Частотный привод (2 версия)

Модернизация 1 версии частотника и обзор 2 версии.

Данная статья состоит из 2 частей. В первой части речь пойдет о небольшой переделки 1 версии моего частотника, во второй части будет содержаться описание отдельных модулей для второй версии привода , а так же видео работы прототипа.  

Часть 1

Внимание. Органы управления приводом и вся плата находятся под напряжением опасным для жизни!

Данный материал только для личного использования 

   Что  я изменил в первой версии?

1. Изменилось схема управление частотником.
2. Появилась возможность подключения тормозного резистора
3. Упростился процесс настройки 
4. Появилась компенсация 3 гармоники (повысился момент на номинальных частотах двигателя)
5. Поменялся диапазон рабочих частот 2-50гц или 2-100гц (кому нужно больше пишите)
6. Квитирование теперь автоматическое 
7. Удалось повысить выходное напряжение до 95% от входного (что хорошо)

Теперь об этом поподробнее. Ниже представлена схема, исходя из которой видно, что из органов управления осталось всего  лишь 2 входа (включить и включить + реверс), скорость задается резистором. Почему так сделано?  Как оказалось для меня, для моих знакомых, для людей которые хотят повторить устройство нужно: задание скорости с резистора и два входа: вправо и влево. И все. И действительно другого и ненужно. Причем ненужна развязка, так как она достигается переключателем управления, а что касается задающего резистора, так есть специальные резисторы сделанные полностью из пластика, вот и вся развязка...

Что касается процесса настройки? Судя из моего опыта, на практике мы самоделкины имеем дело с двумя типом двигателей. 1 это двигатель на 380 вольт, обмотки которого можно переключить со звезды на треугольник. То есть если звезда то это 380в 50гц, а если треугольник то это 220В 50 гц.  2 тип двигателя это опять на 380 вольт, но вот обмотки его соединены внутри звездой, и их переключить нельзя!!! Поэтому я убрал функцию настройки u/f характеристики резистором. Теперь частотник имеет 2 u/f характеристики, а выбор осуществляется с помощью перемычки.(Если кому нужно под особый движок пишите) Если у нас двигатель 220в / 50гц  мы снимаем перемычку J2, если 380в /50гц мы ее устанавливаем и все. Что касается выходной частоты? На практике если и получится раскрутить мотор на 200Гц, то при малейшей нагрузке он встанет. Если частота будет в районе 100Гц еще работать как то получиться (но момент упадет в 2-4 раза). А вот если работать в диапазоне 2-50Гц, то с моментом все хорошо! Поэтому я сознательно уменьшил выходную частоту и разбил ее на 2 диапазона! Если перемычка J1 снята, то выходная частота лежит в районе 2-50 Гц и задается как было сказано ранее резистором, если нам этого мало, то мы устанавливаем перемычку J1 и тогда выходная частота задается уже от 2 до 100Гц. Если и этого мало ставим кварц на 20MHz и выходные частоты увеличиваются в 2 раза. Все просто и понятно. Что касается настройки темпов разгона и торможения. На плате осталось 3 подстроечника. 1 интенсивность разгона, 2 Интенсивность торможения, 3 Напряжение вольт добавки. Темп разгона, темп торможения регулируются в диапазоне 5-50Гц/с. Вольт добавка регулируется в диапазоне 0-20%. С настройкой темпов разгона, торможения все просто. Выкручиваем в минимум, то есть на 5 Гц/с, а дальше увеличиваем до того момента как нас устроит (самое главное можно крутить в момент разгона или торможения!), ну или то того момента пока справляется двигатель !!! Аккуратней не стоит сильно форсировать, привод! Что касается вольт добавки, чем меньше мощность двигателя, тем больше можно добавить напряжения. Пример если движок 90вт, смело выкручиваем добавку на максимум, если 1,1 кв , то выкручиваем на уровень 5-7% процентов ,  если вы переборщите, то двигатель будет греться на маленьких частотах это нестрашно, просто убавите добавку и все...Что касается настройки сказал все что хотел.

Что такое тормозной резистор и зачем он нужен? Дело в том, что если мы имеем большую инерционную нагрузку, то в момент торможения двигателя на DC звене начинает расти напряжение , и если его не ограничить, то будет иметь место пробой модуля, ну или силового конденсатора. В первой версии мы просто отключали модуль, но тогда у нас мотор останавливался выбегом а привод уходил в защиту . Теперь  в случае превышения выходного напряжения, выше  350В будет включаться внешний тормозной резистор (если он подключен), если его нет, или он не справляется ,то при достижении напряжения  380 вольт также сработает защита и привод отключиться. Следует отметить, что необходимо использовать конденсатор на 400 Вольт! При использование тормозного резистора можно остановить привод за 1 секунду даже с нагрузкой! как оказалось он того стоит! 

