokacija bi trebala biti odabrana tako da protok vazduha hladi ploče hladnjaka tela. Da bi se povećala efikasnost sistema za hlađenje, potrebno je koristiti termičku pastu. Više je razumno uključiti ventilatore kada se uređaj pokreće. Ali, takođe je moguće programirati regulator pomoću signala senzora temperature. Kada se dostigne temperatura jednaka pola od one na kojoj se uređaj slučajno isključuje, ventilatori su uključeni.

Montažna ploča

Kao ploču ploče najbolje je koristiti gotovu opciju. Na prodaju su ploče različitih veličina sa otvorima oko kojih postoje male konzervirane kontakte. U zajedničkom govoru nazivaju se "riba". Jedino što treba uzeti u obzir je mogućnost zamjene procesora i čipova. Za tu svrhu morate koristiti konektore koji se spajaju na ploču. Frekventni pretvarači s vlastitim rukama proizvedu najbolje uz izračun brzog zamjene elemenata. Čip ili kontroler se jednostavno instalira u ovaj konektor, kao utikač u utičnicu.

Zaključci

Takođe možete sami da pretvorite frekventni pretvarač. Cena analoga, kao što smo saznali, je mnogo veća. Iako, naravno, imaju više mogućnosti. Ali u praksi, ako pogledate blago, ispostavilo se da se samo pet funkcija zapravo koristi. Kada se pogon radi, neophodno je promeniti brzinu rotacije, a takođe i da podesi vreme ubrzanja i usporavanja. Nešto manje koristi se obrnuta funkcija i promene maksimalne dozvoljene struje.