Больше описывать данную модернизацию считаю смысла не имеет. Остановлюсь лишь на питании. В даташите на модуль сказано 12-20 вольт (рекомендуют 15 вольт), так вот некоторые модули на 12 вольт глючат. К примеру на 12 вольт может возникнуть такое ощущение что привод работает на 2 фазах!!! При включение двигатель будет стоять и мычать, если его толкнуть в одну из сторон, то туда он и будет вращаться!!!!! Рекомендую запитать все это устройство от 13-15 вольт, в моем случае это 13 вольт ток потребления 75мА.

Настройка обратной связи dc звена

Собираем устройство, проверяем все тщательным образом, промываем растворителем и так далее...На данном этапе настройки вынимаем "mega", далее включаем устройство в сеть, питание модуля можно не подавать, затем мерим напряжение на конденсаторе С22 (тот который силовой ) должно получится в районе 310 вольт. Далее делим это число на 100 получаем 3.1 вольта. Вращая переменный резистор R14 добиваемся на входе PC4 контроллера напряжения 3.1 вольта. Это не все! Далее вставляем наш контроллер подаем питание на модуль и проделываем все заново, так как реле пред заряда немного скорректирует напряжение на ножке PC4 контроллера... Больше настраивать нечего ненужно...

Ниже представлена схема, и печатная плата под утюг, а также фото готового образца и видео работы.... 

Собственно схема устройства

Ниже фото плат в процессе изготовления, кстати желательно пропаять силовые дорожки 

Потихоньку паяю детальки

На данном фото уже полностью готовый экземпляр, единственное транзистор впаял не тот который указан на схеме, а который валялся под рукой, желательно применить транзистор в пластиковом корпусе, тот который указан на схеме.

Вид с верху, без перемычек не обошлось

Взгляд с другой стороны

Что где крутить?

Видео работы устройства

Видео проверки под нагрузкой. Чтобы проверить модуль под нагрузкой нужно либо нагрузить двигатель либо подать на него большое напряжение при низкой частоте, что я и сделал...Исходя из того что модуль не выходил на отсечку, для 1 квт данного девайса хватит за глаза. Данное устройство боится любого вида КЗ на выходе(специфика модуля (выдерживает маленький импульсный ток) ) 

Часть 2

В данной части статьи речь пойдет о модуле гальванической развязки привода. Будут представлены фото и видео работы прототипа (как обзор будущей статьи).

Модуль развязки

Для чего нужен данный модуль? Данный модуль необходим для того чтобы обезопасить пользователя от высокого напряжения, кроме того данный модуль позволит интегрировать частотник в любую систему. Что из себя представляет модуль, это конечно dc-dc преобразователь и скоростные оптроны для организации связи двух контроллеров. Я не претендую на эталонность данной конструкции, но как  показала практика устройство получилось очень живучим и надежным. Для организации связи контроллеров я использовал скоростные оптопары 6n137. Преобразователь построен на ir2153, выпрямительные диоды взял которых было много под рукой КД522Б... Ниже схема и фото устройства...Сразу скажу это первая версия оказалось что стабилизатор расположен неудобно, а также неправильно впаяны подтягивающие резисторы. В схеме все исправлено, в печатной плате также. Так как 6n137 инвертируют сигнал, входной сигнал оптопары подключаем на + и выход МК, таким образом мы получаем не инверсный передающий сигнал.

Ниже схема устройства. 

Ниже фото того, что получилось... на данном фото как раз неудобно  паяный стабилизатор и неправильно паяный резисторы

Повторюсь в схеме и на печатке все исправно

И вид с другой стороны

В конце статьи можно скачать плату под утюг.

Вторая версия

На момент написания статьи работа стала из за проблем с измерением тока, а так все работает.

Как оказалось для меня, самое трудное это не разработать устройство, а описать его, начертить схемы обозначить все элементы и так далее... А помимо этого если это коммерческий проект нужно все перепроверить и собрать устройство по статье как я это и делаю... Как правило перед тем как написать статью собирается не 1 устройство а минимум 2.Тем не менее хочу поделится с вами фотками прототипа второй версии, и как оказалось перед тем как попасть на публикацию это устройство будет собираться уже в 3 раз! А это весьма труда затратно.

Фото прототипа

На данном фото видно все 4 платы устройства 

1. Плата с дисплеем
2. Плата развязки под ним
3. Силовая плата
4. Плата измерения и защиты от кз

Как показала практика компоновка достаточно удобна при дальнейшем использовании в корпусе...

Ниже еще фото прототипа, который я обязательно доведу до ума ....

Обзор 2 версии

Спасибо за внимание, безотказной работы вашим конструкциям... 

Заказ контроллера

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Sprint-Layout
• Микроконтроллер
• AVR